DE3705159C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdbewegungsmaschine mit mehreren Steuerventilen, die aus einer Neutralstellung von einer Bedienperson bedienbar und über einen eine durch den Hauptmotor der Maschine angetriebene Pumpe umfassenden Nebenhydraulikkreis mit den jeweiligen Hydraulikverteilern verbunden sind, wobei im Nebenhydraulikkreis ein über eine Betätigungseinrichtung mit dem Hauptmotor wirkungsverbundener Sensor vorgesehen ist, der die Drehzahl des Hauptmotors zwischen einer minimalen Drehzahl und einer Betriebsdrehzahl steuert.

Eine solche Erdbewegungsmaschine ist in der DE-Z-"Deutsche Hebe- und Fördertechnik", 10/82, Seite 13 und 14 beschrieben. Die dort beschriebene Erdbewegungsmaschine weist eine Leerlaufautomaik auf, bei der in einem Hydraulikkreislauf ein Drucksensor vorgesehen ist, der über einen Magnetschalter einen Druckluftsteuerkolben ansteuert, der wiederum mit dem Drehzahlverstellhebel am Motor verbunden ist. Auf der anderen Seite ist der Druckluftsteuerkolben auch mit dem Bowdenzug des Gashebels verbunden. In der durch den Druckluftsteuerkolben bewirkten Leerlaufstellung des Motors ist die Verbindung zwischen dem Drehzahlverstellhebel und dem Gashebel unterbrochen, so daß eine Beschleunigung des Motors von Hand nicht möglich ist. Die Drehzahl des Motors läßt sich nur dadurch erhöhen, daß in dem Hydrauliknebenkreis der Druck erhöht wird, was nur durch eine Belastung des jeweiligen Hydraulikverteilers geschehen kann. Das bedeutet aber, daß die Drehzahlerhöhung des Motors immer erst dann stattfindet, wenn das Hydrauliksystem bereits unter Last steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erdbewegungsmaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Drehzahlerhöhung des Motors erfolgt, bevor die Erdbewegungsmaschine einer Last ausgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor als die Durchströmrate durch den Nebenhydraulikkreis erfassender Sensor ausgebildet ist, und die Steuerventile als Servosteuerventile ausgebildet sind, die in ihrer nichtneutralen Stellung eine vorbestimmte Durchströmrate an Hydraulikflüssigkeit durch den Nebenhydraulikkreis gestatten.

Bei Betätigung eines Servoventils, wenn dieses also aus seiner neutralen Stellung in seine nichtneutrale Stellung bewegt wird, wird in dem Nebenhydraulikkreis eine Hydraulikströmung verursacht, auf die der Sensor anspricht. Der Sensor steuert damit die Drehzahlerhöhung des Hauptmotors, bevor in dem Hydraulikkreis ein bestimmter Arbeitsdruck vorliegt. Das bedeutet, daß der Arbeitsdruck erst dann anliegt, wenn der Motor seine Betriebsdrehzahl erreicht hat. Mit Hilfe dieser Lösung wird der Betriebszustand irgendeines der in der Maschine vorgesehenen zahlreichen Servosteuer­ ventile durch einen einzigen Durchflußsensor erfaßt. Darüber hinaus ist es möglich, die Betriebszeit der Vorrichtung durch eine einzige Sensoreinrichtung zu regulieren.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen selbsttätigen Vorrichtung,

Fig. 2 in einem vergrößerten Querschnitt ein Bauteil aus Fig. 1 und

Fig. 3 in einer vergrößerten, teilweise geschnittenen Ansicht ein weiteres Bauteil der selbsttätigen Vorrichtung aus Fig. 1.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, umfaßt ein Nebenhydraulikkreis 10 einen Vorratsbehälter S für Hydraulikflüssigkeit, eine Pumpe 14, ein Überlaufventil 16, einen Strömungssensor 18 und einen Verteiler 20 zur Aufteilung der Hydraulikversorgung an Servosteuerventile 12.

