DE2652274A1

DE2652274A1 - Hydraulisches antriebssystem, insbesondere fuer schaufelbagger und dergleichen erdbewegungsgeraete

Info

Publication number: DE2652274A1
Application number: DE19762652274
Authority: DE
Inventors: William D Symmank
Original assignee: JI Case Co
Current assignee: Case LLC
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1977-09-22
Also published as: IT1074938B; GB1543826A; FR2344731B3; US4000616A; AU503387B2; FR2344731A1; BR7607541A; JPS52112076A; ES453262A1; CA1046293A; AU1963576A; SE7612670L

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

J.I. Case Co. 273/16

Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Schaufelbagger und dergleichen Erdbewegungsgeräte.

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem für hydraulisch betätigte Geräte mit mehreren hydraulischen Funktionen, insbesondere für Schaufelbagger und dergleichen Erdbewegungsgeräte.

Bei zahlreichen schweren Geräten mit mehreren Betriebsfunktionen wird die Antriebsenergie hydraulisch von einem Antriebsaggregat (z.B. einem Benzin- oder Dieselmotor) aus auf die einzelnen Antriebselemente für die betreffenden Betriebsfunktionen übertragen. Bei einem Schaufelbagger beispielsweise sind sechs Haupt-Betriebsfunktionen vorhanden, nämlich zwei Fahrantriebe für die rechte bzw. die linke Seite des Fahrwerkes und vier Grundfunktionen für den eigentlichen Baggerbetrieb. Diese Grundfunktionen sind die

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Schwenkbewegung des Bagger-Aufbaues relativ zu seinem Fahrwerk, die Hubbewegung des am Bagger-Aufbau angelenkten Auslegers, die eigentliche Vorschubbewegung, die in einem Verschwenken des am Auslegerende angelenkten Schaufelarms besteht, und die Schaufelbewegung selbst, also das Verschwenken der Baggerschaufel relativ zum Schaufelarm. Für die Schwenkbewegung ist dabei normalerweise ein hydraulischer Verdrängermotor, vorzugsweise ein Zahnradmotor vorgesehen, während die Hubbewegung, die Vorschubbewegung und die Schaufelbewegung mit hydraulischen Zylindern bewirkt werden. Die Motoren für die beiden Fahrantriebe sind meistens wiederum hydraulische Verdrängermotoren und vorzugsweise Zahnradmotoren. Neben diesen sechs Haupt-Betriebsfunktionen gibt es noch eine Reihe weiterer hydraulischer Funktionen, deren Antriebselemente ebenfalls von dem einen Antriebsaggregat aus hydraulisch angetrieben werden und damit in das hydraulische Antriebssystem des Baggers eingeschlossen sind, die aber nachfolgend zur Vereinfachung außer Betracht bleiben sollen.

Bei solchen Schaufelbaggern wie auch bei vielen anderen Geräten mit mehreren hydraulischen Funktionen kommt es häufig vor, daß mehrere Funktionen gleichzeitig benötigt werden und deshalb mehrere der einzelnen Antriebselemente gleichzeitig betätigt werden müssen. Diese Betriebsweise wurde ursprünglich dadurch sichergestellt, daß jedem hydraulischen Antriebselement eine gesonderte Hydraulikpumpe zugeordnet wurde, die das betreffende Antriebselement, und nur dieses, entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf mit Druck versorgt. Den verschiedenen Pumpen war dabei ein gemeinsames Antriebsaggregat zugeordnet. Eine derartige Konstruktion ist jedoch nicht nur kompliziert und aufwendig, sondern hat auch den entscheidenden Nachteil, daß jede Hydraulikpumpe nur maximal den ihr von vornherein zugeordneten Anteil an der

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gesamten Antriebsenergie zur Verfügung hat. Eine totale Ausnutzung der gesamten Antriebsenergie findet somit nur statt, wenn sämtliche Funktionen gleichzeitig mit voller Leistung in Betrieb sind, wogegen es nicht möglich ist, die gesamte Antriebsenergie für eine Punktion oder für einen Teil der Funktionen zu verwenden.

Weiterhin ist ein etwas anderes hydraulisches Antriebssystem bekannt, welches gegenüber der vorangehend beschriebenen Konstruktion eine gewisse Verbesserung bringt. Dieses zweite bekannte System faßt eine Mehrzahl von Betriebsfunktionen in sogenannten Pumpensystemen zusammen. Diese Pumpensysteme sind dabei mit jeweils einer Hydraulikpumpe ausgerüstet, die mit Hilfe eines Steuerventils das Hydraulikmittel unter Druck an eines oder auch gleichzeitig an mehrere der hydraulischen Antriebselemente abgibt. Im Falle der gleichzeitigen Versorgung mehrerer Antriebselemente durch die eine Pumpe,liegen dabei diese Antriebselemente in Serie, so daß sich der von der Pumpe gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Bedarf auf die betreffenden Antriebselemente verteilt. Dadurch wird sichergestellt, daß jedes der zu. dem betreffenden Pumpensystem gehörenden Antriebselemente maximal den von der Pumpe lieferbaren Maximaldruck erhalten kann (sofern die übrigen Antriebselemente in dem Augenblick keinen Druck benötigen), oder aber einen Teil an dem von der Pumpe gelieferten Druck. Bei Schaufelbaggern sind deshalb normalerweise zwei Pumpensysteme mit jeweils einer hydraulischen Pumpe vorgesehen, wobei in jedem Pumpensystem die vorhergehend beschriebene Addition des von der Pumpe gelieferten hydraulischen Druckes stattfindet.

Mit Hilfe eines der Pumpensysteme verbindenden Summierventils ist es bei einem solchen Antriebssystem sogar möglich,

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jedem Pumpensysfcem jeden gewünschten Anteil an der gesamten, verfügbaren Antriebsenergie zukommen zu lassen (DT-OS 2 440 875). Damit kann also auch jeder Betriebsfunktion die maximal zur Verfügung stehende Antriebsenergie zugeführt werden, indem die maximale Antriebsenergie dem jeweiligen Bedarf entsprechend auf die beiden Pumpen verteilt werden kann, ohne daß eine Überlastung des Antriebsmotors zu befürchten ist. Mindestens eine der Pumpen muß dabei zur Verarbeitung der gesamten Antriebsenergie ausgelegt sein, normalerweise sind alle Pumpen so ausgelegt. Im Falle der Verwendung dieses Systems für einen Schaufelbagger (also mit zwei Pumpensystemen) bedeutet das, daß jedes System bei Bedarf mit jedem beliebigen Anteil an der gesamten Antriebsenergie versorgt werden kann, bis hinauf zu hundert Prozent für das eine Pumpensystem und null Prozent für das andere Pumpensystem. Sobald sich dabei z.B. durch erhöhten Bedarf in einem der Pumpensysteme der Druck über seinen ihm in diesem Augenblick zugeordneten Anteil hinaus erhöhen sollte, öffnet das Summierventil und bringt durch Druckentlastung den Gesamtdruck in allen Pumpensystemen wieder auf den der vorhandenen Antriebsenergie entsprechenden Wert zurück.

Dieses System läßt zwar hinsichtlich der Summierwirkung der einzelnen Betriebsfunktionen bis zur maximal entnehmbaren Energiesumme keine Wünsche offen, es weist jedoch den Nachteil auf, daß mit wachsender Größe des Hydrauliksystems und mit wachsender Leistungsnachfrage beispielsweise bei Schaufelbaggern die Anschaffungskosten und Betriebskosten unverhältnismäßig stärker ansteigen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine hydraulisches Antriebssystem zu schaffen, dessen Anschaffungskosten gering sind bzw. bei einer Erhöhung der Leistungsfähigkeit unterproportional

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anwachsen.

