DE2502221B2 - Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors, in einem Erdbaugerät - Google Patents
Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors, in einem ErdbaugerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors in einem Erdbaugerät, mit
einem Betätigungsglied, das mit dem die Brennstoffzufuhr regelnden Glied des Motors zur Betätigung dieses
Gliedes verbunden ist, und das aus einer Kolben- und Zylindereinheit besteht, die in das Lenkgestänge
zwischen dem die Brennstoffzufuhr regelnden Glied und einem von Hand einstellbaren Hebel eingebaut ist,
wobei die Speise- und Austrittsleitung der Kolben- und Zylindereinheit an einem Steuerkreis angeschlossen ist,
der mit dem Bedienungssystem für die Arbeitswerkzeuge verbunden ist
Ein Dieselmotor hat normalerweise einen Regler, mit dem man über einen Hebel an der Brennstoffeinspritzpumpe
diejenige Menge Brennstoff regelt die der > Brennkammer des Motors zugeführt wird, um den
Motor mit einer bestimmten Drehzahl anzutreiben. In einem Bagger ist der Motor üblicherweise in der
hinteren Partie des drehbaren Baggeroberteils untergebracht während der Fahrer in einem gesonderten
κι Fahrerhaus in der Vorderpartie des Baggeroberteils
sitzt weshalb die Drehzahlregelung vom Fahrerplatz aus mit Hilfe eines Hebels erfolgt welcher über ein
Lenkgestänge die Bewegungen mechanisch auf den Hebel der Einspritzpumpe überträgt Bei der Baggerarr>
beit soll der Motor mit voller Drehzahl arbeiten können, um die Höchstleistung liefern zu können. Der Fahrer
stellt dabei vor Beginn der Baggerarbeit seinen Steuerhebel auf volle Drehzahl, die sogenannte
Durchgehdrehzahl, ein. Die Durchgehdrehzahl ist etwas
.'» höher als die Höchstleistungsdrehzahl, da der Motor im
großen unbelastet ist. Sobald der Fahrer seine Steuerhebel betätigt, um Baggerarbeit auszuführen,
wird die Menge eingespritzten Brennstoffes automatisch erhöht oder erniedrigt, wobei die Motordrehzahl
2r> bei Belastung auf einen Wert etwas unter der
Durchgehdrehzahl sinkt. Falls der Fahrer die Motordrehzahl zu regeln wünscht, muß dies mit Hilfe des
Steuerhebels folgen, damit der Hebel der Einspritzpumpe betätigt wird.
ίο Der Brennstoffverbrauch schwankt sehr und ist
selbstverständlich von der entnommenen Leistung abhängig. Bei den meisten Maschinen dieser Art treibt
der Motor die mit ihm verbundenen Hydropumpen an. Dabei hat der Fahrer die Möglichkeit bei Bedarf die
r> Drehzahl mittels des Steuerhebels zu ändern, dies kann
jedoch nicht gleichzeitig damit geschehen, wie der
Bagger zum Baggern manövriert wird, weshalb er das unter Bewegung erfolgende Baggern während der
Drehzahlregelung einstellen muß. In einem Arbeitstag hat er eine große Anzahl derartiger Drehzahlregelungen
auszuführen, was sehr ermüdend und zeitraubend ist
Die Drehzahlregelungsvorrichtung weist zwei Grenzlagen auf, und zwar die sog. Durchgehdrehzahl,
4r> die die höchste Drehzahl ergibt, und die sog.
Leerlaufdrehzahl, die die niedrigste Drehzahl ergibt.
Bei der Leerlaufdrehzahl beträgt eier Brennstoffverbrauch
etwa '/6 bis Vg des Brennstoffverbrauchs der
Durchgehdrehzahl. Eine Herabsetzung des Brennstoff-
rio Verbrauchs würde sich selbstverständlich erzielen
lassen, falls man eine niedrigere Drehzahl einhalten könnte als die Durchgehdrehzahl. Weiterhin würde der
Lärmpegel des Baggers durch eine solche Maßnahme beträchtlich niedriger werden.
