DE19824319A1

DE19824319A1 - Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE19824319A1
Application number: DE19824319A
Authority: DE
Inventors: Herbert Ziplies; Uwe Esch
Original assignee: O and K Mining GmbH
Current assignee: Terex Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-16
Also published as: JP2002517640A; DE59903472D1; WO1999063168A1; EP1084308B1; EP1084308A1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, arbeitende Hydraulikpumpe angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor speist, dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches Getriebe, auf eine zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse, insbesondere einen mit Arbeitsgeräten zusammenwirkenden Drehkranz eines Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim Abbremsen der Masse ein Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors, der Bremsdruck im geschlossenen Kreis, insbesondere im Schwenkkreis, abgesenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder dgl.

Allgemein bekannt ist, daß bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie z. B. einem Kran, einem Kranwagen oder dgl., oder aber im speziellen bei Baumaschinen, wie einem Hydraulikbagger oder dgl., deren Arbeitshydraulik, insbesondere für die Schwenkbewegung des Oberwagens vielfach mit geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, betrieben wird. Beim Kontern der Drehbewegung, d. h. beim Abbremsen der durch den Oberwagen gebildeten Masse wird der Antriebsmotor, insbesondere ein Dieselmotor, durch die Hydraulikpumpe, insbesondere die Schwenkpumpe, angetrieben. Dies ist etwa vergleichbar mit der Tatfahrt eines Fahrzeuges, wobei es hier - sofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden - vielfach geschieht, daß die Drehzahl des Antriebsmotors die zulässige Höchstdrehzahl übersteigt. Dies ist bei schweren Baumaschinen, wie insbesondere Hydraulikgroßbaggern, die in Minen eingesetzt werden, besonders problematisch, da Schäden am Antriebsmotor zu unerwünschten Ausfallen des Hydraulikbaggers führen und die in der Regel tagtägliche Einsatzbereitschaft dieser Maschine dann nicht mehr gegeben ist.

Eine Maßnahme zur Vermeidung der Überschreitung der zulässigen Höchstdrehzahl ist darin begründet, daß durch geeignete Steuerungsvorgänge die Drehzahl des Antriebsmotors vor der Einleitung des Bremsvorganges um eine vorgebbare Drehzahl abgesenkt wird. Dies führt jedoch bei Hydraulikgroßbaggern dazu, daß der Antriebsmotor für andere Bewegungsabläufe, wie z. B. das Anheben des Auslegers, keine ausreichende Leistung mehr aufbringen kann, so daß auch hier die Wirtschaftlichkeit der Baumaschine in Frage gestellt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, daß bei Beibehaltung der Gesamtwirtschaftlichkeit der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, die volle Leistung des Antriebsmotors, insbesondere beim Abbremsen von Massen, wie z. B. einem Oberwagen, ausgenutzt werden kann, ohne daß die Höchstdrehzahl des Antriebsmotors überschritten wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis, arbeitende Hydraulikpumpe angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor speist, dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches Getriebe, auf eine zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse, insbesondere einen mit Arbeitsgeräten zusammenwirkenden Drehkranz eines Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim Abbremsen der Masse ein Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors, der Bremsdruck im geschlossenen Kreis, insbesondere im Schwenkkreis, abgesenkt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Erfindungsgegenstand beinhaltet mehrere Lösungsansätze.

Zum einen kann insbesondere über die elektronische Vorsteuerung der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, beim Überschreiten der bestimmten Drehzahlgrenze der insbesondere auf die Schwenkhydraulik einwirkende Strom, insbesondere der Vorsteuerstrom, reduziert werden. Durch diese Maßnahme sinkt der Bremsdruck im geschlossenen Schwenkkreis und somit das Stützmoment auf den Antriebsmotor, insbesondere den Dieselmotor. Durch diese Maßnahme wird ein Ansteigen der Drehzahl des Antriebsmotors, insbesondere des Dieselmotors, in Bereiche oberhalb der kritischen Grenzdrehzahl sicher vermieden werden, ohne daß aufwendige Änderungen an der Steuerung der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine vorgenommen werden müssen.

Zum anderen kann beim Überschreiten der bestimmten Drehzahl ein Ventil geschaltet werden, so daß eine oder mehrere Hauptpumpen gegen ein Überdruckventil fördern müssen. Diese Lösung ist gegen der zuerst angeführten jedoch als nachrangig zu werten, da bauliche Änderungen der Hydraulikanlage vorgenommen werden müssen und darüber hinaus sich eine zusätzliche Wärmeentwicklung im Hydrauliksystem einstellt. Das Bremsmoment, insbesondere der Schwenkhydraulik, wird somit durch die Einleitung dieser zusätzlichen Energie im Hydrauliksystem verheizt.

Die Schwenkpumpen, die Hauptpumpen und der Antriebsmotor, insbesondere der Dieselmotor, sind über ein Getriebe, insbesondere ein Pumpenverteilergetriebe mechanisch miteinander verbunden. Beim Entstehen des kritischen Antriebsmomentes der Schwenkpumpe wird dieses Moment dann nicht mehr an den Dieselmotor abgegeben sondern an die Hauptpumpe(n). Kritische Drehzahlbereiche des Antriebsmotors, insbesondere des Dieselmotors, können durch diese Maßnahme wirksam vermieden werden.

Mit beiden Lösungen kann somit einem möglichen Ausfall des Antriebsmotors, insbesondere des Dieselmotors, entgegengewirkt werden, so daß die Leistung desselben vollständig genutzt werden kann, ohne die Wirtschaftlichkeit der mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, nachteilig zu beeinflussen.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur für das Abbremsen von drehbaren Massen, wie z. B. des Oberwagens der Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, einsetzbar. Es besteht auch die Möglichkeit das Verfahren für Fahrzeuge einzusetzen, die bedingt durch Talfahrt dazu neigen, daß sich die Drehzahl des Antriebsmotors in kritische Bereiche bewegt und diese ggf. auch überschreitet.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 verschiedene Prinzipskizzen des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens.

