DE2440875A1

DE2440875A1 - Hydraulisches antriebssystem, insbesondere fuer schaufelbagger und dgl. erdbewegungsgeraete

Info

Publication number: DE2440875A1
Application number: DE2440875A
Authority: DE
Inventors: William D Symmank
Original assignee: JI Case Co
Current assignee: Case LLC
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-03-06
Also published as: ES429520A1; GB1450852A; CA1002854A; IT1013215B; DE2440875B2; JPS5045183A; FR2241702A1; FR2241702B1; AU6897974A; DE2440875C3; US3910044A; BR7405135A; SE7410640L

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

J.I. Gase Company 273/1

Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Schaufelbagger ' und dergleichen Erdbewegungsgeräte

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebs— ^. system für hydraulisch betätigte Geräte mit mehreren hydraulisehen Funktionen, insbesondere für Schaufelbagger und dergleichen Erdbewegungsgeräte.

Bei zahlreichen schweren Geräten mit mehreren Betriebsfunktionen wird die Antriebsenergie hydraulisch von einem Antriebsaggregat (z.B. einem Benzin- oder Dieselmotor-) aus auf die einzelnen Antriebselemente für, die betreffenden Betriebsfunktionen übertragen. Bei einem Schaufelbagger "beispielsweise sind sechs Haupt-Betriebsfunktionen vorhanden» nämlich zwei Fahrantriebe für die rechte bzw. die linke Seite des Eahrwerks und vier Grundfunktionen für den eigentlichen Baggerbetrieb„ Diese Grundfunktionen sind die Schwenkbewegung des Bagger-Aufbaus relativ zu seinem Fahrwerk,' die Hubbewegung des am Bagger-Aufbau angelenkten Auslegers, die eigent-

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liehe Vorschubbewegung, die in einem Verschwenken des am Auslegerende angelenkten Schaufelaras besteht, und die Schaufelbewegung selbst, also das Verschwenken der Baggerschaufel relativ zum Schaufelarm. Pur die Schwenkbewegung ist dabei normalerweise ein hydraulischer Verdrängermotor, vorzugsweise ein Zahnradmotor vorgesehen, v/ährend die Hubbewegung, die Vorschubbewegung und die Schaufelbewegung mit hydraulischen Zylindern bewirkt werden. Die Hotore für.die beiden Fahrantriebe sind meistens wiederum hydraulische Verdrängermotoren und vorzugsweise Zahnradmotoren. Heben diesen sechs Haupt-Betriebsfunktionen gibt es noch eine Reihe weiterer hydraulischer Punktionen, deren Antriebselemente ebenfalls von den einen Antriebsaggregat aus hydraulisch angetrieben werden und damit in das hydraulische Antriebssystem des Baggers eingeschlossen sind, die aber nachfolgend zur Vereinfachung außer Betracht bleiben sollen.

Bei solchen Schaufelbaggern wie auch bei vielen anderen Geräten mit mehreren hydraulischen Punktionen kommt es häufig vor, daß mehrere Punktionen gleichzeitig benötigt v/erden und deshalb mehrere der einzelnen Antriebselemente gleichzeitig betätigt werden müssen. Diese Betriebsweise wurde ursprünglich dadurch sichergestellt, daß jedem hydraulischen Antriebselement eine gesonderte Hydraulikpumpe zugeordnet wurde, die das betreffende Antriebselement, und nur dieses, entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf mit Druck versorgt. Den verschiedenen Pumpen war dabei ein gemeinsames Antriebsaggregat zugeordnet. Eine derartige Konstruktion 13t jedoch "nicht nur kompliziert und aufwendig, sondern hat auch den entscheidenden Nachteil, daß jede Hydraulikpumpe nur maximal den ihr von vorneherein zugeordneten Anteil an der gesamten

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Antriebsenergie zur Verfugung hat. Eine totale Ausnutzung der gesamten Antriebsenergie findet somit nur statt, wenn sämtliche Punktionen gleichzeitig·mit voller Leistung in Betrieb sind,-wogegen es nicht möglich ist, die gesamte Antriebsenergie für eine Punktion oder einen Ceil der Punktionen zu verwenden.

In der Praxis hat sich inzwischen ein etwas anderes hydraulisches Antriebssystem durchgesetzt, welches gegenüber der vorangehend beschriebenen Konstruktion eine gewisse Verbesserung bringt. Dieses bekannte System faßt eine Mehrzahl von Betriebsfunktionen in einer sogenannten Gruppenschaltung in einzelnen Pumpensystemen zusammen. Diese Pumpensysteme sind dabei mit jeweils einer Hydraulikpumpe ausgerüstet, die mit Hilfe eines Steuerventils das Hydraulikmittel unter Druck an eines oder auch gleichzeitig an mehrere der hydraulischen Antriebselemente abgibt. Der Begriff "Gruppenschaltung" bedeutet dabei, daß im Palle der gleichzeitigen Versorgung mehrerer Antriebselemente durch die eine Pumpe diese Antriebselemente in Serie liegen, so daß sich der von der Pumpe gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Bedarf auf die betreffenden Antriebselemente verteilt. Dies ist eine "Summierungswirkung¹¹, durch die sichergestellt wird, daß jedes der zu der betreffenden Gruppenschaltung.gehörenden Antriebselemente maximal den von der Pumpe lieferbaren Maximaldruck erhalten kann (sofern die übrigen Antriebselemente in dem Augenblick keinen Druck benötigen), oder aber einen Anteil an dem von der Pumpe gelieferten Druck.

Wenn eine größere Anzahl von Betriebsfunktionen vorhanden ist, ist es nicht möglich, sämtliche Betriebsfunktionen in einer einzigen Gruppenschaltung zusammenzufassen und auf

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die vorangehend beschriebene Weise zu summieren. Bei Schaufelbaggern beispielsweise werden deshalb normalerweise zwei Pumpensysteme mit jeweils einer hydraulischen Pumpe vorgesehen, wobei jede dieser Pumpen einen Teil der Antriebselemente mit Hydraulikmittel versorgt. Die der einen Pumpe zugeordneten Antriebselemente können dabei z.B. der rechte Fahrmotor, der Schwenkmotor und der Vorschubzylinder sein, wobei dann der zweiten Pumpe der linke Fahrmotor, der Hubzylinder und der Schaufelzylinder zugeordnet sind. Jede der Pumpen wird von dem gemeinsamen Antriebsaggregat aus angetrieben, und in jedem Pumpensystem findet dabei die vorangehend beschriebene Summierung des von der Pumpe gelieferten hydraulischen Drucks statt.

Die summierende Wirkung dieses hydraulischen Antriebssystems ist zwar durchaus vorteilhaft, wegen der Notwendigkeit der Verwendung von mehreren gesonderten Pumpensystemen ist jedoch wiederum keine Ausnutzung der gesamten Antriebsenergie möglich. Um eine Überlastung des Antriebsaggregats zu vermeiden, muß nämlich jeder Pumpe ein bestimmter Anteil an der insgesamt verfügbaren Antriebsenergie als maximale Antriebsenergie zugeordnet werden (bei dem Beispiel des Schaufelbaggers der halbe Anteil), so daß wiederum eine vollständige Ausnutzung der gesamten verfügbaren Antriebsenergie nur dann stattfindet, wenn beide Pumpensysteme auf maximaler Leistung sind.

Mit der Erfindung soll nunmehr ein hydraulisches Antriebssystem mit einem gemeinsamen Antriebsmotor und mindestens zwei jeweils eine Hydraulikpumpe und eines oder mehrere hydraulische Antriebselemente enthaltenden hydraulischen Pumpensystem geschaffen werden, welches es gestattet, jedem Pumpensystem jeden gewünschten Anteil an der gesamten verfügbaren Antriebsenergie zuzuführen, und zwar mit einfachen Mitteln

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und hoher Betriebssicherheit.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens eine der hydraulischen Pumpen zur Umsetzung der gesamten Antriebsenergie des Antriebsmotors in Druckenergie ausgelegt ist und daß allß Pumpensysteme mit einem Summierventil verbunden sind, welches auf die Summe der von den Pumpen in ihren zugeordneten Pumpensystemen aufgebauten Drücke anspricht und zur Druckentlastung öffnet, sobald die summierten Drücke den maximal zulässigen Gesamtdruck übersteigen.

