DE3236957C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung einer Last einer Kraftmaschine und/oder einer von dieser angetriebenen, insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebildeten Arbeitsmaschine, die über eine Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert sind, mit Hilfe des Schmiermit­ teldruckes der Zwangsschmierung; sie betrifft weiter eine Vorrich­ tung zum Durchführen des Verfahrens mit einer Kraftmaschine und ei­ ner von dieser über eine ein- und ausrückbare Kupplung angetriebenen Arbeitsmaschine, wobei eine Schmiermittelpumpe mit einer zu einem Schmiermittelsumpf reichenden Ansaugleitung und einer abgehenden Druckleitung zur Zwangsschmierung beider Maschinen und ein auf den Schmiermitteldruck ansprechendes Druckventil vorgesehen sind.

Zwangsgeschmierte Maschinenteile, insbesondere zwangsgeschmierte An­ triebsmotoren und/oder Hochdruckpumpen besitzen eine die Zwangs­ schmierung bewirkende Ölumlaufpumpe, die das Schmiermittelöl in die zu schmierenden Lagerstellen drückt. Bei Schmiermittelausfall erfolgt unter Last in kurzer Zeit ein Festfressen, dies kann besonders dann passieren, wenn die Maschinenteile auf Fahrzeugen montiert sind, die unter extremer Schräglage arbeiten müssen. Wird kein Öl mehr gefördert, fällt der Öldruck ab, die Maschinenteile bleiben jedoch weiter unter Belastung, da auf den gefallenen Öl­ druck nicht mit unverzüglicher Stillsetzung der Maschine geantwortet werden kann.

Aus der DE-OS 21 43 339 ist eine Vorrichtung (und somit indirekt auch ein Verfahren) zur Lastbegrenzung einer Kraftmaschine bekannt, die mit­ tels einer Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert ist, mit Hilfe des Schmiermitteldruckes der Zwangsschmierung. Die dort beschriebene Vor­ richtung, die mit einer Verbrennungs-Kraftmaschine zusammen arbei­ tet, fühlt im Betrieb den Schmiermitteldruck mittels eines Druck­ fühlers ab und verringert mit Hilfe eines vom abgefühlten Schmier­ mitteldruck gesteuerten Treibstoffventils mit fallendem Schmiermit­ teldruck die Treibstoffzufuhr für eine Verbrennungs-Kraftmaschine so, daß eine Gefahr des Festfressens z. B. der Lager von Arbeits- und/oder Kraftmaschine infolge der mit der Treibstoffzufuhr- Verringerung verbundenen Drehzahl- und damit Lastminderung nicht mehr gegeben ist. Dabei wird die Aufgabe, die Kraftmaschine gegen Schmiermittelmangel zu sichern, mit einem Eingriff in die Treibstoffzufuhr der Kraftmaschine gelöst. Dieses Vorgehen setzt jedoch immer eine Verbrennungskraftmaschine voraus, was nicht in jedem Fall gegeben ist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ausgehend von diesem Stand der Technik ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe die Kraft- und/oder die Arbeitsmaschine nur dann Last abgibt/aufnimmt, wenn über den Schmiermitteldruck erkennbar das notwendige Schmier­ mittel zur Verfügung steht, bei dem auf Zuführung von Fremdenergie verzichtet werden soll und das einfach und betriebssicher durch­ zuführen ist, wobei die Lösung unabhängig von der Art der Kraft­ maschine sein soll; darüber hinaus besteht die Aufgabe weiter darin, eine Vorrichtung zur bevorzugten Durchführung des Verfahrens anzu­ geben.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Last­ abgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine mittels einer die Leistungsaufnahme bestimmenden Kupplung erfolgt, die mit einer Hydrauliksteuerung versehen ist und durch diese zum Er­ reichen eines dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustandes der Kraftmaschine ausgerückt wird, wenn der Schmiermitteldruck einen vor­ eingestellten unteren Schwellwert unterschreitet, wobei als Hydrau­ likflüssigkeit ein abgezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmiermittels benutzt wird, mit dem über die Hydraulik­ steuerung die Kupplung betätigt wird.

