DE2440875C3 - Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Löffelbagger und dergleichen Erdbewegungsgeräte - Google Patents
Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Löffelbagger und dergleichen ErdbewegungsgeräteInfo
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- DE2440875C3 DE2440875C3 DE2440875A DE2440875A DE2440875C3 DE 2440875 C3 DE2440875 C3 DE 2440875C3 DE 2440875 A DE2440875 A DE 2440875A DE 2440875 A DE2440875 A DE 2440875A DE 2440875 C3 DE2440875 C3 DE 2440875C3
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Description
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
Falle 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 »Summierungswirkung«, durch die sichergestellt wird,
daß jedes der zu der betreffenden Gruppenschaltung gehörenden Antriebselemfcnte 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 Pumpt gelieferten Druck.
Wenn eine größere Anzahl von Betriebsfunktionen vorhanden ist, ist es nicht möglich, sämtliche Betriebsfunktionen in einer einzigen Gruppenschaltung zusammenzufassen
und auf die vorangehend beschriebene Weise zu summieren. Bei Löffelbaggern beispielsweise
sind 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 Löffelzylinder
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 numpensystemen 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 Pumpensystemen geschaffen werden, welches es gestattet, jedem Pumpensystem
jeden gewünschten Anteil an der gesamten verfügbaren Antriebsenergie zuzuführen, und zwar mit einfachen
Mitteln und hoher Betriebssicherheit
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens eine der Hydraulikpumpen zur Umsetzung
der gesamten Antriebsenergie des Antriebsmotors in Druck energie ausgelegt ist und daß alle Pumpensysteme
mit einem Summierventil verbunden sind, welches auf die Summe der von den Pumpen in ihren
zugeordneten Pumpensystemen aufgebauten Drücke ansprichl: und zur Druckentlastung öffnet, sobald die
summierten Drücke den maximal zulässigen Gesamtdruck übersteigen.
Mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist ermöglich,
praktisch jede Betriebsfunktion mit der maximal zur Verfugung stehenden Antriebsenergie, also
der von dem Antriebsmotor maximal lieferbaren S 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 Löffelbagger (also mit zwei Pumpensystemen) bedeutet dies, daß jedes System bei Bedarf mit jedem
rs beliebigen Anteil an der gesamten Antriebsenergie
versorgt werden kann, bis hinauf zu 100 Prozent für das
eine Pumpensystem und 0 Prozent für das andere Pumpensystem. Sobald sich dabei, z. B. durch erhöhten
Bedarf, in einem der Pumpensysteme :1er Druck über seinen ihm in diesem Augenblick zugeordneten Anteil
hinaus erhöhen sollte, öffnet das Summierventil und bringt durch Druckentlastung den Gesamtdruck in allen
Pumpensystemen wieder auf den der vorhandenen Antriebsenergie entsprechenden Wert zurück.
Die einzelnen Pumpensysteme 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 gegeben 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 Pumpensys'eme
entsprechende Anzahl von Überdruckventilen, welche den Hochdruckauslaß der Pumpen mit deren NiederdrucHinlaß
verbinden und in Schließrichtung durch eine auf die summierten Drücke eingestellte Feder und
in Öffnungsrichtung durch die summierten Drücke selbst belastet sind. Jedes Überdruckventil kann dabei
einen auf einem Sitz aufliegenden Ventilkopf aufweisen, welcher mit dem Druck in einem der Pumpensysteme
belastet ist, sowie mindestens ein Kolbenteil, welcher in der gleichen Richtung wie der Ventilkopf mit dem
Druck in dem bzw. den anderen Pumpensystemen 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 es allen Betriebsbedingungen gerecht werden kann.