Mit dem erfindunggemäßen Antriebssystem ist es möglich, praktisch jede Betriebsfunktion mit der maximal zur Verfügung stehenden Antriebsenergie, also der von dem Antriebsmotor maximal lieferbaren Energie, zu versorgen, indem die maximale Antriebsenergie dem jeweiligen Bedarf entsprechend auf die beiden Pumpen verteilt werden kann, ohne daß eine Überlastung des Antriebsmotors zu befürchten ist. Mindestens eine der Pumpen muß dabei zur Verarbeitung der gesamten Antriebsenergie ausgelegt sein, normalerweise sind alle Pumpen so ausgelegt. Im Falle der Verwendung des erfindungsgemäßen Systems für einen Schaufelbagger (also mit zwei. Pumpensyatemen) bedeutet dies, daß jedes System bei Bedarf mit jedem "beliebigen Anteil an der gesamten Antriebsenergie versorgt v/erden kann, bis hinauf zu 100 Prozent für das eine Pumpensystem. und 0 Prozent für das andere Pumpensystem. Sobald sieb dabei, z.B. durch erhöhten Bedarf, in einem der Pumpensysteme der Druck über seinen ihm in diesem Augenblick zugeordneten Anteil hinaus erhöhen sollte, öffnet das Summierventil und bring,t . durch Druckentlastung den Gesamtdruck in allen Pumpensystemen wieder auf den der vorhandenen Antriebsenergie entsprechenden

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Wert zurück.

Die einzelnen Puinpensysteme sind vorzugsweise in der vorangehend beschriebenen Art in sich summiert, brauchen das aber nicht zu sein. Falls sie in sich summiert sind, führt die Erfindung zu einem "total·summierten Antriebssystem", bei dem praktisch jeder Betriebsfunktion in jedem Augenblick der von ihr benötigte Anteil an der gesamten Antriebsenergie gegegeben werden kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die zur Verfügung stehende Antriebsenergie in vollem Umfang jeweils überall dort ausgenutzt werden kann, wo sie benötigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Summierventil eine der Anzahl der Pumpensysteme entsprechende Anzahl von Überdruckventilen, welche den Hochdruckauslaß der Pumpen-mit deren Niederdrückeinlaß verbinden, wobei jedes Überdruckventil in Schließrichtung durch eine auf die summierten Drücke eingestellte Ventilfeder und in Öffnungsrichtung durch die summierten Drücke selbst belastet ist. Jedes Überdruckventil kann dabei einen auf einem Ventilsitz aufliegenden Ventilkopf aufweisen, welcher mit dem Druck in einem der Pumpensysteme belastet ist, sowie mindestens ein Kolbenteil, welches in der gleichen Richtung wie der Ventilkopf mit dem Druck in dem bzw. den anderen Pumpensysteinen belastet ist.

Ein solches aus die Drücke addierenden Überdruckventilen zusammengesetztes Summierventil läßt sich durch Bemessung der wirksamen Ventilflächen und/oder durch Einstellung der Ventilfedern so einjustieren, daß e3 allen Betriebsbedingungen gerecht werden kann. Eine der Einstellmöglichkeiten besteht dabei darin, daß bei einem Anstieg der summierten Brücke über den maximal zulässigen Gesamtdruck hinaus alle

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Überdruckventile gleichzeitig öffnen und damit alle Pumpensysteme synchron soweit entlasten, "bis wieder der maximal zulässige Gesamtdruck erreicht ist. Alternativ kann a"ber auch eine Einjustierung derart vorgesehen werden, daß bei einem unzulässigen Anstieg der summierten Drücke nur das Pumpensystem mit dem höchsten Druck entlastet wird, während das Pumpensystem mit dem niedrigeren Druck unverändert gehalten wird. Eine weitere Möglichkeit der Einjustierung "besteht darin, "bei einem oder mehreren der Pumpensysteme einen gewissen Minimaldruck vorzusehen, unter dem das "betreffende Pumpensystem nicht entlastet werden kann. Das iat beispielsweise wichtig, wenn in einem der Pumpensysteme eine Betriebsfunktion enthalten ist, die stets mit einem gewissen Minimaldruck betrieben werden muß.

Die Druckentlastung kann an sich durch das Summier ventil selbst erfolgen, indem das gesamte zur Entlastung ab strömende Hydraulikmittel durch das Summierventil hindurcbge- leitet wird. Dadurch kann sich aber unter Umständen eine erhebliche Baugröße für das Summierventil ergeben. Deshalb kann es zweckmäßig sein, jedem Überdruckventil des Summiervwfcils in jedem Pumpensystem noch ein gesteuertes Pilotventil zuzuordnen, welches parallel zu dem Summierventil den Hochdruckauslaß der Pumpen mit aeren Hiederdruckeinlaß verbindet und bei Öffnung des betreffenden Überdruckventils mit öffnet. Bei einer solchen Ausgestaltung fließt bei Druckentlastung die Hauptmenge des ^ydraulilonittels über die Pilotventile ab, während das Summierventil praktisch nur eine Steuerfunktion behält und deshalb verhältnismäßig klein gebaut werden kann,

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Die Einzelheiten der Erfindung, ihre Wirkungsweise und ihre Vorteile v/erden nachfolgend anhand der Zeichnungen für das Beispiel der Anwendung "bei einem Schaufelbagger näher erläutert. Dabei zeigen:

Pig. 1 perspektivisch einen das erfindungsgemäße Antriebssystem verwendenden Schaufelbagger

Pig. 2 schematisch das Layout des erfindungs-

gemäßen Antriebssystems

Pig. 3 das in der Pig. 2 enthaltene Summierventil im Schnitt und

Fig. 4 eines der dem Summierventil augeard-

neten Pilotventile im Schnitt

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Der nachfolgenden Beschreibung sei vorangestellt, daß das erfindungsgemäße Antriebssystem nicht nur "bei dem als Beispiel "betrachteten Schaufelbagger angewendet werden kann, sondern-ggfs. in entsprechender Anpassung - auch "bei allen anderen Maschinen und Geräten mit einer Vielzahl von hydraulischen Betriebsfunktionen.

Fig. 1 zeigt einen Schaufelbagger mit einem Fahrgestell 12 und einem Aufbau He Das Fahrgestell 12 ist mit zwei Raupenketten 18 ausgerüstet, die jeweils von einem Fahrmotor 20 bzw. 21, die beide zweckmäßig als hydraulische Verdrängermotoren ausgebildet sind, angetrieben werden. Diese beiden Fahrmotoren sind voneinander unabhängig.

Der Aufbau 14 ist auf einem Drehkranz 16, der den Aufbau mit dem Fahrgestell 12 verbindet, um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert, wobei ein in Fig. 1 nicht gezeigter Schwenkmotor (zweckmäßig wiederum ein hydraulischer Verdrängermotor, der anhand der Fig. 2 noch genauer beschrieben wird) das Schwenken des Aufbaus 14 relativ zum Fahrgestell 12 "besorgt, und zwar in beiden Richtungen. Die von diesem Sehwenkmotor ausgeführte Schwenkbewegung ist die erste der vier hydraulischen Grundfunktionen des Schaufelbaggers 10,

Zum Aufbau 14 gehören eine Kabine 22 für die Bedienungsperson und ein Antriebsaggregat 24. Das Antriebsaggregat 24 liefert die gesamte Antriebsenergie für den Bagger und enthält neben dem Antriebsmotor, z.B. einem Diesel- oder Benzinmotor, noch die sonstigen üblichen Einheiten wie die Treibstofftanks, äie Batterie, verschiedene hydraulische Ventile,' ölkühler, Radiatoren usw.