Ausgehend von einem hydraulischen Antriebssystem insbesondere für Schaufelbagger und dergleicher Erdbewegungsgeräte, mit mindestens zwei hydraulischen, jeweils einen oder mehreren hydraulischen Antriebselementen zugeordneten Pumpensystemen, die ggf. über ein Summierventil untereinander verbunden sind und deren Druckversorgung von mit Hilfe mindestens eines Antriebsmotors betriebenen Pumpen aus erfolgt, besteht die Erfindung darin, daß die Pumpen zu mehreren jeweils einem gemeinsamen Antriebsmotor zugeordneten Gruppen zusammengefaßt sind, und daß zur Druckversorgung eines jeden Pumpensystems . ein Pumpensatz aus mindestens zwei parallelgeschalteten Pumpen vorgesehen ist, wobei jeder Pumpensatz mindestens eine Pumpe aus jeder Gruppe enthält.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß relative kleine Antriebsmotoren, insbesondere Elektromotoren als Antriebsquelle benutzt werden, deren Herstellungskosten viel geringer sind als die von großen elektrischen Antriebsmotoren. Wegen der in größerer Anzahl produzierten kleinen Motoren und der daraus resultierenden Wirtschaftlichkeit der Massenproduktion sind nämlich die Kosten für eine Anzahl von kleinen Motoren, deren Gesamtleistung gleich der eines großen Motors ist, geringer als die Kosten für einen solchen großen Motor. Unter den heutigen Bedingungen betragen z.B. die Kosten für zwei 225 kW-Motoren geringfügig mehr, als die halben Kosten eines 450 kW-Motors.

er Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß die insgesamt erforderliche Antriebsenergie gruppenweise von relativ kleinen Antriebsmotoren bereitgestellt wird, woraus relativ geringe Anschaffungskosten für eine vergleichsweise hohe Antriebsenergie resultieren.

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Dabei ist es wünschenswert, wie bisher die Antriebsmotoren mit einer hydraulischen Anordnung mit Summierwirkung zu kombinieren, damit die maximale Antriebsleistung eines jeden Antriebsmotors an der jeweils angeschlossenen Pumpe in den Hydrauliksystemen zur Verfügung steht und die Pumpenleistungen in der Weise aufgeteilt werden können, wie es das jeweilige Leistungsspektrum der hydraulischen Antriebselemente erfordert. Natürlich kann die Erfindung auch für Hydrauliksysteme verwendet werden, die kein Summierventil aufweisen, sondern nur jeweils Pumpensysteme.

Alle bisherigen Vorteile eines solchen Antriebssystemes, wie z.B. die Gleichmäßigkeit der Bewegung eines Antriebselementes, werden selbstverständlich beibehalten. Auch kann natürlich die Antriebsleistung insgesamt gesehen gegenüber Systemen, bei denen keine Summierwirkung vorhanden ist, niedriger gewählt werden, da grundsätzlich für jedes Antriebselement im Bedarfsfall die vollständige Antriebsenergie zur Verfügung gestellt werden kann. Auch ist eine überlastung des gesamten Systems ausgeschlossen.

Zur Erzielung der Summierwirkung ist ein Summierventil vorgesehen, das in der Anzahl der Pumpsysteme Überdruckventile enthält, welche den Hochdruckauslaß der Pumpen mit deren Niederdruckeinlaß verbinden, wobei jedes überdruckventil in Schließrichtung durch eine auf die summierten Drücke eingestellte Ventilfeder und in Öffnungsrichtung durch die summierten Drücke selbst belastet ist. Jedes Überdruckventil kann dabei einen auf einem Ventilsitz aufliegenden Ventilkopf aufweisen, welcher mit dem Druck in einem der Pumpensysteme belastet ist, sowie mindestens ein Kolbenteil, welches in der gleichen Richtung wie der Ventilkopf mit dem Druck in dem bzw. den anderen Pumpensystemen belastet ist.

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Ein solches aus die Drücke addierenden Überdruckventilen zusammengesetztes Summierventil läßt sich durch Bemessung der wirksamen Ventilflächen und/oder durch Einstellung der Ventilfedern so einjustieren, daß es allen Betriebsbedingungen gerecht werden kann. Eine der Einstellmöglichkeiten besteht dabei darin, daß bei einem Anstieg der summierten Drücke über den maximal zulässigen Gesamtdruck hinaus alle Überdruckventile gleichzeitig öffnen und damit alle Pumpensysteme synchron so weit entlasten, bis wieder der maximal zulässige Gesamtdruck erreicht ist. Alternativ kann aber auch eine Einjustierung derart vorgesehen werden, daß bei einem unzulässigen Anstieg der summierten Drücke nur das Pumpensystem mit dem höchsten Druck entlastet wird, während das Pumpensystem mit dem niedrigeren Druck unverändert gehalten wird. Eine weitere Möglichkeit der Einjustierung besteht darin, bei einem oder mehreren der Pumpensysteme einen gewissen Minimaldruck vorzusehen, unter dem das betreffende Pumpensystem nicht entlastet werden kann. Das ist beispielsweise wichtig, wenn in einem der Pumpensysteme'eine Betriebsfunktion enthalten ist, die stets mit einem Minimaldruck betrieben werden muß.

Die Druckentlastung kann an sich durch das Summierventil selbst erfolgen,indem das gesamte zur Entlastung abströmende Hydraulikmittel durch das Summierventil hindurchgeleitet wird. Dadurch kann sich aber unter Umständen eine erhebliche Baugröße für das Summierventil ergeben. Deshalb kann es zweckmäßig sein, jedem überdruckventil des Summierventils in jedem Pumpensystem noch ein gesteuertes Pilotventil zuzuordnen, welches parallel zu dem Summierventil den Hochdruckauslaß der Pumpensätze mit deren Niederdruckeinlaß verbindet und bei öffnung des betreffenden Überdrucksventils mit öffnet. Bei einer solchen Ausgestaltung fließt bei Druckentlastung die Hauptmenge des Hydraulikmittels über die Pi-

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lotventile ab, während das Summierventil praktisch nur eine Steuerfunktion behält und deshalb verhältnismäßig klein gebaut werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist,näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikplan im Schema mit er

findungsgemäß angetriebenen Pumpen

Fig. 3 das in Fig. 1 enthaltene Summierventil

im Schnitt

Fig. 4 eines der dem Summierventil zugeordne

ten Pilotventile im Schnitt.

Der nachfolgenden Beschreibung sei vorangestellt, daß das erfindungsgemäße Antriebssystem nicht nur bei dem als Beispiel betrachteten Schaufelbagger angewendet werden kann, sonder - gegebenenfalls in entsprechender Anpassung - auch bei allen anderen Maschinen und Geräten mit einer Vielzahl von hydraulischen Betriebsfunktionen .

In der Zeichnung ist zwar kein Schaufelbagger dargestellt, die in Fig. 1 schematisch angedeuteten Antriebselemente sind jedoch für einen Schaufelbagger als Hauptantriebselemente typisch. Die Einzelheiten eines solchen Schaufelbagger können z.B. der DT-OS 2 440 875 entnommen werden.

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Im allgemeinen ist bei einem Schaufelbagger ein Aufbau vorgesehen, der auf einem Drehwerk um eine vertikale Achse schwenkbar ist, wobei das Drehwerk von einem Paar von antreibbaren Gleisketten getragen wird. Ein Schwenkmotor 72 (Fig.1), der als Hydraulikmotor ausgeführt ist und mit Hilfe von unter Druck stehendem Hydraulikmittel betätigt wird, ist zum Schwenken des Aufbaues vorgesehen. Er kann den Aufbau wahlweise in die eine oder andere Richtung fortlaufend verdrehen. Der Schwenkmotor 72 versieht eine der hydraulischen Grundfunktionen in dem erfindungsgemäß angetriebenen hydraulischen Antriebssystem.

Mit Hilfe der Gleisketten ist der Schaufelbagger verfahrbar, die jeweils von einem Fahrmotor 20 bzw. 21, die beide zweckmäßig als hydraulische Verdrängermotoren ausgebildet sind, angetrieben. Beide Fahrmotoren sind voneinander unabhängig.