Die Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene Regelungsverfahren eines Schwenkwerkes einer nicht weiter dargestellten Baumaschine. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Erkennbar sind ein als Antriebsmotor ausgebildeter Dieselmotor 1, der über ein Pumpenverteilergetriebe 2 mit einer Hydraulikpumpe 3 verbunden ist. Die Hydraulikpumpe 3 speist einen Hydraulikmotor 4. Die Hydraulikpumpe 3 und der Hydraulikmotor 4 werden in geschlossenem Schwenkkreis 5 betrieben. Die Leistung des Hydraulikmotors 4 wird über ein nachgeschaltetes Schwenkgetriebe 6 auf eine Masse 7, hier einen nicht dargestellten Oberwagen der Baumaschine übertragen. Über einen in der Kabine der Baumaschine vorgesehenen Handhebel 8 wird über eine hydraulische Vorsteuerung 9 der Schwenkwinkel 3' der Hydraulikpumpe 3 verändert.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Lösung beinhaltet eine elektrische Vorsteuerung 10, die u. a. elektronische Bauteile 11, 12 umfaßt. Das Bauteil 11 ist in diesem Beispiel zum Soll-Ist-Vergleich der Neun- sowie der Grenzdrehzahl des Dieselmotors 1 vorgesehen, während das Bauteil 12 ein Regelungselement darstellt, über welches beim Überschreiten der vorgegebenen Drehzahl der auf die Schwenkhydraulik wirkende Vorsteuerstrom reduziert wird. Dadurch sinkt der Bremsdruck des geschlossenen Schwenkkreises 5 und somit das Stützmoment auf den Dieselmotor 1. Das Regelungselement 12 übersteuert hierbei das mit dem Handhebel 8 zusammenwirkende Regelungselement 13 bzw. dessen Stromabgabe, so daß beim Abbremsen der Masse 7 die kritische Drehzahl des Dieselmotors 1 in keinem Fall - auch nicht bei ungewolltem fehlerhaften Betätigen des Handhebels 8 durch die Bedienperson - überschritten wird.

Fig. 2 zeigt eine weitere ebenfalls erfindungsgemäße Variante der Regelung eines Schwenkkreises einer nicht weiter dargestellten Baumaschine. Die elektronische Vorsteuerung 10' beinhaltet analog zu Fig. 1 elektronische Bauteile 11' sowie 12', wobei das Bauteil 11' für den Soll-Ist-Vergleich von Nenn- und Grenzdrehzahl des Dieselmotors 1 zuständig ist. Beim Überschreiten der vorgegebenen Drehzahl, insbesondere der kritischen Grenzdrehzahl, wird über das Regelungselement 12' ein nicht weiter dargestelltes Ventil geschaltet, so daß mindestens eine Hauptpumpe 14 gegen ein Überdruckventil 15 fördern muß. Die Schwenkpumpe 3, die Hauptpumpe 15 und der Dieselmotor 1 sind in diesem Beispiel über das Pumpenverteilergetriebe 2 mechanisch miteinander verbunden. Beim Entstehen des kritischen Antriebsmomentes der Schwenkpumpe 3 wird dieses Moment nicht mehr an den Dieselmotor 1 sondern an die Hauptpumpe 15 abgegeben.

Die Lösung gemäß Fig. 1 ist derjenigen gemäß Fig. 2 vorzuziehen, da bei Fig. 2 bauliche Veränderungen an der Hydraulikanlage vorgenommen werden müssen und sich eine zusätzliche Wärmeentwicklung im Hydrauliksystem einstellt.

Claims

1. Verfahren zur Regelung insbesondere der Schwenkeinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine, wie einem Hydraulikbagger oder dgl., indem über mindestens einen Antriebsmotor, insbesondere einen Dieselmotor (1), eine in geschlossenem Kreis, insbesondere Schwenkkreis (5), arbeitende Hydraulik pumpe (3) angetrieben wird, die wiederum mindestens einen Hydraulikmotor (4) speist, dessen Energie über ein nachgeschaltetes, insbesondere mechanisches Getriebe (6), auf eine zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse (7), insbesondere einen mit Arbeitsgeräten zusammenwirkenden Drehkranz eines Oberwagens, übertragen wird, wobei insbesondere beim Abbremsen der Masse (7) ein Soll-Ist-Vergleich der Nenn- sowie der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1) durchgeführt wird und beim Überschreiten einer vorgebbaren Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), der Bremsdruck im geschlossenen Kreis, insbesondere im Schwenkkreis (5), abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine im Bereich der Arbeitsmaschine, insbesondere der Baumaschine, vorgesehene elektronische Steuerung (10, 10'), insbesondere eine Vorsteuerung, beim Überschreiten der Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), der auf die Hydraulik, insbesondere die Schwenkhydraulik (5), einwirkende Strom, insbesondere der Vorsteuerstrom, reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten der Drehzahl, insbesondere der Grenzdrehzahl des Antriebsmotors (1), mindestens ein Ventil betätigt wird, wobei mindestens eine Pumpe (14) gegen mindestens ein Überdruckventil (15) fördert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (14, 3), insbesondere die Schwenkpumpe (3), die Hauptpumpe (14) und der Antriebsmotor (1), insbesondere der Dieselmotor, über ein zwischen dem Antriebsmotor (1) und der Hydraulikpumpe (3) vorgesehenes Pumpenverteilergetriebe (2) mechanisch miteinander verbunden werden.