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-Weiterhin ist am Aufbau 14, und zwar in bezug auf die Haupt-Längsachse des Schaufelbaggers 10 versetzt, ein Ausleger 26 um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert· Das Anheben und Absenken des'Auslegers 26 erfolgt mittels eines hydraulischen Hubzylinders 28, der mit seinem Zylinderende am Aufbau 14 und mit seinem. Kolbenende etwa in der lutte des Auslegers angelenkt ist. Die von diesem Hubzylinder 28 ausgeführte Hubbewegung ist die zweite Grundfunktion des Schaufelbaggers 10.

Am äußeren Ende des Auslegers 26 ist in einem Schwenklager 32, dessen Achse vorzugsweise parallel zur Schwenkachse des Auslegers 26 verläuft, ein Schaufelarm 30 schwenkbar angebracht. Die Schwenkbewegung des Schaufelarms 30 relativ zum Ausleger 26 ist die Vorschubbewegung und damit die dritte Grundfunktion des Schaufelbaggers 10. Sie wird ausgeführt durch einen hydraulischen Vorschubzylinder 34, der mit seinem Zylinderende an der Oberseite des Auslegers 26 angelenkt ist und mit seinem Kolbenende schwenkbar an dem über das Schwenklager 32 hinaus verlängerten inneren Ende des Schaufelarma 30 angreift.

Der Schaufelarm 30 trägt an seinem äußeren Ende eine schwenkbare Baggerschaufel 36. Die Schwenkachse der Schaufel 36 verläuft horizontal und vorzugsweise wiederum parallel zur Schwenkachse des Auslegers 26. Zur Verschwenkung der Schaufel 36 relativ zum Schaufelarm 30, also zur Schaufelbewegung dient ein hydraulischer Schaufelzylinder 38, der mit seinem Zylinderende .an dem Schaufelarm 30 und mit seinem Kolbenende Über ein Gestänge 40 an der Schaufel 36 angelenkt ist. Die von diesem Sohaufelzylinder ausgeführte Schaufelbewegung ist

_t ι

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die vierte Grundfunktion des Schaufelbaggers 1O_f . . '

Ein normaler Arbeitszyklus des Schaufelbaggers 10 beginnt mit der Beladung der Schaufel 36. Dazu werden der Vorschub zylinder 34 und der Schaufelzylinder 38 oder der Torschubzylinder 34 und der Hubzylinder 28 betätigt. Mach der Beladung der Schaufel werden im zweiten Teil des Arbeitszyklus mehr oder weniger gleichzeitig der Hubzylinder 28, der Vorschubzylinder 34, der (in Pig. 1 nicht dargestellte) Schwenkmotor und der Schaufelzylinder 38 benötigt, um das geladene Material aufwärts zu heben, zur Seite zu fördern , und dort abzuladen. Der dritte Teil des Arbeitszyklus schließlich umfaßt wiederum die Betätigung des Schwenkmotors, des Vorschubzylinders 34, des Schaufelzylinders 38 und des Hubzylinders 28, um die Schaufel wieder in die Ausgangsposition für den nächsten Arbeitszyklus zu bringen.

Zweckmäßig ist es, die vier Grundfunktionen des Schaufelbaggers 10 mit möglichst konstanter Geschwindigkeit auszuführen, weil sich dadurch jede Bedienungsperson leicht an eine schnelle und exakte Bedienung des Baggers gewöhnen kann. Der Energiebedarf der diese Grundfunktionen ausführenden Antriebselemente, (nachfolgend auch als "Punktionsantriebe¹¹ bezeichnet) dagegen kann, während des Betriebs zwischen dem Wert 0 und dem vorgegebenen Maximalwert variieren. Außerdem werden während des Betriebs meistens mehrere Punktionsantriebe gleichzeitig benötigt, und zwar häufig auorh mit unterschiedlichem Energiebedarf, Im Verlaufe des vorangehend beschriebenen Arbeitszyklus beispielsweise haben die einzelnen Punktionsantriebe zu bestimmten Zeitpunkten einen hohen Energiebedarf und zu anderen Zeitpunkten einen geringen oder gar keinen Energiebedarf. Dabei sind durchweg zwei Punktionsantriebe,

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deren Gruppierung im Verlaufe des Arbeitszyklus wechselt, gleichzeitig mit hohem Energiebedarf in Tätigkeit. Das gilt auch bei der gleichzeitigen Betätigung aller vier !Punktionsantriebe, d.h. auch dann haben durchweg nur zwei Eunktionsantriebe einen relativ hohen Energiebedarf, während die beiden anderen einen relativ niedrigen Energiebedarf haben.

Es ist ersichtlich, daß den vier Eunktionsantrieben und auch, den beiden Fahrmotoren (deren Energiebedarf ebenfalls variabel ist) ein hydraulisches System zugeordnet werden muß, welches die einzelnen Antriebselemente stets mit der dem jeweiligen Bedarf entsprechenden Antriebsenergie versorgt. Ein solches System könnte im einfachsten Fall darin bestehen, daß jedem Äntriebselement eine gesonderte Hydraulikpumpe zugeordnet wird, die auf den für das betreffende Antriebselement erforderlichen maximalen Druck des Hydraulikmittels ausgelegt ist. Eine solche Lösung wäre aber teuer, kompliziert und höchst unwirtschaftlich. Sehr viel besser ist es, die Hydraulikpumpen in einer sogenannten "Gruppenschaltung" zu betreiben, worunter verstanden wird, daß jeder Pumpe mehrere Antriebselemente zugeordnet werden, die von dieser einen Pumpe aus derart mit Hydraulikmitteln versorgt werden können, daß sich der von der Pumpe gelieferte hydraulische Druck dem jeweiligen Bedarf entsprechend auf die zugeordneten Antriebselemente verteilt. Eine solche dem jeweiligen Bedarf entsprechende Verteilung des zur Verfügung stehenden hydraulischen Drucks auf mehrere Antriebselemente wird nachfolgend auch als "Summierung" bezeichnet.

Die flg. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungeform eines summierenden hydraulischen Systems. Dieses System besitzt zwei (von dem in Pig· 2 nicht mehr dargestell-

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ten Antriebsaggregat 24 aus angetriebene) Hydraulikpumpen, denen in Gruppenschaltung jeweils zwei Punktionsantriebe und ein Fahrmotor, insgesamt also jeweils drei Antriebselemente zugeordnet sind. Innerhalb jeder Gruppenschaltung findet also eine Summierung der von der betreffenden Pumpe gelieferten Antriebsenergie statt. Weiterhin sind aber auch noch zusätzliche Ventileinrichtungen vorhanden, die die beiden Gruppenschaltungen so miteinander verkoppeln, daß beide Gruppenschaltungen auch noch untereinander summiert werden. Diese "totale Simulierung" bedeutet, daß jedes Antriebs element oder jede Gruppierung von mehreren Antriebselementen im Bedarfsfall mit dem maximalen Druck beider Pumpen oder auch nur mit einem Teildruck versorgt werden kann.

Das eine der in Gruppenschaltung angeordneten Pumpensysteme ist in der rechten Hälfte der Pig. 2 dargestellt. Ea enthält eine Hydraulikpumpe 56, die vorzugsweise als Zahnradpumpe mit konstantem Volumen ausgebildet ist. Diese Pumpe wird von einer Haupt-Speiseleitung 50 aus über eine Abzweigleitung 52 mit Hydraulikmittel von verhältnismäßig niedrigem Druck versorgt. Von der Pumpe 56 aus gelangt das Hydraulikmittel unter entsprechend hohem Druck über eine Leitung 60 zu einem Steuerventil 62. An das Steuerventil 62 sind die mit der Pumpe 56 in Gruppe geschalteten drei Antriebselemente, nämlich der rechte Fahrmotor 20, der (in Pig. 1 nicht dargestellte) Schwenkmotor 72 und der Vorschubzylinder 34 angeschlossen, und zwar jeweils mit ihren beiden Anschlußleitungen· Weiterhin führt vom Steuerventil 62 au3 eine Rücklaufleitung über einen Ölkühler 90 zur Hauptspeiseleitung 50 zurück.

