DE2038414A1 - Leistungsgeregelter hydraulischer Zentralantrieb fuer Raupenlader - Google Patents
Leistungsgeregelter hydraulischer Zentralantrieb fuer RaupenladerInfo
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Description
D 3353 Bad Gandersheim 31. Juli 1970
Telefon (05382 2842
Akten-Ir.: 1774/672
Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft Patentgesuch vom 31. Juli 1970
Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft
3327 Salzgitter - Bad Wincünühlenbergstraße 20 - 22
Leistungsgeregelter hydraulischer Zentralantrieb für Haupenlader
Die Erfindung betrifft einen leistungsgeregelten hydraulischen
Zentralantrieb für Raupenlader mit einem Pahricreis und einem Arbeitskreis, wobei ein Antriebsmotor über ein Verteilergetriebe
sowohl eine JiydrauliJrpumpe mit konstanter Fördermenge für den Arbeitskreis (Arbeitspumpe) als auch eine
oder mehrere weitere Hydraulikpumpen mit veränderlicher Fördermenge (Fahrpumpe (n)) antreibt.
Bei einem bekannten Zentralantrieb dieser Art ist die Fahrpumpe mit einer einfachen Regelung auf konstante Eingangsleistung
ausgestattet. Dies hat zur i'olge, daß der Antriebsmotor
auf die Summe der Eckleistungen der Arbeitspumpe und der jb'ahrpumpe ausgelegt sein muß. Dies führt zu einer
schlechten Ausnutzung der Leistung des Antriebsmotors, da der Arbeitskreis und der Fahrpreis nur in Ausnahmefällen, ζ.
ü. gelegentlich beim Ladevorgang, gleichzeitig maximal belastet sind, 209808/0796
PK/Gl
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Leistung des Antriebsmotors in allen Betriebszuständen
des Raupenladers möglichst weitgehend auszunutzen.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der leistungsregler als Summenleistungsregler ausgebildet
ist, der mit dem Öldruck des Arbeitskreises und des Fahrkreises beaufschlagbar ist. Auf diese Weise kann die
Summe der Eckleistungen der Arbeitspumpe und der Fahrpumpe (n) über die maximale Leistung des Antriebsmotors angehoben
werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Verstellkolben
eines Regelorgans des Summenleistungsreglers mit in gleicher Richtung wirksamen Meßflächen ausgerüstet,
von denen je eine mit der Druckleitung einer Fahrpumpe und eine weitere mit der Druckleitung der Arbeitspumpe verbunden
ist, wobei der Summenleistungsregler die Fahrpumpe oder die Fahrpumpen regelt. Die Arbeitspumpe liefert zwar
einen konstanten Förderstrom, jedoch einen je nach den Arbeitswiderständen veränderlichen Druck, Die Arbeitspumpe
hat daher eine veränderliche Leistungsaufnahme, die von der Leistung des Antriebsmotors abgeht. Die jeweilige Restleistung
des Antriebsmotors steht nach der Erfindung voll für den Fahrkreis zur Verfügung. Es ergibt sich daraus die
optimale Ausnutzung der installierten Leistung des Antriebsmotors ο Man legt die Arbeitspumpe für konstanten Förüerstrom
aus, da für die Arbeitshydraulik bei Stellbewegungen stets die gesamte Fördermenge, d.h., die maximale Stellgesehwindigkeit,
nicht jedoch der maximale Druck gefordert wird.