Beim Aufbau. des Schaufelbaggers ist um eine horizontale Achse ein Ausleger drehbar angeordnet. Ein Hubzylinder 28 ist mit seinem Gehäuseende an dem Schaufelbagger-Aufbau und mit seinem Kolbenstangenende etwa in der Mitte des Auslegers befestigt. Der Hubzylinder 28 führt die zweite hydraulische Grundfunktion des Schaufelbaggers aus, also die Hebefunktion.

An dem äußeren Ende des Auslegers ist ein Schaufelarm drehbar gelagert. Ein hydraulischer Vorschubzylinder 34 ist mit seinem Gehäuseende an der oberen Seite des Auslegers und mit seinem Kolbenstangenende an dem inneren unteren Ende des Schwenkarmes schwenkbar befestigt. Der Vorschubzylinder 34 erzeugt die Schürfbewegung, wobei der Schwenkarm relativ zu dem Ausleger geschwenkt wird. Dieses ist die dritte hydraulische Grundfunktion des Schaufelbaggers.

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Der Schaufelarm trägt an seinem äußeren Ende eine schwenkbare Baggerschaufel. Ein hydraulischer Schaufelzylinder 38 ist mit seinem Gehäuseende an dem Schaufelarm und mit seinem Kolbenstangenende an der Schaufel angelenkt.Der Schaufelzylinder 38 verschwenkt die Schaufel relativ zu dem Schwenkarm und bewirkt die vierte hydraulische Grundfunktion des Schaufelbaggers.

Ein normaler Arbeitszyklus des Schaufelbaggers beginnt mit der Beladung der Schaufel. Dazu werden der Vorschubzylinder 34 und der Schaufelzylinder 38 oder der Vorschubzylinder 34 und der Hubzylinder 28 betätigt. Nach der Beladung der Schaufel werden im zweiten Teil des Arbeitszyklus mehr oder weniger gleichzeitig der Hubzylinder 28, der Vorschubzylinder 34, der Schwenkmotor und der Schaufelzylinder 38 benötigt, um das geladene Material aufwärts zu heben, zur Seite zu fördern und dort abzuladen. Der dritte Teil des Arbeitszyklus schließlich umfaßt wiederum die Betätigung des Schwenkmotors, des Vorschubzylinders 34, des Schaufelzylinders 38 und des Hubzylinders 28^ um die Schaufel wieder in die Ausgangsposition für den nächsten Arbeitszyklus zu bringen.

Zweckmäßig ist es, die vier Grundfunktionen des Schaufelbaggers mit möglichst konstanter Geschwindigkeit auszuführen, weil sich dadurch jede Bedienungsperson leicht an eine schnelle und exakte Bedienung des Baggers gewöhnen kann. Der Energiebedarf der diese Grundfunktionen ausführenden Antriebselemente (nachfolgend auch als "Funktionsantriebe" bezeichnet) dagegen kann während des Betriebes zwischen dem Wert Null und dem vorgegebenen Maximalwert variieren. Außerdem werden während des Betriebes meistens mehrere Funktionsantriebe gleichzeitig benötigt, und zwar häufig auch mit unterschiedlichem Energiebedarf. Im Verlaufe des vorangehend beschriebenen Arbeitszyklus beispielsweise haben die ein-

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zelnen Funtionsantriebe zu bestimmten Zeitpunkten einen hohen Energiebedarf und zu anderen Zeitpunkten einen geringen oder gar keinen Energiebedarf. Dabei sind durchweg zwei Funtionsantriebe, deren Gruppierung im Verlaufe des Arbeitszyklus wechselt, gleichzeitig mit hohem Energiebedarf in Tätigkeit. Das gilt auch bei der gleichzeitigen Betätigung aller vier Funktionsantriebe, d.h. auch dann haben durchweg nur zwei Funktionsantriebe einen relativ hohen Energiebedarf, während die beiden anderen einen relativ niedrigen Energiebedarf haben.

Es ist ersichtlich, daß den vier Funktionsantrieben und auch den beiden Fahrmotoren (deren Energiebedarf ebenfalls variabel ist) ein hydraulisches System zugeordnet werden muß, welches die einzelnen Antriebselemente stets mit der dem jeweiligen Bedarf entsprechenden Antriebsenergie versorgt.Ein solches System könnte im einfachsten Fall darin bestehen, daß jedem Antriebselement eine gesonderte Hydraulikpumpe zugeordnet wird, die auf den für das betreffende Antriebselement erforderlichen maximalen Druck des Hydraulikmittels ausgelegt ist. Sehr viel besser ist es, die Hydraulikpumpen satzweise in einer sogenannten "Gruppenschaltung" zu betreiben, worunter verstanden wird, daß jedem Pumpensatz mehrere Antriebselemente zugeordnet werden, die von diesem einen Pumpensatz aus derart mit Hydraulikmitteln versorgt werden können, daß sich der von dem Pumpensatz gelieferte hydraulische Druck dem jeweiligen Bedarf entsprechend auf die zugeordneten Antriebselemente verteilt. Eine solche dem jeweiligen Bedarf entsprechende Verteilung des zur Verfügung stehenden hydraulischen Druckes auf mehrere Antriebselemente wird nachfolgend auch als "Summierung" bezeichnet.

Die Fig. 1 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung eines summierenden hydraulischen Systems. Dieses System besitzt zwei Hydraulikpumpen-Sätze, von denen jeweils eine Pumpe - wie

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durch gestrichelte Linien angedeutet - von einem Antriebsmotor angetrieben werden. Die in einer Gruppenschaltung zusammengefaßten Pumpensätze sind jeweils zwei Funktionsantrieben und einem Fahrmotor, insgesamt also jeweils drei Antriebselementen zugeordnet. Innerhalb jeder Gruppenschaltung findet also eine Summierung der von dem betreffenden Pumpensatz gelieferten Antriebsenergie statt. Weiterhin sind aber auch noch zusätzliche Ventileinrichtungen vorhanden, die die beiden Gruppenschaltungen so miteinander verkoppeln, daß beide Gruppenschaltungen auch noch untereinander summiert werden. Diese "totale Summierung" bedeutet, daß jedes Antriebselement oder jede Gruppierung von mehreren Antriebselementen im Bedarfsfall mit dem maximalen Druck beider Pumpensätze oder auch nur mit einem Teildruck versorgt werden kann.

Das gesamte hydraulische System besteht aus zwei einzelnen Pumpensystemen. Von zwei separaten Antriebsmotoren werden zwei Pumpengruppen angetrieben, die für die Versorgung der Pumpensysteme mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck sorgen.Ein erster Antriebsmotor 210 treibt dabei ein Paar von Zahnradpumpen 56 und 58 an, während ein zweiter Antriebsmotor 220 das Zahnradpumpen-Paar 55 und 57 antreibt.

Das eine der in Gruppenschaltung angeordneten Eumpensysteme ist in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellt. Es enthält die beiden Hydraulikpumpen 55 und 56, die von einer Hauptspeiseleitung 50 aus über Abzweigleitungen 49 und 52 mit Hydraulikmittel von verhältnismäßig niedrigem Druck versorgt werden. Von den Hydraulikpumpen 55 und 56 gelangt das Hydraulikmittel unter entsprechend hohem Druck über eine Leitung 60 zu einem Steuerventil 62. Auf der Druckseite jeder Pumpe 55 und 56 ist ein übliches Rückschlagventil 61 und 63 vorgesehen, die dafür sorgen, daß für den Fall, daß eine der beiden Pumpen außer Funktion ist, die an-

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dere Pumpe das Pumpensystem mit Druck zu versorgen vermag. An das Steuerventil 62 sind die in Gruppe geschalteten drei Antriebselemente, nämlich der rechte Fahrmotor 20, der Schwenkmotor 72 und
der Vorschubzylinder 34 angeschlossen, und zwar jeweils mit ihren beiden Anschlußleitungen. Weiterhin führt vom Steuerventil 62 aus eine Rücklaufleitung 88 über einen ölkühler 90 zur Hauptspeiseleitung 50 zurück.