« Die Erfindung hat die Aufgabe, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine automatisch wirkende,
Brennstoff ersparende und den Lärmpegel herabsetzende Drehzahlregelung des Motors zu schaffen.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß
M> eine automatische Drehzahlregulierung bei einer
bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art möglich ist (US-PS 32 69 206). Bei dieser vor bekannten
Vorrichtung wird in dem Moment, in dem der Fahrer einen anderen Gang einlegt die Drehzahl des Motors
M herabgesetzt, um das Getriebe zu schonen. Dies wird
dadurch erreicht daß am Wählhebel für das Getriebe gleichzeitig eine zweite Schalteinrichtung vorgesehen
ist, die gleichzeitig mit dem Wählhebel betätigt wird.
Durch diese zweite Schalteinrichtung wird dann durch Luftdruck der Kolben in dem Zylinder so bewegt, daß
die Drosselklappe des Vergasers unabhängig von der Drehzahleinstellung durch den Fahrer aif die Leerlaufstellung
eingestellt wird. Nach Einlegen des neuen Ganges wird dann die vom Fahrer eingestellte Drehzahl
wieder durch entsprechende Zurückstellung der Drosselklappe erreicht Die Erfindung geht nun nicht etwa
den Weg, eine ähnliche Schalteinrichtung an jedem Bedienungshebel für die einzelnen Arbeitsfunktionen i<
> (z. B. Fahren, Steuern, Heben und Senken der Last usw.) vorzusehen, durch die die Drehzahl erhöht wird, da dies
einen sehr komplizierten Aufbau und eine ziemlich indirekte Steuerung bedeuten würde.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht vielmehr \r>
darin, daß der Steuerkreis an Punkten des Bedienungssystems, die zwischen den Bedienungsorganen für die
Arbeitswerkzeuge und den die Arbeitsbewegung ausführenden Gliedern angeordnet si.id, mit dem
Bedienungssystem so verbunden ist, daß die Drehzahl ?<> des Motors mit wachsender Arbeitsleistung des
Erdbaugerätes vergrößerbar und mit sinkender Leistung verkleinerbar ist.
Auf diese Weise wird nicht nur ein einfacherer Aufbau, sondern auch eine direktere Steuerung der .'■>
Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Arbeitsleistung bewirkt.
Andere hydraulische Steuersysteme (US-PS 32 14 901, GB-PS 7 32 660), die z.T. gar nicht für
Erdbaugeräte bestimmt sind bzw. bei denen kein so Handhebel für die Regulierung der Drehzahl vorgesehen
ist, unterscheiden sich vom erfindungsgemäßen System dadurch, daß die Versorgung mit hydraulischer
Druckflüssigkeit mit bestimmten Eigenschaften sichergestellt werden soll. Die Ventile, mit denen die r>
Verbraucher zugeschaltet werden, können sich in größerer Entfernung von Motor, Pumpe und Hydrozylinder
befinden. Im Rückkopplungskreis Hydrozylinder-Motor-Pumpe sind keine Ventile zum Steuern der
Arbeitsgänge angeordnet, die durch die hydraulische Flüssigkeit ermöglicht werden sollen. Eine Änderung
der Drehzahl geschieht auch im Gegensatz zum erfindungsgemäßen System nicht sofort und unmittelbar
bei Betätigung des Bedienungsorgans, sondern nur indirekt und langsam. -^
Zwei weitere vorbekannte Vorrichtungen (DE-OS 21 33 244, DE-OS 20 46 381) dienen wie bei einer bereits
genannten Vorrichtung (US-PS 32 69 206) ebenfalls nicht zur Drehzahlerhöhung, sondern zur Erniedrigung
derselben. Die Steuerung geschieht mit Hilfe von r><
> Fühlern und Schaltern, mit denen gewisse Betriebszustände festgestellt und ausgewertet werden. Auf
elektrischem oder elektronischem Wege wird dann über Magnetschalter der die Drehzahl regulierende Hydrozylinder
mit Druckmedium versorgt. Abgesehen davon, v> daß die erfindungsgemäße Vorrichtung der Drehzahlerhöhung
dient, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch solche besonderen Fühler und Schalter nicht
notwendig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der w>
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise in der Form eines hydraulischen
Schaltschemas, fcr>
Fig. 2 einen Schnitt eines in Fig. 1 angedeuteten H ydrozy linders,
F i g. 3 in ähnlicher Weise wie F i g. 1 eine abgeänderte Ausführung der Vorrichtung, und
F i g. 4 verschiedene wählbare Drehzahlen.
