DE10034431A1 - Hydrauliksystem für ein Arbeitsgerät mit einem Sonderverbraucher - Google Patents

Abstract

Ein Hydrauliksystem für Bagger oder anderweitige Arbeitsgeräte enthält eine Abzweigeinrichtung zur Speisung von Sonderverbrauchern mit besonders hohem Leistungsbedarf. Die Versorgung des Sonderverbrauchers erfolgt im Vorrang bis zu einer Maximal-Versorgung, die geringer ist als die maximale Leistungsfähigkeit der Hydraulikquelle. Die verbleibende Differenz wird den sonstigen Verbrauchern des Hydrauliksystems uneingeschränkt zur Verfügung gestellt, wobei die Aufteilung des verbleibenden Hydraulikstroms nicht beeinflusst wird. Die Bedienbarkeit des mit dem Hydrauliksystem ausgerüsteten Geräts bleibt somit vollständig und auf eine gewohnte Weise erhalten. Eine etwaige Verlangsamung der Stellbewegung eines Verbrauchers findet sich proportional in den Stellbewegungen aller anderen Verbraucher wieder, so dass die Verhältnisse der Arbeits- oder Reaktionsgeschwindigkeiten der einzelnen Verbraucher untereinander erhalten bleiben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem, das zum Betrieb eines Verbrauchers mit hohem Schluckvermögen sowie weiterer Verbraucher eingerichtet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Bagger und andere Arbeitsgeräte haben in der Regel ein Hydrauliksystem, das zum Betrieb verschiedener Hydraulik­ organe eingerichtet ist. Zu dem Hydrauliksystem gehört eine Pumpeinrichtung, die bis zu einem Maximaldruck von beispielsweise mehreren 100 bar eine Fördermenge mit mehreren 100 Litern pro Minute liefern kann. Die Pumpeinrichtung dient in der Regel zum Betrieb mehrerer Verbraucher wie beispielsweise Hydraulikzylinder zum koordinierten Bewegen einer Baggerschaufel. Weitere Funktionen, wie das Schwenken oder Drehen eines Baggers, Öffnen und Schließen von Grei­ fern und ähnliches, werden ebenfalls durch Hydraulikantrie­ be realisiert, die allesamt von der gemeinsamen Pumpein­ richtung gespeist werden.

Gelegentlich sollen außer den an dem Arbeitsgerät vor­ handenen Hydraulikorganen weitere Geräte angeschlossen wer­ den, die zur Leistungsversorgung an das Hydrauliksystem anzukoppeln sind. Solche Verbraucher sind beispielsweise Fräsen zum Auflockern von festen Deckschichten (Asphalt) oder anderweitigen harten Schichten. Solche Fräsen benöti­ gen relativ hohe Leistungen und weisen entsprechend ein hohes Schluckvermögen für zugeleitetes Hydraulikfluid auf. Der Anschluss solcher Zusatzgeräte an Arbeitsmaschinen der genannten Art ist häufig nicht vorgesehen und/oder nicht vorbereitet. Er ist darüber hinaus etwas problematisch, weil der zusätzliche Anschluss eines Verbrauchers mit hohem Schluckvermögen die Leistungsversorgung anderer Verbraucher in dem Hydrauliksystem beeinflussen oder stören kann. Au­ ßerdem sind größere Eingriffe in das Hydrauliksystem eines Arbeitsgeräts grundsätzlich zu vermeiden, um die ausgewoge­ ne Arbeit der anderweitigen angeschlossenen Verbraucher nicht zu stören. Beispielsweise erwartet ein Baggerführer in jedem Fall, dass die Bewegungen der einzelnen Hydraulik­ zylinder auch bei wechselnden Förderleistungen der Hydrau­ likpumpe in konstanten Verhältnissen zueinander stehen, wenn er die Ventile entsprechend öffnet.

Es stellt sich daher die der Erfindung zugrundeliegen­ de Aufgabe, eine Möglichkeit zu schaffen, auf einfache Wei­ se und unter weitgehender Vermeidung von Störungen anderer Verbraucher einen Sonderverbraucher mit hohem Schluckver­ mögen an ein bestehendes Hydrauliksystem anschließen zu können.

