EP2410150A1

EP2410150A1 - Lüfterregelung

Info

Publication number: EP2410150A1
Application number: EP11004121A
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Ing. Kräutler; Christof Dipl.-Ing. Gaßner
Original assignee: Liebherr Werk Nenzing GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Nenzing GmbH
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-01-25
Also published as: DE102010031835A1; US20120020811A1; CN202370877U

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Lüfterregelkreislauf für eine Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine bzw. ein Hebegerät, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und wenigstens einem Hydraulikmotor zum Antrieb wenigstens eines Lüfters, wobei das Hydraulikmotorantriebsmoment wenigstens eines Hydraulikmotors mittels Einstellung des Schluckvolumens steuerbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Lüfterregelkreislauf für eine Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine bzw. ein Hebegerät, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und wenigstens einem Hydraulikmotor zum Antrieb wenigstens eines Lüfters.
Bei großen Kühlanlagen für Verbrennungsmotoren wird die Konstanthaltung der Kühlflüssigkeits-, der Ladeluft- bzw. der Öltemperatur bei veränderlicher Motorlast und Umgebungstemperatur durch hydraulisch angetriebene Lüfter erreicht. Das zu kühlende Medium fließt durch den Lüfterbereich und wird durch den erzeugten Luftstrom auf ein definiertes Temperaturniveau abgekühlt. Zum Antrieb der Lüftermechanik dient ein Hydraulikmotor, der mechanisch mit dem Ventilator des Lüfters in Verbindung steht und Bestandteil des Hydraulikkreislaufes ist.
Derartige Hydraulikkreisläufe bestehen aus einer Hydraulikpumpe, die eine Hydraulikflüssigkeit aus einem entsprechenden hydraulischen Tank ansaugt. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor, um diesen anzutreiben. Die Hydraulikpumpe ist in der Regel mit dem Antriebsstrang der Maschine bzw. des Fahrzeugs verbunden und wird demnach durch den Verbrennungsmotor angetrieben.
Innerhalb eines Hydraulikkreislaufs können mehrere Lüfterantriebe vorgesehen sein, denen unterschiedliche Aufgabenbereiche zugeteilt sind. Unter den Begriff des Lüfterantriebes soll die Kombination aus Hydraulikmotor und der entsprechenden Lüftermechanik verstanden werden. Ein Lüfterantrieb ist beispielsweise für die Kühlung der Ladeluft des Verbrennungsmotors, ein Lüfterantrieb zur Kühlung der Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors und ein weiterer Lüfterantrieb zur Kühlung des Hydrauliköls für das Hydrauliksystem zuständig. Weitere alternative Aufgabenbereiche sind selbstverständlich denkbar.
Da die erforderliche Kühlleistung der Lüfterantriebe von bestimmten Parametern abhängt, wie beispielsweise der vorliegenden Umgebungstemperatur bzw. der anliegenden Last am Verbrennungsmotor, kommen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit geregelte Kreisläufe zur Steuerung der Lüfterantriebe zum Einsatz.
Bisher wurde jeder geregelte Lüfterantrieb mit einer elektrisch druckgeregelten Verstellpumpe angetrieben. Kombinationskühler (Wasser- und Ladeluftkühler) werden hierzu eingesetzt, was allerdings den Nachteil mit sich bringt, dass bei einem ansteigenden Leistungsbedarf des Verbrennungsmotors der Lüfterantrieb hochgedreht wird, um die Ladeluft zu kühlen. Auch lässt sich bei den bisher bekannten Regelungsschaltungen für den Lüfterbetrieb ein Stillstand des Lüfters bzw. der Lüfter nur durch entsprechende Zusatzfunktionen erzielen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung für einen hydraulischen Kreislauf zum Antrieb eines Lüftersystems aufzuzeigen, der eine voneinander unabhängige Regelung der einzelnen Lüfterantriebe zuläßt. Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Lüfterregelkreislauf gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 wird ein hydraulischer Lüfterregelkreislauf für eine Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine bzw. ein Hebegerät, vorgeschlagen, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und wenigstens einem Hydraulikmotor zum Antrieb wenigstens eines Lüfters. Die Hydraulikpumpe ist bevorzugt mit dem Antriebsstrang der Maschine verbindbar bzw. steht mit diesem in Verbindung, so dass eine Antriebskraft auf die Hydraulikpumpe einwirkt. Die Hydraulikpumpe saugt die Hydraulikflüssigkeit aus dem angeschlossenen Hydrauliktank und fördert das Hydraulikmedium über entsprechende Leitungen zu einem oder mehreren Hydraulikmotoren zum Antrieb wenigstens eines Lüfters. Die Anzahl der eingebundenen Hydraulikmotoren ist nicht begrenzt. Dabei ist die Erfindung nicht auf Hydraulikmotoren für den Lüfterantrieb begrenzt, sondern den Hydraulikmotoren können weitere alternative Antriebsaufgaben zukommen.
Um die verschiedenen Hydraulikmotoren bzw. die verschiedenen Lüfterantriebe voneinander unabhängig betreiben zu können, ist erfindungsgemäß das Hydraulikmotorantriebsmoment wenigstens eines Hydraulikmotors mittels Einstellung des entsprechenden Schluckvolumens regelbar. Das Schluckvolumen beschreibt die Menge an Hydraulikflüssigkeit, die der Hydraulikmotor pro Umdrehung umsetzt. Vorzugsweise ist das Schluckvolumen jedes einzelnen Hydraulikmotors des Lüfterregelkreislaufes regelbar gestaltet, so dass eine unabhängige Konfiguration der einzelnen Hydraulikmotoren möglich ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik erlaubt diese erfindungsgemäße Ausführungsform auch das gezielte Abschalten bzw. Herunterfahren eines Lüfters innerhalb des Lüfterkreislaufs.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des hydraulischen Lüfterregelkreislaufs ist wenigstens eine Hydraulikpumpe als Verstellpumpe ausgeführt. Mit Hilfe der Verstellpumpe lässt sich der Hydraulikflußvolumenstrom innerhalb des Lüfterregelkreislaufs regulieren und der vorherrschende Hydraulikdruck innerhalb des Systems beeinflussen. Dies eröffnet eine zentrale Verstellmöglichkeit der jeweiligen Drehzahl der verschalteten Lüfterantriebe bzw. Hydraulikmotoren. Da bei Lüfterantrieben das benötigte Antriebsmoment mit der Drehzahl steigt, kann durch Regelung des Antriebsmomentes die Drehzahl mehrerer Lüfterantriebe über die verstellbaren Motoren variiert werden.
Vorzugsweise gibt die Verstellpumpe ausschließlich den für die erforderliche Drehzahl benötigten Hydraulikmediumvolumenstrom ab.
In einer besonders kostengünstigen und leistungsoptimierten Ausführung des erfindungsgemäßen hydraulischen Lüfterregelkreislaufs ist genau eine Hydraulikpumpe, insbesondere eine Verstellpumpe, im Lüfterregelkreislauf vorgesehen. Diese eine Verstellpumpe gibt ausschließlich den für die Drehzahl benötigten Hydraulikmediumvolumenstrom ab. Somit ist ein leistungsoptimierter Antrieb in einem Einkreissystem möglich.
Zur Optimierung des Regelungsbereiches der angeschlossenen Hydraulikmotoren bzw. Lüfterantriebe ist eine stufenlose Regelung der Lüfterdrehzahl im Bereich zwischen Lüfterstillstand und Maximaldrehzahl vorgesehen. Damit kann die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Lüfterregelkreislaufs weiter optimiert werden und zu jeder Zeit an die vorliegenden Umgebungs- und Betriebszustände angepaßt werden.
Zweckmäßig sind wenigstens zwei Lüfterantriebe und/oder Hydraulikmotoren parallel zueinander im Lüfterregelkreislauf verschaltet. Die Parallelschaltung der Hydraulikmotoren bewirkt ein betragsgleiches Druckniveau am Eingang der Hydraulikmotoren.
Zweckmäßig kann die Anbindung eines Druckreglers an den Lüfterkreislauf sein.
Der Lüfterkreislauf ist für die Kühlung von einer oder mehrerer Maschinenkomponenten ausgelegt. Vorzugsweise ist wenigstens ein Hydraulikmotor mit angeschlossenem Lüfter für die Kühlung der Ladeluft eines Verbrennungsmotors der Maschine vorgesehen. Denkbar ist die Integration eines Hydraulikmotors mit Lüfter zur Kühlung der Wasserkühlung des Verbrennungsmotors bzw. zur Kühlung des Hydrauliköls.
Die vorliegende Erfindung ist des weiteren auf ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine oder ein Hebegerät mit einem hydraulischen Lüfterregelkreislauf gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen gerichtet. Der hydraulische Lüfterregelkreislauf ist bevorzugt nach einem der voranstehenden Ausführungsmöglichkeiten ausgeführt, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute diesbezügliche Erläuterung verzichtet wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nun anhand von zwei Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:: ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen hydraulischen Lüfterregelkreislauf mit zwei Lüftern und
Figur 2:: ein weiteres Schaltbild für den erfindungsgemäßen hydraulischen Lüfterregelkreislauf mit drei Lüftern.