üiach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist
dem Summenleistungsregler eine Nullhubschaltung überlagert. Diese Maßnahme soll sicherstellen, daß bei Erreichen
des maximalen Druckes im Fahrkreis, z„Be, wenn der
Baupenlader gegen ein festes Hindernis fährt» die Fahrpumpe bzw. die Fahrpumpen in ihrer Fördermenge so weit
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zurückgeregelt werden, daß der maximale Druck und somit die maximale Vorschubkraft noch erhalten bleibt· Diese Reduzierung
des Förderstromes bei gleichbleibendem Maximaldruek bewirbt eine verringerte Leistungsaufnahme der Fahrpumpe
bzw. Fahrpumpen· Die in diesem Betriebszustand im Druckbegrenzungsventil in Wärme umgesetzte Fahrantriebsleistung
wird auf das Minimum herabgesetzt.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Summenleistungsregler eine Eegelfeder aufweist,
die sich einerseits an dem Verstellkolben des Regelorgans und andererseits an einem Nullhubkolben abstützt, f
dessen entgegen den Meßflächen wirksame Querschnittsfläche größer als die Summe der Weßflachen ist, daß sie von der
Regelfeder abgewandte Seite des Üullhubkolbens über eine Drossel mit dem Fahrkreis verbunden ist, und daß zwischen
Drossel und jwullhubzylinder ein Druckbegrenzungsventil eingeschaltet
ist« Auf diese Weise ist die lmlliiubschaltung in
günstiger Weise mit dem Summenleistungsregler zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt.
nach einer weiterer Ausführungsform der Erfindung ist
in den Arbeitskreis ein 3Wege-/2Stellungsventil eingeschaltet, durch das der Förderstrom der Arbeitspumpe wahlweise
dem Förderstrom der Fahrpumpe oder der Fahrpumpen M hinzuschaltbar ist· Auf diese Weise kann eine Ernöhung der
Endfahrgeschwindigkeit (Eiigangj erzielt werden· Das 3Wege-/ 2Stellungsventil Jcann von Hand zugeschaltet werden«
einer Ausführungsform der Erfindung ist der Fahrkreis über ein Zuschaltventil mit parallelgeschaltetem
Rückschlagventil mit einem Yorsteuerteil des 3Wege-/ 2Stellungsventils verbunden· Auf diese Weise kann der Eilgang bei Erreichen eines bestimmten Druckes im Fahrkreis
selbsttätig wieder abgeschaltet werden·
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind
dem 3Wege-/2-Stellungsventil ein oder mehrere 6Wege-/ 3Stellungsventile für die Arbeitshydraulik in Reihe vorgeschaltet
, die in einer Stellung dem Förderstrom der Arbeitepumpe freien Durchfluß bieten. Dadurch ist sichergestellt,
daß der Arbeitskreis die Priorität vor dem Fahrkreis behält· Dies ist wünschenswert, um das Laden unter
allen Umständen sicherzustellen·
Wenn nur eine Fahrpumpe im Fahrkreis Verwendung findet,
kann die Verteilung des Gesamtförderstromes der Fahrpumpe und ggf· der Arbeitspumpe auf die einzelnen Fahrmotoren
durch einen Stromteiler erfolgen. Dadurch ist gewährleistet, daß die einzelnen Fahrmotoren gleichmäßig beaufschlagt
werden.
Bei Verwendung von zwei oder mehr Fahrpumpen kann nach der Erfindung jedem Fahrmotor der Förderstrom einer Fahrpumpe
und ggf. der entsprechende feil des Förderstromes der Arbeitspumpe zugeleitet werden. Zur Erzielung eines
exakten Gleichlaufs der Fahrmotoren ist es hier zweckmäßig, alle Fahrpumpen durch einen gemeinsamen Summenleistungsregler
zu regeln. In diesem Fall kann ein Stromteiler eingespart werden, bei dem normalerweise eine gewisse Regelungenauigkeit
und damit mangelnder Gleichlauf der Fahrmotoren in Kauf genommen werden muß.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bs zeigen:
Fig«, 1 einen erfindungs gemäß en Hydraulikschaltplan
mit nur einer Fahrpumpe und Stromteiler für zwei Fahrmotoren,
Fig. 2 einen teilweisen erfindungsgemäßen Hydrauiikschaltplan für eine Ausführungsform mit einer Fahrpumpe
für jeden Fahrmotor und
Fig. 3 ein schematisch.es Leistungsdiagramme
In Jj'ig. 1 treibt ein Antriebsmotor 10 über ein Ver-
teilergetriebe 13 einerseits eine Hydraulikpumpe 15 mit konstanter Fördermenge (Arbeitspumpe) und andererseits eine
Hydraulikpumpe 17 mit veränderlicher Fördermenge (Fahrpumpe)«,
Die Arbeitspumpe 15 versorgt einen Arbeitskreis 19 und die Fahrpumpe 17 einen Fahrkreis 20 eines nicht dargestellten
Räupenladers.