Diese Aufgabe wird mit dem Hydrauliksystem gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Entsprechend wird die Aufgabe mit den in Anspruch 10 angegebenen Verfah­ ren zum Betrieb einer solchen Einrichtung gelöst:
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem weist eine Pump­ einrichtung für Hydraulikfluid auf, die Hydraulikfluid bis zu einem Maximaldruck und einem maximalen Fördervolumen bereitstellt. Die Pumpeinrichtung untersteht einer elektri­ schen, Hydraulischen oder elektrohydraulischen Steuerein­ richtung, mit der im Idealfall Druck und Fördermenge der Pumpeinrichtung beeinflussbar sind. Bei einfacheren Aus­ führungsformen ist unter Umständen auch nur der Förderdruck oder die Fördermenge mehr oder weniger steuerbar.

Die Pumpeinrichtung dient letztendlich der Speisung von Verbrauchern, deren Gesamtleistung meist die Leistungs­ fähigkeit der Pumpeinrichtung übersteigt. Dies insbesonde­ re, wenn zu den Verbrauchern ein Sonderverbraucher mit be­ sonders hohem Schluckvermögen, dass heißt hohem Leistungs­ bedarf, gehört. Dies ist beispielsweise ein Fräseinrich­ tung. Weitere Verbraucher, wie Hydraulikzylinder, Hydrau­ likmotoren oder dergleichen, die an dem Arbeitsgerät ohne­ hin vorhanden sein müssen, sind über einen Hauptschieber­ block mit Hydraulikfluid versorgt. Der Hauptschieberblock teilt das von der Pumpeinrichtung ankommende Hydraulikfluid gemäß Steuerbefehlen auf die einzelnen Verbraucher auf. Die Steuerbefehle können beispielsweise manuelle Eingaben sein, die ein Baggerführer durch Betätigung entsprechender Hebel vorgibt. Der Hauptsteuerblock ist vorzugsweise so ausge­ bildet, das er weitgehend unabhängig von dem ankommenden Fluidstrom und Fluiddruck die Verhältnisse zwischen den maximalen Fluidströmen, die zu den einzelnen Verbrauchern geleitet werden können, konstant läßt.

In die Verbindungsleitung zwischen der Pumpeinrichtung und dem Hauptschieberblock ist nun eine Abzweigeinrichtung zur Versorgung des Sonderverbrauchers eingesetzt. Diese Abzweigeinrichtung speist den Sonderverbraucher über einen Abzweigleitung. Die Abzweigleitung ist dabei so ausgebil­ det, dass sie den Sonderverbraucher auch dann mit einem Mindest-Hydraulikfluidstrom beaufschlagt, wenn der Haupt­ schieberblock andere Verbraucher mit Hydraulikfluid ver­ sorgt. Durch das Abzweigen von Hydraulikfluid vor dem Hauptschieberblock werden entsprechend alle anderen Ver­ braucher gleichermaßen benachteiligt, so dass das Verhält­ nis zwischen deren jeweiligen Maximal-Beaufschlagungen kon­ stant bleibt. Der Betrieb der übrigen Hydraulikorgane wird beim Einschalten des Sonderverbrauchers somit verlangsamt, aber nicht disproportioniert. Außerdem wird immer genügend Hydraulikleistung für die übrigen Hydraulikorgane bereit­ gestellt. Der Weiterbetrieb aller Verbraucher ist auch bei eingeschalteter Fräse sichergestellt. Die Benachteiligung der übrigen Verbraucher kann jedoch durch eine Nachregelung des Antriebsmotors ausgeglichen werden. Dies z. B. indem der Motor mehr Gas erhält, wenn die Abzweigeinrichtung akti­ viert wird.

Wird an dem Hauptschieberblock kein Hydraulikfluid gezapft, kann 100% der Hydraulikleistung auf den Sonderver­ braucher geleitet werden. Gleichzeitig wird die Funktions­ fähigkeit der übrigen Verbraucher aber erhalten, indem an dem Hauptschieberblock ein ausreichender Druck ansteht, um die hier angeschlossenen Verbraucher bedarfsweise zu ver­ sorgen. Es bleiben deshalb alle hydraulischen Funktionen erhalten.