Diese Ausbildung ist besonders dann von Interesse, wenn die Kraft­ maschine mit (nahezu) konstanter Drehzahl betrieben wird; sie ist darüber hinaus unabhängig von der Art der Kraftmaschine des Antrie­ bes. Das Verfahren und die zum Durchführen vorgeschlagene Vorrich­ tung sind daher besonders geeignet, als Hilfsantriebe Verwendung zu finden, wie sie beispielsweise bei Entsorgungsfahrzeugen benötigt werden, um Vakuumpumpe oder Hochdruckpumpe unabhängig von dem Fahr­ zeugmotor zu betreiben.

Während im ersten Fall unmittelbar ein Leerlauf der Kraftmaschine er­ reicht wird, führen der zweite und der dritte Fall über eine Verrin­ gerung der Lastaufnahme der Arbeitsmaschine letztendlich zu dem Leer­ lauf bzw. zu einem dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustand.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens, wobei im Kraftweg zwischen der Kraft- und der Arbeitsmaschine eine hydraulische Kupplung angeordnet ist, wird darin gesehen, daß das Ausrücken bei einem oberen Schwellwert mit einer Verringerung des Kraftflusses beginnt, der bei Erreichen des voreingestellten unteren Schwellwertes zum Erreichen des dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustandes der Kraftmaschine unterbrochen wird.

Eine alternative Lösung der Aufgabe ist dadurch gegeben, daß die Lastabgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsma­ schine mittels deren Leistungsaufnahme bestimmende Mittel, bei als Hochdruckpumpe ausgebildeter Arbeitsmaschine vorzugsweise mittels eines an sich bekannten, einstellbaren Bypass zwischen Ansaug- und Ausstoßstutzen mit Ventil, erfolgt, wobei die Mittel bzw. das Ventil mit einer Hydrauliksteuerung versehen ist, mit der die Arbeitsma­ schine in einen dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustand gebracht wird, wenn der Schmiermitteldruck einen voreingestellten unteren Schwellwert unterschreitet, wobei als Hydraulikflüssigkeit ein ab­ gezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmier­ mittels benutzt wird, mit dem über die Hydrauliksteuerung die Last­ aufnahme der Arbeitsmaschine begrenzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung für dieses Verfahren, bei dem das Ventil im Bypass der Arbeitsmaschine als Stellventil ausgebildet ist, ist dadurch gegeben, daß von einem oberen Schwellwert des Schmiermit­ teldruckes ab das Stellventil zur Verringerung der Lastaufnahme der Arbeitsmaschine und damit des Kraftflusses dem Schmiermitteldruck entsprechend geöffnet wird, zum Erreichen eines dem Leerlauf entspre­ chenden Betriebzustandes bei Erreichen des voreingestellten unteren Schwellwertes des Schmiermitteldruckes.

In bevorzugte Ausbildung wird das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des abgezweigten Schmiermittels vor Verwendung als Hydraulikflüssigkeit erhöht wird, wobei die Druckerhöhung vorzugs­ weise proportional dem Schmiermitteldruck bzw. der Differenz von Schmiermitteldruck und Wert des voreingestellten unteren Schwell­ wertes für den Schmiermitteldruck erfolgt.

Für die Durchführung des Verfahrens wird bei einer Vorrichtung mit einer Kraftmaschine und einer von dieser über eine ein- und ausrückbare Kupplung angetriebenen Arbeitsmaschine, wobei eine Schmiermittel­ pumpe mit einer zu einem Schmiermittelsumpf reichenden Ansaugleitung und einer abgehenden Druckleitung zur Zwangsschmierung beider Ma­ schinen und ein auf den Schmiermitteldruck ansprechendes Druckventil vorgesehen sind, die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Druckleitung der Schmiermittelpumpe einen Abzweig mit dem druckvorgesteuerten Druck­ ventil aufweist, dessen Ausgang mit der Hydrauliksteuerung der die Lastabgabe der Kraftmaschine bestimmenden Kupplung zu deren Betäti­ gung über eine Steuerleitung verbunden ist.

Für eine alternative Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einer Kraftmaschine und einer von dieser angetriebenen, mit Mitteln zum Begrenzen der Lastaufnahme versehenen Arbeitsmaschine, wobei eine Schmiermittelpumpe mit einer zu einem Schmiermittelsumpf rei­ chenden Ansaugleitung und einer abgehenden Druckleitung zur Zwangs­ schmierung beider Maschinen sowie ein auf den Schmiermitteldruck ansprechendes Druckventil vorgesehen sind, besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß die Druckleitung der Schmiermittelpumpe einen Abzweig mit dem druck­ vorgesteuerten Druckventil aufweist, dessen Ausgang mit der Hydrau­ liksteuerung der die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine begrenzenden, bei Verwendung einer Hochdruckpumpe als Arbeitsmaschine vorzugsweise als zwischen Ansaug- und Ausstoßstutzen angeordneten Bypass mit mit der Hydrauliksteuerung gesteuerten Ventil ausgebildeten Mittel über eine Steuerleitung verbunden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß dem druckvorgesteuerten Druckventil eine Druckerhöhungspumpe nachgeschaltet ist, deren Ausgang mit der Hydrauliksteuerung der die Lastabgabe bestimmenden Kupplung bzw. die Lastaufnahme bestimmenden Mittel verbunden ist.