Mit dem Ausgang der Arbeitspumpe 15 sind einerseits ein
Druckbegrenzungsventil 25 und andererseits zwei in Reihe geschaltete, von Hand schaltbare 6Wege-/3Stellungsventile
25 und 26 zur Versorgung von Arbeitszylindern 28 und 29 verbunden.
Je nach der Anzahl der erforderlichen Arbeitszylinder können noch weitere in Reihe geschaltete
6Wege-/3Stellungsventile vorgesehen seine
Dem letzten 6Wege-/3Stellungsventil 26 ist in Reihe ein
3Wege-/2Stellungsventil 33 nachgeschaltet, dessen einer
Ausgang über ein federbelastetes Rückschlagventil 35 mit der Ausgangsleitung 37 der Fahrpumpe 17 verbunden ist. Über
das 3Wege-/2Stellungsventil 33 kann der Förderstrom der Arbeitspumpe 15 bei Bedarf entweder von Hand oder selbsttätig
parallel zu dem Fahrkreis 20 geschaltet werden. Hierdurch, kann eine höhere Fahrgeschwindigkeit bei gleichbleibender
Größe der Arbeitspumpe 15 und der Fahrpumpe
erreicht werden.
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Join Vorsteuerteil 40 des 3Wege-/2Stellungsventils 33
ist über ein Zuschaltventil 43 mit parallelgeschaltetem Rückschlagventil 45 mit der Ausgangsleitung37 verbunden,
so daß abhängig von dem Druck in der Ausgangsleitung 37 eine selbsttätige Rückstellung des 3Wege-/2Stellungsventils
33 und damit eine Abschaltung des Jüilgaugs erfolgt.
Es ist ein Summenleistungsregler 50 vorgesehen, der einen Verstellzylinder 51» einen Verstellkolben 53 mit
Verstellgetriebe 55 und eine Regelfeder 57 aufweist. Der Verstellkolben 53 ist als Stufenkolben ausgeführt und steht
mit einer -Meßf lache 59 über eine Leitung 60 mit der Ausgangsleitung
37 derFahrpumpe 17 und mit einer weiteren Meßfläche 63 über eine Leitung 65 mit der Ausgangsleitung
der Arbeitspumpe 15 in Verbindungo I1Ur das Verstellgetriebe
55 sind mit Pfeilen "max" und nminw die Verstellrichtungen
zum maximalen und minimalen Förderstrom der Fahrpumpe 17 angedeutet.
Dem Summenleistungsregler 50 ist eine Nullhubschaltung 70 überlagert, die einen an den Verstellzylinder 51 angeschlossenen
Nullhubzylinder 71 mit darin fliegend geführten Nullhubkolben 73 aufweist, der sich an der Regelfeder
57 abstützt. Die gegenüberliegende Seite des Nullhubkolbens 73 iteht über eine Leitung 75 einerseits über
eine Drossel 76 und die Leitung 60 mit der Ausgangsleitung
37 der Fahrpumpe 17 und andererseits mit einem Druckbegrenzungsventil
77 in Verbindung. Das Druckbegrenzungsventil 77 der Nullhubschaltung 70 ist niedriger eingestellt
als ein unmittelbar mit der Ausgangsleitung 37 der Fahrpumpe 17 verbundenes weiteres Druckbegrenzungsventil 80.
Die wirksame Kolbenfläche des Nullhubkolbens 73 ist größer ala die Summ« der beiden Meßflächen 59 und 63 des Verstellkolbens
53.