Der durch die Abzweigeinrichtung erforderliche Ein­ griff in das Hydrauliksystem des Arbeitsgeräts ist gering­ fügig und kann weitgehend unabhängig von dem genauen Aufbau dieses Hydrauliksystems vorgenommen werden. Dies ist ins­ besondere für mögliche Nachrüstungen, dass heißt vom Her­ steller zunächst nicht vorgesehene Anschlüsse eines Sonder­ verbrauchers an das Hydrauliksystem von Bedeutung. Es müs­ sen weder an der Pumpeinrichtung, noch an dem Hauptschie­ berblock Eingriffe und Veränderungen vorgenommen werden. Mit der Abzweigeinrichtung läßt sich deshalb ein einfaches Anbausystem schaffen, dass in verschiedene vorhandene Hy­ drauliksysteme integrierbar ist und somit die Anschluss­ möglichkeit für Sonderverbraucher auch an solchen Arbeits­ geräten schafft, die dafür nicht vorgesehen sind.

Die Abzweigeinrichtung stellt bei Bedarf einen Mindest-Hydraulikfluidstrom zu dem Sonderverbraucher si­ cher. Jedoch begrenzt sie diesen Fluidstrom vorzugsweise auf ein Maximal-Maß, das geringer ist, als die maximale Förderleistung der Pumpeinrichtung. Dadurch bleibt eine Reserve für die übrigen Verbraucher vorhanden, so dass der ordnungsgemäße Betrieb des übrigen Arbeitsgeräts bei Ein­ satz des Sonderverbrauchers sichergestellt bleibt. Dies wird beispielsweise durch eine Volumenstrom-Begrenzungsein­ richtung erreicht, die in der Abzweigleitung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Volumanstrom-Begrenzungseinrich­ tung darauf eingestellt, den Sonderverbraucher mit höchster Priorität zu versorgen, bis der Maximal-Volumenstrom er­ reicht ist. Die höchste Priorität des Sonderverbrauchers reicht nur bis zu diesem Wert. Von der Pumpeinrichtung da­ rüber hinaus bereitgestellte Fördermengen werden dagegen mit höchster Priorität zu den übrigen Verbrauchern gelei­ tet, um deren Funktionalität zu erhalten.

Die Volumenstrom-Begrenzungseinrichtung ist vorzugs­ weise so eingestellt, dass sie höchstens 80% des Maximal- Volumenstroms an den Sonderverbraucher weitergibt.

Die Abzweigeinrichtung enthält vorzugsweise eine Druckregeleinrichtung, die den zu dem Sonderverbraucher gelieferten Druck konstant hält. Alternativ kann der zu dem Sonderverbraucher gelieferte Volumenstrom konstant geregelt werden, um beispielsweise die Drehzahl einer Fräse konstant zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Regelung sowohl des Volumenstroms, als auch des be­ reitgestellten Hydraulikdrucks. Die Druckregelung und die Volumenstromregelung können auf unterschiedliche Bela­ stungsbereiche des Sonderverbrauchers aufgeteilt sein, um beispielsweise bei geringeren Lasten mit konstantem Volu­ menstrom (Drehzahl) und bei höheren Lasten mit konstantem Druck (Drehmoment) zu arbeiten. Außerdem ist es möglich, den Druck-Volumen-Verlauf P = f(U) oder U = g(P) definiert vor­ zugeben. Dazu kann insbesondere eine Computersteuerung die­ nen, die einen in der Abzweigeinrichtung vorhandenen Druck­ regler und einen Volumenstromregler steuert, indem sie die­ sen feste oder veränderliche Vorgabewerte vorgibt.

Zusätzlich ist es möglich, aus der Abzweigeinrichtung ein Steuersignal auszuleiten, das die Pumpeinrichtung steu­ ert. Damit kann erreicht werden, dass die Pumpeinrichtung nur dann Hydraulikleistung bereitstellt, wenn diese auch benötigt wird. Das aus der Abzweigeinrichtung hergeleitete Steuersignal kann beispielsweise mit einem weiteren Steuer­ signal zu einem Gesamtsteuersignal verknüpft werden. Prin­ zipiell können bei Signale addiert werden. Es hat sich je­ doch als vorteilhaft herausgestellt, die Signale beispiels­ weise so zu verknüpfen, dass das jeweils größere als Füh­ rungssignal für die Pumpeinrichtung herangezogen wird.