Das Steuerventil 62 ist von konventioneller Bauart und deshalb nicht mehr in Einzelheiten dargestellt. Es ist so beschaffen, daß das über die Leitung 60 zugeführte Hydraulikmittel wahlweise
einem oder mehreren der angeschlossenen Antriebselemente zugespeist werden kann, und zwar jeweils auch derart, daß je nach Bedarf entweder die eine oder die andere der beiden Anschlußleitungen des betreffenden Antriebselementes mit der Druckseite verbunden wird. Dadurch ist es möglich, jedes Antriebselement zur einen oder anderen Richtung hin anzutreiben, wobei allerdings nachfolgend zum Zwecke der Vereinfachung, durchweg nur die eine der beiden Antriebsrichtungen und damit die eine der beiden Anschlußmöglichkeiten des betreffenden Antriebselementes betrachtet werden
wird.

Für den Fall, daß mehrere dem Pumpensatz mit den Hydraulikpumpen 55 und 56 zugeordneten Antriebselemente 20, 72 und 34
gleichzeitig in Betrieb sein müssen, sind die Anschlußleitungen
dieser Anschlußelemente innerhalb des Steuerventils 62 in Serie
geschaltet. In der Darstellung der Fig. 1 ist angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig in Tätigkeit sind. Das
Steuerventil 62 verbindet dabei die Leitung 60 mit der einen Anschlußleitung 64 des Fahrmotors 20. Dessen zweite Anschlußleitung 68 ist über das Steuerventil 62 mit der ersten Anschlußleitung 70

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des Schwenkmotors 72 verbunden, dessen zweite Anschlußleitung führt über das Steuerventil 62 zur ersten Anschlußleitung 84 des Vorschubzylinders 34, und dessen zweite Anschlußleitung 86 schließlich ist über das Steuerventil 62 mit der Rücklaufleitung 88 verbunden. Alle drei Antriebselemente liegen damit in Serie.

Wie schon erwähnt, sind von den insgesamt sechs Antriebselementen des Schaufelbaggers die beiden Fahrmotore 20 und 21 sowie der Schwenkmotor 72 hydraulische Verdrängermotore, bevorzugt sind sie Zahnradmotore. Die übrigen Antriebselemente, also der Hubzylinder 28,der Vorschubzylinder 34 und der Schaufelzylinder 38, sind hydraulische Zylindereinheiten mit beweglichem Kolben. Beiden Typen von Antriebselementen ist gemeinsam, daß ihre drehende bzw. hin- und hergehende Bewegung zwei verschiedene Richtungen haben kann, wobei die jeweilige Richtung nur davon abhängt, welche der Anschlußleitungen eines jeden Antriebselementes von dem Steuerventil an die Druckseite gelegt ist. Wenn beispielsweise der Vorschubzylinder 34, der in der Darstellung in Fig. 1 auf "Kolbenausfahren" geschaltet ist, den Betriebszustand "Kolbeneinfahren" annehmen soll, muß das Steuerventil 62 so stehen, daß die Anschlußleitung 86 mit der vom Schwenkmotor 72 kommenden Anschlußleitung 74 verbunden ist, während die Anschlußleitung 84 dann an der Rücklaufleitung 88 liegt. Für die anderen Antriebselemente gilt das Entsprechende sinngemäß.

Der linke Fahrmotor 21 sowie der Hubzylinder 28 und der Schaufelzylinder 38 gehören zu einer zweiten Gruppenschaltung, die einem zweiten Hydraulikpumpensatz mit den Pumpen 57 und 58 zugeordnet und in der linken Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist. Die Pumpen 57 und 58 sind dabei vom gleichen Typ wie die Pumpen 55 und 56, sie sind über je eine Abzweigleitung 51 und 54 mit der

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Hauptspeiseleitung 50 verbunden. Druckseitig führt von den Pumpen 57 und 58 aus eine Leitung 100 zu einem Steuerventil 103, welches in Aufbau und Funktion dem Steuerventil 62 entspricht. Wiederum ist in die Druckseite einer jeden Pumpe 57 und 58 ein übliches Rückschlagventil 65 und 67 eingefügt, die demselben im Zusammenhang mit dem auf der rechten Seite dargestellten Pumpensatz beschriebenen Zweck dienen.

An das Steuerventil 102 sind der linke Fahrmotor 21, der Schaufelzylinder 38 und der Hubzylinder 28 angeschlossen, und zwar wiederum so, daß je nach Einstellung des Steuerventils entweder nur eines dieser Antriebselemente oder mehrere dieser Antriebselemente gleichzeitig mit Hydraulikmittel unter Druck versorgt werden. In der Darstellung der Fig. 1 ist aber auch für diese zweite, den Pumpen 57 und 58 zugeordneten Gruppenschaltung der Fall angenommen, daß alle drei Antriebselemente gleichzeitig betätigt werden und deshalb durch das Steuerventil 102 in Serie gelegt sind. Das Hydraulikmittel fließt somit von der Leitung aus" über eine Anschlußleitung 104 zum Fahrmotor 21, dann über dessen zweite Anschlußleitung 106 und die erste Anschlußleitung des Schaufelzylinders 38 zum Schaufelzylinder, danach, über dessen zweite Anschlußleitung 110 und die erste Anschlußleitung 112 des Hubzylinders 28 zu diesem, und schließlich über dessen zweite Anschlußleitung 114 zur Rücklaufleitung 116.Die Rücklaufleitung mündet dabei in einen öltank 118 in den auch die Hauptspeiseleitung 50 einmündet.

Es sei nunmehr die Betriebsweise des hydraulischen Systems gemäß Fig. 1 näher erläutert, und zwar zunächst für den Fall, daß die die Pumpensätze enthaltenen Gruppenschaltungen jeweils gesondert für sich, also ohne untereinander noch einmal summiert zu sein, betrieben werden.

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Falls der Schwenkmotor 72 allein und unabhängig von den übrigen Antriebselementen, die von den Pumpen 55 und 56 aus versorgt werden, betätigt werden soll, wird das Steuerventil 62 so eingestellt, daß die Leitung 60 unmittelbar mit einer der beiden Anschlußleitungen 70 und 74 des Schwenkmotors 72 verbunden wird, während dessen zweite Anschlußleitung unmittelbar über die Rücklaufleitung 88 angeschlossen und alle übrigen, zu den beiden anderen Antriebselementen führenden Anschlußleitungen abgeschaltet werden. Dadurch gelangt der von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Druck unmittelbar und in voller Höhe allein zum Schwenkmotor 72. Im Fall des Schwenkmotors ist dabei allerdings noch eine zusätzliche Maßnahme nötig, nämlich eine Druckentlastungs-Einrichtung zwischen den beiden Anschlußleitungen 70 und 74.

Zu diesem Zweck sind zwei den Schwenkmotor überbrückende Verbindungsleitungen 76 und 78 vorgesehen, die die Anschlußleitungen 70 und 74 unmittelbar miteinander verbinden und die je ein Überdruckventil 80 bzw. 82 enthalten. Diese Überdruckventile sind einseitig nach Art eines Rückschlagventiles wirkende Ventile, die sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den Leitungen 70 und 74 öffnen und damit einen Druckausgleich zwischen diesen Leitungen herstellen können. Der Grund für diese zusätzliche Maßnahme liegt darin, daß der Schwenkmotor 72 eine verhältnismäßig große Masse vom Ruhezustand in den Schwenkzustand beschleunigen muß und daß er während dieser Beschleunigung noch nicht das volle, von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Volumen an Hydraulikmittel aufnehmen kann. Es baut sich daher während des Beschleunigungsvorganges in der Anschlußleitung 70 (unter der Annahme,daß diese an der Druckseite liegt) rehr rasch ein hoher Druck auf, der bei Erreichung einer bestimmten Differenz zum Druck in der Anschlußleitung 74 über das überdruckventil 80 entlastet wird, so daß der

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Schwenkmotor 72 nur soviel Hydraulikmittel zugeführt bekommt, wie er auch tatsächlich verarbeiten kann. Sobald der Schwenkmotor 72 eine Geschwindigkeit angenommen hat, die die volle Aufnahme des zugepumpten Volumens an Hydraulikmittel gestattet, verschließt sich das Ventil 80 wieder, und das gesamte Volumen an Hydraulikmittel strömt durch den Schwenkmotor 72, d.h. der Schwenkmotor 72 kann dann seine volle Geschwindigkeit annehmen. Falls die Anschlußleitung 74 an der Druckseite liegt, gilt der gleiche Vorgang sinngemäß in Verbindung mit dem Überdruckventil 82, welches bei Anschluß der Anschlußleitung 70 an die Druckseite stets geschlossen bleibt.