Das Steuerventil 62 ist von konventioneller Bauart und deshalb nicht mehr in Einzelheiten dargestellt. Es ist so be-

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schaffen, daß das über die leitung 60 zugeführte Hydraulikmittel wahlweise einem oder mehreren der angeschlossenen Antriebselemente zugespeist werden kann, und zwar jeweils auch derart, daß je nach Bedarf entweder die eine oder die andere der beiden Anschlußleitungen des betreffenden Antriebselements mit der Druckseite verbunden wird. Dadurch ist es möglich, jedes Antriebselement zur einen oder zur anderen Richtung hin anzutreiben, wobei allerdings nachfolgend, zum Zwecke der Vereinfachung, durchweg nur die eine der beiden Antriebsrichtungen und damit die eine der beiden Anschlußmöglichkeiten des" betreffenden Antriebselements betrachtet werden wird.

I¹Ur den Fall, daß mehrere der der Pumpe 56 zugeordneten Antriebselemente 20, 72 und 34 gleichzeitig in Betrieb sein müssen, sind die Anschlußleitungen dieser Antriebselemente innerhalb des Steuerventils 62 in Serie geschaltet. In der Darstellung der Fig. 2 ist angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig in Tätigkeit sind. Das Steuerventil 62 verbindet dabei die Leitung 60 mit der einen Anschlußleitung 64 des Fahrmotors 20. Dessen zweite Anschlußleitung 68 ist über das Steuerventil 62 mit der ersten Anschlußleitung 70 des Schwenkmotors 72 verbunden, dessen zweite Anschlußleitung 74 führt über das Steuerventil 62 zur ersten Anschlußleitung 84 des Torschubzylinders 34, und dessen zweite Anschlußleitung 86 schließlich ist über das Steuerventil 62 mit der Rücklaufleitung 88 verbunden. Alle drei Antriebselemente liegen damit in Serie.

Wie schon erwähnt, sind von den insgesamt sechs Antriebselementen des Schaufelbaggers 10 die beiden JPahrmotore 20 und 21 sowie der Schwenkmotor 72 hydraulische Verdrängermotore, bevorzugt sind sie Zahnradmotor. Die übrigen Antriebs-

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elemente, also der Hubzylinder 28, der Vorschubzylinder 34· und der . Schaufelzylinder 38, sind hydraulische Zylindereinheiten mit beweglichem Kolben. Beiden Typen von Antriebselementen ist gemeinsam, daß ihre drehenden bzw. hin- und hergehende Bewegung zwei verschiedene Richtungen haben kann, wobei die jeweilige Richtung nur davon abhängt, welche der Anschlußleitungen eines jeden Antriebselemente von dem Steuerventil an die Druckseite gelegt ist. Wenn beispielsweise der Vorschubzylinder 34, der in der Darstellung der Pig. 2 auf "Kolben ausfahren" geschaltet ist, den Betriebszustand "Kolben einfahren" annehmen soll, muß das Steuerventil 62 so stehen, daß die Anschlußleitung 86 mit der vom Schwenkmotor 72 kommenden Anschlußleitung 74 verbunden ist, während die Anschlußleitung 84 dann an der RücklaufIeitung 88 liegt· Für die anderen Antriebselemente gilt das entsprechende sinngemäß.

Der linke Fahrmotor 21 sowie der Hubzylinder 28 und der Schaufelzylinder 38 gehören zu einer zweiten Gruppenschaltung, die einer zweiten Hydraulikpumpe 58 zugeordnet und in der linken Hälfte der Fig. 2 dargestellt ist. Die Pumpe ist dabei vom gleichen Typ wie die Pumpe 56, sie ist über ei ne Abzweigleitung 54 mit der Haup/fcspeiseleitung 50 verbunden· Druckseitig führt von der Pumpe 58 aus eine Leitung 100 zu einem Steuerventil 102, welches in Aufbau und Funktion dem Steuerventil 62 entspricht. An das Steuerventil 102 sind der linke Fahrmotor 21, der Sehaufelzylinder 38 und der Hubzylinder 28 angeschlossen, und »war wiederum so, daß je nach Einstellung des Steuerventile entweder nur eines dieser Antriebs elemente oder mehrere dieser Antriebselemente gleichseitig mit hydraulikmittel unter Druck versorgt werden· In der Dar-

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Stellung der Pig. 2 ist dabei auch für diese zweite, der Pumpe 58 zugeordnete Gruppenschaltung der Pail angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig betätigt werden und deshalb durch das Steuerventil 102 in Serie gelegt sind. Das Hydraulikmittel fließt somit von der Leitung 100 aus über die eine Anschlußleitung 104 zum Fahrmotor 21, dann über dessen zweite Anachluleitung 106 und die erste Anschlußleitung, des Schaufelzylinders 38 zum Schaufelzylinder, danach über dessen zweite Anschlußleitung 110 und die erste Anschlußleitung 112 des Hubzylinders 28 zu diesem, und schließlich über dessen zweite Anschlußleitung 114 zur Rücklaufleitung 116. Die Rücklaufleitung 116 mündet dabei in einen Öltank 118, in den auch die Hauptspeiseleitung 50 einmündet.

Es sei nunmehr die Betriebsweise des hydraulischen Systems gemäß Pig. 2 näher erläutert, und zwar zunächst für den Pail, daß die die Pumpen 56 bzw. 58 enthaltenden Gruppenschaltungen jeweils gesondert für sich, also ohne untereinander noch einmal summiert zu sein, betrieben werden,

Palis der Schwenkmotor 72 allein und unabhängig von den übrigen Antriebselementen, die von der Pumpe 56 aus versorgt werden, betätigt werden sollen, wird das Steuerventil 62 so eingestellt, daß die Leitung 60 unmittelbar mit einer der beiden Anschlußleitungen 70 und 74 des Sehwenkmotors 72 verbunden wird, während dessen zweite Anschlußleitung unmittelbar an die Rücklaufleitung 88 angeschlossen und alle übrigen, zu den beiden anderen Antriebselementen führenden Anschlußleitungen abgeschaltet werden. Dadurch gelangt der von der Pumpe 56 gelieferte Druck unmittelbar und in voller Höhe allein zum Schwenkmotor 72» Im Falle des Schwenkmotors ist dabei allerdings noch eine zusätzliche Maßnahme nötig, nämlich

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eine Druckentlastungs-Einrichtung zwischen den beiden Anschlußleitungen 70 und 74. Zu diesem Zweck sind zwei den Schwenkmotor überbrückende Verbindungsleitungen 76 und 78 vorgesehen, die die Anschlußleitungen 70 und 74 unmittelbar miteinander verbinden und die je ein Überdruckventil 80 bzw. enthalten. Diese Überdruckventile sind einseitig nach Art eines Rückschlagventils wirkende Ventile, die sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Leitungen 70 und 74 öffnen und damit einen Druckausgleich zwischen diesen Leitungen herstellen können. Der Grund für diese zusätzliche Maßnahme liegt darin, daß der Schwenkmotor 72 eine verhältnismäßig große Masse vom Ruhezustand in den Sehwenkzustand beschleunigen muß und daß er während dieser Beschleunigung noch nicht das volle, von der Pumpe 56 gelieferte Volumen an Hydraulikmittel aufnehmen kann. Es baut sich daher während des Beschleunigungsvorganges in der Anschlußleitung (unter der Annahme, daß diese an der Druckseite liegt) sehr rasch ein hoher Druck auf, der bei Erreichen einer bestimmten Differenz zuin Druck in der Anschlußleitung 74 über das Überdruckventil 80 entlastet wird, so daß der Schwenkmotor 72 nur so viel Hydraulikmittel zugeführt bekommt, wie er auch tatsächlich verarbeiten kann. Sobald der Schwenkmotor 72 eine Geschwindigkeit angenommen hat, die die. volle Aufnahme des zugepumpten Volumens an Hydraulikmittel gestattet, verschließt sich das Ventil 80 wieder, und das gesamte Volumen an Hydraulikmittel .strömt durch den Schwenkmotor 72, d.h. der Schwenkmotor 72 kann dann seine volle Geschwindigkeit annehmen. Palis die Anschlußleitung 74 an der Druckseite liegt, gilt der gleiche Vorgang sinngemäß in Verbindung mit dem Überdruckventil 82, welches bei Anschluß der Anscblußleitung 7Q an die Druckseite stets geschlossen bleibt.