Diese Ausbildung des Verfahrens sowie der Vorrichtung ist besonders dann von Interesse, wenn die Kraftmaschine mit (nahezu) konstanter Drehzahl betrieben wird; sie ist darüber hinaus unabhängig von der Art der Kraftmaschine des Antriebes. Das Verfahren und die zum Durch­ führen vorgeschlagene Vorrichtung sind daher besonders geeignet, als Hilfsantriebe Verwendung zu finden, wie sie beispielsweise bei Ent­ sorgungsfahrzeugen benötigt werden, um Vakuumpumpe oder Hochdruck­ pumpe unabhängig von dem Fahrzeugmotor zu betreiben.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand des Schaltbeispiels nach der einzigen Figur näher verdeutlicht und zeigt eine Kraftmaschine 1, die über ihre Abtriebswelle 1.1 mit der Antriebswelle 2.1 einer Ar­ beitsmaschine 2, als Hochdruckpumpe dargestellt, über ein Getriebe 3 verbunden ist. Aus dem Ölsumpf 1.2 der Kraftmaschine wird über die Schmiermittelansaugleitung 5.1 von einer Schmiermittelförderpumpe 4 Schmiermittel entnommen und in die Schmiermittelleitungen 5.2 und 5.3 gefördert; diese Leitungen speisen die Schmierstellen der Kraft­ maschine 1 und der Arbeitsmaschine 2; das durchgelaufene Schmieröl sammelt sich in den Ölsümpfen 1.2 und 2.2, von letzterem fließt das Öl über die Rückführleitung 2.3 zum Ölsumpf 1.2 der Kraftmaschine. Von den Schmiermittelleitungen 5.2 und 5.3 zweigt eine Leitung 5.4 ab, die zu einem druckvorgesteuerten Druckventil 6 führt. Der Schwellenwert des druckvorgesteuerten Druckventiles 6 ist dabei einstellbar, wofür beispielsweise eine federvorgespannte Handein­ stellung 6.1 vorgesehen ist. Nachdem das druckvorgesteuerte Druck­ ventil 6, wenn der Schmiermitteldruck den eingestellten Schwellen­ wert der Druckvorsteuerung übersteigt, geöffnet hat, wird ein Teil des von der Schmiermittelpumpe 4 geförderten Schmiermittels als Hy­ draulikflüssigkeit in die Leitungen 8.1 und 8.3 geleitet und steht dort mit seinem Druck zur Steuerung zur Verfügung. Das Getriebe 3 ist als hydraulisch ansteuerbares Getriebe ausgebildet. Dabei ist es gleichgültig, ob eine hydraulisch lösbare Kupplung vorgesehen ist oder ob das Getriebe selbst hydraulisch steuerbar ist. Wesentlich ist, daß die Kraftübertragung von der Kraftmaschine zur Arbeitsma­ schine durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit hergestellt und ge­ löst werden kann. Reicht der Druck zum Ansteuern des hydraulischen Stellgliedes nicht aus, wird eine Druckerhöhungspumpe 7 eingeschal­ tet, die die Hydraulikflüssigkeit unter dem nunmehr erhöhten Druck in die Leitung 8.2 drückt und einem hydraulischen Stellglied 9.1 eines Überströmventils 9 zuleitet, das die Lastaufnahme der bei­ spielshaft dargestellten Hochdruckpumpe 2 bestimmt. Dabei verbindet die Leitung 2.4 die Ausgangsleitung 2.5 mit der Ansaugleitung 2.6 über das Überströmventil 9. Durch diesen Bypass strömt die von der Hochdruckpumpe 2 geförderte Flüssigkeit, wenn das Überströmventil 9 geöffnet hat. Die von der Antriebswelle 2.1 übernommene Leistung geht dabei auf die Leistung zurück, die die Hochdruckpumpe 2 im Leerlauf benötigt.