Wenn eines der übrigen, den Pumpen 55 und 56 zugeordneten Antriebselemente, also der rechte Fahrmotor 20 oder der Vorschubzylinder 34, allein betätigt werden sollen, wird das Steuerventil 62 wiederum so eingestellt, daß nur das betreffende Antriebselement zwischen die Leitungen 60 und die Rücklaufleitung 88 geschaltet wird, während die .restlichen Antriebselemente abgeschaltet bleiben. Dadurch wird nur das betreffende Antriebselement allein mit dem in diesem Zeitpunkt von den Pumpen 55 und 56 gelieferten Druck an Hydraulikmittel versorgt, wobei dieser Druck (ebenso auch im Falle der Einschaltung nur des Schwenkmotors 72 allein) je nach der gerade eingeschalteten Antriebsleistung der Antriebsmotoren 210 und 220 entweder seinen Maximalwert oder einen unterhalb des Maximalwertes liegenden Wert hat. Im übrigen gilt für die alleinige Betätigung der drei den Pumpen 57 und 58 zugeordneten Antriebselemente 21, 28 und 38 sinngemäß das gleiche, in dem Fall wird das Steuerventil 102 so eingestellt, daß das Hydraulikmittel von den Pumpen 57 und 58 aus nur über das gerade eingeschaltete Antriebselement zur Rücklaufleitung 116 strömt, während die beiden anderen Antriebselemente abgeschaltet sind.

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Nunmehr sei am Beispiel der gleichzeitigen Betätigung des Schwenkmotors 72 und des Vorschubzylinders 34 der Fall betrachtet, daß zwei Funktionsantriebe durch das Steuerventil 62 in Serie geschaltet sind, und sich damit der von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Druck, der z.B. mit etwa 140 bar angenommen sei, auf diese beiden Funktionsantriebe verteilt, also die schon erwähnte Summierung stattfindet. In diesem Fall wird das von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Hydraulikmittel zunächst dem Schwenkmotor 72 zugeleitet. Dieser kann aber, ebenso wie bei alleiniger Betätigung nur des Schwenkmotors, während der Beschleunigung der von ihm zu verschwenkenden, verhältnismäßig großen Masse noch nicht sofort das volle zugeführte Volumen an Hydraulikmittel aufnehmen, wenn er sich vorher in der Ruhelage befunden hat. Daher muß derjenige Teil des von den Pumpen 55 und 56 gelieferten Hydraulikmittels, der von dem Schwenkmotor 72 nicht aufgenommen werden kann, über das Überdruckventil 80 von der Anschlußleitung 70 aus in die Anschlußleitung 74 überführt werden, wo es sich mit dem dem Motor 72 zuströmenden Teil des Hydraulikmittels wieder vereinigt. Danach gelangt das Hydraulikmittel, und zwar das gesamte von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Volumen, über die Leitung 84 zum Vorschubzylinder 34. Dieser wird dadurch, ungeachtet der Tatsache, daß der Schwenkmotor 72 während des Beschleunigungsvorganges keine konstante Geschwindigkeit hat, mit konstanter Geschwindigkeit in Betrieb gesetzt.

Die beiden Funktionsantriebe 72 und 34 sind somit unmittelbar miteinander gekoppelt, wobei das aus der Anschlußleitung 74 des Schwenkmotors 72 abströmende Druckmittel das Antriebsmittel für den Vorschubzylinder 34 bildet. Dabei spielt das Überdruckventil 80 eine wichtige Rolle, indem es dafür sorgt, daß auch bei schwankendem oder unterschiedlichem Energiebedarf des Vorschubszy-

linders 34 dem Schwenkmotor 72 stets eine konstante Antriebsener-

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gie zur Verfügung gestellt wird. Zur näheren Erläuterung dieser Eigenart sei angenommen, daß das überdruckventil 80 bei einer Druckdifferenz von etwa 84 bar öffnet und daß der Vorschubzylinder einen verhältnismäßig geringen Energiebedarf von z.B. etwa 14 bar hat. Diese 14 bar bauen sich dabei in der Anschlußleitung 84 des Vorschubzylinders 34 und in der Anschlußleitung 74 des Schwenkmotors 72 auf, sie wirken somit auch als Gegendruck auf das Überdruckventil 80. Damit wird in diesem Fall die Druckdifferenz von 84 bar, die zum öffnen des Überdruckventils 80 führt, erst bei einem Druck von 98 bar in der AnSchlußleitung 70 erreicht. Entsprechend sieht es bei höherem Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 aus. Wenn der Vorschubzylinder 34 z.B. einen Druck von etwa 28 bar benötigt, wirkt auch ein Gegendruck von 28 bar auf das Überdruckventil 80, so daß dieses, bei der eingestellten Druckdifferenz von 84 bar, erst bei 112 bar Druck in der Anschlußleitung öffnet. Auf den Schwenkmotor 72 wirkt somit unabhängig von dem jeweiligen Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 stets eine durch das Überdruckventil 80 festgelegte Druckdifferenz von 84 bar ein. Da die Drehleistung des Schwenkmotors 72 proportional der Druckdifferenz in seinen beiden Anschlußleitungen 70 und 74 ist, bedeutet dies, daß die Drehleistung des Schwenkmotors 72 unabhängig von dem Energiebedarf des Vorschubzylinders 34 konstant ist, solange die Pumpen 55 und 56 einen Druck von mindestens 84 bar abgeben.

Auch bei gleichzeitiger Betätigung des rechten Fahrmotors 20 und des Vorschubzylinders 34, oder des linken Fahrmotors 21 und des Hubzylinders 28 bzw. des Schaufelzylinders 38 werden die betreffenden Antriebselemente durch die zugeordneten Steuerventile 62 bzw. 102 in Serie geschaltet, wobei dann der von den zugehörigen Pumpen 55 und 56 bzw. 57 und 58 gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf der eingeschalteten Antriebs-

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elemente auf diese verteilt wird.Der Energiebedarf des einen Antriebselemente hat dabei eine direkte Beziehung zum Energiebedarf des anderen Antriebselemente Wenn beispielsweise der linke Fahrmotor 21 und der Schaufelzylinder 38 gleichzeitig betätigt werden sollen und in Serie geschaltet sind, wird der von dem Pumpenpaar 57 und gelieferte Druck entsprechend dem jeweiligen Energiebedarf auf diese beiden Antriebselemente verteilt.

