DE19538416A1 - Verfahren und Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung von Fahrmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung minde­ stens eines mehrstufigen hydraulischen Fahrmotors für eine mobile Bau- oder Arbeitsmaschi­ ne, insbesondere für einen Raupen- oder Mobilbagger.

Vielfach kann im allgemeinen St. d. T., insbesondere bei auf Raupen verfahrbaren Hydraulik­ baggern, Bohrgeräten oder dgl., die jeweils gewünschte Fahrstellung des bzw. der Fahrmotoren nur manuell vorgewählt werden. Fährt ein Bagger beispielsweise auf steilem Gefälle bergab, so stützt er sich hydraulisch auf einem zugehörigen Fahrbremsventil ab, bis der maximal zulässi­ ge Druck einer Sekundärabsicherung (z. B. Druckbegrenzungsventil) erreicht wird. Wenn der Baggerführer dann nicht eingreift und z. B. manuell in den ersten Gang zurückschaltet, fährt der Bagger infolge einer sich zwangsläufig einstellenden Geschwindigkeitserhöhung unkontrolliert bergab, was dann auch zur Zerstörung des/der Fahrmotoren führen kann. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn der Bagger bergauf fährt, kann es unter bestimmten Fahrbedingungen vorkommen, daß bei ansteigendem Fahrwiderstand ein Stillstand einer oder beider Fahrketten eintritt, ob­ wohl im ersten Gang noch Zugkraftreserven vorhanden wären. Dieses Problem kann ebenfalls beim Wenden des Hydraulikbaggers auftreten, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirkt.

Gleiches gilt auch für am Hang stehende Geräte, die z. B. durch Lamellenbremsen im Stand gehalten werden. Infolge von naturgemäß gegebenen Leckagen im Hydrauliksystem ist auch hier nicht auszuschließen, daß sich die Bau- oder Arbeitsmaschine - über die Zeit gesehen - von der Stelle hangabwärts bewegt. Durch die sich dann zwangsläufig einstellende Drehbewe­ gung der Raupenfahrwerke wird der Fahrmotor zur Pumpe, woraus sich eine unerwünschte Eigendynamik bezüglich der Abwärtsdrift der Bau- oder Arbeitsmaschine einstellt.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines hydraulischen Fahrmotors einer mobilen Bau- oder Arbeitsmaschine dahingehend weiterzubilden, daß zur Vermeidung von Beschädigungen bzw. Zerstörungen des/der Fahrmotoren der Schaltvorgang vom zweiten in den ersten Gang bzw. vom ersten in den zweiten Gang automatisch herbeigeführt werden kann, so daß ein ma­ nuelles Eingreifen des Baggerfahrers entbehrlich wird.

Dieses Ziel wird bei einem Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung minde­ stens eines mehrstufigen hydraulischen Fahrmotors für eine mobile Bau- oder Arbeitsmaschi­ ne, insbesondere für einen Raupen- oder Mobilbagger, erreicht, indem der Schaltvorgang vom ersten in den zweiten Gang bzw. umgekehrt, vom Fahrdruck bzw. vom Bremsdruck abhängig, hydraulisch durchgeführt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Dieses Ziel wird ebenfalls erreicht durch eine Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines mehrstufigen hydraulischen Fahrmotors für eine mobile Bau- oder Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Raupen- oder Mobilbagger, mit einem Fahr­ bremsventil, das in Wirkverbindung mit einem als Sekundärsicherung dienenden Ventil steht, wobei dem Fahrbremsventil/Ventil ein Selbsthalteventil zugeordnet ist, das mit dem sekundär­ seitigen Druck im Bereich des Fahrmotors beaufschlagbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den zugehörigen Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Erreicht der Fahrdruck (Fahrt bergauf) bzw. der Bremsdruck (Fahrt bergab) eines oder beider Fahrmotore den am Selbsthalteventil eingestellten Druck, schaltet dieses und geht in Selbsthal­ tung, wobei dann der Fahrmotor (bzw. die Fahrmotoren) mittels eines oder mehrerer Schalt­ ventile vom zweiten in den ersten Gang zurückgeschaltet wird bzw. werden. Sinkt der Druck unter den für die Selbsthaltung erforderlichen Druck, schaltet das Selbsthalteventil in seine Ausgangsstellung zurück und der bzw. die Fahrmotore werden mittels des bzw. der angespro­ chenen Schaltventile wieder in den zweiten Gang geschaltet.

Der Schaltvorgang vom zweiten in den ersten Gang bzw. umgekehrt wird somit unter Zuhilfe­ nahme der ohnehin vorhandenen Hydraulik rein hydraulisch durchgeführt, wobei lediglich das Selbsthalteventil in den Hydraulikkreislauf integriert werden muß. Die übrigen Komponenten sind vielfach bereits vorhanden und werden auf den Bedarfsfall des Selbsthalteventils einge­ stellt. Eine Beschädigung des/der Fahrmotoren ist durch diese Ansteuerung nunmehr ausge­ schlossen. Der Betrieb der Bau- oder Arbeitsmaschine wird für die Bedienperson somit weiter erleichtert, d. h. sie kann sich anderen Aufgaben intensiver widmen.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird wie folgt beschrieben.