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Die Ausgangsleitung 37 der Fahrpumpe 17 ist mit einem
Stromteiler 85 mit zwei Ausgängen 86 und 87 verbunden, die jeweils über eine Leitung 89 und 90 mit einem von Hand
sehaltbaren 4Wege-/3Stellungsventil 93 und 94 für einen Fahrmotor 97 und 98 verbunden sind·
In Fig· 2 wird außer der Fahrpumpe 17 noch eine weitere
Fahrpumpe 100 mit ebenfalls veränderbarer Fördermenge durch das Verteilergetriebe 13 angetrieben· Das Regelorgan
der Fahrpumpe 100 ist an das Verstellgetriebe 55 angeschlossen« Die Ausgangsleitung 105 der Fahrpumpe 100 ist über eine
Leitung 107 mit einer weiteren Meßfläche 109 des Verstell- | kolbens 53 verbunden.
In diesem Fall ist die wirksame Fläche des Nullhubkolbens
73 größer als die Summe der Meßflächen 59» 109 und 63·
Die Ausgangsleitungen 37 und 105 der beiden Fahrpumpen
17 und 100 sind jeweils über ein Rückschlagventil 110 und 111 einerseits mit der Drossel 76 der Nullhubschaltung
und andererseits mit dem Druckbegrenzungsventil 80 verbunden. Diese Ausgangsleitungen 37 und 105 sind außerdem
über eine Verbindungsleitung 115*in der gleichen Weise wie
bei Fig· 1 mit dem Vorsteuerteil 40 des Ventils 33 und schließlich über je ein Rückschlagventil 117 und 118 mit ä
dem Ausgang des Ventils 33 verbunden.
In dem Diagramm gemäß Fig. 3 ist auf der Ordinate der Fumpenlieferdruck ρ und auf der Abszisse der Pumpenförderstrom
Q aufgetragen. Die jeweilige Pumpenleistung folgt der .Beziehung
1 - ρ . Q
Beim Fahren ohne Betätigung des Arbeitskreises ist ^Arbeit m ® ^131** 8eil^ d*e installierte Leistung des Antriebsmotors 10 voll in die Fahrleistung, so daß IL13x ■* Äpahr
wird· Die Fahrpumpe, z.B. 17» wird in diesem Fall entsprechend
dem auftretenden Fahrwiderstand selbsttätig * und je ein Rückschlagventil 119 und 120
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entlang der Kurve der maximalen Fahrleistung geregelt, die
in Fig. 5 zwischen den Punkten 130 und 131 verläuft« Der
Punkt 133 kennzeichnet auf der Ordinate gleichzeitig den . Punkt des durch das Druckbegrenzungsventil 8U einstellbaren
maximalen Druckes p
Wird dagegen der Arbeitskreis 1.9 betätigt, ergibt sieh
aus der konstanten Fördermenge Q der Arbeitspumpe (Konstantpumpe; und dem sich aus der jeweiligen Arbeitsbelastung
einstellbaren Druck ρ die jeweilige erforderliche Arbeitsleistung
-^AWWOi-t-· Um diesen jeweiligen Arbeitsleistungsbetrag wird die Fahrpumpe, z.B. 17» durch den Summenleistungsregler
50 zurückgeregeltι so daß sich als neben der genannten Arbeitsleistung gleichzeitig mögliche Fahrleistung
die Differenz von gemäß Antriebsmotor 10 installierter Leistung und geweiliger Arbeitsleistung ergibt. Diese
Kurve ist m Fig, 3 zwischen den Punicten 134 und 132 aufgetragen.