Die vorangehende Beschreibung hat sich auf den Fall bezogen, daß die beiden den Pumpenpaaren 55,56 und 57,58 zugeordneten Gruppenschaltungen zwar in sich summiert, im übrigen aber voneinander unabhängig sind. Das hydraulische System gem. Fig. 1 ermöglicht jedoch auch eine dem Bedarf entsprechende Verteilung der gesamten zur Verfügung stehenden Antriebsenergie auf die beiden Pumpenpaare 55,56 und 57,58 und damit eine Summierung der beiden Pumpensysteme untereinander. Unter der Annahme, daß die Antriebsmotoren 210 und 220 einen maximalen Druck des Hydraulikmittels von etwa 280 bar erzeugen können, bedeutet dies, daß dieser Druck von 280 bar entweder allein von einem der Pumpenpaare 55,56 und 57,58 oder aber in jeder gewünschten Aufteilung von beiden Pumpenpaaren den zugeordneten Gruppenschaltungen zur Verfügung gestellt werden kann. Wenn beispielsweise der Hubzylinder 28 und der Schaufelzylinder 38 gemeinsam den maximalen Druck von 280 bar benötigen, wird dieser Druck ■ von den Pumpen 57 und 58 geliefert, wobei dann natürlich für alle übrigen Antriebselemente kein Druck mehr zur Verfügung steht. Wenn andererseits z.B. der Schaufelzylinder 38 und der linke Fahrmotor 21 gemeinsam einen Energiebedarf von etwa 210 bar haben, dann stehen noch 70 bar für die den Pumpen 55 und 56 zugeordneten Antriebselemente zur Verfügung. Auch eine gleichmäßige Aufteilung der gesamten Antriebsenergie, also in Höhe von etwa 140 bar für die von den Pumpen 55 und 56 versorgten Antriebselemente und weiteren 140 bar für die von den Pumpen 57 und 58 versorgten Antriebselemente, ist dabei selbstverständlich möglich.

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Diese Summierung der beiden Pumpensysteme untereinander wird durch ein Summierventil 120 bewirkt, welches einerseits an die Leitung 60, die das von den Pumpen 55 und 56 unter Druck abströmende Hydraulikmittel führt und andererseits an die entsprechende Druckleitung 100 der Pumpen 57 und 58 angeschlossen ist. Für diesen Anschluß sind zwei Leitungen 122 bzw. 124 vorgesehen. Die Leitung 122 ist dabei über ein Pilotventil 126, dessen Einzelheiten aus Fig. 4 hervorgehen, an die Leitung 6o angeschlossen. Der Schließkörper dieses Pilotventils besitzt einen kleinen Durchlaß 130, der die Leitung 60 ständig mit der Leitung 122 verbindet, und ist im übrigen mittels einer Feder 131 in seiner Schließstellung gehalten. Ein entsprechendes Pilotventil 128 mit einem kleinen Durchlaß 136 im Schließkörper befindet sich zwischen den Leitungen 100 und 124. Dieses zweite Pilotventil wird durch eine Feder 127 in seiner Schließstellung gehalten. Die beiden Pilotventile machen es möglich, daß ein relativ kleines Summierventil verwendet werden kann und daß dennoch das System in der Lage ist, im Falle des Erreichens des maximalen Druckes eine große Menge an Hydraulikmittel zur Eingangsseite der Pumpen zurückzuführen.

Jedem Pilotventil ist jeweils ein Pilot-Überdruckventil zugeordnet, von denen das zum Pilotventil 126 gehörende Pilot-Oberdruckventil 132 auch in Fig. 4 im Detail dargestellt ist. Dieses Pilot-Überdruckventil 132 öffnet bei einem vorbestimmten Druck, wodurch der maximale Druck in der Leitung 60 festgelegt wird. Zur Einstellung des Öffnungsdruckes des Pilot-Überdruckventils 132 dient . eine Feder 133, die durch eine Einstellschraube 134 justiert werden kann. Entsprechend gehört zu dem Pilotventil 128 ein Pilotüberdruckventil 138, das eine Feder 140 und eine Einstellschraube 141 besitzt. Der öffnungsdruck der Pilotventile 126 und 128 ist determiniert durch die Flächendifferenz auf beiden Seiten der jeweiligen Schließkörper in Verbindung mit der Federkraft der Federn 131 bzw. 137.

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Der Aufbau des Summierventils 120 ist aus der Fig. 3 ersichtlich. Im Prinzip besteht das Summierventil 120 aus, zwei Überdrückventilen 160 und 180, die auf den Druck in den Leitungen 122 bzw. 124 ansprechen und diese beiden Leitungen mit einem Niederdruck-Auslaß 176, der zur Einlaßseite der Pumpenpäare 55, 56 und 57, 58 zurückführt, verbinden können.

Das Überdruckventil 160 besitzt einen Ventilkopf 162, der auf einem Sitz 164 aufliegt und im geschlossenen Zustand einen Durchtritt des Hydraulikmittels von der Leitung 124 zum Auslaß 176 blockiert. Der Schaft 166 des Ventils 160 ist an seinem vom Kopf 162 abgewandten Ende mit einem Kolbenteil 168 versehen, der von dem Druck in der Leitung 122 beaufschlagt ist. Die Schließstellung des Ventils 160 ist durch eine Feder 170 gehalten, deren Vorspannung durch eine Einstellvorrichtung 172 justierbar ist. Im übrigen verhindert eine durch den Ventilschaft 166 durchgehende und mit dem Auslaß 176 kommunizierende Bohrung, daß sich in der die Feder 170 enthaltenen Kammer ein Druck aufbauen kann.

Das überdruckventil 180 ist dem Ventil 160 gleich ausgebildet und hat lediglich eine umgekehrte Wirkungsrichtung. Sein Ventilkopf 182 liegt auf einem Sitz 184 auf und verhindert im geschlossenen Zustand einen Durchtritt des Hydraulikmittels von der Leitung 122 zum Auslaß 176. Weiterhin besitzt der Schaft 186 des Ventils 180 an seinem vom Kopf abgewandten Ende einen Kolbenteil 188, der von dem Druck in der Leitung 124 beaufschlagt ist. Im übrigen ist das Ventil 180 durch eine Feder 190, die mittels einer Einstellvorrichtung 192 einstellbar ist, in seiner Schließstellung gehalten, wobei eine Bohrung 194 den Druckaufbau in der die Feder 190 enthaltenden Kammer verhindert.

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Bei dem Ausführungsbeispiel des Summierventils 120, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, haben die wirksamen Flächen der Teile 162, 168, 182 und 188 die gleiche Größe. Weiterhin sind die Federn 170 und 190 auf die gleiche Vorspannung eingestellt, und zwar so, daß beide Ventile 160 und 180 zum Auslaß 176 hin öffnen, wenn der Gesamtdruck in den Leitungen 122 und 124 den Wert von etwa 180 bar übersteigt. Dagegen öffnen die Ventile 160 und 180 nicht, wenn der Gesamtdruck in den beiden Leitungen 122 und 124 unterhalb von etwa 280 bar, also dem maximal möglichen Druck liegt.

Wenn beispielsweise der Schaufelzylinder 38 und der linke Fahrmotor 21 gemeinsam etwa 210 bar benötigen und dieser Druck von den Pumpen 57 und 58 geliefert wird, dann herrscht dieser Druck auch wegen des Durchlasses 136 in der Leitung 124, so daß der Kolbenteil 188 des Ventils 180 und der Kopf 182 des Ventils 160 mit 210 bar beaufschlagt sind. Wenn weiterhin zur Vereinfachung angenommen wird,daß die Summe der wirksamen Flächen dieser

Teile 1 cm beträgt, dann wirkt auf jedes Ventil 160 bzw. 180 eine gesamte Öffnungskraft von 2100 N, die wegen der Einstellung der Federkraft der Ventilfedern zum öffnen nicht ausreicht. Daran ändert sich auch nichts, wenn bei diesem Betriebszustand in den Pumpen 55 und 56, z.B. für den rechten Fahrmotor 20, noch ein Bedarf an weiteren 70 bar entsteht, denn diese 70 bar können von den Pumpen 55 und 56 geliefert werden, ohne daß dadurch der maximale zulässige Druck von 280 bar überschritten wird. Der von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Druck herrscht zwar auch in der Leitung 122 und bewirkt dort eine Öffnungskraft, die sich der aus dem Druck in der Leitung 124 herrührenden Öffnungskraft addiert, aber da bei dem gerade betrachteten Zahlenbeispiel der maximal mögliche Druck noch nicht überschritten wird, bleiben die beiden Ventile 160 und 180 weiterhin geschlossen. In dem Zusammenhang sei

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noch darauf hingewiesen, daß die beiden Pumpenpaare sich nach Maßgabe des Energiebedarfs der von ihnen betätigten Antriebselemente einregeln.