In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Hydrozylinder, dessen eines Ende an einem mit der Brennstoffeinspritzpumpe
eines Dieselmotors verbundenen Regulierhebel 2 befestigt ist Der Hydrozylinder kann vorzugsweise an
verschiedenen Punkten des Hebels befestigt werden, so daß sich die Hebellänge nach Bedarf regeln läßt. Das
andere Ende des Hydrozylinders 1 ist an einer Regelstange 4 befestigt, die an ihrem unteren Ende
gelagert ist. Ein Gelenk oder ein Seil 3 ist mit dem oberen Ende dieser Stange 4 verbunden, während das
andere Ende des Gelenks oder Seils mit einem an dem Fahrersitz vorgesehenen Steuerhebel verbunden ist. Die
Regelstange 4 ist an einer Konsole 5 gelagert, die an dem Motor befestigt ist Wenn sich der Hydrozylinder 1
in einer bestimmten Lage befindet, kann man, wie aus F i g. 1 ersichtlich, durch Betätigung des Gelenks oder
Seils 3 die Stange 4 und somit den Hebel 2 der Einspritzpumpe über den Hydrozylinder 1 zwischen
einer Stellung ganz links in F i g. 1, in welcher der Motor mit der Leerlaufdrehzdhl läuft, und einer Stellung ganz
rechts wippen, in welcher der Motor mit der Durchgehdrehzahl läuft. Die Leerlauf- und Durchgehdrehzahleinstellung
wird an der Einspritzpumpe durchgeführt.
Der Hydrozylinder 1 ist im Schnitt in F i g. 2 gezeigt und besteht aus einem Mantelrohr 19 mit Stirnendstükken
22,23. Im Mantelrohr ist ein Kolben 13 hin und her verschiebbar und über eine Kolbenstange 20, die sich
durch eine öffnung im Endstück 22 erstreckt mit dem Hebel 2 der Einspritzpumpe verbunden. Das Endstück
23 am entgegengesetzten Ende des Mantelrohres hat ein Ohr 24, das mit der Stange 4 verbunden ist. Um die
Kolbenstange 20 ist eine Druckfeder 14 gewickelt, welche, wenn kein hydraulischer Druck herrscht, den
Kolben 13 in eine Endlage drückt, in welcher die Kolbenstange 20 um den höchsten Betrag in das
Mantelrohr 19 hineingezogen ist.
Zur Bedienung des Hydrozyiinders 1 ist eine Speiseleitung 12 an den Zylinder angeschlossen. Die
Speiseleitung erstreckt sich zu einem Sammelkasten 9, wo sie sich in acht Zweigleitungen 25 verzweigt, welche
je ein Rückschlagventil 11 aufweisen, wie aus Fig. 1
ersichtlich ist. Die Zweigleitungen 25 sind an je eine der Rohrleitungen 10 angeschlossen, die sich zwischen der
an die Bedienungshebel 7, 8 zum Regeln der Arbeitsbewegungen des Baggers angeschlossenen Ventileinrichtung
und den Vorrichtungen zum Zustandebringen der Arbeitsbewegungen des Baggers erstrekken.