Eine der Einstellmöglichkeiten besteht dabei darin, daß bei einem Anstieg der summierten Drücke über den
maximal zulässigen Gesamtdruck hinaus alle Überdruckventile gleichzeitig öffnen und damit alle Pumpensysteme
synchron so weit entlasten, bis wieder der maximal zulässige Gesamtdruck erreicht ist. Alternativ
kann aber 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 Pumpersystern
mit dem niedrigeren Druck unverändert gehalten wird. Eine weitere Möglichkeit der Einjustierung
besteht darin, bei einem oder mehreren der Pumpensysteme einen «wissen Minimaldruck vorzusehen, unter
dem das betreffende Pumpensystem nicht entlastet werden kann. Das ist 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 Summierventil selbst erfolgen, indem das gesamte zur
Entlastung abströmende Hydraulikmittel durch das Summierventil hindurchgeleitet wird. Dadurch kann
sicli aber unter Umständen eine erhebliche Baugröße für das Summierventil ergeben. Deshalb kann es
zweckmäßig sein, dem Surnmierventil in jedem Pumpensystem noch ein gesteuertes Pilotventil zuzuordnen,
welches parallel zu dem Summierventil den Hochdruckauslaß der Pumpen mit deren Niederdruckeinlaß
verbindet und bei Öffnung des betreffenden Überdruckventils mit öffnet. Bei einer solchen Ausgestaltung fließt
bei Druckentlastung die Hauptmenge des Hydraulikmittels über die Pilotventile ab, während das Summierventil
praktisch nur eine Steuerfunktion behält und deshalb verhältnismäßig klein gebaut werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 5 und 6.
Die Einzelheiten der Erfindung, ihre Wirkungsweise und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der
Zeichnungen für das Beispiel der Anwendung bei einem Tieflöffelbagger näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 perspektivisch einen Tieflöffelbagger,
F i g. 2 schematisch das Layout seines Antriebssystems,
F i g. 3 das in der F i g. 2 enthaltene Summierventil im Schnitt und
Fig. 4 eines der dem Summierventil zugeordneten Pilotventile im Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen Tieflöffelbagger 10 mit einem Fahrgestell 12 und einem Aufbau 14. 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 F i g. 2 noch genauer beschrieben wird) das
Schwenken des Aufbaus 14 relativ zum Fahrgestell 12 besorgt und zwar in beiden Richtungen. Die von diesem
Schwenkmotor ausgeführte Schwenkbewegung ist die erste der vier hydraulischen Grundfunktionen des
Tieflöffelbaggers 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 Treibstoff tanks,
die Batterie, verschiedene hydraulische Ventile, ölkühler, Radiatoren usw.
Weiterhin ist am Aufbau 14, und zwar in bezug auf die
Haupt-Längsachse des Tieflöffelbaggers 10 versetzt ein Ausleger 26 um eine horizontale Achse schwenkbar
gelagert Das Anheben und Absenken des Auslegers 26
Hubbewegung ist die zweite Grundfunktion des Tieflöffelbaggers 10.
Am äußeren Ende des Auslegers 26 ist in einem Schwenklager 32, dessen Achse vorzugsweise parallel
zur Schwenkachse des Auslegers 26 verläuft, ein Löffelarm 30 schwenkbar angebracht Die Schwenkbewegung
des Löffelarms 30 relativ zum Ausleger 26 ist die Vorschubbewegung und damit die dritte Grundfunktion
des Tieflöffelbaggers 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 Löffelarms 30 angreift.
Der Löffelarm 30 trägt an seinem äußeren Ende einen schwenkbaren Löffel 36. Die Schwenkachse des Löffels
36 verläuft horizontal und vorzugsweise wiederum parallel zur Schwenkachse des Auslegers 26. Zur
Verschwenkung des Löffels 36 relativ zum Löffelarm 30, also zur Löffelbewegung, dient ein hydraulischer
Zylinder 38, der mit seinem Zylinderende an dem Löffelarm 30 und mit seinem Kolbenende über ein
Gestänge 40 am Löffel 36 angelenkt ist Die von diesem Zylinder ausgeführte Löffelbewegung ist die vierte
Grundfunktion des Tieflöffelbaggers 10.
Ein normaler Arbeitszyklus des Tieflöffelbaggers 10 beginnt mit der Beladung des Löffels 36. Dazu werden
der Vorscnubzylinder 34 und der Zylinder 38 oder der
Vorschubzylinder 34 und der Hubzylinder 28 betätigt Nach der Beladung des Löffels werden im zweiten Teil
des Arbeitszyklus mehr oder weniger gleichzeitig der Hubzylinder 28, der Vorschubzylinder 34, der (in F i g. 1
nicht dargestellte) Schwenkmotor und der Zylinder 3i 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 Zylinders 38 und des Hubzylinders 28, um die
Schaufel wieder in die Ausgangsposition für der nächsten Arbeitszyklus zu bringen.