Der maximal zulässige Gesamtdruck in den zu den beiden Pumpenpaaren 55, 56 bzw. 57, 58 gehörenden Pumpensystemen,der in dem hier betrachteten Zahlenbeispiel bei etwa 280 bar liegt, kann sich gleichmäßig (mit einem Druck von jeweils etwa 140 bar) auf die beiden Pumpensysteme verteilen. Sobald dabei der von einem Pumpenpaar angeforderte Druck sich verringert, z.B. um 7 bar auf 133 bar, steht dem anderen Pumpenpaar automatisch ein entsprechend höherer Druck, hier also ein Druck von 147 bar zur Verfügung. Das gilt solange, bis schließlich das eine Pumpenpaar keinen Druck mehr liefert und das andere Pumpenpaar dadurch die vollen 280 bar leisten kann. Umgekehrt verringert sich natürlich, sobald in dem mit dem geringeren Druck arbeitenden Pumpensystem ein Bedarf nach einem höheren Druck auftritt, der für das mit dem höheren Druck arbeitende Pumpensystem mögliche Höchstdruck jeweils um den Wert, um den der Druck in dem mit dem geringeren Druck arbeitenden Pumpensystemen angestiegen ist, bis schließlich wieder beide Systeme einen gleichen Druck von etwa 140 bar erreicht haben.

Sobald der gesamte Energiebedarf des Systems den maximal zulässigen Wert von etwa 280 bar übersteigt, öffnen beide Überdruckventile 160 und 180 des Summierventils 120, und in den beiden in den Pumpenpaaren 55, 56 bzw. 57, 58 zugeordneten Pumpensystemen findet daraufhin durch Rückführung von Hydraulikmxttel von der Druckseite zur Pumpen-Einlaßseite eine Druckentlastung statt, bis sich der Gesamtdruck wieder auf den maximal zulässigen Wert von 280 bar reduziert hat. Diese Druckentlastung könnte dadurch erfolgen, daß das überschüssige Hydraulikmittel über die

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Leitungen 122 und 124, das Summierventil 120 und den Auslaß 176 zur Einlaßseite der Pumpen zurückfließt. Das würde aber, wie schon weiter vorn kurz erwähnt, eine verhältnismäßig große Baugröße für das Summierventil 120 erfordern. Besser ist deshalb die Verwendung der zusätzlichen Pilotventile 126 bzw. 128 zur Rückführung der Hauptmenge an überschüssigem Hydraulikmittel. Diese beiden Pilotventile verbinden im geöffneten Zustand die das unter Druck stehende Hydraulikmittel führenden Leitungen 60 bzw. 100 mit der dem betreffenden Pumpensystem zugehörigen Rücklaufleitung 88 bzw. 116. Das öffnen dieser Pilotventile örfolgt, sobald durch öffnen der beiden Überdruckventile 160 und 180 im Summierventil

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120 der Druck in den Leitungen 122 bzw. 124 und damit auch der Druck in den die Federn 131 bzw. 137 enthaltenen Kammern abgesunken ist.

Für das öffnen der beiden Überdruckventile 160 und 180 im Summierventil 120 können auch unterschiedliche "Prioritäten" eingestellt werden, derart, daß bei Überschreiten des zulässigen Gesamtdruckes nicht beide Überdruckventile gleichzeitig öffnen, sondern nur, das dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem zugeordnete Überdruckventil zur Druckentlastung betätigt wird, während das andere überdruckventil geschlossen bleibt. Diese Arbeitsweise läßt sich dadurch erreichen, daß bei jedem überdruckventil die wirksamen Flächen der Kolbenbereiche 168 und 188 etwas kleiner gehalten werden als die wirksamen Flächen der Ventilköpfe 162 und 182. Unter der Annahme, daß die beiden Ventilfedern 170 und 190 jeweils auf eine Schließkraft von 2800 N eingestellt sind und daß die beiden Ventilköpfe 162 und 182 eine wirk-

same Fläche von 1 cm haben, kann beispielsweise die wirksame Flä-

2 ehe der Kolbenteile 168 und 188 auf jeweils 0,99 cm eingestellt werden, so daß bei jedem überdruckventil die wirksamen Flächen

2 des Ventilkopfes plus des Kolbenteils eine Größe von 1,99 cm an-

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nehmen. Falls bei einer solchen Auslegung der Ventile am Ventilkopf 162 des Ventiles 160 gerade der maximal zulässige Druck von etwa 280 bar überschritten wird und am Kolbenteil 168 des gleichen Ventils kein Druck herrscht, dann wird für das Ventil 160 die Öffnungskraft größer als die Schließkraft der Feder 170, so daß dieses Ventil öffnet. Zur gleichen Zeit wirken auch die von den Pumpen 57 und 58 gelieferten 280 bar auf den Kolbenteil 188 des Ventils 180 ein. Da dieser Kolbenteil aber nur eine Fläche

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von 0,S9 cm hat, führt das nur zu einer Öffnungskraft von etwa 2730 N, durch die die Schließkraft der Feder 190 noch nicht überwunden werden kann. Das Ventil 180 bleibt damit in der geschlossenen Lage (d.h. das mit dem geringeren Druck arbeitende Pumpensystem hat die "Priorität"). Die Druckentlastung wird somit nur bei dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem vorgenommen, und zwar solange, bis entweder der Druck in dem mit höherem Druck arbeitenden Pumpensystem sich so weit erniedrigt hat, daß der Gesamtdruck in beiden Systemen wieder den zulässigen Maximalwert annimmt, oder bis sich der Druck in dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem auf den Wert des Druckes in dem mit dem niedrigen Druck arbeitenden Pumpensystem angegleichen hat. Sobald die Drücke in den beiden Pumpensystemen gleich sind, sei es durch Druckentlastung in dem mit dem höheren Druck arbeitenden Pumpensystem oder sei es durch einen Anstieg des Energiebedarfs in dem mit dem niedrigeren Druck arbeitenden Pumpensystem, verschwindet natürlich die "Priorität" zugunsten des mit dem niedrigeren Druck arbeitenden Pumpensystems, d.h. von diesem Augenblick an öffnen beide Überdruckventile 160 und 180, und in beiden Pumpensystemen findet eine Druckentlastung statt. Für diese gleichzeitige Druckentlastung gilt bei einer wirksamen Fläche von

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1,99 cm pro Ventil und bei einer Schließkraft der Ventilfeder von 2800 N sich eine Druckgrenze von etwa 141 bar in jedem Pumpensystem.

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Weiterhin ist es möglich, die beiden Überdruckventile und 180 im Summierventil 120 so einzustellen, daß in einem der beiden Pumpensysteme stets ein gewisser minimaler Druck aufrechterhalten wird. So kann beispielsweise ein bestimmter minimaler Druck in dem zur Leitung 124 gehörenden Pumpensystem eingestellt werden, wenn es erforderlich ist, etwa in dem Hubzylinder 28 stets einen minimalen Druckpegel aufrechtzuerhalten. In einem solchen Fall wird die Auslegung des Ventils 160 und 180 entsprechend einjustiert, und die Ventilfedern werden so eingestellt, daß ein öffnen des die Verbindung zwischen der Leitung 124 und der Leitung 176 steuernden Ventils 160 vermieden ist, bis der Druck in der Leitung 124 den für den Hubzylinder erforderlichen Minimaldruck überschritten hat.

Eine andere Möglichkeit, mit vorbestimmten "Prioritäten" zu arbeiten, besteht in einer entsprechenden Einstellung der Pilot-Überdruckventile 132 und 138. Wenn beispielsweise das Pilot-Überdruckventil 138 so eingestellt wird, daß es bei 210 bar öffnet, ist gewährleistet, daß das den Pumpen 55 und 56 zugehörige Pumpensystem stets ein Minimum von 70 bar an Druck zur Verfügung hat (wiederum vorausgesetzt, daß der maximal verfügbare Druck etwa 280 bar beträgt). Wenn in einem solchen Fall z.B. infolge eines erhöhten Energiebedarfs eines der von den Pumpen 55 und 56 gespeisten Äntriebselemete der von den Pumpen 55 und 56 gelieferte Druck z.B. 84 bar ansteigt, dann sinkt der verfügbare Druck für das von den Pumpen 57 und 58 gespeiste System entsprechend auf 196 bar ab. Das gilt solange, bis beide Pumpensysteme sich mit einem Druck von etwa 140 bar aneinander angeglichen haben.