Figur 1 zeigt ein Schaltbild für den hydraulischen Lüfterregelungskreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Kreislauf besteht im wesentlichen aus einer einzigen hydraulischen Verstellpumpe 10, die für eine Stromrichtung ausgelegt ist. Die Verstellpumpe 10 ist mit dem Antriebsstrang einer Baumaschine bzw. eines Hebegeräts verbindbar bzw. verbunden und wird durch das der Maschine zugeordnete Dieselaggregat angetrieben. Die Verstellpumpe 10 saugt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliktank 60 an und fördert das Hydraulikmedium über die Hydraulikleitungen zu den Hydraulikmotoren 20, 30.
Weiterhin wird das geförderte Hydraulikmedium zu den Hydraulikmotoren 20, 30 gefördert, die jeweils mit einer Lüfteranordnung in Form eines Ventilators 50 mechanisch verbunden sind. Beide Hydraulikmotoren 20, 30 sind regulierbar ausgeführt, und zwar derart, so dass deren resultierende Antriebsmomente durch die Verstellung des Schluckvolumens der Hydraulikmotoren 20, 30 verstellbar ist. Die Verstellung des Schluckvolumens der Hydraulikmotoren 20, 30 erfolgt im Einklang mit der Konstanthaltung des herrschenden Hydraulikdrucks. Das durchströmende Hydraulikmedium wird am Ausgang der Hydraulikmotoren 20, 30 in die angeschlossenen Hydrauliktanks 60 zurückgeführt.
Beide Hydraulikmotoren 20, 30 sind innerhalb des Hydrauliksystems parallel zueinander verschaltet, so dass sich an beiden Hydraulikmotoren 20, 30 ein identisches Druckniveau einstellt.
Da bei Lüfterantrieben das benötigte Antriebsmoment mit der Drehzahl steigt, kann durch Verstellung des Antriebsmomentes, das heißt die Verstellung des Schluckvolumens der Motoren 20, 30 sowie das Konstanthalten des Hydraulikdrucks, die Drehzahl der Lüfterantriebe 20, 30 mit nur einer Verstellpumpe 10 variiert werden.
Die Verstellpumpe 10 gibt ausschließlich den für die Drehzahl benötigten Hydraulikvolumenstrom an das System ab. Somit ist ein leistungsoptimierter Antrieb in einem Einkreissystem möglich.
Ferner lässt sich die Drehzahl der Lüfter 50 stufenlos im Bereich zwischen Stillstand und Maximaldrehzahl durch Verstellung des Motorschluckvolumens der Hydraulikmotoren 20, 30 variieren. Die Schaltung erfüllt folglich das Kriterium, ein oder mehrere Lüfterantriebe unabhängig voneinander betreiben zu können.
Figur 2 zeigt die Ausführung des erfindungsgemäßen hydraulischen Lüfterregelkreises mit drei Hydraulikmotoren 20, 30, 100 zum Betrieb jeweils einer Lüftermechanik 50. Die Ausführung sieht die Parallelschaltung von drei Hydraulikmotoren 20, 30, 100 vor und entspricht im wesentlichen der Ausführung der Figur 1. Gleichartige Komponenten des hydraulischen Lüfterregelkreises werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die beiden Lüfterregelkreise der Figuren 1 und 2 eigenen sich zum Einsatz in großen Maschinen, insbesondere in großen mobilen Maschinen, wie Baumaschinen oder Hebegeräten. Die Schaltungsanordnung wird in den meist ohnehin vorgesehenen Hydraulikkreislauf der Maschinen integriert und eignet sich für einen besonders leistungsoptimierten Betrieb des Kühlsystems. Die einzelnen verschalteten Lüfter können unabhängig voneinander geregelt werden und erlauben daher einen besonders wirtschaftlichen Betrieb. Auch können einzelne Lüfterantriebsaggregate stillgelegt werden, was bei den bisherigen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen nur unter Integration zusätzlicher Schaltungskomponenten möglich war.