Die Abzweigeinrichtung wird beim Einschalten und beim Ausschalten des Sonderverbrauchers vorzugsweise so gesteu­ ert, dass der Druck und oder der Volumenstrom des Hydrau­ likfluids jeweils nach einer vorgegebenen Kennlinie oder einem vorgegebenen Zeitverlauf ein- oder ausgeschaltet wer­ den. Beim Einschalten und beim Ausschalten können sowohl Druck als auch Volumen des Hydraulikstrom getrennt gesteu­ ert werden.

Die Abzweigeinrichtung und die Pumpe können durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuert sein. Diese er­ möglicht z. B. die Einstellung einer vorgegebenen hohen För­ derleistung der Pumpe (z. B. 100%) bei Einschalten des Zu­ satzverbrauchers, unabhängig von sonstigen Signalen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Strom und/oder der Druck in der zu dem Sonderverbraucher führen­ den Abzweigleitung in Abhängigkeit von dem Druck oder dem Volumenstrom eines anderen Verbrauchers gesteuert oder ge­ regelt. Alternativ wird der Strom oder der Druck des zu einem anderen Verbraucher geleiteten Fluids von dem Strom oder dem Druck des Sonderverbrauchers geregelt oder gesteuert. Dies hat erhebliche Bedeutung bei der praktischen An­ wendung bspw. zur Steuerung einer Fräse in Abhängigkeit von ihrem Vorschub oder bei der Steuerung ihres Vorschubs in Abhängigkeit von der Arbeit der Fräse. Z. B. kann die Fahr­ geschwindigkeit des Laufwerks eines Baggers oder anderen Geräts an den Widerstand angepasst werden, auf den die Frä­ se aktuell trifft. Wird der Fräsvorschub durch die Schwenk­ bewegung eines Arms oder Auslegers bestimmt, kann dessen Bewegung in Abhängigkeit von der Fräsleistung gesteuert werden. Außerdem ist es möglich z. B. den Anpressdruck der Fräseinrichtung oder eine andere Größe in Abhängigkeit von der Fräsleistung zu steuern, indem z. B. das Fahrwerk oder die Hydraulik eines Auslegers gesteuert werden.

Die Steuereinrichtung kann außerdem anhand weiterer Signale gesteuert werden, um den Zusatzverbraucher zu steu­ ern. Z. B. kann vorgesehen sein, die Fräse nach einer last­ freien Maximalbetriebszeit oder bei Erreichen bzw. Über­ schreiten einer bestimmten Position abzuschalten. Dies kann ein Sicherheitsaspekt sein.

Zu dem Hydrauliksystem gehört bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Einrichtung zur automatischen Erken­ nung des Sonderverbrauchers. Dieser ist mit einer maschi­ nenlesbaren Codierung versehen. Eine Leseeinrichtung dient der Erfassung des Sonderverbrauchers. in einer Speicherein­ richtung abgespeicherte Daten können dann dazu herangezogen werden, die Abzweigenrichtung entsprechend voreinzustellen oder zu steuern.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder ein bzw. mehrerer Unteransprüchen. In der Zeich­ nung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschau­ licht. Es zeigen:

Fig. 1 die Struktur eines Hydrauliksystems mit einem Anschluss für einen Sonderverbraucher in schematisierter Darstellung.

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Hydrau­ liksystems nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Abzweigeinrichtung für ein Hydrauliksys­ tem nach Fig. 1 oder 2 als schematisches Blockschaltbild,

Fig. 4 einen Bagger mit einer Fräseinrichtung an ei­ ner Vertikalwand, schematisch, und