Nachfolgend seien noch einmal einige Zahlenbeispiele gegeben, die das Verständnis der Wirkungsweise des hydraulischen

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Systems gemäß Fig. 1 erleichtern sollen. In allen diesen Zahlenbeispielen wird wiederum davon ausgegangen, daß der mit dem Antriebsaggregat erreichbare maximale Gesamtdruck bei etwa 280 bar begrenzt ist, und daß im übrigen jedes., der Pumpenpaare 55, 56 und 57, 58 für sich diesen Druck von etwa 280 bar liefern kann.

Solange der Gesamtdruck in beiden Pumpensystemen den Wert von 280 bar nicht übersteigt, bleiben die beiden Überdruckventile 160 und 180 geschlossen. Jedes Antriebselement kann dann mit einem Anteil an dem verfügbaren Gesamtdruck betrieben werden. Falls beispielsweise der rechte Fahrmotor 20, der Schwenkmotor 72 und der Vorschubzylinder 34 einen Druck von insgesamt 140 bar benötigen, regelt sich das diesen Antriebselementen zugehörige Pumpenpaar 55, 56 auf die Lieferung dieses Druckes ein. Entsprechend kann, falls auch der linke Fahrmotor 21, der Schaufelzylinder 38 und der Hubzylinder 28 einen Druck von 140 bar benötigen, auch das Pumpenpaar 57, 58 diesen Druck liefern.

Falls, in einem anderen Beispiel, der linke Fahrmotor 21 einen Bedarf an 70 bar aus den Pumpen 57 und 58 hat, dann sorgt das Summierventil 120 sofort dafür, daß den Pumpen 55 und 56 eine Leistung von 210 bar zur Verfügung steht. Dieser Druck kann dabei für jede Gruppierung in der von den Pumpen 55 und 56 versorgten Antriebselemente, also des rechten Fahrmotors 20, des Schwenkmotors 72 und des Vorschubzylxnders 34, verwendet werden, wobei diese Antriebselemente eine konstante Geschwindigkeit annehmen, mit Ausnahme allerdings des Schwenkmotors 72, der sich beschleunigen oder verzögern kann und dabei eine vorbestimmte konstante Drehleistung behält.

Als weiteres Beispiel sei die Situation betrachtet, daß beide Fahrmotoren 20 und 21 einen gleichen Druck von 140 bar be-

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nötigen. Sobald dabei der Bedarf eines der beiden Fahrmotoren auf einen geringeren Druck zurückgeht, erhöht sich sofort der dem anderen Fahrmotor zur Verfügung stehende Druck um den entsprechenden Wert. Dieser Punkt ist besonders wichtig bei einer sogenannten "Kraftwendung", bei der eine der beiden Gleisketten stillsteht und keine Antriebsenergie braucht, während die andere Kette mit möglichst hoher Antriebsenergie angetrieben werden muß. Die mittels des Summierventils 120 mögliche Summierung zwischen den beiden Pumpensystemen macht es dabei möglich, dem Fahrmotor der sich drehenden Kette den vollen Druck von 280 bar zuzuführen.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß sich durch Justierung der verschiedenen Ventilfedern im Summierventil 120 und in den beiden zugeordneten Pilot-Überdruckventilen 132 und 138 sowie durch Bemessung der wirksamen Flächen der verschiedenen Ventilschließkörper sich eine Vielzahl von Funktionsweisen einstellen läßt, mit denen man allen praktisch vorkommenden Betriebsanforderungen gerecht werden, kann. Die vorangehend erläuterten Funktionsweisen (nämlich die "normale" Funktionsweise, die Erteilung einer "Priorität" an eines der beiden Pumpsysteme und die Einhaltung eines vorbestimmten Minimaldruckes in einem der beiden Pumpensysteme) sind in dem Zusammenhang nur als Beispiel zu betrachten.

Es sind auch noch weitere Abwandlungen des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispieles möglich. So können beispielsweise mehr als zwei Hydraulikpumpenpaare vorhanden und durch das Summierventil miteinander summiert werden, wobei dann die Zahl der Überdruckventile in dem Summierventil gleich der Zahl der Hydraulikpumpenpaare sein muß, und wobei weiterhin jedes der Überdruckventile so viel zusätzliche Kolbenteile ausweisen muß, wie zusätzliche Hydraulikpumpenpaare vorhanden sind. Dabei kann je-

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des Pumpensystem mit einem aus mehreren Pumpen bestehenden Pumpensatz versehen sein, wobei eine oder mehrere Pumpen eines jeden Satzes zu einer Gruppe zusammengefaßt sind, die von einen Antriebsmotor betrieben wird. Jeder Antriebsmotor ist also mit mindestens einer Pumpe eines jeden Pumpensatz verbunden. Auch dabei können dann natürlich wieder die vorangehend schon erwähnten speziellen Einstellungen hinsichtlich einer "Priorität" für einen der Pumpensätze oder hinsichtlich eines bestimmten Minimaldrucks in einem oder mehreren der Pumpensysteme angewandt werden.

Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, daß zwei Pumpenpaare vorhanden sind, die beide den durch die Antriebsmotoren vorgegebenen maximalen Druck liefern können. Vielmehr kann auch eine der Pumpen viel kleiner als die anderen Pumpen ausgebildet sein, was natürlich deren Leistung begrenzt, aber solange zumindestens eine Pumpe einer Antriebsgruppe in der Lage ist, den von ihrem Antriebsmotor vorgegebenen maximalen Druck allein zu liefern, kommen die Vorteile des hydraulischen Systems gemäß der Erfindung voll zum Tragen.

- Patentansprüche -

Wr/s j

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Lee r?e i t

Claims

Patentansprüche

Ν·/ Hydraulisches Antriebssystem, insbesondere für Schaufelbagger und dgl. Erdbewegungsgeräte, mit mindestens zwei hydraulischen, jeweils einem oder mehreren hydraulischen Antriebselementen zugeordneten Pumpensystemen, die ggfs. über ein Summierventil untereinander verbunden sind und deren Druckversorgung von mit Hilfe mindestens eines Antriebsmotors betriebenen Pumpen aus erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (55, 56, 57, 58) zu mehreren, jeweils einem gemeinsamen Antriebsmotor zugeordneten Gruppen (55, 57 bzw. 56, 58) zusammengefaßt sind, und daß zur Druckversorgung eines jeden Pumpensystems ein Pumpensatz aus mindestens zwei parallelgeschalteten Pumpen ( 55, 56 bzw. 57, 58) vorgesehen ist, wobei jeder Pumpensatz mindestens eine Pumpe aus jeder Gruppe enthält.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Pumpe (55, 56, 57, 58) eines Pumpensatzes für die gesamte Antriebsenergie des daran angeschlossenen Antriebsmotors (210, 220) der entsprechenden Gruppe ausgelegt ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Pumpen (55, 56, 57, 58) eine gemeinsame Saugleitung (5) aufweisen, und daß die Pumpen (55, 56 bzw. 57, 58) jedes Pumpensatzes eine gemeinsame Druckleitung (60, 100) zur Versorgung des zugeordneten Pumpensystems aufweisen.

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4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Pumpe (55, 56, 57, 58) eines Pumpensatzes (55, 56 bzw. 57, 58) und der jeweiligen gemeinsamen Druckleitung (60, 100) ein Rückschlagventil (61, 63 bzw. 65, 67) vorgesehen ist, das in Förderrichtung der jeweils zugeordneten Pumpe selbsttätig öffnet.

Wr.Sj.hk

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