Zweckmäßig ist es, die vier Grundfunktionen de; Tieflöffelbaggers 10 mit möglichst konstanter Geschwindigkeit
auszuführen, weil sich dadurch jede Bedienungsperson leicht an eine schnelle und exakte
Bedienung des Baggers gewöhnen kann. Der Energie bedarf der diese Grundfunktionen ausführenden Antriebselemente
(nachfolgend auch als »Funktionsantrie be« bezeichnet) dagegen kann während des Betrieb;
zwischen dem Wert 0 und dem vorgegebener Maximalwert variieren. Außerdem werden während de!
Betriebs meistens mehrere Funktionsantriebe gleicnzei tig benötigt, und zwar häufig auch mit unterschiede
chem Energiebedarf. Im Verlaufe des vorangehenc beschriebenen Arbeitszyklus beispielsweise haben die
einzelnen Funktionsantriebe zu bestimmten Zeitpunk ten einen hohen Energiebedarf und zu anderer
Zeitpunkten einen geringen oder gar keinen Energiebedarf. Dabei sind durchweg zwei Funktionsantriebe
deren Gruppierung im Verlaufe des Arbeitszyklus wechselt gleichzeitig mit hohem Energiebedarf ir
Tätigkeit Das gilt auch bei der gleichzeitigen Betäti gung aller vier Funktionsantriebe, d. h. auch dann haber
durchweg nur zwei Funktionsantriebe einen relativ hohen Energiebedarf, während die beiden anderer
mit seinem Zylinderende am Aufbau 14 und mit seinem Kolbenende etwa in der Mitte des Auslegers angelenkt
ist. Die von diesem Hubzylinder 28 ausgeführte Es ist ersichtlich, daß den vier Funktionsantrieben unc
auch den beiden Fahrmotoren (deren Energiebedar ebenfalls variabel ist) ein hydraulisches System zugeord
net werden muß, welches die einzelnen Antriebselemente stets mit der dem jeweiligen Bedarf entsprechenden
Antriebsenergie versorgt. Eine solche, dem jeweiligen Bedarf entsprechende Verteilung des zur Verfügung
stehenden hydraulischen Drucks auf mehrere Antriebs- < elemente wird nachfolgend auch als »Summierung«
bezek'-net.
Die F ι g. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
eines summierenden hydraulischen Systems. Dieses System besitzt zwei (von dem in I- i g. 2 nicht
mehr dargestellten Antriebsaggregat 24 aus angetriebene) Hydraulikpumpen, denen in Gruppenschaltung
jeweils zwei Funktionsantriebe 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
die die beiden Gruppenschaltungen so miteinander verkoppeln, daß beide Gruppenschaltungen auch noch
untereinander summiert werden. Diese »totale Summierung« bedeutet, daß jedes Antriebselement 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 Fig. 2
dargestellt. Es enthält eine Hydraulikpumpe 56, die vorzi fc'sweise als Zahnradpumpe mit konstantem
Volumen ausgebildet ist. Diese Pumpe wird von einer Hauptspeiseleitung 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 Fig. 1 nicht dargestellte) Schwenkmotor 72 und der Vorschubzylinder 34
angeschlossen, und zwar jeweils mit ihren beiden Anschlußleitungen. Weiterhin führt vom Steuerventil 62
aus eine Rücklaufleitung 88 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 beschaffen, 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 Antiebselements
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.
Für den Fall, daß mehrere der der Pumpe 56 zugeordneten Antriebselemente gleichzeitig in Betrieb
sein müssen, sind die Anschlußleitungen dieser Antriebselemente innerhalb des Steuerventils 62 in Serie
geschaltet In der Darstellung der F i g. 2 ist angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig in f,5
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 Sltuerventil 62 zur
ersten Anschlußleitung 84 des Vorschubzylinders 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 Tieflöffelbaggers 10 die beiden
Fahrmotore 20 und 21 sowie der Schwenkmotor 72 hydraulische Verdrängermotor", bevorzugt sind sie
Zahnradmotore. Die übrigen Antriebselemente, also der Hubzylinder 28, der Vorschubzylinder 34 und der
Zylinder 38 für den Löffel, sind hydraulische Zylindereiiiheiten mit beweglichen Kolben. Beiden Typen von
Antriebselementen ist gemeinsam, daß ihre drehende
Richtungen haben kann, wobei die jeweilige Richtung nur davon abhängt, welche der Anschlußleitungen eines
jeden Antriebselements von dem Steuerventil an die Druckseite gelegt ist. Wenn beispielsweise der Vorschubzylinder
34, der in der Darstellung der F i g. 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 Rücklaufleitung 88 liegt. Für die anderen Antriebselemente gilt das entsprechende sinngemäß.