Der Sensor 18 ist über einen elektrischen Schaltkreis 22 unter Zwischenschaltung eines von Hand betätigbaren Schalters 27 und eines Leistungsrelais 29 mit einem Elektromagneten 24 verbunden. Der Elektromagnet 24 steuert über einen Hebel 26 den Betriebszustand einer Einspritzpumpe 28 eines hier nicht dargestellten Dieselmotors. Zwischen jedem Servosteuerventil 12 und dem Verteiler 20 ist eine unabhängige Versorgungs­ leitung T vorgesehen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Servosteuerventile 12 für den einschlägigen Durchschnittsfachmann im wesentlichen bekannt, weshalb im folgenden nur die Eigenschaften dieser Ventile 12 beschrieben werden, die sie von bekannten Ventilen unterscheiden.

Jedes Servosteuerventil 12 besitzt einen Steuerhebel 12a und ein tragendes Gehäuse 12b. In dem Gehäuse 12b sind jeweils Anschlüsse 30, 32 und 34 zur Verbindung mit der Versorgungsleitung T des Servosteuerventils 12, für die Verbindung mit einer Steuerleitung D des jeweiligen Verteilers und für einen eventuellen Ausstoß von Hydraulikfluid. Zusammenwirkend mit dem Anschluß 32 besitzt das Gehäuse 12b einen zylindrischen Sitz 36, in welchem ein Kolben 38 über eine durch den Hebel 12a betätigbare Stange 40 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 38 besitzt Querbohrungen 42, um in der nichtneutralen oder Steuerstellung des Servosteuerventils 12 eine Verbindung zwischen dem Anschluß 30 und dem Anschluß 32 herzustellen. In der neutralen Stellung des Servosteuerventils 12 ist die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 30, 32 unterbrochen, d. h. zwischen den Leitungen T und D.

Der Unterschied zwischen den erfindungsgemäßen Servosteuerventilen 12 und herkömmlich verwendeten Steuerventilen liegt in einer Bohrung 44, die in der Krone des Kolbens 38 angeordnet ist und in der nichtneutralen Stellung des Servosteuerventils 12 eine Verbindung zwischen dem Anschluß 30 und dem Überlaufanschluß 34 herstellt. Bei herkömmlichen Servosteuerventilen wird der Anschluß 34 verwendet, um lediglich eine kleine Menge Hydraulikflüssigkeit in der Größenordnung weniger cm³/min abzulassen, die zwischen dem Kolben 38 und seinem Sitz 36 herausleckt. Bei dem erfindungsgemäßen Servosteuerventil 12 strömt in dessen nichtneutraler Stellung eine vorbestimmte Durchflußrate an Hydraulikflüssigkeit durch die Bohrungen 42 und die Bohrung 44, welche beträchtlich größer ist als die Leckrate.

Der elektro-hydraulisch ausgebildete Sensor 18 umfaßt einen Hohlkörper 46 mit Anschlüssen 48 und 50 jeweils für die Verbindung zur Pumpe 14 und dem Verteiler 20. Der Hohlkörper 46 besitzt eine Gewindeöffnung 46a, in welcher ein Stopfenelement 52 eingeschraubt ist. Das Element 52 besitzt ein geschlossenes Ende 52a und einen rohrförmigen Abschnitt 52b mit einer Mündung 52c. Der rohrförmige Abschnitt 52b bildet mit dem Hohlkörper 46 einen Ringspalt 53 aus und besitzt zwei Reihen von Durchbohrungen 56 bzw. 57. Der von dem Hohlkörper 46 und dem Element 52 eingeschlossene Hohlraum ist durch einen in dem rohrförmigen Abschnitt 52b abdichtend und verschiebbar angeordneten Kolben 60 in zwei Kammern 54 bzw. 58 unterteilt. Der Kolben 60 besitzt ein Kolbenhemd 60a, ein Umlaufkante 60b und eine Krone 60c in Form einer konischen Spitze. Zwischen dem Kolben 60 und dem Ende 52a des Elementes 52 ist eine elastische Spanneinrichtung in Form einer Schraubenfeder 62 angeordnet, um den Kolben 60 nachgiebig in Kontakt mit einem in dem Hohlkörper 46 gelagerten Annäherungsschalter 64 zu drücken. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnittes 52b des Elementes 52 ist kleiner als der Innendurchmesser des Endes 52a, so daß in Nachbarschaft der Bohrung 56 eine ringförmige Schulter 66 ausgebildet ist.