Fällt aus irgendeinem Grund die Schmierung von Arbeitsmaschine 1 und/oder Kraftmaschine 2 aus, weil die Schmiermittelpumpe 4 nicht genügend Schmiermittel fördert, steht am druckvorgesteuerten Druck­ ventil 6 kein hinreichender Schmiermitteldruck an: das druckvorge­ steuerte Druckventil 6 ist geschlossen, ein Übertreten von Schmier­ mittel in das Hydrauliksystem entfällt. Das Getriebe 3 erhält über die Leitung 8.3 keinen Steuerdruck und trennt die Kraftübertragung zwischen der Abtriebswelle 1.1 der Kraftmaschine 1 und der Antriebs­ welle 2.1 der Arbeitsmaschine 2. Die Lastabgabe der Kraftmaschine 1 geht auf den Leerlaufwert zurück; die Lagerstellen der Kraftmaschine 1 werden nicht übermäßig belastet und können trotz ausgefallener Schmierung nicht festfressen. Gleiches gilt für die Arbeitsmaschine 2, die - unterstellt, es wäre nicht das hydraulisch ausrückbare Ge­ triebe vorgesehen - durch Öffnen des Ventils 9 bei Wegfall des Steu­ erdrucks der Hydraulikflüssigkeit, der durch die Druckerhöhungspumpe 7 der Leitung 8.2 erzeugt werden soll, jedoch nach Schließen des Ventiles 6 nicht erzeugt werden kann, ihrerseits auch in Leerlauf­ betrieb geht. Auch hier werden die zu schmierenden Lagerstellen lediglich mit den Kräften belastet, die im Leerlaufbetrieb auftreten und die trotz Weiterlaufens der Arbeitsmaschine 2 nicht zu einem Festfressen der Lager führen.

Ausgehend von dem Grundprinzip des Abzweigens eines Teiles des Schmiermittels und Verwenden dieses abgezweigten Teiles als Hy­ draulikflüssigkeit, wobei ein druckvorgesteuertes Druckventil vor­ gesehen ist, das ein Übertreten des Schmiermittels in das Hydraulik­ system nur dann gestattet, wenn der Schmiermitteldruck den Schwel­ lenwert des druckvorgesteuerten Druckventils übersteigt, lassen sich beliebig viele Anwendungsbeispiele angeben, die mit Hilfe dieser Er­ findung gelöst werden können. Gemeinsam ist diesen Anwendungsbei­ spielen immer eines: fällt - aus welchem Grund auch immer - die Schmiermittelförderung für Kraft- und/oder Arbeitsmaschine aus, oder verringert sich der Schmiermitteldruck auf einen Wert unterhalb ei­ ner vorgegebenen Toleranzgrenze, wird die Leistungsabgabe und/oder -aufnahme durch hydraulisch gesteuerte Glieder bis zum Leerlauf der Maschinen verringert, wobei als Hydraulikflüssigkeit das Schmier­ mittel selbst benutzt wird. Es versteht sich von selbst, daß Druck­ entlastungsleitungen, die in dem dargestellten Schaltbeispiel aus Gründen der Vereinfachung weggelassen wurden, ein schnelles Reagie­ ren der hydraulisch angesteuerten Stellglieder ermöglichen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Begrenzung einer Last einer Kraftmaschine und/oder einer von dieser angetriebenen, insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebildeten Arbeitsmaschine, die über ei­ ne Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert sind, mit Hilfe des Schmiermitteldruckes der Zwangsschmierung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lastabgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine mittels einer die Lei­ stungsaufnahme bestimmenden Kupplung erfolgt, die mit ei­ ner Hydrauliksteuerung versehen ist und durch diese zum Er­ reichen eines dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustan­ des der Kraftmaschine ausgerückt wird, wenn der Schmiermit­ teldruck einen voreingestellten unteren Schwellwert unter­ schreitet, wobei als Hydraulikflüssigkeit ein abgezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmier­ mittels benutzt wird, mit dem über die Hydrauliksteuerung die Kupplung betätigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Kraftweg zwischen der Kraft- und der Arbeitsmaschine eine hydraulische Kupplung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrücken bei einem oberen Schwellwert mit einer Verringerung des Kraftflusses beginnt, der bei Erreichen des voreingestell­ ten unteren Schwellwertes zum Erreichen des dem Leerlauf entsprechenden Betriebszustandes der Kraftmaschine unter­ brochen wird.

3. Verfahren zur Begrenzung einer Last einer Kraftmaschine und/oder einer von dieser angetriebenen, insbesondere als Hochdruckpumpe ausgebildeten Arbeitsmaschine, die über ei­ ne Schmiermittelpumpe zwangsgeschmiert sind, mit Hilfe des Schmiermitteldruckes der Zwangsschmierung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lastabgabe der Kraftmaschine durch die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine mittels deren Leistungs­ aufnahme bestimmende Mittel, bei als Hochdruckpumpe aus­ gebildeter Arbeitsmaschine vorzugsweise mittels eines an sich bekannten, einstellbaren Bypasses zwischen Ansaug- und Ausstoßstutzen mit Ventil, erfolgt, wobei die Mittel bzw. das Ventil mit einer Hydrauliksteuerung versehen ist, mit der die Arbeitsmaschine in einen dem Leerlauf entsprechen­ den Betriebszustand gebracht wird, wenn der Schmiermittel­ druck einen voreingestellten unteren Schwellwert unter­ schreitet, wobei als Hydraulikflüssigkeit ein abgezweigter Teil des von der Schmiermittelpumpe geförderten Schmier­ mittels benutzt wird, mit dem über die Hydrauliksteuerung die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine begrenzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ventil im Bypass der Arbeitsmaschine als Stellventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß von einem oberen Schwellwert des Schmiermitteldruckes ab das Stellventil zur Verringerung der Lastaufnahme der Arbeitsmaschine und damit des Kraft­ flusses dem Schmiermitteldruck entsprechend geöffnet wird, zum Erreichen eines dem Leerlauf entsprechenden Betriebs­ zustandes bei Erreichen des voreingestellten unteren Schwellwertes des Schmiermitteldruckes.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druck des abgezweigten Schmiermittels vor Verwendung als Hydraulikflüssigkeit erhöht wird, wobei die Druckerhöhung vorzugsweise proportional dem Schmier­ mitteldruck bzw. der Differenz von Schmiermitteldruck und Wert des voreingestellten unteren Schwellwertes für den Schmiermitteldruck erfolgt.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 5 mit einer Kraftmaschine und einer von dieser über eine ein- und ausrückbare Kupplung angetriebenen Ar­ beitsmaschine, wobei eine Schmiermittelpumpe mit einer zu einem Schmiermittelsumpf reichenden Ansaugleitung und ei­ ner abgehenden Druckleitung zur Zwangsschmierung beider Maschinen und ein auf den Schmiermitteldruck ansprechendes Druckventil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (5.2, 5.3) der Schmiermittelpumpe (4) ei­ nen Abzweig (5.4) mit dem druckvorgesteuerten Druckventil (6) aufweist, dessen Ausgang mit der Hydrauliksteuerung der die Lastabgabe der Kraftmaschine (1) bestimmenden Kupp­ lung (3) zu deren Betätigung über eine Steuerleitung (8.3) verbunden ist.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5 mit einer Kraftmaschine und einer von dieser angetriebenen, mit Mitteln zum Begrenzen der Lastaufnahme versehenen Arbeitsmaschine, wobei eine Schmiermittelpumpe mit einer zu einem Schmiermittelsumpf reichenden Ansaugleitung und einer abgehenden Druckleitung zur Zwangsschmierung beider Maschinen sowie ein auf den Schmiermitteldruck ansprechendes Druckventil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (5.2, 5.3) der Schmiermittelpumpe (4) einen Abzweig (5.4) mit dem druckvorgesteuerten Druckventil (6) aufweist, dessen Ausgang mit der Hydrauliksteuerung der die Lastaufnahme der Arbeitsmaschine begrenzenden, bei Verwendung einer Hochdruckpumpe (2) als Arbeitsmaschine vorzugsweise als zwischen Ansaug- und Ausstoßstutzen angeordneten Bypass mit mit der Hydrauliksteuerung (9.1) gesteuerten Ventil (9) ausgebildeten Mittel über eine Steuerleitung (8.2) verbun­ den ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß dem druckvorgesteuerten Druckventil (6) eine Druckerhöhungspumpe (7) nachgeschaltet ist, deren Ausgang mit der Hydrauliksteuerung der die Lastabgabe bestimmenden Kupplung bzw die Lastaufnahme bestimmenden Mittel verbun­ den ist.