WO2009112121A1 - Steuergerät sowie dessen verwendung - Google Patents

Abstract

Ein zumindest einen Eingang für eine Hydraulikflüssigkeit aufweisendes hydraulisches Steuergerät (30) zum Steuern der Drehzahl einer von einem Verbrennungsmotor (20) angetriebenen hydraulischen Pumpe (10), kennzeichnet sich dadurch aus, dass das Steuergerät zumindest zwei Eingänge aufweist, dass zumindest zwei, mit je einem der Eingänge (31, 32) verbundene Druckräume (310, 320) vorgesehen sind, dass jeder derselben mit einem bei Druckbeaufschlagung aus einer Ruhelage entgegen der Kraft einer Feder (312, 322) in eine Schaltlage bewegbaren Kolben (313, 323) versehen ist und dass dessen Kolbenstange (311, 321) in der Schaltlage an dem Ende einer Stange oder eines Zuges (35) angreift.

Description

Firma Weber S23.415P-DE/sä

Hydraulik GmbH (12.03.2008)

Steuergerät sowie dessen Verwendung

Die Erfindung betrifft ein gattungsgemässes Steuergerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, nämlich zumindest einen Eingang für eine Hydraulikflüssigkeit aufweisendes hydraulisches Steuergerät zum Steuern der Drehzahl einer von einem Verbrennungsmotor angetriebenen hydraulischen Pumpe sowie die Verwendung des Steuergerätes.

Hydrauliksysteme finden heute bei der Bereitstellung großer Kräfte, zum Beispiel zur Betätigung von Werkzeugen, vielseitige Anwendung. Insbesondere Werkzeuge in der Rettungs- und Bergetechnik wie Spreizer, Pressen oder Scheren setzen hier auch die Mobilität solcher Hydrauliksysteme voraus. Da an diesen vielseitigen und unbestimmten Einsatzorten in der Regel keine Energieversorgung bereitsteht, muss auch der mechanische Antrieb der Pumpen der Hydrauliksysteme durch mobile Antriebe erfolgen, wie beispielsweise durch Verbrennungsmotoren oder batteriebetriebene Elektromotoren (DE- 9412147 -U) .

Gerade bei mobilen Systemen kann jedoch eine hohe Energieeffizienz von Bedeutung sein, da unter Umständen die eingesetzten Energieträger am Einsatzort nur stark eingeschränkt verfügbar sind. Ferner ist beim Aufbau der Hydrauliksysteme bzw. während dem Anschluss der jeweiligen hydraulischen Werkzeuge an das Hydrauliksystem oft ein möglichst schneller und einfacher Aufbau bzw. Anschluss erwünscht, da jeder zusätzlich erforderliche Handgriff Zeit kostet und/oder weitere Fehlerquellen in sich birgt. Gerade im Rettungsdienst besteht oft keine Zeit und Kapazität, sich um einen besonders effizienten oder emissionsarmen Betrieb des Rettungsgeräts zu kümmern. Ausserdem wird die hydraulische Pumpe durch das angeschlossene hydraulische Werkzeug in dem Sinne gesteuert, dass bei dessen Betätigung der Antrieb aus dem Leerlauf in höhere Drehzahlen hochgefahren wird.

Dies geschieht beim Stand der Technik durch einen an dem Werkzeug vorgesehenen elektischen Schalter (DE-9412147-U) , der aber über eine gesonderte elektrische Leitung mit dem Motor verbunden werden muss, die aber unerwünscht ist.

Es ist im Stand der Technik auch ein hydraulisches Steuergerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, vorbenutzt worden, bei dem die durch den Fluss der Hydraulikflüssigkeit bewirkten Auslenkung eines gewissermassen schwimmend gelagerten Kolbens durch einen elektrischen Näherungsschalter festgestellt wird, wodurch ein elektrisches Signal an die Antriebssteuerung abgegeben wird. Dadurch wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors über eine an diesem vorgesehenen Vergaser mittels eines elektrischen Stellmotors verändert. Weder der anfällige Näherungsschalter, noch der zusätzliche Stellmotor am Vergaser sind insbesondere im Rettungswesen erwünscht, weil sie die Geräte nur unnötig verkomplizieren und für den harten Einsatz in Notfällen nicht immer ausreichend robust sind.