Zwischen der Kammer 58 und dem Anschluß 50 ist eine Bohrung 68 mit einer Kalibrierdüse 70 vorgesehen, deren Querschnitt durch einen in seiner axialen Stellung mittels einer Schraube 74 veränderbaren konischen Stift 72 eingestellt werden kann.

Um die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu beschreiben, wird davon ausgegangen, daß in einem Zustand gestartet wird, in dem alle Servosteuerventile 12 sich in ihrer neutralen Stellung befinden und der Hauptmotor der Erdbewegungsmaschine leerläuft. Wenn der Hebel 12a eines Servosteuerventils 12 betätigt wird, wird der Kolben 38 nach unten gedrückt, um über den Anschluß 30, die Bohrungen 42 und den Anschluß 32 eine Verbindung zwischen den Leitungen T und D herzustellen. Gleichzeitig strömt eine vorbestimmte Hydraulikmenge durch die Bohrung 44 in Richtung des Überlaufanschlusses 34. Diese Strömung bewirkt eine Druckdifferenz zwischen den Anschlüssen 48 und 50 in dem Sensor 18. Diese Druckdifferenz bewirkt wiederum eine Bewegung des Kolbens 60 aus einer ersten, in Fig. 2 gezeigten Stellung, in der der Kolben 60 die Verbindung zwischen den Kammern 58 und 54 unterbindet, in eine nicht dargestellte zweite Stellung, in der die Hydraulikflüssigkeit durch die Bohrungen 57 strömen kann. In dieser Stellung ist auch eine Verbindung zwischen den Kammern 58 und 54 über die Bohrungen 57, den den Abschnitt 52b des Elementes 52 umgebenden Ringspalt 53, die Bohrung 56 und den Spalt zwischen dem Kolbenhemd 60a des Kolbens 60 und dem inneren Durchmesser des Endes 52a des Elementes 52 hergestellt.

Die Bewegung des Kolbens 60 und seiner Krone 60c weg von dem Annäherungsschalter 64 aktiviert über den elektrischen Schaltkreis 22 das Leistungsrelais 29 und den Elektromagneten 24, welcher die Einspritzpumpe 28 des Hauptmotors der Maschine in Betriebsstellung bringt. Diese Betriebsstellung kann zuvor von der Bedienperson ausgewählt werden.

Wenn die Bedienperson das Servosteuerventil 12 in seine neutrale Stellung zurückführt, stoppt die Strömung durch die Bohrung 44 in dem Kolben 38, abgesehen von dem üblichen und vernachlässigbaren Leckstrom, wodurch die entsprechende Druckdifferenz zwischen den Anschlüssen 48 und 50 des Sensors 18 verschwindet. Die Schraubenfeder 62 verschiebt dann den Kolben 60 von seiner zweiten Stellung in eine Zwischenstellung, in welcher das Kolbenhemd 60a die Bohrungen 57 verschließt, um eine direkte Verbindung zwischen der Kammer 58 über die Bohrungen 57, den Ringspalt 53 und die Bohrungen 56 mit der Kammer 54 zu verhindern. Aus dieser Zwischenstellung bewegt sich der Kolben 60 in die erste Stellung, in welcher der Kolben 60 in Berührung mit dem Schalter 64 ist. In der ersten Stellung ist die Verbindung zwischen der Kammer 58 und der Kammer 54 lediglich über die Kalibrierdüse 70, die Bohrung 68, den Ringspalt 53 und die Bohrungen 56 hergestellt. Somit ist es durch Variation des Querschnittes der Düse 70 möglich, die Verzögerungszeit zwischen der Bewegung des Servosteuerventils 12 in die neutrale Stellung und dem Abfallen des Hauptmotors der Maschine in Leerlaufdrehzahl einzustellen. Diese Verzögerungszeit ermöglicht es, eine zu sensible Reaktion des Sensors 18 zu vermeiden und damit auch eine zu häufige Änderung der Drehzahl des Motors. Darüber hinaus strömt eine verringerte Menge von Hydraulikflüssigkeit aufgrund des normalen Leckstromes aus den Servosteuerventilen 12 durch die Düse 70 und die Bohrung 68.