Zum Zustandebringen einer Arbeitsbewegung wird in üblicher Weise einer der Bedienungshebel 7, 8
betätigt, so daß die zugehörige Leitung 10 an die Pumpe 21 angeschlossen wird, wobei gleichzeitig die an diese
Leitung 10 angeschlossene Zweigleitung 25 ähnlich wie die Speiseleitung 12 unter Druck gesetzt wird. An den
Hydrozylinder 1 ist auch eine Austrittsleitung 15 angeschlossen, die zu einem Behälter 18 führt. Zwischen
der Speiseleitung 12 und der Austrittsleitung 15 ist eine Abflußleitung 17 mit Drosselventil 16 eingeschaltet, um
das über die Leitung 12 auf den Kolben wirkende Druckmittel abzuleiten, wenn die Verbindung zwischen
dtn Leitungen 10 und der Pumpe 21 dadurch unterbrochen wird, daß die Bedienungshebel oder einer
dieser Hebel in neutrale Stellung gebracht wird. Die Konstruktion kann als Alternative auch so ausgebildet
werden, daß das auf den Kolben wirkende Druckmittel über einen in geeigneter Weise ausgebildeten, den
Kolben umgebenden Spalt abgeleitet wird, wobei sich die Abflußleitung 17 und das Drosselventil 16 erübrigen.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise. Nachdem die Motordrehzahl auf die mittels der
Schraube 6 im vorhinein eingestellte Ruhedrehzahl erhöht worden ist, kann beispielsweise die Baggerarbeit
angefangen werden, indem irgendeiner der Bedienungshebel 7, 8 oder beide Hebel betätigt werden, da der
Speiseleitung 12 Druckmittel im selben Augenblick zugeführt wird, wie eine Arbeitsbewegung ihren Anfang
nimmt, indem eine oder mehrere Leitungen 10 mit der Pumpe 21 verbunden werden, wodurch der Kolben 13
entgegen der Wirkung der Feder 14 verschoben wird und der Hydrozylinder 1 verlängert wird. Hierdurch
wird der Hebel der Einspritzpumpe 2 nach links in bezug auf F i g. 1 gekippt und die Motordrehzahl erhöht.
Im selben Augenblick wie der Druck in der Leitung oder den Leitungen 10 aufgehoben wird, wird der Druck in
der Speiseleitung 12 aufgehoben, wodurch der Kolben 13 unter der Wirkung der Feder 14 in seine Ruhestellung
zurückzukehren beginnt, wobei das Druckmittel über die Leitung 17 und das Drosselventil 16 in den Behälter
18 strömt. Der Hebel 2 der Einspritzpumpe wird mittels des Hydrozylinders 1 sehr schnell in die Durchgehdrehzahlstellung
geführt, während er, falls erwünscht, durch Einstellung des Drosselventils 16 bedeutend langsamer
in die Ruhedrehzahlstellung zurückkehrt.
F i g. 3 zeigt eine Ausbildung mit abgeänderter Steuerung des Hydrozylinders. In dieser Figur sind
diejenigen Teile, die denen in F i g. 1 dargestellten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Zur Betätigung des Hydrozylinders 1 ist gemäß Fig.3 eine Speiseleitung 12 an den Zylinder angeschlossen.
Die Speiseleitung führt zu einem Drosselrückschlagventil 16 und von dort zu einem Magnetventil
27. Ferner geht die Speiseleitung durch ein Steuerventil 28 und kann abhängig von der Einstellung des
Steuerventils entweder an eine Behälterleitung 29 oder an eine Pumpenleitung 30 angeschlossen werden.
Leitungen 10, die sich zwischen den Bedienungshebeln 7, 8 zur Regelung der Arbeitsbewegungen des Baggers
erstrecken, zweigen sich alle zum Bedienungsteil des Steuerventils 28 ab. Zum Zustandebringen einer
Arbeitsbewegung des Baggers wird in üblicher Weise irgendeiner der Bedienungshebel 7, 8 oder beide Hebel
■) betätigt, so daß die zugehörige Leitung 10 an eine
Pumpe 21 angeschlossen wird, wobei gleichzeitig die mit dieser Leitung 10 verbundene und zum Steuerventil 28
führende Zweigleitung unter Druck gesetzt wird und das Steuerventil 28 betätigt, so daß der Pumpendruck in
κι der Leitung 30 den Hydrozylinder 1 über das
Steuerventil, das Magnetventil 27, das Drosselrückschlagventil 16 und die Speiseleitung 12 betätigt. Mit
dem Hydrozylinder 1 ist auch eine Austrittsleitung 15 verbunden, die zum Behälter 18 führt. Wenn die
Bedienungshebel 7,8 in die neutrale Stellung zurückgeführt werden, kehrt das Steuerventil 28 in die in F i g. 3
dargestellte Lage zurück und verbindet den Hydrozylinder mit der Behälterleitung 29 über das Magnetventil 27
und das Drosselrückschlagventil 16. Mit Hilfe der Feder 14 wird der Kolben 13 in seine untere Stellung
zurückgeführt, wenn das Druckmittel durch das Drosselrückschlagventil 16 abgeleitet wird.