Claims

Hydraulischer Lüfterregelkreislauf für eine Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine bzw. ein Hebegerät, mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und wenigstens einem Hydraulikmotor zum Antrieb wenigstens eines Lüfters,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hydraulikmotorantriebsmoment wenigstens eines Hydraulikmotors mittels Einstellung des Schluckvolumens regelbar ist.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Hydraulikpumpe eine Verstellpumpe ist und die Drehzahl ein oder mehrerer Lüfter durch einen Hydraulikmotor verstellbar ist.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Hydraulikpumpe, insbesondere eine Verstellpumpe, im Lüfterregelkreislauf vorgesehen ist.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Antriebsmomentes und/oder der Lüfterdrehzahl stufenlos zwischen Lüfterstillstand und Lüftermaximaldrehzahl variierbar ist.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lüfter und/oder Hydraulikmotoren parallel verschaltet sind.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lüfter für die Ladeluft-und/oder die Kühlung des Wassers und/oder des Hydrauliköls der Maschine vorgesehen ist.
Hydraulischer Lüfterregelkreislauf gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe an den Antriebsstrang der Maschine, insbesondere an den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, einer Baumaschine bzw. eines Hebegerätes, gekoppelt oder koppelbar ist.
Kraftfahrzeug, Baumaschine oder Hebegerät mit einem hydraulischen Lüfterregelkreislauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche.