EP4151804A1 - Baumaschine und verfahren zum antreiben eines arbeitsgerätes - Google Patents

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EP4151804A1
EP4151804A1 EP22196590.8A EP22196590A EP4151804A1 EP 4151804 A1 EP4151804 A1 EP 4151804A1 EP 22196590 A EP22196590 A EP 22196590A EP 4151804 A1 EP4151804 A1 EP 4151804A1
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EP
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pump
volume flow
construction machine
hydraulic
valve
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EP22196590.8A
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EP4151804C0 (de
EP4151804B1 (de
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Friedhelm Brede
Erik Knäuper
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Schaeffer Maschinenfabrik GmbH
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Schaeffer Maschinenfabrik GmbH
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    • F15B2211/781—Control of multiple output members one or more output members having priority

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine, in particular a wheel loader, comprising an engine, a first pump for delivering a hydraulic fluid, a second pump for delivering a hydraulic fluid, a hydraulically driven implement that is supplied with a main volume flow, a plurality of hydraulically driven additional devices, each are supplied via an auxiliary volume flow, a hydraulic valve block which is connected to an outlet of the first pump and has a number of sections, with the hydraulic fluid being able to be supplied from the first pump to the working device via a first section, and the hydraulic fluid to the additional devices via further sections can be fed, and a method for driving a working device and an additional device on a construction machine.
  • the U.S. 3,916,767 discloses a hydraulic controller for a wheel loader, which drives two pumps via a motor, with which different functions of the wheel laser can be controlled via hydraulic circuits.
  • a hydraulic circuit for a construction machine which supplies a first hydraulic circuit via a first pump and a second hydraulic circuit via a second pump.
  • the two circuits can be interconnected to increase the volume flow.
  • Construction machines with a hydraulic circuit for driving implements and attachments are known, for example from DE 10 2013 112 182 A1 and EP 3 800 299 A1 . If the construction machine is designed as a wheel loader, there are implements for completely different applications, with snow blowers or road sweepers requiring a high volume flow of hydraulic fluid in order to be able to carry out the function satisfactorily.
  • other attachments have to be actuated on the construction machine, for example hydraulically driven lifting cylinders. If such an additional device is switched on while the working device is in operation, the volume flow to the working device is reduced, which can lead to a reduction in the speed up to a standstill. The problem of fluctuations in the volume flow also arises when the volume flow is increased by using two pumps.
  • two pumps are provided for pumping hydraulic fluid, with the first pump being connected to the hydraulic valve block in order to drive the working device, and an outlet of the second pump being connected to a priority valve for dividing the volume flow of the hydraulic fluid, which is connected via a first line is connected to the implement and via a second line to the hydraulic valve block, which is designed as a control unit.
  • the working device which, for example, has a high demand for hydraulic fluid and can be designed as a milling cutter or rotary drive, can be reliably supplied with hydraulic fluid via the first pump.
  • the second pump can divide the volume flow and thus selectively deliver additional hydraulic fluid to the implement or optionally drive an additional device that is supplied with hydraulic fluid via the hydraulic valve block.
  • the priority valve preferably feeds the volume flow either completely or only partially to the hydraulic valve block and can be switched flexibly in order to divide up the volume flow.
  • the priority valve regulates the volume flow between the hydraulic valve block and the implement depending on the pressure and a control pressure for switching the priority valve.
  • the hydraulic valve block preferably has a number of sections, for example serial sections, which are each connected to an additional device. Each section has a slider for redirecting the volume flow. With a serial section, the hydraulic fluid is routed back to the section on the hydraulic valve block.
  • additional devices can be hydraulic cylinders, rotary drives or other hydraulic consumers that are mounted on the construction machine.
  • the first pump preferably supplies the hydraulic valve block continuously with hydraulic fluid, so that all additional devices that are connected to the hydraulic valve block can be driven via the second pump.
  • the additional devices of the construction machine are preferably each connected to an output with an input on the hydraulic valve block.
  • the first pump preferably delivers a larger volume flow than the second pump.
  • the volume flow delivered by the first pump can preferably be at least 50% higher than the volume flow of the second pump, for example more than 70%.
  • the first pump can, for example, deliver a volume flow of between 30 l/min and 80 l/min, while the second pump delivers a volume flow of between 5 l/min and 40 l/min.
  • the distribution of the volume flow at the priority valve can be regulated as a function of the pressure.
  • the volume flow can be divided up flexibly, depending on whether a higher pressure is present on the first or the second line at the priority valve, with the pressure ratio preferably remaining the same.
  • the priority valve can have a priority circuit, so that the hydraulic valve block as a prioritized consumer is treated. At least part of the volume flow is always routed to the hydraulic valve block for each switching position of the priority valve, so that it can actuate the additional devices quickly if required.
  • a pressure-limiting valve is preferably arranged on a control line of the priority valve.
  • the pressure relief valve can be used to avoid high pressures, for example when the additional device is blocked, i.e. has reached an end position, so that the further delivery of hydraulic fluid to the additional device leads to an increase in pressure, which can optionally be discharged via the pressure relief valve until the priority valve directs the flow back to the implement.
  • a check valve is preferably also arranged on the control line for the priority valve, so that the control line can only be flown through to the hydraulic valve block, but not in the opposite direction.
  • the working device is connected at an outlet to a tank which is arranged on a suction side of the first and second pump.
  • a return filter can be provided in front of the tank. The first and second pumps can then suck in hydraulic fluid from the tank in order to feed it back to the hydraulic circuit.
  • an adjustable diaphragm is provided behind the priority valve, by means of which the volume flow from the second pump can be throttled.
  • the user can then reduce the volume flow, for example to reduce an adjustment speed of a lifting or rotating mechanism.
  • a first pump which is connected to an output with a hydraulic valve block, which is connected to a section with a hydraulically driven working device, is driven, while a second pump, which has an output connected to a priority valve which divides the flow from the second pump to drive the implement via a first line and to drive at least one auxiliary device via a second line and the hydraulic valve block.
  • a priority valve which divides the flow from the second pump to drive the implement via a first line and to drive at least one auxiliary device via a second line and the hydraulic valve block.
  • the distribution of the volume flow at the priority valve is preferably regulated as a function of the pressure.
  • the volume flow can be changed depending on the pressure in the lines downstream of the priority valve, so that the volume flow is continuously increased or decreased when an additional device is switched on or off. This avoids pressure peaks and enables the working device and at least one additional device to be operated with a low volume flow loss.
  • a construction machine is designed as a wheel loader, for example, and includes a hydraulic circuit that is driven by an engine 1, in particular a diesel engine or an electric motor.
  • the engine 1 drives a first pump 2 and a second pump 3, which are designed, for example, as gear pumps and deliver a hydraulic fluid.
  • the second pump has a lower volume flow, for example between 5 l/min and 30 l/min, while the first pump delivers a larger volume flow, for example between 20 l/min and 80 l/min.
  • the first pump 2 is connected via a line with a priority valve 4 to a line 5 for the steering.
  • the steering is the priority consumer and can be supplied with hydraulic fluid via the priority valve 4 if required.
  • a hydraulic valve block 20, which is used to control the construction machine, is arranged downstream of the optionally provided priority valve 4.
  • the line coming from the first pump 2 branches, and a line leads to a pressure relief valve 17, which opens when a critical pressure is exceeded and thus connects the line to an outlet line on the hydraulic valve block 20, which is connected to a tank 16 on the Suction side of pumps 2 and 3 is connected.
  • Tank 16 is shown schematically spaced from pumps 2 and 3, but may be directly connected to the suction side of pumps 2 and 3.
  • a filter for cleaning the hydraulic fluid can be provided on the tank 16 .
  • the line coming from the first pump 2 on the hydraulic valve block 20 is connected to a return flow valve on a section 18 next to the pressure-limiting valve 17 .
  • Section 18 shows a spool valve for a number of operating states, with an output of section 18 being connected to a hydraulically driven implement 21 .
  • This working device 21 has a high demand for hydraulic fluid and is designed, for example, as a snow blower or rotary brush or other working device.
  • the inlet side P of the implement 21 is connected to the section 18, and the outlet side T of the implement 21 is connected to the tank 16 via a pipe.
  • the hydraulic valve block 20 comprises a further section 19 which is designed in parallel and comprises a slide for redirecting the volume flow.
  • the section 19 is connected via a line to an auxiliary device 22, for example a hydraulic cylinder or other hydraulically driven device.
  • An inlet A of the attachment 22 is connected to the section 19, while an outlet B of the attachment 22 is also connected to the section 19, so that the attachment 22 can be easily connected to the hydraulic valve block 20 with a return line .
  • the hydraulic valve block 20 is only shown with a working device 21 and an additional device 22 and the associated sections 18 and 19 . It is of course possible to connect a large number of working devices 21 and a large number of additional devices 22 to the hydraulic valve block 20, depending on the function of the construction machine. Schematically, further sections are indicated in the hydraulic valve block 20, which, like the sections 18 or 19, can be designed as serial or non-serial sections. At the end of the hydraulic valve block 20 a line with the tank 16 to the intake side of the pumps 2 and 3 is provided.
  • the second pump 3 is connected to a priority valve 11 via a line.
  • the priority valve 11 can control the volume flow from the second pump 3 between two consumers depending on the pressure.
  • the priority valve 11 can assume a large number of switching positions, with either the volume flow being flexibly divided in the switching positions or the volume flow being completely supplied to the hydraulic valve block 20 in one switching position if no hydraulic fluid is required on the working device 21 .
  • the second pump 3 is also connected to a pressure relief valve 6, which prevents an overpressure in the line between the second pump 3 and the priority valve 11 from becoming too high.
  • the pressure relief valve 6 is connected to the suction side of the pumps 2 and 3 via a line to the tank 16 .
  • the second pump 3 is additionally connected to a first tank circulation valve 7 which is arranged parallel to the pressure-limiting valve 6 .
  • a small part of the volume flow flows through a dynamic orifice 12 and from there through a check valve 10 to the hydraulic valve block 20 when a second tank circulation valve 8 is closed.
  • a pressure-limiting valve 9 is connected in parallel with the second tank circulation valve 8 .
  • the second tank circulation valve 8 and the pressure-limiting valve 9 are connected to a back-up valve 13, which is connected via an orifice plate 14 and a line 15 for volume control.
  • a first line runs from the priority valve 11 via the backup valve 13, the orifice plate 14 to the hydraulic valve block 20 in the section 18 and can thus be used by the hydraulic valve block 20 if necessary to drive the additional device 22.
  • the volume flow can also be regulated by the priority valve 11 via an adjustable orifice 23 .
  • the working device 21 can also be supplied with a lower volume flow by the hydraulic valve block 20 .
  • a second line extends from the priority valve 11 to the working device 21 and can additionally supply it with hydraulic fluid.
  • the distribution of the volume flow at the priority valve 11 is dependent on the pressure, that is to say dependent on the pressure present on the line to the hydraulic valve block 20 .
  • the slider on section 18 is in figure 1 adjusted downwards so that the line from the first pump 2 is routed via the check valve and the section 18 to the implement 21.
  • the pressure-limiting valve 17 is closed, and if there is no steering, the volume flow is routed completely to the implement 21 .
  • the priority valve 11 is switched so that the fluid flow arriving from the second pump 3 is divided, with the major part flowing from the priority valve 11 to the implement 21 .
  • a second, smaller proportion of the fluid flow for example between 5% and 25% based on the total volume flow from the second pump 3, flows to the inlet on the hydraulic valve block 20 and is passed through the sections 19 and the subsequent sections in order to at a To be able to react by switching on one of the additional devices.
  • this part of the volume flow is conducted to the tank 16 on the suction side of the pumps 2 and 3.
  • the switch on section 19 is turned downwards in figure 1 shifted, so that the volume flow coming from the priority valve 11 to the hydraulic valve block 20 is no longer diverted to the outlet of the hydraulic valve block 20, but for example to the additional device 22.
  • the additional device 22 is actuated via this part of the volume flow and the hydraulic fluid flows then from the additional device 22 back into the hydraulic valve block 20 .
  • This volume flow then passes to the tank 16 via the outlet of the hydraulic valve block 20.
  • the same process is used to drive any other additional devices.
  • the volume flow to the working device 21 and the additional device 22 is divided via the priority valve 11 and regulated as a function of the pressure.
  • the volume flow is regulated by the priority valve 11 by the pressure difference between the dynamic orifice plate 12 and the pressure in front of the accumulation valve 13 .
  • the volume flow from the first pump 2 is therefore applied to the working device 21, as well as part of the volume flow from the priority valve 11 and the second pump 3.
  • the additional device 22 can be designed, for example, as a hydraulic cylinder and thus reach an end position, so that no further hydraulic fluid can be pressed into the cylinder.
  • the pressure-limiting valve 9 in the control line upstream of the dynamic orifice 12 can be activated by the increase in pressure in order to prevent a further increase in pressure.
  • the check valve 10 ensures that only the volume flow from the dynamic orifice plate 12 is emptied into the tank 16 .
  • the increase in pressure regulates the priority valve 11 so that a larger proportion of the volume flow is now directed to the working device 21, which has a lower pressure than the additional device 22 that has become blocked.
  • the implement is driven by a second pump
  • the priority valve 11 is set to the position for dividing the volume flow by the second tank circulation valve 8, and a predominant part of the volume flow reaches the working device 21, as was described above.
  • the first pump 2 can be switched on section 18 in such a way that the volume flow from the first pump 2 is passed through the hydraulic valve block 20 to the outlet and from there to the tank 16 on the suction side of the pumps 2 and 3
  • Working device 21 is driven exclusively by the second pump 3 with the lower volume flow, for example in order to carry out particularly slow movements.
  • the volume flow from the first pump 2 is then passed through the hydraulic valve block 20 and from there it reaches the tank 16 from the outlet.
  • the volume flow from the second pump 3 flows through the tank circulation valve 7 to the line to the tank 16.
  • the volume flow from the second pump 3 is throttled via a fixed orifice 14 or via a variable orifice 23, depending on the design.
  • the residual volume flow is routed through the priority valve 11 to the working device 21 .

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Abstract

Eine Baumaschine, insbesondere Radlader, umfasst einen Motor (1); eine erste Pumpe (2) zum Fördern eines Hydraulikfluids; eine zweite Pumpe (3) zum Fördern eines Hydraulikfluids; ein hydraulisch angetriebenes Arbeitsgerät (21), das mit einem Hauptvolumenstrom versorgt wird; mehrere hydraulisch angetriebene Zusatzvorrichtungen, die jeweils über einen Nebenvolumenstrom versorgt werden; ein hydraulischer Ventilbock (20), der mit einem Ausgang der ersten Pumpe (2) verbunden ist und mehrere Sektionen aufweist, wobei über eine erste Sektion das Hydraulikfluid von der ersten Pumpe (2) zu dem Arbeitsgerät (21) zuführbar ist, und über weitere Sektionen das Hydraulikfluid zu den Zusatzvorrichtungen (22) zuführbar ist, wobei ein Ausgang der zweiten Pumpe (3) mit einem Prioritätsventil (11) zum Aufteilen des Volumenstroms des Hydraulikfluids verbunden ist, das über eine erste Leitung mit dem Arbeitsgerät (21) und über eine zweite Leitung mit dem hydraulischen Ventilblock (20) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Antreiben eines Arbeitsgerätes (21) und einer Zusatzvorrichtung (22) an einer Baumaschine.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere einen Radlader, umfassend einen Motor, eine erste Pumpe zum Fördern eines Hydraulikfluids, eine zweite Pumpe zum Fördern eines Hydraulikfluids, ein hydraulisch angetriebenes Arbeitsgerät, das mit einem Hauptvolumenstrom versorgt wird, mehrere hydraulisch angetriebene Zusatzvorrichtungen, die jeweils über einen Nebenvolumenstrom versorgt werden, ein hydraulischer Ventilbock, der mit einem Ausgang der ersten Pumpe verbunden ist und mehrere Sektionen aufweist, wobei über eine erste Sektion das Hydraulikfluid von der ersten Pumpe zu dem Arbeitsgerät zuführbar ist, und über weitere Sektionen das Hydraulikfluid zu den Zusatzvorrichtungen zuführbar ist, und ein Verfahren zum Antreiben eines Arbeitsgerätes und einer Zusatzvorrichtung an einer Baumaschine.
  • Die US 3,916,767 offenbart eine hydraulische Steuerung für einen Radlader, der über einen Motor zwei Pumpen antreibt, mit denen über hydraulische Kreisläufe unterschiedliche Funktionen des Radlasers gesteuert werden können.
  • In der US 10,774,850 B2 ist ein hydraulischer Schaltkreis für eine Baumaschine gezeigt, der über eine erste Pumpe einen ersten hydraulischen Kreislauf und über eine zweite Pumpe einen zweiten hydraulischen Kreislauf versorgt. Die beiden Kreisläufe lassen sich zur Erhöhung des Volumenstromes zusammenschalten.
  • Baumaschinen mit einem Hydraulikkreislauf zum Antreiben von Arbeitsgeräten und Zusatzgeräten sind bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2013 112 182 A1 und EP 3 800 299 A1 . Wenn die Baumaschine als Radlader ausgebildet ist, gibt es Arbeitsgeräte für völlig unterschiedliche Anwendungen, wobei Schneefräsen oder Kehrmaschinen einen hohen Volumenstrom eines Hydraulikfluids benötigen, um die Funktion zufriedenstellend ausführen zu können. Zusätzlich müssen an der Baumaschine weitere Zusatzgeräte betätigt werden, beispielsweise hydraulisch angetriebene Hubzylinder. Wird ein solches Zusatzgerät während des Betriebes des Arbeitsgerätes zugeschaltet, wird der Volumenstrom zu dem Arbeitsgerät reduziert, was zu einer Reduzierung der Drehzahl bis hin zum Stillstand führen kann. Auch bei einer Erhöhung des Volumenstroms durch den Einsatz von zwei Pumpen tritt das Problem der Schwankungen im Volumenstrom auf.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baumaschine und ein Verfahren zum Antreiben eines Arbeitsgerätes und mindestens einer Zusatzvorrichtung zu schaffen, die einen zuverlässigen Antrieb eines hydraulisch angetriebenen Arbeitsgerätes gewährleisten, auch wenn ein oder mehrere Zusatzvorrichtungen betrieben werden.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Baumaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Baumaschine sind zwei Pumpen zum Fördern eines Hydraulikfluids vorgesehen, wobei die erste Pumpe mit dem hydraulischen Ventilblock verbunden ist, um das Arbeitsgerät anzutreiben, und ein Ausgang der zweiten Pumpe mit einem Prioritätsventil zum Aufteilen des Volumenstromes des Hydraulikfluids verbunden ist, das über eine erste Leitung mit dem Arbeitsgerät und über eine zweite Leitung mit dem hydraulischen Ventilblock verbunden ist, der als Steuergerät ausgebildet ist. Dadurch kann das Arbeitsgerät, das beispielsweise einen hohen Bedarf an Hydraulikfluid besitzt und als Fräse oder Rotationsantrieb ausgebildet sein kann, zuverlässig mit Hydraulikfluid über die erste Pumpe versorgt werden. Die zweite Pumpe kann den Volumenstrom aufteilen und somit wahlweise zusätzlich Hydraulikfluid zu dem Arbeitsgerät fördern oder optional eine Zusatzvorrichtung antreiben, die über den hydraulischen Ventilblock mit Hydraulikfluid versorgt wird. Beim Zuschalten der mindestens einen Zusatzvorrichtung wird somit kontinuierlich von der ersten Pumpe Hydraulikfluid zu dem Arbeitsgerät gefördert, so dass dieser Anteil des Volumenstromes nicht reduziert wird. Nur der Volumenstrom von der zweiten Pumpe wird entsprechend reduziert, da zumindest ein Teil des Volumenstroms für das Zusatzvorrichtung benötigt wird. Dies reduziert die Schwankungen im Volumenstrom und Druckschwankungen beim Betrieb des Arbeitsgerätes der Baumaschine, das mit dem Hauptvolumenstrom angetrieben wird, der vorzugsweise deutlich größer ist als der Nebenvolumenstrom zum Antrieb der mindestens einen Zusatzvorrichtung. Nach dem Antrieb der mindestens einen Zusatzvorrichtung kann dann der Volumenstrom von der zweiten Pumpe wieder dem Arbeitsgerät zugeführt werden.
  • Vorzugsweise führt das Prioritätsventil wahlweise den Volumenstrom vollständig oder nur teilweise dem hydraulischen Ventilblock zu und ist flexibel schaltbar, um den Volumenstrom aufzuteilen. Das Prioritätsventil regelt dabei den Volumenstrom zwischen dem hydraulischen Ventilblock und dem Arbeitsgerät abhängig vom Druck und einem Steuerdruck zum Schalten des Prioritätsventils.
  • Der hydraulische Ventilblock weist vorzugsweise mehrere Sektionen, beispielsweise serielle Sektionen auf, die jeweils an eine Zusatzvorrichtung angeschlossen sind. Jede Sektion besitzt einen Schieber für die Umlenkung des Volumenstromes. Bei einer seriellen Sektion wird das Hydraulikfluid wieder zurück zu der Sektion an dem hydraulischen Ventilblock geleitet. Dadurch können über den hydraulischen Ventilblock gleichzeitig mehrere Zusatzvorrichtungen angetrieben werden. Solche Zusatzvorrichtungen können Hydraulikzylinder, Drehantriebe oder andere Hydraulikabnehmer sein, die an der Baumaschine montiert sind. Die erste Pumpe versorgt vorzugsweise den hydraulischen Ventilblock durchgängig mit Hydraulikfluid, so dass alle Zusatzvorrichtungen über die zweite Pumpe antreibbar sind, die an den hydraulischen Ventilblock angeschlossen sind.
  • Die Zusatzvorrichtungen der Baumaschine sind vorzugsweise mit einem Ausgang jeweils mit einem Eingang an dem hydraulischen Ventilblock verbunden.
  • Dadurch ist ein kompakter Aufbau mit kurzen Leitungswegen sichergestellt, da ein Hydraulikfluid, das zu einer Zusatzvorrichtung geleitet wurde, wieder an den hydraulischen Ventilblock zurückfließt. Von dem hydraulischen Ventilblock kann dann das Hydraulikfluid über eine Leitung zu dem Tank an der Saugseite der Pumpen zugeführt werden.
  • Die erste Pumpe fördert vorzugsweise einen größeren Volumenstrom als die zweite Pumpe. Der von der ersten Pumpe geförderte Volumenstrom kann vorzugsweise mindestens 50 % höher sein als der Volumenstrom der zweiten Pumpe, beispielsweise mehr als 70 %. Die erste Pumpe kann beispielsweise einen Volumenstrom zwischen 30 l/min bis 80 l/min fördern, während die zweite Pumpe einen Volumenstrom zwischen 5 l/min bis 40 l/min fördert. Alternativ ist es auch möglich, dass die erste Pumpe nur einen gleich großen oder kleineren Volumenstrom als die zweite Pumpe fördert.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Aufteilung des Volumenstromes an dem Prioritätsventil druckabhängig regelbar. Dadurch kann der Volumenstrom flexibel aufgeteilt werden, je nachdem, ob an der ersten oder der zweiten Leitung an dem Prioritätsventil ein höherer Druck anliegt, wobei vorzugsweise das Druckverhältnis gleich bleibt. Das Prioritätsventil kann dabei eine Vorrangschaltung besitzen, damit der hydraulische Ventilblock als priorisierter Verbraucher behandelt wird. Zumindest ein Teil des Volumenstromes wird bei jeder Schaltstellung des Prioritätsventils immer dem hydraulischen Ventilblock zugeleitet, damit dieses die Zusatzvorrichtungen bei Bedarf schnell betätigen kann.