Der linke Fahrmotor 21 sowie der Hubzylinder 28 und der Zylinder 38 gehören zu einer zweiter
Gruppenschaltung, die einer zweiten Hydraulikpumpe 58 zugeordnet und in der linken Hälfte der Fig. 2
dargestellt ist. Die Pumpe 58 ist dabei vom gleichen Typ wie die Pumpe 56, sie ist über eine Abzweigleitung 54
mit der Hauptspeiseleitung 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 Zylinder 38 für den Löffel und der Hubzylinder 28 angeschlossen, und zwar
wiederum so, daß je nach Einstellung des Steuerventils entweder nur eines dieser Antriebselemente oder
mehrere dieser Antriebselemente gleichzeitig mil Hydraulikmittel unter Druck versorgt werden. In der
Darstellung der Fig.2 ist dabei auch für diese zweite
der Pumpe 58 zugeordnete Gruppenschaltung der FaI angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig
betätigt werden und deshalb durch das Steuerventi 102 in Serie gelegt sind. Das Hydraulikmittel fließt somii
von der Leitung 100 aus über die eine Anschlußleitung 104 zum Fahrmotor 21, dann über dessen zweite
Anschlußleitung 106 und die erste Anschlußleitung de« Zylinders 38 zu diesem Zylinder, danach über desser
zweite Anschlußleitung 110 und die erste Anschlußlei tung 112 des Hubzylinders 28 zu diesem, und schließlich
über dessen zweite Anschlußleitung 114 zur Rücklaufleitung
116. Die Rücklaufleitung 116 mündet dabei ir einem öltank 118, in den auch die Hauptspeiseleitung 5(
einmündet
Es sei nunmehr die Betriebsweise des hydraulischer Systems gemäß Fig.2 näher erläutert und zwai
zunächst für den Fall, daß die die Pumpen 56 bzw. 5t enthaltenden Gruppenschaltungen jeweils gesonderi
für sich, also ohne untereinander noch einmal summien
zu sein, betrieben werden.
Falls der Schwenkmotor 72 allein und unabhängij
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 Schwenkmotors 72 verbunden wird, während dessen /weite Anschlußleitung unmittelbar an die
Rücklaufleitung 38 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 eine Druckentlastungseinrichtung 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 ie ein
Überdruckventil 80 bzw. 82 enthalten. Diese Überdruckventile sind einseitig nach Art eines Rückschlagventils
wirkende Ventile, die sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Anschlußleitungen 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 Schwenkzustand 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 70 (unter der Annahme, daß diese
an der Druckseite liegt) sehr rasch ein hoher Druck auf, der bei Erreichen einer bestimmten Differenz zum
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, «chließt das Überdruckventil 80 wieder, und das gesamte Volumen an Hydraulikmittel
strömt durch den Schwenkmotor 72, d. h. der Schwenkmotor 72 kann dann seine volle Geschwindigkeit
annehmen. Falls die Anschiußleitung 74 an der Druckseite liegt, gilt der gleiche Vorgang sinngemäß in
Verbindung mit dem Überdruckventil 82, welches bei Anschluß der Anschlußleitung 70 an die Druckseite stets
geschlossen bleibt.
Wenn 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 versorgt, wobei dieser Druck
(ebenso auch im Falle der Einschaltung nur des Schwenkmotors 72 allein) je nach der gerade eingestellten
Antriebsleistung des Antriebsaggregats 24 entweder seinen Maximalwert oder aber seinen unterhalb des
Maximalwerts liegenden Wert hat. Jm übrigen gilt für die alleinige Betätigung der drei der Pumpe 58
zugeordneten Antriebselemente sinngemäß da» gleiche; in dem Fall wird das Steuerventil 102 so eingestellt, daß
das Hydraulikmittel von der Pumpe 58 aus nur über das gerade eingeschel'ete 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, der z. B. mit etwa 140 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 Masse nocii nicht sofort das volle zugeführte Volumen an Hydraulik
mittel aufnehmen, wenn er sich vorher in der Ruhelage befunden hat. Daher muß derjenige I eil des von der
Pumpe 56 gelieferten Hydraulikmittels, der von dem Schwenkmotor 72 nicht aufgenommen werden kann,
über das Überdruckventil 80 von der Anschlußleitung 70 aus in die Anschlußleitung 74 überführt weiden, wo er
sich mit dem den Motor 72 zuströmenden Teil des Hydritulikmittels wieder vereinigt. Danach gelangt das
Hydraulikmittel, und zwar das gesamte von der Pumpe 56 gelieferte Volumen, über die Anschlußleitung 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.