Wann immer nötig, kann die Bedienperson das Eingreifen des Sensors 18 des Kreises 22 durch den in Fig. 1 in geschlossenem Zustand gezeigten Handschalter 27 verhindern.

Claims (6)

1. Erdbewegungsmaschine mit mehreren Steuerventilen, die aus einer Neutralstellung von einer Person bedienbar und über einen eine durch den Hauptmotor der Maschine angetriebene Pumpe umfassenden Nebenhydraulikkreis mit den jeweiligen Hydraulikverteilern verbunden sind, wobei im Nebenhydraulikkreis ein über eine Betätigungseinrichtung mit dem Hauptmotor wirkungsverbundener Sensor vorgesehen ist, der die Drehzahl des Hauptmotors zwischen einer minimalen Drehzahl und einer Betriebsdrehzahl steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als die Durchströmrate durch den Nebenhydraulikkreis (10) erfassender Sensor (18) ausgebildet ist und daß die Steuerventile als Servosteuerventile (12) ausgebildet sind, die in ihrer nichtneutralen Stellung eine vorbestimmte Durchströmrate an Hydraulikflüssigkeit durch den Nebenhydraulikkreis (10) gestatten.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Servosteuerventil (12) einen Verteilerkolben (38) zur Herstellung der Verbindung der Pumpe (14) mit dem jeweiligen Verteiler in der nichtneutralen Stellung des Servosteuerventils (12) umfaßt, wobei der Verteilerkolben (38) eine Durchbohrung (44) aufweist, die einen Zulauf der von der Pumpe (14) geförderten Hydraulikflüssigkeit zu einem Überlaufanschluß (34) herstellt, während sich das Servosteuerventil (12) in seiner nichtneutralen Stellung befindet, um so eine Durchströmung des Hydraulikkreises (10) mit Hydraulikflüssigkeit zu erzeugen.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derSensor (18) umfaßt:

• - einen Hohlkörper (46) mit Anschlüssen (48, 50) zur Verbindung der Pumpe (14) mit den Servosteuerventilen (12) und mit einem Stopfenelement (52),
• - einen abdichtenden Kolben (60), der in dem Hohlkörper (46) angebracht und zwischen einer ersten Stellung, in der er die Verbindung zwischen den Anschlüssen (48, 50) im wesentlichen sperrt und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in welcher er diese Verbindung freigibt,
• - eine elastisch nachgebende Spanneinrichtung (62), die zwischen dem Stopfenelement (52) und dem Kolben (60) angeordnet ist, um den Kolben (60) in die erste Stellung zu drücken, und
• - eine dem Kolben (60) zugeordnete Schaltereinrichtung, die die Betätigungseinrichtung steuert, wenn der durch die zwischen den beiden Anschlüssen (48, 50) aufgrund der in dem Kreis (10) herrschenden Strömung erzeugte Druckdifferenz gedrückte Kolben (60) sich aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt und wenn, nach Beendigung der Strömung, der Kolben (60) sich aus der zweiten Stellung unter der Wirkung der Spanneinrichtung (62) in die erste Stellung bewegt.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abdichtende Kolben (60) in einem rohrförmigen Abschnitt (52b) des Stopfenelementes (52) verschiebbar angeordnet ist, daß der Hohlkörper (46) in seiner Wandung eine Bohrung (68) aufweist, welche über eine Kalibrierdüse (70) eine Verbindung zwischen den beiden durch den Kolben (60) gebildeten Kammern (58, 54) in dem Hohlkörper (46) und dem Stopfenelement (52) zu ermöglichen, wenn sich der Kolben (60) von der zweiten Stellung unter Einwirkung der nachgiebigen Spanneinrichtung (62) in die erste Stellung bewegt, wobei die Bewegung mit einer Zeitverzögerung erfolgt, die von dem Auslaßquerschnitt der Düse (70) abhängt.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung einen dem Kolben (60) gegenüberliegenden Annäherungsschalter (64) aufweist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen Elektromagneten (24), welcher durch die Schaltungseinrichtung gesteuert ist, und einen von dem Elektromagneten (24) gesteuerten Hebel (26) aufweist, der die Betriebsweise der Einspritzpumpe (28) des Hauptmotors der Maschine steuert.