Die einzige Figur zeigt anhand einer Prinzipskizze den Fahrantrieb eines nicht weiter darge­ stellten Hydraulikraupenbaggers, wobei die Ketten durch die Pfeile 1 und 2 angedeutet sind.

Jede Kette 1, 2 wird mittels eines ihr zugeordneten hydraulisch beaufschlagbaren Fahrmotors 3, 4 angetrieben. Jedem Fahrmotor 3, 4 ist ein Fahrbremsventil 5, 6 zugeordnet, auf welchem sich der jeweilige Fahrmotor 3, 4 im Betriebszustand hydraulisch abstützt. Das Fahrbremsventil 5, 6 dient dem Zweck, daß der Fahrmotor 3, 4 in Bezug auf den Ölstrom der Arbeitspumpe nicht voreilen kann. Dadurch ist sichergestellt, daß der Fahrmotor stets ausreichend mit Öl versorgt wird. Das Fahrbremsventil 5, 6 steht in Wirkverbindung mit jeweils einer Sekundärabsicherung 7, 5 in Form eines Druckbegrenzungsventils einerseits für das Vorwärts- und andererseits für das Rückwärtsfahren.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Vorwärtsfahren beschrieben, wobei der Fluß des Hydraulikmediums sowie die Ansteuerung der einzelnen Bauteile soweit möglich durch Pfeile hervorgehoben ist.

Fährt der Hydraulikbagger beispielsweise nun vorwärts ein Gefälle hinab und befindet sich der Fahrmotor 3, 4 noch im zweiten Gang (geringes Schluckvolumen ≅ geringem Drehmoment) - wie im folgenden beschrieben -, würde sich eine Druckerhöhung am Fahrbremsventil 5, 6 ein­ stellen, die unter Umständen das zugehörige Sekundärventil 7 bei Überschreiten eines vorge­ gebenen Maximaldruckes (beispielsweise 360 bar) zum Öffnen bewegen würde, was letztend­ lich infolge Geschwindigkeitserhöhung zum unkontrollierten Bergabfahren des Baggers führt, sofern nicht der Baggerführer rechtzeitig manuell den ersten Gang einlegen würde.

Mit dem Bezugszeichen 19 ist die Drehdurchführung (Rotor) vom nicht dargestellten Ober- in den Bereich des ebenfalls nicht dargestellten Unterwagens angedeutet. Über die Hochdrucklei­ tungen 20, 21 (Primärseite) wird in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung des Hydraulikbaggers Hydraulikmedium den Fahrmotoren 3, 4 zugeleitet. Sekundärseitig stützt sich der jeweilige Fahrmotor 3, 4 auf dem bereits angesprochenen Fahrbremsventil 5, 6 ab, und zwar über die Leitungen 22, 23.

Der auf der Sekundärseite in der Leitung 22 anstehende Druck steht auch über die Leitung 24 an dem für das Vorwärtsfahren zuständigen Druckbegrenzungsventil 8 an. Als weiteres Bauteil ist im Hydraulikschaltplan jeweils ein Schaltventil 25, 26 vorgesehen, das bei Betätigung den Verstellmechanismus 27, 28 des zugehörigen Fahrmotors 3, 4 betätigt, dahingehend, daß eine Umschaltung desselben vom hohen auf geringes Schluckvolumen bzw. umgekehrt herbeige­ führt wird. Ein großes Schluckvolumen verdeutlichet hierbei ein hohes Drehmoment, das zum Anfahren bzw. Langsamfahren der Bau- und Arbeitsmaschine (entsprechend dem 1. Gang) benötigt wird.

Wird der Verstellmechanismus 27, 28 über das Schaltventil 25, 26 erneut betätigt, schaltet der Fahrmotor 3, 4 vom hohen auf geringes Schluckvolumen um, wodurch sich geringere Drehmo­ mente ergeben, da bei zügigerer Fahrweise keine hohen Drehmomente wie beim Anfahren mehr benötigt werden. Desweiteren ist im Hydraulikschaltplan jeweils ein Wechselventil 29, 30 vorgesehen, das über die Leitung 31 mit den Hochdruckleitungen 20, 21 verbunden ist. Je nachdem, ob der Hydraulikbagger vorwärts oder rückwärts fährt, wird das Wechselventil 29, 30 von der zugehörigen Druckseite 20 oder 21, in diesem Beispiel von der Leitung 20, mit dem sekundärseitigen Druck beaufschlagt und gibt den Weg zum zugehörigen Schaltventil 25, 26 frei.