Die beiden Funktionsantriebe (Schwenkmotor 72 und Vorschubzylinder 34) sind somit unmittelbar miteinander
gekoppelt, wobei das aus der Anschlußleitung 74 des Schwenkmotors 72 abströmende Druckmittel das
Antriebsmittel für den Vorschubzylinder 34 bildet. Dabei spielt das Überdruckventil 80 eine wichtige Rolle,
indem es dafür sorgt, daß auch bei schwankendem oder unterschiedlichem Energiebedarf des Vorschubzylinders
34 dem Schwenkmotor 72 stets eint 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 Überdruckventils 80 führt,
erst bei einem Druck von 98 at in der Anschlußleitung 70 erreicht Entsprechend sieht es bei höherem
Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 aus. Wenn der Vorschubzylinder 34 z. B. einen Druck von etwa 28 at
benötigt, wirkt 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 proportiona! der Druckdifferenz in seinen beiden
Anschlußleitungen 70 und 74 ist bedeutet dies, daß die Drehleistung des Schwenkmotors 72 unabhängig von
dem Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 konstant
ist, solange die Pumpe 56 einen Druck von mindestens 84 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 Zylinders 38 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 Antriebslementes hat dabei eine direkte Beziehung
zum Energiebedarf des anderen Antriebslements. Wenn beispielsweise der linke Fahrmotor 21 und der
Zylinder 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 liai »ich auf ucii Fäll
bezogen, daß die beiden den Pumpen 56 und 58 zugeordneten Gruppenschaltungen zwar in sich summiert,
im übrigen aber voneinander unabhängig sind. Das hydraulische System gemäß Fig. 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 Hydrauliki.'ittels von etwa 280 at
erzeugen kann, bedeutet dies, daß dieser Druck von 280 at entweder allein von einer der Pumpen 56 bzw. 58
oder aber in jeder gewünschten Aufteilung von beiden Pumpen den zugeordneten Gruppenschaltungen zur
Verfügung gestellt werden kann. Wenn beispielsweise der Hubzylinder 28 und der Zylinder 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
Zylinder 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 Verfugung. Auch eine gleichmäßige
Aufteilung der gesamten Antriebsenergie, also in Höhe von etwa 140 at für die von der Pumpe 56
versorgte Antriebselemente und weitereren 140 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 Leitung 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, dessen
Einzelheiten aus Fig.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. uieses zweite
Pilotventil wird durch eine Feder Ij/ 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 maximalen Druckes eine große Menge an Hydraulikmittel zur
Eingangsseite der Pumpen zurückzuführen.
Jedem Pilotventil ist jeweils ein Pilot-Überdruckventil zugeordnet, von denen das zum Pilot ventil 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 Püot-Überdruckventil
138, das eine Feder 140 und eine Einstellsehraube 141 besitzt. Der öffnungsdruck der
Pilotventile 126 und 128 ist determiniert durch cie Flächendifferenz auf beiden Seiten der jeweiligen
Schließkörper in Verbindung mit der Federkraft der
reueiii ui ulvi. u/.
Der Aufbau des Summierventils 120 ist aus der F i g. 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 einem Niederdruck-Auslaß 176, ner 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 enthaltenen Kammer ein Druck aufbauen kann.
Das Überdruckventil 180 ist dem Ventil 160 gleich ausgebildet und hat lediglich eine umgekehrte Wirkungsrichtung.
Sein Ventilkopf 182 liegt auf ein< ti Sitz 184 auf und verhindert im geschlossenen Zustand einen
Durchtritt des Hydraulikmittels von der Leitung 122 zum Auslaß 176. Weiterhin besitzt der Schaft 186 des
Ventils 180 an seinem vom Kopf abgewandten Ende einen Kolbenteil 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 Druckaufbau in der die Feder 190
enthaltenden Kammer verhindert.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Summierventils 120, wie es in der F i g. 3 dargestellt ist, haben die wirksamen
Flächen der Teile 162, 168, 182 und 188 die gleiche Größe. Weiterhin sind die Federn 170 und 190 auf die
gleiche Vorspannung eingestellt, und zwar so, daß beide Ventile 160 und 180 zum Auslaß 176 hin öffnen, wenn
der Gesamtdruck ir, 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 maximal möglichen Druck, liegt.