  • Vorzugsweise ist an einer Steuerleitung des Prioritätsventils ein Druckbegrenzungsventil angeordnet. Durch das Druckbegrenzungsventil können hohe Drücke vermieden werden, beispielsweise wenn das Zusatzvorrichtung auf Block gefahren wird, also eine Endposition erreicht hat, so dass dann die weitere Förderung von Hydraulikfluid zu dem Zusatzvorrichtung zu einem Druckanstieg führt, der optional über das Druckbegrenzungsventil abgeführt werden kann, bis das Prioritätsventil den Volumenstrom wieder dem Arbeitsgerät zuführt. An der Steuerleitung für das Prioritätsventil ist vorzugsweise auch ein Rückschlagventil angeordnet, so dass die Steuerleitung nur zu dem hydraulischen Ventilblock hin durchströmt werden kann, aber nicht in die gegenläufige Richtung.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das Arbeitsgerät an einem Ausgang mit einem Tank verbunden, der an einer Saugseite der ersten und zweiten Pumpe angeordnet ist. Vor dem Tank kann ein Rücklauffilter vorgesehen sein. Aus dem Tank können dann die erste und zweite Pumpe Hydraulikfluid ansaugen, um dieses dem Hydraulikkreislauf wieder zuzuführen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist hinter dem Prioritätsventil eine verstellbare Blende vorgesehen, mittels der der Volumenstrom von der zweiten Pumpe drosselbar ist. Für bestimmte Anwendungen kann der Benutzer dann den Volumenstrom reduzieren, beispielsweise um eine Verstellgeschwindigkeit eines Hub- oder Drehmechanismus zu reduzieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Antreiben eines Arbeitsgerätes und einer Zusatzvorrichtung an einer Baumaschine wird über eine erste Pumpe, die mit einem Ausgang mit einem hydraulischen Ventilblock verbunden ist, der mit einer Sektion mit einem hydraulisch angetriebenen Arbeitsgerät verbunden ist, angetrieben, während eine zweite Pumpe, die mit einem Ausgang mit einem Prioritätsventil verbunden ist, das den Volumenstrom von der zweiten Pumpe aufteilt, um über eine erste Leitung das Arbeitsgerät anzutreiben und über eine zweite Leitung und den hydraulischen Ventilblock mindestens eine Zusatzvorrichtung anzutreiben. Dadurch kann der von den beiden Pumpen geförderte Volumenstrom in einen Hauptvolumenstrom für das Arbeitsgerät und einen Nebenvolumenstrom für mindestens eine Zusatzvorrichtung flexibel aufgeteilt werden. Die erste Pumpe kann das Arbeitsgerät kontinuierlich mit Hydraulikfluid versorgt, während die zweite Pumpe über das Prioritätsventil wahlweise das Arbeitsgerät mit Hydraulikfluid versorgt oder mindestens eine Zusatzvorrichtung antreibt, die an den hydraulischen Ventilblock angeschlossen ist. Dies ermöglicht den effektiven Einsatz des durch die Pumpen geförderten Hydraulikfluides.
  • Vorzugsweise wird die Aufteilung des Volumenstromes an dem Prioritätsventil druckabhängig geregelt. Dadurch kann abhängig vom Druck an den Leitungen hinter dem Prioritätsventil der Volumenstrom verändert werden, so dass kontinuierlich ein Erhöhen oder Absenken des Volumenstromes erfolgt, wenn ein Zusatzvorrichtung zugeschaltet oder abgeschaltet wird. Dies vermeidet Druckspitzen und ermöglicht einen Betrieb des Arbeitsgerätes und mindestens einer weiteren Zusatzvorrichtung mit geringem Verlustvolumenstrom.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    ein schematisches Schaubild eines Hydraulikkreislaufes einer erfindungsgemäßen Baumaschine.
  • Eine Baumaschine ist beispielsweise als Radlader ausgebildet und umfasst einen Hydraulikkreis, der über einen Motor 1, insbesondere einen Dieselmotor oder ein Elektromotor, angetrieben ist. Der Motor 1 treibt eine erste Pumpe 2 und eine zweite Pumpe 3 an, die beispielsweise als Zahnradpumpen ausgebildet sind und ein Hydraulikfluid fördern. Die zweite Pumpe besitzt dabei einen geringeren Volumenstrom, beispielsweise zwischen 5 l/min bis 30 l/min, während die erste Pumpe einen größeren Volumenstrom fördert, beispielsweise zwischen 20 l/min bis 80 l/min.
  • Die erste Pumpe 2 ist über eine Leitung mit einem Prioritätsventil 4 mit einer Leitung 5 für die Lenkung verbunden. Die Lenkung ist dabei der priorisierte Verbraucher und kann bei Bedarf über das Prioritätsventil 4 mit Hydraulikfluid versorgt werden. Hinter dem optional vorgesehenen Prioritätsventil 4 ist ein hydraulischer Ventilblock 20 angeordnet, der zur Steuerung der Baumaschine dient. Die von der ersten Pumpe 2 kommende Leitung verzweigt sich, und eine Leitung ist zu einem Druckbegrenzungsventil 17 geführt, das bei Überschreiten eines kritischen Druckes öffnet und somit die Leitung mit einer Auslassleitung an dem hydraulischen Ventilblock 20 verbindet, die mit einem Tank 16 auf der Saugseite der Pumpen 2 und 3 verbunden ist. Der Tank 16 ist schematisch beabstandet von dem Pumpen 2 und 3 dargestellt, kann allerdings unmittelbar mit der Saugseite der Pumpen 2 und 3 verbunden sein. Zudem kann an dem Tank 16 ein Filter für die Reinigung des Hydraulikfluides vorgesehen sein.