Bei manueller Drehzahlregelung wird ein Schalter 26 geschlossen und der Hydrozylinder von dem übrigen
Hydrosystem mittels des Magnetventils 28 getrennt, welches dabei den Hydrozylinder mit dem Behälter 18
verbindet. Der Motor kann über seinen ganzen Drehzahlbereich mit der Drosselsteuerung 3 geregelt
werden.
JO In F i g. 4 sind die verschiedenen Möglichkeiten zur Drehzahlregelung gezeigt, die vorkommen können. Es
leuchtet ein, daß die Regelung der Drehzahl im vorliegenden Fall entweder von Hand oder automatisch
erfolgen kann, wobei die automatische Regelung zwischen einem einstellbaren unteren Wert innerhalb
des von der Leerlaufdrehzahl und der höchsten Ruhedrehzahl begrenzten Bereiches und einem einstellbaren
oberen Wert innerhalb des von der Drehzahl, entsprechend 3U Leistung, und der Durchgehdrehzahl
begrenzten Bereiches stattfinden kann.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors in einem Erdbaugerät, mit einem Betätigungsglied,
das mit dem die Brennstoffzufuhr regelnden Glied des Motors zur Betätigung dieses
Gliedes verbunden ist, und das aus einer Kolben- und Zylindereinheit besteht, die in das Lenkgestänge
zwischen dem die Brennstoffzufuhr regelnden Glied und einem von Hand einstellbaren Hebel eingebaut
ist, wobei die Speise- und Austrittsleitung der Kolben- und Zylindereinheit an einem Steuerkreis
angeschlossen ist, der mit dem Bedienungssystem für die Arbeitswerkzeuge verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (12, 15, 17, 16, 11, 25) an Punkten des Bedienungssystems
(10), die zwischen den Bedienungsorganen (7, 8) für die Arbeitswerkzeuge und den die Arbeitsbewegung
ausführenden Gliedern angeordnet sind, mit dem Bedienungssystem (10) so verbunden ist, daß die
Drehzahl des Motors mit wachsender Arbeitsleistung des Erdbaugeräts vergrößerbar und mit
sinkender Arbeitsleistung verkleinerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (12) der Kolben- und
Zylindereinheit über mit Rückschlagventilen (11) versehenen Zweigleitungen (25) an das Bedienungssystem (10) für die Arbeitswerkzeuge des Erdbaugeräts
angeschlossen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (12) der Kolben- und
Zylindereinheit an ein Steuerventil (28) angeschlossen ist, dessen Bedienungsteil mittels Zweigleitungen
an das Bedienungssystem (10) für die Arbeitswerkzeuge des Erdbaugeräts angeschlossen ist, wodurch
das Steuerventil dazu gebracht wird, die Speiseleitung (12) mit einer Pumpe in Verbindung zu setzen,
wenn das Bedienungssystem unter Druck gesetzt wird, und mit einem Behälter (18), wenn der Druck in
dem System aufgehoben wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) der Kolben-
und Zylindereinheit durch Druckmittelzufuhr über die Speiseleitung (12) in eine Stellung, entsprechend
der Stellung des die Brennstoffzufuhr regelnden Gliedes bei voller Drehzahl, entgegen der Wirkung
einer Feder (14) betätigbar ist, welche dazu dient, den Kolben (13) in eine der Leerlaufstellung des die
Brennstoffzufuhr regelnden Gliedes entsprechende Ruhestellung zurückzuführen, wenn die Druckmittelzufuhr
über die Speiseleitung (12) aufhört, wobei das Druckmittel über ein Drosselventil in die
Austrittsleitung (15) abgeleitet wird.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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