Wenn beispielsweise der Zylinder 38 unu der linke Fahrmotor 21 gemeinsam etwa 210 at be..G;igen und
dieser Druck von der Pumpe 58 geliefert wird, dann herrscht dieser Druck auch, wegen des Durchlasses 136,
in der Leitung 124, so daß der Kolbenteil 18£ 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 Teile 1 cm2 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 übei schritten 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 betrachteten Zahlenbeispiel bei etv j 280 at liegt, kann sich gleichmäßig (mit einem
Druck von jeweils etwa 140 at) auf die beiden Pumpensysteme verteilen. Sobald dabei 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 so lange, 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 Wert, 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 (60 und 180 des Summierventils 120, und in den beiden den Pumpen 56
bzw. 58 zugeordneten Pumpensystemen findet daraufhin durch Rückführung von Hydraulikmittel von der
Rückseite 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 vom 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 Hydraulikmittel.
Diese beiden Pilotventile verbinden im geöffneten Zustand die das unter Druck stehende Hydraulikmittel
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 Oberdruckventile 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
180 im Summierventil 120 können auch unterschiedliche »Prioritäten« eingestellt werden, derart, daß bei
Oberschreiten des zulässigen Gesamtdiiickes nicht
beide Oberdruckventile gleichzeitig öffnen, sondern nur das dem mit dem höheren Druck arbeitenden
Pumpensystem zugeordnete Oberdruckventil zur Druckentlastung betätigt wird, während das andere
Überdruckventil geschlossen bleibt Diese Arbeitsweise läßt sich dadurch erreichen, daß bei jedem Überdruckventil
die wirksamen Rächen der Kolbenteile 168 und 188 etwas kleiner gehalten werden als die wirksamen
Flächen der Ventilköpfe 162 und 182. Unter der Annahme, daß die beiden Federn 170 und 190 jeweils auf
eine Schließkraft von 280 kg eingestellt find und daß die
beiden Ventilköpfe 162 und 182 eine wirksame Hache
von 1 cm2 haben, kann beispielsweise die wirksame Fläche der Kolbenteile 168 und 188 auf jeweils 0,99 cm2
eingestellt werden, so daß bei jedem Überdruckventil die wirksamen Flächen des Ventilkopfes plus des
Kolbenteils eine Größe von 139 cm2 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 von der Pumpe 58 gelieferten 280 at auf den Kolbenteil 188 des Ventils 180
ein. Da dieser Kolbenteil aber nur eine Fläche von 039 cm2 hat, führt das nur zu einer Öffnungkraft von
etwa 273 kg, durch die die Schließkraft der Feder 190 noch nicht überwunden werden 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 so lange, bis entweder der Druck in dem mit höherem Druck arbeitenden
Pumpensystem sich so weit erniedrigt hat, daß der Gesamtdruck 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, d. h. von diesem Augenblick an öffnen beide Überdruckventile
160 und 180, und in beiden Pumpensystemen findet eine Druckentlastung statt. FQr diese gleichzeitige
Druckentlastung gilt, daß bei einer wirksamen Fläche von 1,99 cm2 pro Ventil und bei einer Schließkraft der
Ventilfeder von 280 kg sich eine Druckgrenze von etwa 141 at in jedem Pumpensystem ergibt.
Weiterhin ist es möglich, die beiden Überdruckventil«
160 und 180 im Summierventil 120 so einzustellen, daß ir einem der beiden Pumpenssysteme stets ein gewissei
minimaler Druck aufrechterhalten wird. So kanr
beispielsweise ein bestimmter minimaler Druck in dem
zur Leitung 124 gehörenden Pumpensystem 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-Oberdruckventile 132 und 138.
Wenn beispielsweise das Pilot-Oberdruckventil 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 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. auf 84 at ansteigt,
dann sinkt der verfügbare Druck für das von der Pumpe 58 gespeiste System entsprechend auf 196 at ab. Das gilt
so lange, bis beide Pumpensysteme sich mit einem Druck von etwa 140 at aneinander angeglichen haben.
Nachfolgend seien noch einmal einige Zahlenbeispiele
gegeben, die das Verständnis der Wirkungsweise des hydraulischen Systems gemäß F i g. 2 erleichtern üollen.
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.