Ausserdem weisen die mobilen Hydraulikaggregate in aller Regel zumindest zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreise auf. Wenn alle diese Hydraulikkreise auch gesteuert werden sollen, so sind zumindest zwei weitere, bekannte Steuergeräte erforderlich, was noch weniger wünschenswert ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, insbesondere für den Betrieb von solchen Pumpen geeignetes Steuergerät bereitzustellen, die zumindest zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreise aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Steuergerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale, also dadurch, dass das Steuergerät zumindest zwei Eingänge aufweist, dass zumindest zwei, mit je einem der Eingänge verbundene Druckräume vorgesehen sind, dass jeder derselben mit einem bei Druckbeaufschlagung aus einer Ruhelage (Figur 4, unten) entgegen der Kraft einer Feder in eine Schaltlage (Figur 4, oben) bewegbaren Kolben versehen ist, und dass dessen Kolbenstange in der Schaltlage an dem Ende einer Stange oder eines Zuges angreift und diesen betätigt, sowie die Verwendung eines Steuergeräts gemäss einem der Sachansprüche zwischen dem die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Tank und der von dem Antrieb angetriebenen hydraulischen Pumpe gelöst, deren zumindest zwei Druckseiten über die zumindest zwei Vorläufe in Form von Hydraulikleitungen an die über die Handschalter der Ventile betätigbaren, zumindest zwei hydraulischen Werkzeuge anschliessbar ist.

Befinden sich die Kolben in der Ruhelage, so bewirkt das Ende der angeschlossenen Stange oder des Zuges, dass der Verbrennungsmotor im Leerlauf dreht . Steigt infolge der Betätigung von einem der zumindest zwei oder von zwei angeschlossenen Werkzeuge der Druck der Hydraulikflüssigkeit an, so wird der eine oder beide Kolben aus der Ruhelage in die Schaltlage bewegt. Infolgedessen wird auch das Ende der Stange oder des Zuges bewegt und bewirkt das Anheben zu der Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors aus dessen Leerlauf heraus und damit auch für eine grossere Leistungsabgabe der von diesem Verbrennungsmotor angetriebenen hydraulischen Pumpe. Es wird gewissermassen hydraulisch Gas gegeben, ohne dass es einer gesonderten bspw. elektrischen Leitung von dem Werkzeug zu dem Verbrennungsmotor bedarf. Wird das Werkzeug nicht mehr betätigt, fällt der Druck und der Kolben gelangt wieder unter gleichzeitiger Zurückbewegung des Endes der Stange oder des Zuges in seine Ruhelage, wodurch der Verbrennungsmotor wieder in den Leerlauf gelangt.

Somit ist es nach Lehre der Erfindung mit Vorteil möglich, mit einem einzigen erfindungsgemässen Steuergerät auf jeden Fall zwei gleichzeitig an entsprechend ausgestaltete Pumpen angeschlossene Werkzeuge zu steuern; es wirkt wie ein eingangsseitig fluidisch angesteuertes ODER-Glied mit mechanischem Ausgang .

Zweckmässigerweise ist die hydraulische Pumpe, deren Saugseite und Druckseite über einen Rücklauf bzw. Vorlauf in Form von Hydraulikleitungen verbunden sind, an ein über einen Handschalter eines Ventils betätigbares hydraulisches Werkzeug anschliessbar, welches Ventil vorzugsweise eine den Vorlauf mit dem Rücklauf verbindende Schaltstellung aufweist, in der die von dem Antrieb angetriebene hydraulische Pumpe die Hydraulikflüssigkeit im Leerlauf des Antriebes von der Saugseite zu der Druckseite in das der Pumpe im Kreis fördert.

Besonders einfach gestaltet sich das Steuergerät, wenn der Zug des Steuergerätes als Bowdenzug ausgebildet ist und wenn dass für den Antrieb eine mit Vorteil als Vergaser des Verbrennungsmotors ausgebildete Antriebssteuerung vorgesehen ist, die mit dem Ende der Stange oder des Zuges verbunden ist.

Weitere zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Unteransprüchen gekennzeichnet .