Der Summenleistungsregler 5ü mißt die Leistungen
aller Pumpen, sein Verstellgetrieoe 5;? winrt gedocn nur
auf die Fahrpumpe 17 oder die ü'ahrpumpen 17 und 1üü und
nicht auch auf die Aroeitspumpe 1b>. Bei der maximalen und
minimalen .belastung des Arbeitskreises 19 ergeben, sich daher
für den Ji'anrantrieb folgende G-renzleistungszustände:
Bei *
^Arbeit | β O Ist |
^Fahr ** | M = maximal |
»Arbeit | « maximal ist |
HFahr ~ | Nmax ""^Arbeit |
Bei AjVhQJt
minima1·
Die Endfahrgeschwindigkeit kann zur Erzeugung eines Eilganges dadurch erhöht werden, daß über das 3Wege-/
2Stellungsventil 33 der Förderstrom der Arbeitspumpe 15 dem Förderstrom der Fahrpumpe, z.B. 17» zugeschaltet wird.
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Für die Fahrmotoren 97 und 98 steht dann der maximale
Förderstrom
Smax β ^Fahr + ^Arbeit
zur Verfügung. Auch in diesem Betriebszustand wird die Fahrpumpe, z.B. 17, über den"Summenleistungsregler 50 gemäß
der maximalen Leistungskennlinie geregelt, da ^rt)eit. * 0
istο Das auf diese Weise hinzugewonnene Kurvenstück ist in
Fig. 3 zwischen den Punkten 130 und 135 gestrichelt eingetragene Im Punkt 135 sind dabei die Fahrwiderstände gleich
Null. Nehmen die Fahrwiderstände zu, wird die Fahrpumpe, ä
z.B. 17» längs des Kurvenstückes 135 bis 130 zurückgeregelt.
Das Zuschaltventil 43 ist zweckmäßigerweise so eingestellt,
daß die Umschaltung des 3Wege-/2Stellungsventils 33 im Punkt 130 erfolgt, d.h. in dem Punkt, in welchem die
Fahrpumpe, z.Bo 17, in der lage ist, die Leistung des Antriebsmotors
10 allein aufzunehmen» Die weitere Regelung bei noch stärker anwachsenden Fahrwiderständen erfolgt dann
entlang dem Kurvenzug 130 bis 131·
Im Punkt 131 ist der maximale Druck Pmax sui der Fahr—
pumpe» z.B. 17, erreicht, der durch das Druckbegrenzungsventil
80 vorgegeben ist. In diesem Punkt 131 hat die Fahrpumpe 17 jedoch noch einen Förderstrom Q* 3* gemäß Fig. 3» ä
Eine diesem Förderstrom Q1^1 entsprechende Leistung würde
beim Erreichen des Druckes pmQ„» z.B. beim Fahren gegen ein
festes Hindernis» über das Druckbegrenzungsventil 80 in
Wärme|ptgesetzt werden. Um dies zu vermeiden, wird durch das
auf einen geringeren Druck als das Druckbegrenzungsventil 80 eingestellte Druckbegrenzungsventil 77 &&? Druck auf
der gemäß Fig. 1 linken Seite des Nullhubkolbens 73 vermindert,
so daß eine Verstellung des Verstellgetriebes 55
des Summenleistungsreglers 50 in Richtung dies Pfeiles "min11
erfolgt» Die Fördermenge der Fahrpumpe 1? wird also dadurch
herabgesetzt.
Dadurch wird erreicht, daß beim Auftreten zu großer
Fahrwiderstände zwar der maximale Druck Pmax und- somit die
maximale Vorschubkraft erhalten, bleibt, daß jedoch der
Förderstrom der Fahrpumpe 17 soweit wie möglich reduziert
wird. Die in dem Druckbegrenzungsventil 80 in Wärme umgesetzte
leistung wird also auf das Minimum ,reduziert,,
Anstelle des Abgriffs der Einzelleistungen durch die
jyießflachen 59 und 63 oder 59» 109 und 63 können diese Einzeleistungen
auch durch entsprechende elektrische Glieder ermittelt und zur Summenleistungsregelung in dem zuvor für
die hydraulische Lösung beschriebenen Sinne herangezogen werden,,
DipL-Ing. Horst Rosa
DiplL-lng. Peter Kose!