Um hier einen Automatismus herbeizuführen, ist den Fahrbremsventilen 5, 6 sowie den Druck­ begrenzungsventilen 7, 8 ein einzelnes Selbsthalteventil 9 zugeordnet. Eine unmittelbare Ver­ bindung der Fahrbremsventile 5, 6 bzw. Druckbegrenzungsventile 7, 8 mit dem Selbsthalteventil 9 ist jedoch nicht gegeben, wobei lediglich der sekundärseitige Druck vor dem Fahrbremsventil 5, 6 in den Bereichen 10, 11 abgegriffen und über die Leitungen 12, 13 in den Bereich des Selbsthalteventils 9 übergeleitet wird. Vor dem Selbsthalteventil 9 ist ein weiteres Wechsel­ ventil 32 vorgesehen, über welches der jeweils höhere Druck in den Leitungen 12 oder 13 an das Selbsthalteventil 9 gemeldet wird. Das Selbsthalteventil 9 ist in diesem Beispiel als Ventil mit einem Mehrstufenkolben 14 ausgebildet, wobei der in der Leitung 33 anstehende Druck zunächst auf die kleinere Fläche 15 des Mehrstufenkolbens 14 einwirkt. Der Mehrstufenkolben 14 wirkt mit einer Gegenhaltefeder 16 zusammen. Ist der Druck auf der kleineren Fläche 15 des Mehrstufenkolbens 14 größer als die Gegenhaltekraft der Feder 16, wird der Mehrstufen­ kolben 14 in eine Position geführt,in welcher der Druck nun über die Leitung 17 auf die größe­ re Kolbenfläche 18 gebracht wird, wodurch das Ventil 14 in Selbsthaltung geht und den oder die Fahrmotoren 3, 4 in den ersten Gang zurückschaltet. Die Feder 16 bleibt in diesem Zustand zusammengedrückt, zumal sie nun durch die wesentlich größere Kraftkomponente des Kolbens 14 mit der größeren Kolbenfläche beaufschlagt wird. Würde beispielsweise das Druckbegren­ zungsventil 8 bei 360 bar öffnen, so müßte - um Beschädigungen an dem bzw. den Fahrmoto­ ren 3, 4 zu vermeiden - das Selbsthalteventil 14 bei beispielsweise 350 bar bereits in den Zu­ stand der Selbsthaltung geführt werden. In diesem Zustand ist das Selbsthalteventil 9 derge­ stalt geschaltet, daß das über eine Schaltsteuerleitung 34 zugeführte Hydraulikmedium über die Leitungen 35, 36 dem jeweiligen Schaltventil 25, 26 zugeführt wird.

In umgekehrter Weise könnte die Selbsthaltung dann bei beispielsweise 150 bis 200 bar wieder aufgehoben und der bisher beschriebene Vorgang in umgekehrter Weise durchlaufen werden, d. h. die Fahrmotoren 3, 4 würden dann vom ersten wieder in den zweiten Gang geschaltet wer­ den.

Claims (9)

1. Verfahren zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines mehrstufi­ gen hydraulischen Fahrmotors (3, 4) für eine mobile Bau- oder Arbeitsmaschine, insbe­ sondere für einen Raupen- oder Mobilbagger, indem der Schaltvorgang vom ersten in den zweiten Gang bzw. umgekehrt, vom Fahrdruck bzw. vom Bremsdruck abhängig, hy­ draulisch durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erreichen des ma­ ximal zulässigen, an einem Sekundärventil (7, 8) anstehenden Druckes ein Ventil (9) in den Zustand der Selbsthaltung geführt und der Fahrmotor (3, 4) vom zweiten in den er­ sten Gang zurückgeschaltet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken des sekundärseitigen Druckes unter einen für die Selbsthaltung erforderlichen Wert das Selbsthalteventil (9) zurückgeschaltet und der Fahrmotor (3, 4) vom ersten in den zweiten Gang geschaltet wird.

4. Einrichtung zur lastabhängigen automatischen Umschaltung mindestens eines mehrstu­ figen hydraulischen Fahrmotors (3, 4) für eine mobile Bau- oder Arbeitsmaschine, insbe­ sondere für einen Raupen- oder Mobilbagger, mit einem Fahrbremsventil (5, 6), das in Wirkverbindung mit einem als Sekundärsicherung dienenden Ventil (7, 8) steht, wobei dem Fahrbremsventil (5, 6)/Ventil (7, 8) ein Selbsthalteventil (9) zugeordnet ist, das mit dem sekundärseitigen Druck im Bereich des Fahrmotors (3, 4) beaufschlagbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbsthalteventil (9) einen mehrstufigen Kolben (14) beinhaltet.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckbe­ aufschlagung des Selbsthalteventils (9) zunächst der Kolbenbereich des Mehrstufenkol­ bens (14) mit der geringeren Fläche (15) beaufschlagt wird und zwar solange, bis eine vorgegebene Federkraft überwunden und der Weg für das Hydraulikmedium in Richtung auf die größere Kolbenfläche (18) des Mehrstufenkolbens (14) freigegeben wird.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Selbsthalteventils (9) bei Werten von ca. 350 bar (zweiter in den ersten Gang) und ca. 150 bis 200 bar (erster in den zweiten Gang) erfolgt.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Selbsthal­ teventil (9) schaltet, ehe der am Sekundärventil (7, 8) eingestellte Maximaldruck erreicht ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Venti­ le im Unterwagen, insbesondere des Raupen- oder Mobilbaggers vorgesehen sind und der Druckabgriff vor dem Sekundärventil erfolgt.