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Figur 1 ein Steuergerät, in schematischer verschalteter Darstellung;

Figur 2 das Steuergerät gemäss Figur 1, in Seitenansicht ;

Figur 3 das Steuergerät gemäss Figur 1, in Vorderansicht und

Figur 4 einen Schnitt IV-IV gemäss Figur 2, in grosserem Massstab.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems der vorliegenden Erfindung. Demgemäß umfasst ein Hydrauliksystem 4 eine Pumpe 10, einen mechanischen Antrieb 20, ein Steuergerät 30 und einen Tank 40, der Hydraulikflüssigkeit 400, wie beispielsweise ein Hydrauliköl, bereitstellt bzw. aufnehmen kann. An das Hydrauliksystem 4 ist des Weiteren ein hydraulisches Werkzeug 60 anschliessbar, das hier beispielhaft als Handwerkzeug in Form eines hydraulischen Schneidewerkzeugs dargestellt ist.

Hierbei ist ein Steuergerät 30 zum Messen des Drucks der Hydraulikflüssigkeit 400 in jeder der zumindest zwei druckseitigen Anschlüsse 12 der Pumpe 10 eingeschaltet. Die hydraulische Pumpe, deren Saugseite 11 und Druckseite 12 über einen Rücklauf 51 bzw. Vorlauf 52 in Form von Hydraulikleitungen an das über einen Handschalter 610 eines Ventils 600 betätigbares hydraulisches Werkzeug 60 angeschlossen sind, ist zwischen dem Steuergerät 30 und dem die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Tank 40 angeordnet und von dem als Verbrennungsmotor M ausgebildeten Antrieb 20 angetrieben.

Das Steuergerät 30 ist ferner mit einer als Vergaser ausgebildeten Antriebssteuerung 21 über einen Bowdenzug 35 verbunden, wodurch die Drehzahl des Antriebs 20 gesteuert werden kann. Der Antrieb 20 stellt eine mechanische Antriebsleistung vermittels einer Kraftübertragung 22, wie beispielsweise einer Welle, an die Pumpe 10 bereit. Die Antriebssteuerung 21 stellt die Antriebsleistung des Antriebs 20 von dem Steuergerät 30 gesteuert ein. Das Ventil 600 weist eine den Vorlauf 52 mit dem Rücklauf 51 verbindende Schaltstellung 601 auf, in der die von dem Antrieb 20 angetriebene hydraulische Pumpe 10 die Hydraulikflüssigkeit im Leerlauf des Antriebes von der Saugseite 11 zu der Druckseite 12 in das Gehäuse der Pumpe 10 im Kreis fördert. Das Werkzeug 60 ist mit einer doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung 620 mit einem eigentlichen Zylinder 624 und einem eine Kolbenstange 623 aufweisenden Kolben sowie einem Schneidewerkzeug 630 versehen. Die Druckseite 12 der Pumpe 10 ist über den Vorlauf 52 mit dem hydraulischen Werkzeug 60 und die Saugseite 11 der Pumpe über den Rücklauf 51 mit dem hydraulischen Werkzeug verbunden. Lösbare Kupplungen 71,72 sowie 640 können auf der Seite des Hydrauliksystems 4 und/oder auf der Seite des hydraulischen Werkzeugs 60 vorgesehen sein, um einen Werkzeugwechsel zu ermöglichen.

Das Ventil 600, das über einen mechanischen, manuellen oder elektrischen Betätiger 610 von außen verstellbar ist, weist ferner eine erste Ventilstellung 601, eine zweite Ventilstellung 602 und eine dritte Ventilstellung 603 auf. In der zweiten Ventilstellung 602 verbindet das Ventil 600 den Vorlauf 52 und damit die Druckseite 12 der Pumpe 10 über die Leitung 621 mit dem Zylinderraum und den Rücklauf 51 und damit die Saugseite 11 der Pumpe über die Leitung 622 mit dem Kolbenstangenraum. Die Pumpe 10 fördert in diesem Zustand Hydraulikflüssigkeit 400 in den Zylinderraum, wodurch die Kolbenstange 623 ausgefahren und dabei das Werkzeug 60 entsprechend betätigt wird.

In der dritten Ventilstellung 603 verbindet das Ventil 600 den Vorlauf 52 und damit die Druckseite 12 der Pumpe 10 über die Leitung 622 mit dem Kolbenstangenraum und den Rücklauf 51 und damit die Saugseite 11 der Pumpe über die Leitung 621 mit dem Zylinderraum. Die Pumpe 10 fördert in diesem Zustand Hydraulikflüssigkeit 400 in den Kolbenstangenraum, wodurch das hydraulische Werkzeug 60 in umgekehrter Richtung bewegt wird.

