DE2502221C3 - Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors, in einem Erdbaugerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors in einem Erdbaugerät, mit einem Betäligungsglied, das mit dem die Brennstoffzu· mi fuhr regelnden Glied des Motors zur Betätigung dieses Gliedes verbunden ist, und das aus einer Kolben- und Zylindereinheit besieht, die in das Lenkgestänge /wischen dem die Brennstoffzufuhr regelnden Glied und einem von Hand einstellbaren Hebel eingebaut ist, ί*> wobei die Speise- und Austrittsleitung der Kolben- und Zylindereinheit an einem Steucrkreis 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 jntergebracht, während der Fahrer in einem gesonderten 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 Baggerarbeit 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 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.

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 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. Hi 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, die die höchste Drehzahl ergibt, und die sog. Leerlaufdrehzahl, die die niedrigste Drehzahl ergibt.

Bei der Leerlaufdrehzahl beträgt der Brennstoffverbrauch etwa ¹U bis Vg des Brennstoffverbrauchs der Durchgehdrehzahl. Eine Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs 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 eine automatische Drehzahlregulierung bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art möglich ist (US-PS 32 69 206). Bei dieser vorbekannten Vorrichtung wird in dem Moment, in dem der Fahrer einen anderen Gang einlegt, die Drehzahl des Motors 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 auf die Leerlaufstellung eingestellt wird. Nach Einlegen des neuen ^r· Ganges wird dann die vom Fahrer eingestellte Drehzahl wieder durch entsprechende Zurückstellung drr Drosselklappe erreicht. Die Erfindung geht nun nicht etwa den Weg, eine ähnliche Schalteinrichtung an jedem Bedienungshebel für die einzelnen Arbeitsfunktionen in (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 besieht vielmehr r> darin, daß der Steuerkreis an Punkten des Bedienungssystems, die zwischen den Bedienungsorganen für die Arbeitswerkzeuge und den die Arbeitsbewegung ausführenden Gliedern angeordnet sind, 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 )» 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 i"> Verbraucher zugeschaltet werden, können sich in größerer Entfernung von Motor, Pumpe und Hydrozylinder befinden. Im Rückkopplungskreis Hydrozylinder-Motor-Puippe sind keine Ventile zum Steuern der Arbeitsgänge angeordnet, die durch die hydraulische 4» 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 v> 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, 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 wi Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise in der Form eines hydraulischen Schaltschemas, μ

Fig. 2 einen Schnitt eines in Fig. 1 angedeuteten Hydrozylinders,

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 I ist an einer Regelstange 4 befestigt, die an ihrem unteren Ende gelagert ist. Ein Gelenk oder ein Seil 3 ist init dem oberen Ende dieser Stange 4 verbunden, während das andere Ende des Gelenks oder Seiis 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 Fig. 1 ersichtlich, durch Betätigung des Gelenks oder Seils 3 die Stange 4 und somit 'Jen Hebel 2 der Einspritzpumpe über den HydrozyTinder 1 zwischen einer Stellung ganz links in F i g. 1, in weicher der Motor mit der Leerlaufdrehzahl läuft, und einer Stellung ganz rechts wippen, in welcher der Motor mit der Durchgehdrehzahl läuft. Die Leerlauf- und Durchgehdrehzaiileinstellung wird an der Einspritzpumpe durchgeführt.

Der Hydrozylinder 1 ist im Schnitt in Fig. 2 gezeigt und besteht aus einem Mantelrohr 1·3 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, weiche, 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.

7ur Bedienung des Hydrozylinders 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 F i g. 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 Arbeilibewegungen des Baggers erstrekken. Zum Zustandebringen einer Arbeitsbewegung wird in üblicher Weise einer der Bedienungshebel 7, 8 Letäiigt, 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, dip 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 den 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 Molordreh/.ahl 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 .ungeführt 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 ig. 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 1.3 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.

Fig. 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 /um Bedienungsteil des Steuerventils 28 ab. Zum Zustandebringen einer Arbeilsbewegung 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 /um Steuerventil 28 führende Zweigleitung unter Druck gesetzt wird und das .Steuerventil 28 betätigt, so daß der Pumpendruck in der Leitung 30 den Hydro/ylinder 1 über das Steuerventil, das Magnetventil 27, das Drosselrück ichlagventil 16 und die Speiseleitung 12 betätigt. Mil 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 and 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 übriger Hydrosystem mittels des Magnetventils 28 getrennt welches dabei den Hydrozylinder mit dem Behälter 18 verbindet Der Motor kann über seinen ganzer Drehzahibcrcich mit der Drosselstcucrung 3 geregelt werden.

In Fig.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 V* Leistung, und der Durchgehdrehzahl begrenzten Bereiches stattfinden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

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 Jem 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, da.j die Speiseleitung (12) der Kolben- und Zylindereinheit an eir Steue/ ventil (28) angeschlossen ist, dessen Bedienun^steil mittels Zweigleitungen an das Bedienungssystem (10) '"ür 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 Kolbeis- 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 Druckmittclzufuhr über die Speiseleitung (12) aufhört, wobei das Druckmittel über ein Drosselventil in die Austriltsleitung (15) abgeleitet wird.

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