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• . ¥enn eines der übrigen, der Pumpe 56 zugeordneten Antriebselemente, also der rechte Fahrmotor 20 oder der Vorschubzylinder 34, allein betätigt werden soll, wird das Steuerventil 62 wiederum so eingestellt, daß nur das betreffende Antriebselement zwischen die Leitung 60 und die Rücklaufleitung 88 geschaltet wird, während die restlichen Antriebselemente abgeschaltet bleiben. Dadurch wird nur das betreffende Antriebselement allein mit dem in diesem Zeitpunkt von der Pumpe 56 gelieferten Druck an Hydraulilcnittel versorgt, wobei dieser Druck (ebenso auch im Falle der Einschaltung nur des Schwenkmotors 72 allein) je nach der gerade eingestellten Antriebsleistung des Antriebsaggregat3 24 entweder seinen Maximalwert oder aber seinen unterhalb des Maximalwerts liegenden Viert hat. Im übrigen gilt für die alleinige Betätigung der drei der Pumpe 58 zugeordneten Antriebselemente 21,-28 und 38 sinngemäß das gleiche, in dem Fall wird das Steuerventil 102 so eingestellt, daß das Hydraulikmittel von der Pumpe 58 aus nur über das gerade eingeschaltete Antriebselement zur Rücklaufleitung 116 strömt, während die beiden anderen Antriebselemente abgeschaltet sind.

Nunmehr sei am Beispiel der gleichzeitigen Betätigung des Schwenkmotors 72 und des Vorschubzylinders 34 der Pail betrachtet, daß zwei Funktionsantriebe durch das Steuerventil 62 in Serie geschaltet sind und sich damit der von der Pumpe 56 gelieferte Druck,"derz.B. mit etwa HO at angenommen sei, auf diese beiden Funktionsantriebe verteilt, also die schon erwähnte Summierung stattfindet. In diesem Fall wird das von der Pumpe 56 gelieferte Hydraulikmittel zunächst dem Schwenkmotor 72 zugeleitet. Dieser kann aber, ebenso wie bei alleiniger Betätigung nur des Schwenkmotors, während der Beschleunigung der von ihm zu verschwenkenden, verhältnismäßig, großen Hasse noch nicbt sofort das volle zugeführte Volumen an Hydraulikmittel

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aufnehmen, wenn er sich vorher in der Ruhelage befunden hat. Daher muß derjenige £eil des von der Pumpe 56 gelieferten Hydraul ikmittels, der von dem Schwenkmotor 72 nicht aufgenommen werden kann, über das Überdruckventil 80 von der Anschlußleitung 70 aus in die Anschlußleitung 74 überführt werden, wo es sich mit dem den Motor 72 zuströmenden Teil des Hydraulikmittels wieder vereinigt. Danach gelangt das Hydraulikmittel, und zwar das gesamte von der Pumpe 56 gelieferte Volumen, über die Leitung 84 zum Vorschubzylinder 34. Dieser wird dadurch, ungeachtet der Tatsache, daß der Schwenkmotor 72 während des Beschleunigungsvorganges keine konstante Geschwindigkeit hat, mit konstanter Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt hat.

Die beiden Punktionsantriebe 72 und 34 sind somit unmittelbar miteinander gekoppelt, wobei das aus der Anschlußleitung 74 des Schwenkmotors 72 abströmende Druckmittel das Antriebsmittel für den Vorschubzylinder 34 bildet. Datei spielt das Überdruckventil 80 eine wichtige Rolle, indem es dafür sorgte daß auch bei schwankendem oder unterschiedlichem Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 dem Schwenkmotor 72 stets eine konstante Antriebsenergie zur Verfügung gestellt wird. Zur näheren Erläuterung dieses Punktes sei angenommen, daß das Überdruckventil 80 bei einer Druckdifferenz von etwa 84 at öffnet und daß der Vorschubzylinder einen verhältnismäßig geringen Energiebedarf von z.B. etwa 14 at hat· Diese 14 at bauen sich dabei in der Anschlußleitung 84 des Vorschubzylinders 34 und in der Anschlußleitung 74 des Schwenkmotors 72 auf, sie wirken somit auch als Gegendruck auf das Überdruckventil 80. Damit wird in diesem Fall die Druckdifferenz von 84 at , die zum öffnen des Überdruckventile 80 führt, erst bei einem Druck von 98 at in der Anschlußleitung 70 erreicht. Entsprechend sieht es bei höherem Energiebedarf des

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Vorschubzylinders 34 aus. Wenn der Vorschubzylinder 34 z.B. einen Druck von etwa 28 at,, benötigt, xfirkt auch ein Gegendruck von 28 at. auf das Überdruckventil 80, so daß dieses, bei der eingestellten Druckdifferenz von 84 at , erst bei 112 at Druck in der Anschlußleitung 70 öffnet. Auf den .Schwenkmotor 72 wirkt somit unabhängig von dem jeweiligen Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 stets eine durch das Überdruckventil 80 festgelegte Druckdifferenz von 84 at ein. Da die Drehleistung des Schwenkmotors 72 proportional der Druckdifferenz in seinen beiden Anschlußleitungen 70 und 74 ist, bedeutet dies, daß die Drehleistung des Schwenkmotors unabhängig von dem Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 konstant ist, solange die Pumpe 56 einen Druck von mindestens at. abgibt.

Auch bei gleichzeitiger Betätigung des rechten Fahrmotors 20 und des Vorschubzylinders 34, oder des linken Fahrmotors 21 und des Hubzylinders 28 bzw. des Schaufelzylinders 108 werden die betreffenden Antriebselemente durch die zugeordneten Steuerventile 62 bzw. 102 in Serie geschaltet, wobei dann der von der zugehörigen Pumpe 56 bzw. 58 gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf der eingeschalteten Antriebselemente auf diese verteilt wird. Der Energiebedarf des einen Antriebselements hat dabei eine direkte Beziehung zum Energiebedarf des anderen Antriebslements, Wenn beispielsweise der linke Fahrmotor 21 und der Schaufelzylinder 38 gleichzeitig betätigt werden sollen und in Serie geschaltet sind, wird der von der Pumpe 58 gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf auf diese beiden Antriebselemente verteilt.

Die vorangehende Beschreibung hat sich auf den Fall bezogen, daß die beiden den Pumpen 56 und 58 zugeordneten Gruppen-

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Schaltungen zwar in sich summiert, im übrigen aber voneinander unabhängig sind. Das hydraulische System gemäß Pig. 2 ermöglicht jedoch auch eine dem Bedarf entsprechende Verteilung der gesamten zur Verfügung stehenden Antriebsenergie auf die beiden Pumpen 56 und 58 und damit eine Summierung der beiden Pumpensysteme untereinander. Unter der Annahme, daß das Antriebsaggregat 24 einen maximalen Druck des Hydraulikmittels von etwa 280 at erzeugen kann, bedeutet dies, daß dieser Druck von 280 at entweder allein von einer der Pumpen 56 und oder aber in jeder gewünschten Aufteilung von beiden Pumpen den zugeordneten Gruppenschaltungen zur Verfügung gestellt v/erden kann. Wenn beispielsweise der Hubzylinder 28 und der Schau— felzylinder 38 gemeinsam den maximalen Druck von etwa 280 at benötigen, wird dieser Druck von der Pumpe 58 geliefert, wobei dann natürlich für alle übrigen Antriebselemente kein Druck mehr zur Verfügung steht. Wenn andererseits z.B. der Schaufelzylinder 38 und der linke Fahrmotor 21 gemeinsam einen Energiebedarf von etwa 210 at haben, dann stehen noch 70 at, für die der Pumpe 56 zugeordneten Antriebselemente zur Verfügung. Auch eine gleichmäßige Aufteilung der gesamten Antriebsenergie, also in Höhe von etwa 140 at für die von der Pumpe 56 versorgte Antriebselemente und weiteren140 at für die von der Pumpe 58 versorgten Antriebselemente, ist dabei, selbstverständlich möglich.

Diese Summierung der beiden Pumpensysteme untereinander wird bewirkt durch ein Summierventil 120, welches einerseits an die Leitung 60, die das von der Pumpe 56 unter Druck abströmende Hydraulikmittel führt, und andererseits an die entsprechende Druckleitung 100 der Pumpe 58 angeschlossen ist. Für diesen Anschluß sind zwei Leitungen 122 bzw· 124 vorgesehen. Die Leitung 122 ist dabei über ein Pilotventil 126,

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dessen Einzelheiten aus Pig. 4· hervorgehen, an die Leitung 60 angeschlossen. Der Schließkörper dieses Pilotventils besitzt einen kleinen Durchlaß 130, der die Leitung 60 ständig mit der leitung 122 verbindet, und ist im übrigen mittels einer Feder 131 in seiner Schließstellung gehalten. Ein entsprechendes Pilotventil 128 mit einem kleinen Durchlaß 136 im Schließkörper befindet sich zwischen den Leitungen 100 und 124. Dieses zweite Pilotventil wird durch eine Feder 137 in seiner Schließstellung gehalten. Die beiden Pilotventile machen es möglich, daß ein relativ kleines Summierventil verwendet werden kann und daß dennoch das System in der Lage ist, im Falle des Erreichens des maximales Druckes eine große Menge an Hydrauiikmittel zur Eingangsseite der Pumpen zurückzuführen.

Jeden Pilotventil ist jeweils ein Pilot-Überdruckventil zugeordnet, von,denen das zum Pilotventil 126 gehörende Pilot-Überdruckventil 132 auch in Fig. 4 im Detail dargestellt ist. Dieses Pilot-Überdruckventil 132 öffnet bei einem vorbestimmten Druck, wodurch der maximale Druck in der Leitung 60 festgelegt wird. Zur Einstellung des Öffnungsdrucks des Pilot-Überdruckventils 132 dient eine Feder 133, die durch eine Einstellschraube 134 justiert werden kann. Entsprechend gehört zu dem Pilotventil 128 ein Pilot-Überdruckventil 138, das eine Feder 140 und eine Einstellschraube 141 besitzt. Der Öffnungsdruck der Pilotventile 126 und 128 ist determiniert durch die Flächendifferenz auf beiden Seiten der jeweiligen Schließkörper in Verbindung mit der Federkraft der Federn 131 bzw. 137.

Der Aufbau des Summierventils 120 ist aus der Fig. 3 ersichtlich. Im Prinzip besteht das Summierventil 120 aus zwei Überdruckventilen 160 und 180, die auf den Druck in den Leitungen 122 bzw. 124 ansprechen und diese beiden Leitungen mit

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einem Niederdruck-Auslaß 176, der zur Einlaßseite der Pumpen 56 und 58 zurückführt, verbinden können.

. Das Überdruckventil 160 besitzt einen Ventilkopf 162, der auf einem Sitz 164 aufliegt und im geschlossenen Zustand einen Durchtritt des Hydraulikmittels von der Leitung 124 zum Auslaß 176 blockiert. Der Schaft 166 des Ventils 160 ist an seinem vom Kopf 162 abgewandten Ende mit einem Kolbenteil 168 versehen, der von dem'Druck in der Leitung 122 beaufschlagt ist· Die Schließstellung des Ventils 160 ist durch eine Feder 170 gehalten, deren Vorspannung durch eine Einstellvorrichtung 172 justierbar ist. Im übrigen verhindert eine durch den Ventilschaft 166 durchgehende und mit dem Auslaß 176 kommunizierende Bohrung, daß sich in der die Feder 170 enthaltenden.Kammer ein Druck aufbauen kann.

Das Überdruckventil 180 ist dem Ventil 160 gleich ausge bildet und hat lediglich eine umgekehrte Wirkungsrichtung. Sein. Ventilkopf 182 liegt auf einem Sitz 184. auf und verhindert im geschlossenen Zustand einen Durchtritt des Hydraulikmittels von der Leitung 122 zum Auslaß 176. Weiterhin besitzt der Schaft des Ventils 180 an seinem vom Kopf abgewandten Ende einen Kol benteil 188, der von dem Druck in der Leitung 124 beaufschlagt ist. Im übrigen ist das Ventil 180 durch eine Feder 190, die mittels einer Einstellvorrichtung 192 einstellbar ist, in seiner Schließstellung gehalten, wobei eine Bohrung 194 den Bruckaufbau in der Feder 190 enthaltenden Kammer verhindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Summierventils 120, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, haben die wirksamen Flächen der Teile 162, 168, 182 und 188 die gleiche Grosse. Weiterhin sind die Federn 170 und 190 auf die gleiche Vorspannung einge-

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stellt, und zwar so, daß beide Ventile 160 und 180 zum Auslaß 176 hin öffnen, wenn der Gesamtdruck in den Leitungen 122 und 124 den Wert von etwa 280 at übersteigt. Dagegen öffnen die Ventile 160 und 180 nicht, wenn der Gesamtdruck in den beiden !leitungen 122 und 124 unterhalb von etwa 280 at, also dem maxi·* mal möglichen Druck, liegti

Wenn beispielsweise der Schaufelzylinder 38 und der linke Fahrmotor 21 gemeinsam etwa 210 at benötigen und dieser Druck von der Pumpe 58 geliefert wird, dann herrscht dieser Druck auch, wegen des Durchlasses 134, in der Leitung 124, so daß der Kolbenteil 188 des Ventils 180 und der Kopf 162 des Ventils 160 mit 210 at beaufschlagt sind. Wenn weiterhin zur Vereinfachung angenommen wird, daß die Summe der wirksamen

Flächen dieser !eile 1 cm beträgt, dann wirkt auf jedes Ventil 160 bzw. 180 eine gesamte Öffnungskraft von 210 kg ein, die wegen der Einstellung der Federkraft der Ventilfedern zum Öffnen nicht ausreicht. Daran ändert sich auch nichts, wenn bei diesem Betriebszustand noch in der Pumpe 56, z.B. für den rechten Fahrmotor 20, ein Bedarf an weiteren 70 at entsteht, denn diese 70 at können von der Pumpe 56 geliefert werden, ohne daß dadurch der maximal zulässige Druck von 280 at überschritten wird. Der von der Pumpe 56 gelieferte Druck herrscht zwar auch in der Leitung 122 und bewirkt dort eine Öffnungskraft, die sich der aus dem Druck in der Leitung 124 herrührenden Öffnungskraft addiert, aber da bei dem gerade betrachteten Zahlenbeispiel der maximal mögliche Druck noch nicht überschritten wird, bleiben die beiden Ventile 160 und 180 weiterhin geschlossen· In dem Zusammenhang sei noch darauf hingewiesen, daß die beiden Pumpen sich nach Maßgabe des Energiebedarfs der von ihnen betätigten Antriebselemente einregeln.

Der maximal zulässige Gesamtdruck in den zu den beiden

Pumpen 56 bzw. 58 gehörenden Pumpensystemen, der in dem hier

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OfUGlNAL INSPECTED

betrachteten Zahlendeispiel "bei etwa 280 at liegt, kann sich gleichmäßig (mit einem Druck von jeweils etwa 140 at) auf die "beiden Pumpensysteme verteilen. Sobald äabei der von einer Pumpe angeforderte Druck sich verringert, z.B. um 7 at auf 133 at, steht der anderen Pumpe automatisch ein entsprechend höherer Druck, hier also ein Druck von 147 at, zur Verfügung. Das gilt solange, bis schließlich die eine Pumpe keinen Druck mehr liefert und die andere Pumpe dadurch die vollen 280 at leisten kann. Umgekehrt verringert sich natürlich, sobald in dem mit dem geringeren Druck arbeitenden Pumpensystem ein Bedarf nach einem erhöhten Druck auftritt, der für das mit · dem höheren Druck arbeitende Pumpensystem mögliche Höchstdruck jeweils um den Viert, um den der Druck in dem mit dem geringeren Druck arbeitenden Pumpensystem angestiegen ist, bis schließlich wieder beide Systeme einen gleichen Druck von etwa 140 at erreicht haben.

Sobald der gesamte Energiebedarf des Systems den maximal zulässigen Wert von etwa 280 at übersteigt, öffnen beide Überdruckventile 160 und 180 des Summierventils 120, und in den beiden den Pumpen 56 bzw. 58 zugeordneten Pumpensystemen findet daraufhin durch Rückführung von Hydraulikmittel von der Poickseite zur Pumpen-Einlaßseite eine Druckentlastung statt, bis sich der Gesamtdruck wieder auf den maximal zulässigen Wert von etwa 280 at reduziert hat. Diese Druckentlastung könnte dadurch erfolgen, daß das überschüssige Hydraulikmittel über die leitungen 122 und 124, das Summierventil 120 und den Auslaß 176 zur Einlaßseite der Pumpen zurückfließt. Das würde aber, wie schon weiter vorn kurz erwähnt, eine verhältnismäßig große Baugröße für das Summierventil 120 erfordern. Besser ist deshalb die Verwendung der zusätzlichen Pilotventile 126 bzw. 128 zur Rückführung der Hauptmenge an überschüssigem

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Hydraulikmittel. Diese beiden Pilotventile verbinden im geöffneten Zustand die das unter Druck stehende Hydrauliknittel führenden Leitungen 60 bzw. 100 mit der dem betreffenden Pumpensystem zugehörigen Rücklaufleitung 88 bzw. 116. Das Öffnen dieser Pilotventile erfolgt, sobald durch Öffnen der beiden Überdruckventile 160 und 180 im Summierventil 120 der Druck in den Leitungen 122 bzw. 124 und damit auch der Druck in den die Federn 131 bzw. 137 enthaltenden Kammern abgesunken ist.

Für das Öffnen der beiden Überdruckventile 160 und im Summierventil 120 können auch unterschiedliche "Prioritäten" eingestellt werden derart, daß bei Überschreiten des zulässigen Gesamtdruckes nicht beide Überdruckventile gleichzeitig öffnen, sondern nur das dem mit dem höheren Druck arbeitenden Punpensystem zugeordnete Überdruckventil zur Druckentlastung betätigt wird, während das andere Überdruckventil geschlossen bleibt. Diese Arbeitsweise lässt sich dadurch erreichen, daß bei jedem Überdruckventil die wirksamen !Flächen der Kolbenbereiche 168 und 188 etwas kleiner gehalten werden als die wirksamen Flächen der Ventilköpfe 162 und 182. Unter der Annahme, daß die beiden Ventilfedern 170 und 190 jeweils auf eine Schließkraft von 280 kg eingestellt sind und daß die beiden Ventilköpfe 162 und 182 eine wirksame Fläche von 1 cm haben, kann beispielsweise die wirksame Fläche der Kolbenteile 168

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und 188 auf jeweils 0,99 cm eingestellt werden, so daß bei jedem Überdruckventil die wirksamen Flächen des Ventilkopfes plus des Kolbenteils eine Größe von 1,99 cm annehmen. Falls bei einer solchen Auslegung der Ventile am Ventilkopf 162 des Ventils 160 gerade der maximal zulässige Druck von etwa 280 at überschritten wird und am Kolbenteil 168 des gleichen Ventils kein Druck herrscht, dann wird für das Ventil 160 die Öffnungskraft größer als die Schließkraft der Feder 170, so daß dieses Ventil öffnet. Zur gleichen Zeit wirken auch die von¹ der Pumpe 58 gelieferten 280 at auf den Kolbenteil 188 äea

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Ventils 180 ein. Da dieser Kolbenteil aber nur eine iläche von 0,99 cm hat, führt das nur zu einer. Öffnungskraft von etwa 275 kg, durch die die Schließkraft der Feder 190 noch nicht.überwunden v/erden kann. Das Ventil 180 bleibt damit in der geschlossenen Lage (d.h. das mit dem geringeren Druck arbeitende Pumpensystem hat die "Priorität")· Die Druckentlastung wird somit nur bei dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem vorgenommen, und zwar solange, bis entweder der Druck in dem mit höherem Druck arbeitenden Pumpensystem sich so weit erniedrigt hat, daß der Gesamtclruck in beiden Systemen wieder den zulässigen Maximalwert annimmt, oder bis sich der Druck in dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem auf den Wert des Druckes in dem mit dem niedrigeren Druck arbeitenden Pumpensystem angeglichen hat· Sobald die Drücke in den beiden Pumpensystemen gleich sind, sei es durch Druckentlastung in dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem oder sei es durch einen Anstieg des Energiebedarfs in dem mit dem niedrigeren Druck arbeitenden' Pumpensystem, verschwindet natürlich die "Priorität" zugunsten des mit dem niedrigeren Druck arbeitenden Pumpensystems, fl.h. von diesem Augenblick an öffnen beide Überdruckventile 160 und 180, und in beiden Pumpensystemen findet eine Druckentlastung statt. Pur diese gleichzeitige.· Druckentlastung gilt · bei einer wirksamen Pläche von 1,99 cm pro Ventil und bei einer Schließkraft der Ventilfeder von 280 kg eich eine Druckgrenze von etwa 141 at in jeden Pumpensystem.

Weiterhin ist es möglich, die beiden Überdruckventile 160 und 180 im Summierventil 120 so einzustellen, daß in einem der beiden Pumpensysteme stets ein gewisser minimaler Druck aufrechterhalten wird. So kann beispielsweise ein bestimmter minimaler Druck in dem zur Leitung 124 gehörenden Pumpensystem

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eingestellt werden, wenn es erforderlich ist, etwa in dem Hubzylinder 28 stets einen minimalen Druckpegel aufrechtzuerhalten. In einem solchen Fall wird die Auslegung der Ventile 160 und 180 entsprechend einjustiert, und die Ventilfedern werden so eingestellt, daß ein Öffnen des die Verbindung zwischen der Leitung 124 und der Leitung 176 steuernden Ventils 160 vermieden ist, bis der Druck in der Leitung 124 den für den Hubzylinder erforderlichen Minimaldruck überschritten hat.

Eine andere Möglichkeit, mit vorbestimmten "Prioritäten" zu arbeiten, besteht in einer entsprechenden Einstellung der Pilot-Überdruckventile 132 und 138. Wenn beispielsweise das Pilot-Überdruckventil 138 so eingestellt wird, daß es bei 210 at öffnet, ist gewährleistet, daß das der Pumpe 56 zugehörige Pumpensystem stets ein Minimum von 70 at an Druck zur Verfügung hat (wiederum vorausgesetzt, daß der maximal verfügbare Druck etwa 280 at beträgt). Wenn in einem solchen Fall z.B. infolge eines erhöhten Energiebedarfs eines der von der Pumpe 56 gespeisten Antriebselemente der von der Pumpe 56 gelieferte Druck z.B. 84 at ansteigt, dann sinkt der verfügbare Druck für das von der Pumpe 58 gespeiste System entsprechend auf 196 at ab. Das gilt solange, bis beide Pumpensysteme sich mit einem Druck von etwa 140 at aneinander angegeglichen haben.

Nachfolgend seien noch einmal einige Zahlenbeispiele gegeben, die das Verständnis der Wirkungsweise des hydraulischen Systems gemäß Fig. 2 erleichtern Bollen. In allen diesen Zahlenbeispielen wird wiederum davon ausgegangen, daß der mit dem Antriebsaggregat erreichbare maximale Gesamtdruck bei etwa 280 at begrenzt ist, und daß im übrigen jede der Pumpen 56 und 58 für sich diesen Druck von etwa 280 at liefern kann.

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Solange der Gesamtdruck in beiden Pumpensystemen den Wert von 280 at nicht übersteigt, bleiben die beiden Überdruckventile 160 und 180 geschlossen. Jedes Antriebselement kann dann mit einem Anteil an dem verfügbaren Gesamtdruck betrieben werden. Palis beispielsweise der rechte Fahrmotor 20, der Schwenkmotor 72 und der Vorschubzylinder 34 einen Druck von insgesamt HO at benötigen, regelt sich die diesen Antriebselementen zugehörige Pumpe 56 auf die Lieferung dieses Druckes ein. Entsprechend kann, falls auch der linke Fahrmotor 21, der Schaufelzylinder 38 und der Hubzylinder einen Druck von 140 at benötigen, auch die Pumpe" 58 diesen Druck liefern.

Palis, in einem anderen Beispiel, der linke Fahrmotor 21 einen Bedarf an 70 at aus der Pumpe 58 hat, dann sorgt das Summierventil 120 sofort dafür, daß der Pumpe 56 eine Leistung von 210 at zur Verfügung steht. Dieser Druck kann dabei für jede Gruppierung in der von der Pumpe 56 versorgten Antriebselemente, also des rechten Fahrmotors 20, aea Schwenkmotors 72 und des Vorschubzylinders- 34_f verwendet werden, wobei diese Antriebselemente eine konstante Geschwindigkeit annehmen, mit Ausnahme allerdings des Schwenkmotors 72, der sich beschleunigen oder verzögern kann und dabei eine vorbestimmte konstante Drehleistung behält.

Als weiteres Beispiel sei die Situation betrachtet, daß beide Fahrmotoren 20 und 21 einen gleichen Druck von 140 at benötigen. Sobald dabei der Bedarf eines der beiden Fahrmotoren auf einen geringeren Druck zurückgeht, erhöht sich sofort der dem anderen Fahrmotor zur Verfügung stehende Druck um den entsprechenden Viert. Dieser Punlct ist besonders wichtig.bei einer sogenannten "Kraftwendung", bei der eine

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der "beiden Raupenketten stillsteht und keine Antriebs energie braucht, während die andere Kette mit möglichst hoher Antriebsenergie angetrieben werden muß. Die mittels des Summierventils 120 mögliche Summierung zwischen den beiden Pumpensystemen macht es dabei möglich, dem Fahrmotor der sich drehenden Kette den vollen Druck von 280 at zuzuführen.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß sich durch Justierung der verschiedenen Ventilfedern im Summierventil 120 und in den beiden zugeordneten Pilot-Überdruckventilen 132 und 138 sowie durch Bemessung der wirksamen Flächen der verschiedenen Ventilschließkörper sich eine Vielzahl von Punktionsweisen einstellen läßt, mit denen man allen praktisch vorkommenden Betriebsanforderungen gerecht werden kann. Die vorangehend erläuterten Funktionsweisen (nämlich die"normale" Funktionsweise, die Erteilung einer "Priorität" an eines der beiden Pumpensysteme und die Einhaltung eines vorbestimmten Minimaldrucks in einem der beiden Pumpensysteme) sind in dem Zusammenhang nur als Beispiel zu betrachten.

Es sind auch noch weitere Abwandlungen des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels möglich. So können beispielsweise mehr als zwei Kydraulikpumpen vorhanden und durch das Summierventil miteinander summiert werden, wobei dann die Zahl der Überdruckventile in dem Summierventil gleich der Zahl der Eördraulikpumpen sein muß, und wobei weiterhin jedes der Überdruckventile so viel zusätzliche Kolbenteile aufweisen muß, wie zusätzliche Hydraulikpumpen vorhanden sind· Auch dabei können dann natürlich wieder die vorangehend schon erwähnten speziellen Einstellungen hinsichtlich einer "Priorität" für eine der Pumpen oder hinsichtlich eines bestimmten

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Kinimaldrucks in einem oder mehreren der Pumpensysteme angewandt werden.

Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, daß zwei Pumpen vorhanden sind, die beide den durch das Antriebsaggregat vorgegebenen maximalen Druck liefern können. VIeI-mahr kann auch eine der beiden Pumpen viel kleiner als die andere Pumpe ausgebildet sein, was natürlich deren Leistung begrenzt, aber solange zumindest eine der Pumpen in der lage i3t, den von dem Antriebsaggregat vorgegebenen maximalen Druck allein zu liefern, kommen die Vorteile des hydraulischen Systems gemäß der Erfindung noch voll zum !ragen.

-Patentansprüche-

KRE / dm

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Claims

Patentansprüche

IJ Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Schaufel- ^— bagger und dgl. Erdbewegungsgeräte, enthaltend mindestens zwei hydraulische Pumpensysteme mit jeweils einer von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe und einem oder mehreren hydraulischen Antriebselementen, die von der betreffenden Pumpe mit Hydraulikmittel unter Druck versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hydraulikpumpen (56, 58) zur Umsetzung der gesamten Antriebsenergie des Antriebsmotors (24) in Druckenergie ausgelegt ist und daß alle Pumpensysteme mit einem Summierventil (12o) verbunden sind, welches auf die Summe der von den Pumpen in ihren zugeordneten Pumpensystemen aufgebauten Brücke anspricht und zur Druckentlastung öffnet, sobald die summierten Drücke den maximal zulässigen Gesamtdruck übersteigen.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summierventil (I2o) eine der Anzahl der Pumpensysteme entsprechende Anzahl von Überdruckventilen (16o, 18o) enthält, welche den Hoohdruokauslaß der Pumpen (56, 58) mit deren Mederdruokeinlaß verbinden, wobei Jedes Überdruckventil in Schließrichtung durch eine auf die summierten Drücke eingestellte Ventilfeder (I7o, 19o) und in Öffnungsrichtung durch die summierten Drücke selbst belastet ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Überdruckventil (I6o, 18o) einen auf einen Ventilsitz (164, 184) aufliegenden Ventilkopf (162, 182) aufweist, welcher mit dem Druck in einem der Pumpensysteme belastet

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ist, sowie mindestens ein Korbenteil (168, 188), welches in der gleichen Richtung wie der Ventilkopf mit. dem Druck in dem bzw. den anderen Pumpensystemen belastet ist.
4* Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Summierventil (I2o) in jedem Pumpensystem ein gesteuertes Pilotventil (126, 128) zugeordnet ist, welches parallel zu dem Summierventil den Hochdruckauslaß der Pumpen.(56, 58) und deren Niederdrücke inlaß verbindet und bei Öffnung des betreffenden Überdruckventils mit öffnet. . -
5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pilotventil (126, 128) einen durch eine Feder (131, 137) belasteten Schließkörper besitzt, durch den hindurch sich ein schmaler Durchlaß (l3o, 136) erstreckt, der die Hochdruckseite des Pumpensystems mit der Feuerkammer auf der Schließkörper-Rückseite verbindet, und daß die Druckleitungen (122, 124) für die Überdruckventile (l6o, 18o) an die Feuerkammer des zugeordneten Pilotventils angeschlossen sind.
6. Antriebssystem nach Anspruch 4 oder 5» dadurch.

gekennzeichnet, daß jedem Pilotventil (126, 128) zusätzlich ein einstellbares Pilotüberdruckventil (132, 138) zugeordnet ist, welches die Federkammer des Pilotventils mit der Niedrdruckseite des Pumpensystems verbindet.

KRE / so

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