Sowohl in der zweiten als auch in der dritten Ventilstellung 602 bzw. 603, wird die Hydraulikflüssigkeit 400 von dem Tank 40 nachgefördert. Während der Betätigung des hydraulischen Werkzeugs 60 bzw. während das hydraulische Werkzeug 60 Arbeit verrichtet, wird also in vorteilhafter Weise die Drehzahl des Antriebs 20 automatisch über den Positionsschalter und die Antriebssteuerung 21 gegenüber dem Leerlauf zu der maximalen Drehzahl erhöht.

Des Weiteren verbindet in der ersten Ventilstellung 601 das Ventil 600 den Vorlauf 52 mit dem Rücklauf 51 und ermöglicht damit einen Kreislauf der Hydraulikflüssigkeit 400.

Das eigentliche Steuergerät 30 ist in den Figuren 2 bis 4 näher dargestellt. Es weist beim wiedergegeben Ausführungsbeispiel zwei Eingänge 31,32 (Figur 4) auf. Jeder dieser Eingänge ist genau mit einem Druckraum 310,320 verbunden und jeder derselben ist mit einem bei Druckbeaufschlagung aus einer Ruhelage (Figur 4, unten) entgegen der Kraft einer Feder 312, 322 in eine Schaltlage (Figur 4, oben) bewegbaren Kolben 313,323 versehen, der eine Kolbenstange 311,321 aufweist. Die Kolbenstange 311,321 greift in der Schaltlage mittelbar an dem Ende 34 einer Stange oder eines Zuges 35 an und betätigt diesen, was im Detail später näher beschrieben wird. In dem Druckraum 310,320 ist eine die Kolbenstange 311,321 von ihrer Ruhelage in die Schaltlage führende Kolbenstangenführung 314,324 vorgesehen.

Befinden sich die Kolben 313,323 in der Ruhelage so bewirkt das Ende 34 des angeschlossenen Bowdenzuges 35, dass der Verbrennungsmotor M im Leerlauf dreht. Wenn infolge der Betätigung von einem der zwei angeschlossenen Werkzeuge 60 der Druck der Hydraulikflüssigkeit 400 an, so wird der eine Kolben 313 der beiden Kolben 313,323 aus der Ruhelage (Figur 4, unten) in die Schaltläge (Figur 4, oben) bewegt. Infolgedessen wird auch das Ende 34 des Bowdenzuges 35 bewegt und bewirkt das Anheben der Leerlaufdrehzahl zu der Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors M und damit auch eine grossere Leistungsabgabe der von diesem angetriebenen hydraulischen Pumpe 10. Wird das Werkzeug nicht mehr betätigt, fällt der Druck und der Kolben 313 gelangt wieder unter gleichzeitiger Zurückbewegung des Endes 34 des Bowdenzuges in seine Ruhelage, wodurch der Verbrennungsmotor M wieder in den Leerlauf gelangt.

Die Kolbenstangen 311,321 des Steuergerätes 30 reichen in einen gesonderten, von dem Druckraum 310,320 abgegrenzten sowie die Federn 312,322 aufnehmenden zylinderförmigen Raum 318,328 und liegen an dem rückwärtigen Boden eines tassenförmigen Kolbens 319,329 an. Dem, diesem rückwärtigen Boden gegenüberliegenden Grund des tassenförmigen Kolbens 319,329 liegt das eine Ende der Feder 312,322 an.

Dabei reicht bei dem Steuergerät 30 das Ende 34 des Bowdenzuges 35 in den Bewegungsweg jedes tassenförmigen Kolbens 319,329 und wird von diesen bei dessen Bewegung in die Schaltlage parallel dazu im Sinne einer Betätigung des Vergasers 21 als Antriebssteuerung des Verbrennungsmotors M oder 20 verschoben, wodurch dieser aus dem Leerlauf auf seine maximale Drehzahl gefahren wird. Somit greift die Kolbenstange 311,321 in der Schaltlage über den tassenförmigen Kolben 319,329 mittelbar an dem Ende 34 der Stange oder des Zuges 35 an und betätigt diesen und damit den Vergaser als Antriebssteuerung 21 des Verbrennungsmotors.

Das andere Ende der Feder 312,322 ist dabei zum Zwecke der Verstellung in einem ebenfalls tassenförmigen Kolben 402 gelagert, der von aussen über eine Stellschraube 401 verstellbar ist. Auf diese Weise kann die Vorspannung der Feder und damit auch der Verstellweg des Bowdenzuges und damit die Antriebssteuerung eingestellt werden.

Claims

Firma Weber S23.415P-DE/säHydraulik GmbH (12.03.2008)A N S P R U C H E

1. Zumindest einen Eingang (31,32) für eine Hydraulikflüssigkeit (400) aufweisendes hydraulisches Steuergerät (30) zum Steuern der Drehzahl einer von einem Verbrennungsmotor (M) angetriebenen hydraulischen Pumpe (10) , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (30) zumindest zwei Eingänge (31,32) aufweist, dass zumindest zwei, mit je einem der Eingänge (31,32) verbundene Druckräume (310,320) vorgesehen sind, dass jeder derselben mit einem bei Druckbeaufschlagung aus einer Ruhelage (Figur 4, unten) entgegen der Kraft einer Feder (312,322) in eine Schaltlage (Figur 4, oben) bewegbaren Kolben (313,323) versehen ist und dass dessen Kolbenstange (311,321) in der Schaltlage an dem Ende (34) einer Stange oder eines Zuges (35) angreift.

2. Steuergerät (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckraum (310,320) eine die Kolbenstange (311,321) von der Ruhelage in die Schaltlage (311,321) führende Kolbenstangenführung (314,324) vorgesehen ist.

3. Steuergerät (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (313,323) einen grosseren Durchmesser als die Kolbenstangenführung (314,324) aufweist.

4. Steuergerät (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (311,321) in einen gesonderten, von dem Druckraum abgegrenzten sowie die Federn (312,322) aufnehmenden zylinderförmigen Raum (318,328) reicht und an dem rückwärtigen Boden eines tassenförmigen Kolbens (319,329) anliegt.

5. Steuergerät (30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem dem rückwärtigen Boden gegenüberliegenden Grund des tassenförmigen Kolbens (319,329) die Feder (322) anliegt.

6. Steuergerät (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug (35) als Drahtzug oder Kunststoffseil ausgebildet ist.

7. Steuergerät (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Drahtzug (35) ausgebildete Zug als Bowdenzug ausgebildet ist.

8. Steuergerät (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (34) der Stange oder des Zuges (35) in den Bewegungsweg jedes tassenförmigen Kolbens (319,329) reicht und von diesen bei dessen Bewegung in die Schaltläge parallel dazu verschoben wird.

9. Steuergerät (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Pumpe (10) , deren Saugseite (11) und Druckseite (12) über einen Rücklauf (51) bzw. Vorlauf (52) in Form von Hydraulikleitungen verbunden sind, an ein über einen Handschalter (610) eines Ventils (600) betätigbares hydraulisches Werkzeug (60) anschliessbar ist.

10. Steuergerät (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (600) eine den Vorlauf (52) mit dem Rücklauf (51) verbindende Schaltstellung (601) aufweist, in der die von dem Antrieb (20) angetriebene hydraulischen Pumpe (10) die Hydraulikflüssigkeit (400) im Leerlauf des Antriebes von der Saugseite (11) zu der Druckseite (12) der Pumpe (10) im Kreis fördert.

11. Steuergerät (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antrieb (20) eine Antriebssteuerung (21) vorgesehen ist, die mit dem Ende (34) der Stange oder des Zuges (35) verbunden ist.

12. Steuergerät (30) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuerung (21) als Vergaser des Verbrennungsmotors (20) ausgebildet ist.

13. Verwendung eines Steuergeräts (30) zwischen dem die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Tank (40) und der von dem Antrieb (20) angetriebenen hydraulischen Pumpe (10) , deren zumindest zwei Druckseiten (12) über die zumindest zwei Vorläufe (52) in Form von Hydraulikleitungen an die über die Handschalter (610) der Ventile (600) betätigbaren, zumindest zwei hydraulischen Werkzeuge (60) anschliessbar ist.