Claims (1)
- DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSELPATENTANWÄLTE ΑΛΛ , ,. ,D 3353 Bad Gandersheim 31. Juli 1970Hohenhafen 5Telefon (05382)2842Telegramm-AdrMM: Sledpatant GanderaheimAkten-ur.: 1774/672Salzgitter Maschinen Aktiengesellschaft Patentgesuch vom 31. Juli 1970PatentansprücheLeistungsgeregielter hydraulischer aentrs" antrieb für Kaupenlader mit einem Fahrkreis und einem Arbeitskreis, woöei ein Antriebsmotor über eiu Verteilergetriebe sowohl eine Hydraulikpumpe mit konstanter Fördermenge £&* den Arbeitskreis (Arbeitspumpe; als auch eine oder mehrere weitere liydrauliicpumpen mit veränderlicher .fördermenge (Fahrpumpe (n))antreiDt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsregler als Summenleistungsregler (50.) ausgebildet ist, der mit dem Uldruck des Arbeitskreises (19) und des FahrKreises (20J beaufschlagbar ist.2· üentralantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteliicolfeen (53) eines Regelorgans des Summenleistungsreglers (50) mit in gleicher Richtung wirksamen Meßflächen (59, 635 59, 109, 63) ausgerüstet ist, von denen je eine (59? 59,109) mit derDruckleitung (37; 37,105) einer Fahrpumpe (17; 17,1002 und eine weitere (63) mit der Druckleitung (67) der Arbeitspumpe (15) verbunden ist, und daß der Summenleistungsregler (50) die Fahrpumpe (17) oder die Fahrpumpen (17,100) regelt.3. Zentralan trie!) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Summenleistungsregler (50) eine Nullhubschaltung (70) überlagert ist.209808/0796 f Λ4. Zentralantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenleistungsregler (50) eine Regelfeder (57) aufweist, die sich einerseits an dem Verstellkolben (.53) des Regelorgans und andererseits an einem Nullhubkolben (73) abstützt, dessen entgegen den Meßflächen (59, 63; 59, 109, 63) wirksame Querschnittsfläche größer als die Summe der Meßflächen ist, daß die von der Regelfeder (57) abgewandte Seite des Nullhubkolbens (73) über eine Drossel (76) mit dem Fahrkreis (20) verbunden ist, und daß zwischen Drossel (7b) und Nullhubzylinder (71) ein Druckbegrenzungsventil (77) eingeschaltet ist«5. Zentralantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Arbeitskreis (19) ein 3Wege-/2Stellungsventil (33) eingeschaltet ist, durch das der Förderstrom der Arbeitspumpe (15) wahlweise dem Förderstrom der Fahrpumpe (17) oder der Fahrpumpen (17, 100) hinzuschaltbar ist.6β Zentralantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrkreis (20) über ein Zuschaltventil (43) mit parallelgeschaltetem Rückschlagventil (45) mit einem Vorsteuerteil (40) des 3Wege»/2Stellungsventils (33) verbunden ist.7· Zentralantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem 3Wege-/2Stellungsventil (33) ein oder mehrere 6Wege-/3Stellungsventile (25,26) für die Arbeitshydraulik in Reihe vorgeschaltet sind, die in einer Stellung (,Fig· 1) dem Förderstrom der Arbeitspumpe (1b) freien Durchfluß bieten.8, Zentralantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer Fahrpumpe (17, Fig. 1) die Verteilung des Gesamtförderstromes der Fahrpumpe und ggf. der Arbeitspumpe (15) auf die einzelnen Fahrmotoren (97, 98) durch einen Stromteiler (85) erfolgt.209808/07S69· Zentralantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei (17»100) oder mehr Fahrpumpen jedem Fahrmotor (z.B. 97» 98) der 3?örderstrom einer Fahrpumpe und ggf 0 der entsprechende Teil des Förderstromes der Arbeitspumpe (15) zugeleitet wird.PatentanwälteDipl.lng- Horst Rose D'ipl.-Ing. Peter Kosel209808/0796
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BGA | New person/name/address of the applicant | ||
8235 | Patent refused |