  • Die von der ersten Pumpe 2 kommende Leitung an dem hydraulischen Ventilblock 20 ist neben dem Druckbegrenzungsventil 17 mit einem Rückflussventil an einer Sektion 18 verbunden. In der Sektion 18 ist ein Steuerschieber für mehrere Betriebszustände gezeigt, wobei ein Ausgang der Sektion 18 mit einem hydraulisch angetriebenen Arbeitsgerät 21 verbunden ist. Dieses Arbeitsgerät 21 besitzt einen hohen Bedarf an Hydraulikfluid und ist beispielsweise als Schneefräse oder Rotationsbürste oder anderes Arbeitsgerät ausgebildet. Die Eingangsseite P des Arbeitsgerätes 21 ist mit der Sektion 18 verbunden, und die Auslassseite T des Arbeitsgerätes 21 ist über eine Leitung an den Tank 16 angeschlossen.
  • Der hydraulische Ventilblock 20 umfasst eine weitere Sektion 19, die parallel ausgebildet ist und einen Schieber für die Umleitung des Volumenstromes umfasst. Die Sektion 19 ist über eine Leitung mit einer Zusatzvorrichtung 22 verbunden, beispielsweise einem Hydraulikzylinder oder einem anderen hydraulisch angetriebenen Gerät. Ein Eingang A der Zusatzvorrichtung 22 ist mit der Sektion 19 verbunden, während ein Ausgang B der Zusatzvorrichtung 22 ebenfalls mit der Sektion 19 verbunden ist, so dass die Zusatzvorrichtung 22 auf einfache Weise mit einer Hin- und Rückleitung an den hydraulischen Ventilblock 20 angeschlossen werden kann.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der hydraulische Ventilblock 20 nur mit einem Arbeitsgerät 21 und einer Zusatzvorrichtung 22 und den zugehörigen Sektionen 18 und 19 dargestellt. Es ist natürlich möglich, eine Vielzahl von Arbeitsgeräten 21 und eine Vielzahl von Zusatzvorrichtungen 22 an den hydraulischen Ventilblock 20 anzuschließen, je nach Funktion der Baumaschine. Schematisch sind in dem hydraulischen Ventilblock 20 weitere Sektionen angedeutet, die wie die Sektionen 18 oder 19 als serielle oder nicht serielle Sektionen ausgebildet sein können. Am Ende des hydraulischen Ventilblockes 20 ist eine Leitung mit dem Tank 16 zur Ansaugseite der Pumpen 2 und 3 vorgesehen.
  • Die zweite Pumpe 3 ist über eine Leitung mit einem Prioritätsventil 11 verbunden. Das Prioritätsventil 11 kann den Volumenstrom von der zweiten Pumpe 3 zwischen zwei Verbrauchern druckabhängig regeln. Dabei kann das Prioritätsventil 11 eine Vielzahl von Schaltstellungen einnehmen, wobei in den Schaltstellungen entweder der Volumenstrom flexibel aufgeteilt wird oder in einer Schaltstellung der Volumenstrom vollständig dem hydraulischen Ventilblock 20 zugeführt wird, wenn kein Hydraulikfluid am Arbeitsgerät 21 benötigt wird.
  • Die zweite Pumpe 3 ist ferner mit einem Druckbegrenzungsventil 6 verbunden, das verhindert, dass ein Überdruck in der Leitung zwischen zweiter Pumpe 3 und Prioritätsventil 11 zu hoch wird. Das Druckbegrenzungsventil 6 ist über eine Leitung an den Tank 16 zu der Ansaugseite der Pumpen 2 und 3 verbunden. Die zweite Pumpe 3 ist zusätzlich mit einem ersten Tankumlaufventil 7 verbunden, das parallel zu dem Druckbegrenzungsventil 6 angeordnet ist.
  • Zur Steuerung des Prioritätsventils 11 fließt ein kleiner Teil des Volumenstromes durch eine Dynamikblende 12 und von dort durch ein Rückschlagventil 10 zu dem hydraulischen Ventilblock 20, wenn ein zweites Tankumlaufventil 8 geschlossen ist. Parallel zu dem zweiten Tankumlaufventil 8 ist ein Druckbegrenzungsventil 9 geschaltet. Das zweite Tankumlaufventil 8 und das Druckbegrenzungsventil 9 sind dabei an ein Stauventil 13 angeschlossen, das über eine Blende 14 und eine Leitung 15 für eine Mengenregelung verbunden ist.
  • Von dem Prioritätsventil 11 verläuft eine erste Leitung über das Stauventil 13, die Blende 14 zu dem hydraulischen Ventilblock 20 in die Sektion 18 und kann somit von dem hydraulischen Ventilblock 20 bei Bedarf genutzt werden, um die Zusatzvorrichtung 22 anzutreiben.
  • Der Volumenstrom ist von dem Prioritätsventil 11 ferner über eine einstellbare Blende 23 regelbar. Dadurch kann das Arbeitsgerät 21 von dem hydraulischen Ventilblock 20 auch mit einem geringeren Volumenstrom versorgt werden.
  • Von dem Prioritätsventil 11 erstreckt sich eine zweite Leitung zu dem Arbeitsgerät 21 und kann dieses mit Hydraulikfluid zusätzlich versorgen. Die Aufteilung des Volumenstromes an dem Prioritätsventil 11 erfolgt druckabhängig, also abhängig davon, welcher Druck an der Leitung zu dem hydraulischen Ventilblock 20 anliegt.
  • Mit dem dargestellten Hydraulikkreislauf lassen sich unterschiedliche Betriebszustände erreichen, wie dies nachfolgend erläutert wird.
    • Maximaler Volumenstrom am Arbeitsgerät
  • Der Schieber an der Sektion 18 wird in Figur 1 nach unten verstellt, so dass die Leitung von der ersten Pumpe 2 über das Rückschlagventil und die Sektion 18 zu dem Arbeitsgerät 21 geleitet wird. Das Druckbegrenzungsventil 17 ist geschlossen, und wenn keine Lenkung erfolgt, wird der Volumenstrom vollständig zu dem Arbeitsgerät 21 geleitet.
  • Das Prioritätsventil 11 wird geschaltet, so dass der von der zweiten Pumpe 3 eintreffende Fluidstrom aufgeteilt wird, wobei der überwiegende Teil von dem Prioritätsventil 11 zu dem Arbeitsgerät 21 strömt. Ein zweiter, geringerer Anteil des Fluidstromes, beispielsweise zwischen 5 % und 25 % bezogen auf den gesamten Volumenstrom von der zweiten Pumpe 3, strömt zu dem Eingang an dem hydraulischen Ventilblock 20 und wird durch die Sektionen 19 und die nachfolgenden Sektionen durchgeleitet, um bei einem Anschalten einer der Zusatzvorrichtungen reagieren zu können. Am Ausgang des hydraulischen Ventilblockes 20 wird dieser Teil des Volumenstromes zu dem Tank 16 an der Saugseite der Pumpen 2 und 3 geleitet.
    • Aufteilung des Volumenstromes für das Arbeitsgerät und das Zusatzvorrichtung
  • Falls neben dem Arbeitsgerät 21 eine oder mehrere der Zusatzvorrichtungen 22 betrieben werden sollen, wird der Schalter an der Sektion 19 nach unten in Figur 1 verschoben, so dass der von dem Prioritätsventil 11 kommende Volumenstrom zu dem hydraulischen Ventilblock 20 nun nicht mehr zu dem Auslass des hydraulischen Ventilblockes 20 umgeleitet wird, sondern beispielsweise zu der Zusatzvorrichtung 22. Die Zusatzvorrichtung 22 wird über diesen Teil des Volumenstroms betätigt und das Hydraulikfluid strömt dann von der Zusatzvorrichtung 22 wieder in den hydraulischen Ventilblock 20 hinein. Dieser Volumenstrom gelangt dann über den Auslass des hydraulischen Ventilblockes 20 zu dem Tank 16. Der gleiche Ablauf wird eingesetzt, um etwaige weitere Zusatzvorrichtungen anzutreiben.
  • Durch das Einschalten der Zusatzvorrichtung 22 erfolgt ein Druckanstieg aufgrund dessen sich der Schieber an dem Prioritätsventil 11 bewegt und gibt einen Teil des Volumenstromes an den Anschluss, der zu dem Stauventil 13 führt, frei, was den Volumenstrom zu dem hydraulischen Steuerblock 20 erhöht.
  • Bei diesem Betriebszustand wird über das Prioritätsventil 11 der Volumenstrom zu dem Arbeitsgerät 21 und dem Zusatzvorrichtung 22 aufgeteilt und druckabhängig geregelt. Der Volumenstrom wird von der Druckdifferenz zwischen der Dynamikblende 12 und dem Druck vor dem Stauventil 13 durch das Prioritätsventil 11 ausgeregelt. An dem Arbeitsgerät 21 liegt somit der Volumenstrom von der ersten Pumpe 2 an und zusätzlich ein Teil des Volumenstroms von dem Prioritätsventil 11 und der zweiten Pumpe 3.
    • Blocksituation am Zusatzvorrichtung
  • Die Zusatzvorrichtung 22 kann beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet sein und somit eine Endlage erreichen, so dass kein weiteres Hydraulikfluid mehr in den Zylinder gepresst werden kann. Durch den Druckanstieg kann das Druckbegrenzungsventil 9 in der Steuerleitung vor der Dynamikblende 12 aktiviert werden, um einen weiteren Druckanstieg zu verhindern. Das Rückschlagventil 10 sorgt dafür, das lediglich der Volumenstrom von der Dynamikblende 12 in den Tank 16 entleert wird. Durch die Erhöhung des Druckes wird das Prioritätsventil 11 geregelt, um den Volumenstrom nun in einem größeren Anteil zu dem Arbeitsgerät 21 zu leiten, an dem ein geringerer Druck anliegt als an der auf Block gefahrenen Zusatzvorrichtung 22. Beim Abschalten der Zusatzvorrichtung 22 und etwaiger weiterer Zusatzvorrichtungen wird somit wieder fast der gesamte Volumenstrom von der zweiten Pumpe 3 zu dem Arbeitsgerät 21 geleitet, und nur ein geringer Anteil durchströmt den hydraulischen Ventilblock 20.
    • Antrieb des Arbeitsgerätes über zweite Pumpe
  • Es ist auch möglich, das Arbeitsgerät 21 ausschließlich über die zweite Pumpe 3 anzutreiben. Durch das zweite Tankumlaufventil 8 wird das Prioritätsventil 11 auf die Position zum Aufteilen des Volumenstromes gestellt, und ein überwiegender Anteil des Volumenstromes gelangt zum Arbeitsgerät 21, wie dies oben beschrieben wurde. Die erste Pumpe 2 kann an der Sektion 18 so geschaltet werden, dass der Volumenstrom von der ersten Pumpe 2 durch den hydraulischen Ventilblock 20 durchgeleitet wird zu dem Ausgang und von dort zu dem Tank 16 auf der Saugseite der Pumpen 2 und 3. Dadurch wird das Arbeitsgerät 21 ausschließlich über die zweite Pumpe 3 mit dem geringeren Volumenstrom angetrieben, beispielsweise um besonders langsame Bewegungen auszuführen.
    • Neutraler Umlauf
  • Es ist natürlich auch möglich, die Pumpen 2 und 3 zu betreiben, ohne das Arbeitsgerät 21 oder die Zusatzvorrichtung 22 zu betätigen. Dann wird der Volumenstrom von der ersten Pumpe 2 durch den hydraulischen Ventilblock 20 durchgeleitet und gelangt dort vom Ausgang zu dem Tank 16. Der Volumenstrom von der zweiten Pumpe 3 gelangt durch das Tankumlaufventil 7 zu der Leitung zu dem Tank 16.
    • Drosselung des Volumenstroms der zweiten Pumpe
  • Ferner ist es möglich den Teil des Volumenstrom der von der zweiten Pumpe 3 zu dem Ventilblock 20 geleitet wird zu drosseln. Dazu wird der Volumenstrom von der zweiten Pumpe 3 je nach Ausführung über eine feste Blende 14 oder über eine variable Blende 23 gedrosselt. Der Restvolumenstrom wird gleichzeitig durch das Prioritätsventil 11 zu dem Arbeitsgerät 21 geleitet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    2
    Pumpe
    3
    Pumpe
    4
    Prioritätsventil
    5
    Leitung
    6
    Druckbegrenzungsventil
    7
    erstes Tankumlaufventil
    8
    zweites Tankumlaufventil
    9
    Druckbegrenzungsventil
    10
    Rückschlagventil
    11
    Prioritätsventil
    12
    Dynamikblende
    13
    Stauventil
    14
    Blende
    15
    Leitung
    16
    Tank
    17
    Druckbegrenzungsventil
    18
    Sektion
    19
    Sektion
    20
    hydraulischer Ventilblock
    21
    Arbeitsgerät
    22
    Zusatzvorrichtung
    23
    Blende
    P
    Eingangsseite
    T
    Auslassseite
    A
    Eingang
    B
    Ausgang

Claims (14)

  1. Baumaschine, insbesondere Radlader, umfassend:
    a) einen Motor (1);
    b) eine erste Pumpe (2) zum Fördern eines Hydraulikfluids;
    c) eine zweite Pumpe (3) zum Fördern eines Hydraulikfluids;
    d) ein hydraulisch angetriebenes Arbeitsgerät (21), das mit einem Hauptvolumenstrom versorgt wird;
    e) mehrere hydraulisch angetriebene Zusatzvorrichtungen (22), die jeweils über einen Nebenvolumenstrom versorgt werden;
    f) ein hydraulischer Ventilbock (20), der mit einem Ausgang der ersten Pumpe (2) verbunden ist und mehrere Sektionen (18, 19) aufweist, wobei über eine erste Sektion (18) das Hydraulikfluid von der ersten Pumpe (2) zu dem Arbeitsgerät (21) zuführbar ist, und über weitere Sektionen (19) das Hydraulikfluid zu den Zusatzvorrichtungen (22) zuführbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang der zweiten Pumpe (3) mit einem Prioritätsventil (11) zum Aufteilen des Volumenstroms des Hydraulikfluids verbunden ist, das über eine erste Leitung mit dem Arbeitsgerät (21) und über eine zweite Leitung mit dem hydraulischen Ventilblock (20) verbunden ist.
  2. Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prioritätsventil (11) wahlweise den Volumenstrom aufteilt oder vollständig dem hydraulischen Ventilblock (20) zuführt.
  3. Baumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Ventilblock (20) mindestens eine serielle Sektion (19) aufweist.
  4. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die zweite Pumpe (3) alle Zusatzvorrichtungen (21) antreibbar sind, die an den hydraulischen Ventilblock (20) angeschlossen sind.
  5. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zusatzvorrichtung (22) mit einem Ausgang mit dem hydraulischen Ventilblock (20) verbunden ist.
  6. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aufteilung des Volumenstrom am Prioritätsventil (11) druckabhängig regelbar ist.
  7. Baumaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom von der Druckdifferenz zwischen einer Dynamikblende (12) und dem Druck vor einem Stauventil (13) durch das Prioritätsventil (11) ausregelbar ist.
  8. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Steuerleitung für das Prioritätsventil (11) ein Druckbegrenzungsventil (9) angeordnet ist.
  9. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Prioritätsventil (11) und dem hydraulischen Ventilblock (20) ein Rückschlagventil (10) angeordnet ist.
  10. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät (21) an einem Ausgang mit einer Saugseite der ersten und zweiten Pumpe (2, 3) verbunden ist.
  11. Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine verstellbare Blende (14) hinter dem Prioritätsventil (11) vorgesehen ist, mittels der der Nebenvolumenstrom von der zweiten Pumpe (3) drosselbar ist.
  12. Verfahren zum Antreiben eines Arbeitsgerätes (21) und einer Zusatzvorrichtung (22) an einer Baumaschine, insbesondere einem Radlader, mit den folgenden Schritten:
    - Antreiben einer ersten Pumpe (2), die an einem Ausgang mit einem hydraulischen Ventilblock (20) verbunden ist, der mehrere Sektionen aufweist und mit einer Sektion mit einem hydraulisch angetriebenen Arbeitsgerät (21) verbunden ist, das über einen Hauptvolumenstrom angetrieben wird,
    - Antreiben einer zweiten Pumpe (3), die an einem Ausgang mit einem Prioritätsventil (11) verbunden ist, das den Volumenstrom von der zweiten Pumpe (3) aufteilt, um über eine erste Leitung das Arbeitsgerät (21) anzutreiben und eine zweite Leitung über den hydraulischen Ventilblock (20) mindestens eine Zusatzvorrichtung (22) antreibt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung des Volumenstrom von der zweiten Pumpe (3) an dem Prioritätsventil (11) druckabhängig geregelt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom von der zweiten Pumpe (3) zu dem Arbeitsgerät (21) kontinuierlich erhöht oder gesenkt wird, um mindestens eine Zusatzvorrichtung (22) anzutreiben oder abzuschalten.
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