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. Falls beispielsweise der rechte Fahrmotor 20, der Schwenkmotor
72 und der Vorschubzylinder 34 einen Druck von insgesamt 140 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 Zylinder 38 und der Hubzylinder 28 einen Druck von 140 at benötigen, auch
die Pumpe 58 diesen Druck liefern.
Falls 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 den von der Pumpe 56 versorgten Antriebselementen, also
des rechten Fahrmotors 20, des Schwenkmotors 72 und des Vorschubzylinders 34, 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 dei beiden Fahrmotoren auf einen geringeren Druck
zurückgeht, erhöht sich sofort der dem anderer Fahrmotor zur Verfugung stehende Druck um der
entsprechenden Wert Dieser Punkt ist besonder wichtig bei einer sogenannten »Kraftwendung«, bei dei
eine der beiden Raupenketten stillsteht und kein« Antriebsenergie braucht, während die andere Kette mi
möglichst hoher Antriebsenergie angetrieben werdet muß. Die mittels des Summierventils 120 möglich«
Summierung zwischen den beiden Pumpensystemer macht es dabei möglich, dem Fahrmotor der siel
drehenden Kette den vollen Druck von 280 a zuzuführen.
Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß sich durct
Justierung dsr verschiedenen Ventälfedern im Summier
ventil 120 und in den beiden zugeordneten Pilot-Über druckventilen 132 und 138 sowie durch Bemessung dei
wirksamen Flächen der verschiedenen Ventilschließ körper sich eine Vielzahl von Funktionsweisen einstel
len läßt, mit denen man allen praktisch vorkommender Betriebsanforderungen gerecht werden kann. Di<
vorangehend erläuterten Funktionsweisen (nämlich dii »normale« Funktionsweise, die Erteilung einer »Priori
tat« an eines der beiden Pumpensysteme und dii
Einhaltung eines vorbestimmten Minimaldmcks ii einem der beiden Pumpensysteme) sind in den
Zusammenhang nur als Beispiel zu betrachten.
Es sind auch noch weitere Abwandlungen de: vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels mög
lieh. So können beispielsweise mehr als zwei Hydraulik
pumpen vorhanden sein und durch das Summierventi miteinander summiert werden, wobei dann die Zahl de
Überdruckventile in dem Summierventil gleich der Zah
der Hydraulikpumpen sein muß, und wobei weiterhii jedes der Überdruckventile so viel zusätzliche Kolben
teile aufweisen muß, wie zusätzliche Hydraulikpumpei vorhanden sind. Auch dabei können dann natürlicl
wieder die vorangehend schon erwähnten speziellei Einstellungen hinsichtlich einer »Priorität« für eine de
Pumpen oder hinsichtlich eines bestimmten Minimal drucks in einem oder mehreren der Pumpensystemi
angewandt werden.
Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, daß zwe Pumpen vorhanden sind, die beide den durch da
Antriebsaggregat vorgegebenen maximalen Drucl liefern können. Vielmehr kann auch eine der beidei
Pumpen viel kleiner als die andere Pumpe ausgebilde sein, was natürlich deren Leistung begrenzt, abe
solange zumindest eine der Pumpen in der Lage ist. dei von dem Antriebsaggregat vorgegebenen maximale!
Druck allein zu liefern, kommen die Vorteile de hydraulischen Systems noch voll zum Tragen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Löffelbagger und dergleichen 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 wird, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hydraulikpumpen (56 und 58) zur Umsetzung
der gesamten Antriebsenergie des Antriebsmotors (24) in Druckenergie ausgelegt ist und daß alle
Pumpensysteme mit einem Summierventil (120) 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.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summierventil (120) eine
der Anzahl der Pumpensysteme entsprechende Anzahl von Überdruckventilen (160 und 180) enthält,
welche den Hochdruckauslaß der Pumpen (56 bzw. 58) mit deren Niederdruckeinlaß verbinden und in
Schließrichtung durch eine auf die summierten Drücke eingestellte Feder (170 bzw. 190) und in
Öffnungsrichtung durch die summierten Drücke selbst belastet sn.d.
3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Überdruckventil (160 und 180) einen auf einem Sitz (164 bzw. "84) aufliegenden
Ventilkopf (162 bzw. 182) aufweist, welcher mit dem Druck in einem der Pumpensysteme belastet ist,
sowie mindestens ein Kolbenteil (168 bzw. 188), welcher 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
(120) in jedem Pumpensystem ein gesteuertes Pilotventil (126 bzw. 128) zugeordnet ist, welches
parallel zu dem Summierventil den Hochdruckauslaß der Pumpen (56 bzw. 58) und deren Niederdruckeinlaß
verbindet und bei Öffnung des betreffenden Überdruckventils mit öffnet.
5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pilotventil (126 und 128)
einen durch eine Feder (131 bzw. 137) belasteten Schließkörper aufweist, durch den hindurch sich ein
schmaler Durchlaß (130 bzw. 136) erstreckt, der die Hochdruckseite des Pumpensystems mit der Federkammer
auf der Schließkörper-Rückseite verbindet, und daß die Druckleitungen (122 bzw. 124) für die
Überdruckventile (160 bzw. 180) an die Federkammer des zugeordneten Pilotventils angeschlossen
sind.
6. Antriebssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Pilotventil (126
und 128) zusätzlich ein einstellbares Pilotüberdruckventil (132 bzw. 138) zugeordnet ist, welches die
Federkammer des Pilotventils mit der Niederdruckseite des Pumpensystems verbindet.
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem,
insbesondere für Löffelbagger und dergleichen 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 wird.
Bei zahlreichen schweren Geräten mit mehreren
Bei zahlreichen schweren Geräten mit mehreren
ίο Betriebsfunktionen wird die Antriebsenergie hydraulisch
von einem Antriebsaggregat (z. B. einem Benzinoder Dieselmotor) aus auf die einzelnen Antriebselemente
für die betreffenden Betriebsfunktionen übertragen. Bei einem Löffelbagger beispielsweise sind sechs
Haupt-Betriebsfunktionen vorhanden, nämlich zwei Fahrantriebe für die rechte bzw. die linke Seite des
Fahrwerks und vier Grundfunktionen für den eigentlichen Baggerbetrieb. Diese Grundfunktionen sind die
Schwenkbewegung des Bagger-Aufbaus relativ zu
jo seinem Fahrwerk, die Hubbewegung des am Bagger-Aufbau
angelenkten Auslegers, die eigentliche Vorschubbewegung, die in einem Verschwenken des am
Auslegerende angelenkten Löffelarms besteht, und die Löffelbewegung selbst, also das Verschwenken des
Baggerlöffels relativ zum Löffelarm. Für die Schwenkbewegung ist dabei normalerweise ein hydraulischer
Verdrängermotor, vorzugsweise ein Zahnradmotor, vorgesehen, während die Hubbewegung, die Vorschubbewegung
und die Löffelbewegung mit hydraulischen Zylindern bewirkt werden. Die Motore für die beiden
Fahrantriebe sind meistens wiederum hydraulische · Verdrängermotoren und vorzugsweise Zahnradmotoren.
Neben diesen sechs Haupt-Betriebsfunktionen gibt es noch eine Reihe weiterer hydraulischer Funktionen,
deren Antriebselemente ebenfalls von dem einen Antriebsaggregat aus hydraulisch angetrieben werden
und damit in das hydraulische Antriebssytem des Baggers eingeschlossen sind, die abei nachfolgend zur
Vereinfachung außer Betracht bleiben sollen.
Bei solchen Löffelbaggern wie auch bei vielen anderen Geräten mit mehreren hydraulischen Funktionen
kommt es häufig vor, daß mehrere Funktionen gleichzeitig benötigt werden 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 derarige Konstruktion ist jedoch nicht nur kompliziert und aufwendig, sondern hat auch den
entscheidenden Nachteil, daß jede Hydraulikpumpe nur maximal den ihr von vornherein zugeordneten Anteil an
der gesamten Antriebsenergie zur Verfügung hat. Eine totale Ausnutzung der gesamten Antriebsenergie findet
somit nur statt, wenn sämtliche Funktionen gleichzeitig mit voller Leistung in Betrieb sind, wogegen es nicht
möglich ist, die gesamte Antriebsenergie für eine Funktion oder einen Teil der Funktionen zu verwenden.
In der Praxis hat sich inzwischen ein etwas anderes
hydraulisches Antriebssystem durchgesetzt, welches gegenüber der vorangehend beschriebenen Konstruk-
6s tion eine gewisse Verbesserung bringt. Dieses bekannte
System faßt eine Mehrzahl von Betriebsfunktionen in einer sogenannten Gruppenschaltung in einzelnen
Pumpensystemen zusammen. Diese Pumpensysteme
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