Fig. 5 eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Hydrau­ liksystems, in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Hydrauliksystem eines Arbeitsge­ räts, wie beispielsweise eines Baggers, in ausschnittswei­ ser und aufs äußerste schematisierter Blockdarstellung ver­ anschaulicht. Zu dem Hydrauliksystem 1 gehört eine Pumpeinrichtung 2, die dazu dient, Hydraulikfluid aus einem Vorratsbehälter 3 an eine Leitung 4 abzugeben. Zu der Pump­ einrichtung gehört ein Antriebsmotor 5, der beispielsweise durch den Dieselmotor eines Baggers gebildet sein kann, sowie eine Pumpe 6, die von dem Antriebsmotor 5 angetrieben ist. Sowohl der Antriebsmotor 5, als auch die Pumpe 6 kön­ nen Steuereingänge 7, 8 aufweisen, die an entsprechende Signalleitungen 9, 10 zur Steuerung des Antriebsmotors 5 bzw. der Pumpe 8 angeschlossen sind. Auf diese Weise können Drehmoment und/oder Drehzahl des Antriebsmotors 5 und För­ dermenge der Pumpe 6 gezielt beeinflusst werden. Dazu dient eine Steuereinrichtung 11, die entsprechende, an die Steu­ erleitungen 9, 10 angeschlossene Ausgänge 14, 15 aufweist.

Die Pumpeinrichtung 2 ist über die Leitung 4 an einen Hauptschieberblock 16 angeschlossen, der zur Aufteilung des Hydraulikfluids auf mehrere Verbraucher 17, 18, 19 dient. Zu deren Anschluss weist der Hauptschieberblock 16 mehrere Ausgangsanschlüsse 21, 22, 23 auf. Der Hauptschieberblock 16 ist außerdem mit mehreren, in Fig. 1 lediglich symbo­ lisch veranschaulichten Bedienorganen 24 versehen, bei de­ ren Betätigung die Ausgangsanschlüsse 21 bis 23 jeweils individuell mit Hydraulikfluid versorgt werden. Der Haupt­ steuerblock 16 ist dabei so beschaffen, dass das an der Leitung 4 zur Verfügung stehende Hydraulikfluid jeweils so auf die Ausgangsanschlüsse 21, 22, 23 aufgeteilt wird, wie durch die Betätigung der Bedienorgane 24 vorgegeben. Die Maximalflüsse der einzelnen Ausganganschlüsse 21 bis 23 stehen dabei in einem festen Verhältnis zueinander, um die Verhältnisse der Bewegungsgeschwindigkeiten der einzelnen, angeschlossenen Hydraulikorgane (Verbraucher 17, 18, 19) untereinander konstant zu halten.

Die Leitung 4 führt durch eine Abzweigeinrichtung 26, die dazu dient, Hydraulikfluid aus der Leitung 4 mit ober­ ster Priorität bis zum Erreichen eines Maximal-Volumen­ stroms auszuleiten. Lediglich der verbleibende Rest-Volu­ menstrom wird im Hauptschieberblock 16 zur Verfügung ge­ stellt und zur Aufteilung auf die Verbraucher 17, 18, 19 überlassen. Die Abzweigeinrichtung 26 weist dazu einen Ein­ gangsanschluss 27 und einen Ausgangsanschluss 28 auf. Die bei einem Arbeitsgerät, wie beispielsweise einem Bagger, ursprünglich durchgehend ausgebildete Leitung 4 ist hier aufgetrennt und an den Eingangsanschluss 27 sowie den Aus­ gangsanschluss 28 angeschlossen. Die Abzweigeinrichtung 26 speist über einen Abzweigausgang 29 eine Abzweigleitung 31, die zu einem Sonderverbraucher 32, wie beispielsweise einer Fräseinrichtung 33, führt. Von dem Sonderverbraucher 32 führt eine Rückführungsleitung 34 zu dem Vorratsbehälter 3 zurück, wie dies auch für den Hauptsteuerblock 16 und/oder die Verbraucher 17, 18, 19 der Fall ist.

Die Abzweigeinrichtung 26 weist außerdem einen Steu­ erausgang 35 auf, der über eine Signalleitung 36 an einen entsprechenden Eingang 37 der Steuereinrichtung 11 ange­ schlossen ist. Bedarfsweise kann die Steuereinrichtung 11 zusätzlich einen Steuereingang 38 aufweisen, der über eine Steuerleitung 39 an die Leitung 4 vor oder hinter der Ab­ zweigeinrichtung 26 angeschlossen ist.

Zur gezielten Betätigung des Sonderverbrauchers 32 ist die Abzweigeinrichtung 26 mit einem Steuereingang 41 verse­ hen, der der willkürlichen Steuerung eines Bedieners unter­ liegt. Beispielsweise kann der Steuereingang 41 ein elek­ trischer Eingang oder ein hydraulischer Eingang sein, der ein über ein Betätigungsorgan manuell beeinflussbares Sig­ nal erhält.

Die Abzweigeinrichtung 26 ist gesondert in Fig. 3 veranschaulicht. Die Abzweigeinrichtung 26 enthält ein Ver­ teilerventil 42, dessen Eingang 43 mit dem Eingang der Ab­ zweigeinrichtung 26 verbunden ist. Es enthält ein Ventil­ organ 44 zur Regulierung der Aufteilung des an dem Eingang 43 ankommenden Fluidstroms auf einen ersten Ausgang 45 und einen zweiten Ausgang 46. Der erste Ausgang 45 ist unmit­ telbar mit dem Ausgangsanschluss 28 verbunden. Das Ventil­ organ 44 ist so beschaffen, dass es in einer Extremlage den Pfad von dem Eingang 43 zu dem Ausgang 45 vollständig frei­ gibt (Pfad 47) und in seiner anderen Extremlage die Verbin­ dung zwischen dem Eingang 43 und dem Ausgang drosselt (Pfad 48). Die Drosselung des Fluidstroms zwischen dem Eingang 43 und dem Ausgang 45 ist der Stellung des Ventilorgans 44 weitgehend proportional.

Außerdem ist das Ventilorgan 44 so beschaffen, dass der Durchgang von dem Eingang 43 zu dem Ausgang 46 in einer Position vollständig geschlossen ist (Pfad 51), während er in der anderen Extremposition des Ventilglieds 44 einstell­ bar gedrosselt geöffnet ist (Pfad 52). Das Ventil 42 hat somit die Charakteristik eines Überblend- oder Umschaltven­ tils.

Zur Positionierung des Ventilorgans 44 des Verteiler­ ventils 42 dient eine Feder 53, die dem Ventilorgan eine Vorzugslage gibt, in der die Pfade 48, 52 aktiv sind (rech­ te Extremlage, nicht dargestellt in Fig. 3). Weiter dienen zur Positionierung des Ventilorgans 44 zwei Fluidstellorga­ ne 54, 55, die gegensinnig wirkend angeordnet sind, so dass die Position des Ventilorgans 44 letztendlich der Druckdif­ ferenz der Drücke in den Fluidstellorganen 54, 55 ent­ spricht.

An den Anschluss 46 des Verteilerventils 42 ist ein Steuerventil 57 angeschlossen, dessen Ausgang 58 zu dem Abzweiganschluss 29 geführt ist und das somit die Abzweig­ leitung 31 steuert. Das Steuerventil 57 dient dem Ein- und Ausschalten bzw. Steuern des Sonderverbrauchers 32.

Das Steuerventil 57 steuert zwei Wege gegenläufig. Ein erster Weg, der von dem Ausgang 46 des Verteilerventils 42 zu dem Ausgang 58 des Steuerventils 57 führt, ist in Ven­ tilruhestellung geschlossen und in der anderen Ventilstel­ lung gedrosselt geöffnet. Die Drosselung kann dabei ein­ stellbar sein, wobei die Übergänge vom geschlossenen in den gedrosselt geöffneten Zustand etwa proportional zu der Stellung des Ventilschlussglieds verlaufen können. Ein zweiter Weg ist in einen Steuerkanal 61 angeordnet und ge­ gensinnig zu dem erstgenannten Weg gesteuert. In Ventil- Ruhestellung ist der Kanal 61 vollständig offen und in der entgegengesetzten Position vollständig abgesperrt. Zur Be­ tätigung des Steuerventils 57 dient ein Hydraulikorgan 60, das ein Drucksignal von dem Steuereingang 41 erhält. Der Ventilausgang 58 führt nicht nur zu dem Ausgangsanschluß 29, sondern darüber hinaus zu dem Steuerausgang 35, über dem der ausgangsseitig an der Abzweigeinrichtung 26 anliegende Druck abgreifbar ist. Außerdem dient der Ausgang 58 der Versorgung eines Steuerkreises 62 über eine von dem Ausgang 58 abzweigende Drossel 63. Der Steuerkreis 62 bil­ det eine Volumenstromregeleinrichtung.

Die Drossel 63 speist eine Leitung 64, die über einen Konstantdruckregler 65 zu dem Reservoir 3 entleert wird. Damit wird auf der Leitung 64 ein im wesentlichen konstan­ ter Druck eingestellt, sofern an dem Ausgang 58 des Steuer­ ventils 57 überhaupt ein ausreichender Druck vorhanden und die Leitung 64 nicht über das Steuerventil 57 druckentlas­ tet ist. Es führt von der Leitung 64 eine entsprechende Steuerleitung 66 zu dem Steuerkanal des Steuerventils 57, der je nach Ventilstellung von dem Steuerventil 57 eine Verbindung mit der Steuerleitung 61 (Druckentlastung) her­ stellt, oder diese Verbindung mehr oder weniger trennt. Außerdem führt die Steuerleitung 66 zu dem Hydraulikstell­ organ 55, um das Ventilorgan 44 entsprechend der Druckdif­ ferenz zwischen den Hydraulikstellorganen 54, 55 zu posi­ tionieren. Das Hydraulikstellorgan 54 ist mit dem Druck an dem Ausgang 46 beaufschlagt.

Das insoweit beschriebene Hydrauliksystem 1 arbeitet wie folgt:
Es wird zunächst davon ausgegangen, dass der Sonder­ verbraucher 32 nicht angesteuert werden soll. Entsprechend ist das in Fig. 3 veranschaulichte Steuerventil nicht an­ gesteuert, dass heißt der Steuereingang 41 erhält kein Sig­ nal. Das Steuerventil 57 befindet sich dadurch in der zeichnerisch veranschaulichten Position, und der Abzweig­ anschluss 29 ist drucklos. An dem Eingangsanschluß 27 steht jedoch der volle Druck der Pumpeinrichtung 2 an. Die Feder 53 positioniert das Ventilorgan 44 kurzzeitig so, dass der Pfad 52 etwas geöffnet wird. Der damit unmittelbar von dem Eingangsanschluss 27 auf den Ausgang 46 durchgreifende Hyd­ raulikdruck gelangt über den entsprechenden Kanal 54' zu dem Hydraulikstellorgan 54, das das Ventilglied sofort auf vollen Durchgang zwischen dem Eingangsanschluss 27 (Eingang 43) und den Ausgangsanschluss 28 (Ausgang 45) durchstellt (Pfad 47). Die Abzweigeinrichtung 26 hat somit den Ein­ gangsanschluss 27 ungedrosselt mit dem Ausgangsanschluss 28 verbunden. Die gesamte, von der Pumpeinrichtung 2 zur Ver­ fügung gestellte Hydraulikleistung wird an dem Hauptschie­ berblock 16 weitergegeben. Über die Steuerleitung 39 und die Steuereinrichtung 11 können nun Motorleistung und Dreh­ zahl bzw. die Förderleistung der Pumpe 6 bedarfsgerecht reguliert werden.

Soll der Sonderverbraucher 32 (Fräse 33) betrieben werden, erhält der Steuereingang 41 der Abzweigeinrichtung 26 ein entsprechendes Drucksignal. Entsprechend wird das Steuerventil 57 verstellt, so dass nun ein Durchgang von dem Ausgang 46 des Verteilerventils 42 zu dem Abzweigan­ schluss 29 geschaffen wird. Dieser (gedrosselte) Durchgang läßt Hydraulikfluid übertreten. Einem Druckabfall an dem Ausgang 46 wird durch eine sofortige entsprechende Verstel­ lung des Ventilorgans 44 entgegen gewirkt, das dann den Kanal 52 mehr und mehr freigibt. Ein Druckabfall an dem Ausgang 46 bedeutet einen sofortigen Druckabfall an dem Hydraulikstellorgan 54, so dass der Kraft der Feder 53 we­ niger entgegen gewirkt und eine entsprechende Verstellung des Ventilorgans 44 erhalten wird. Zugleich mit der so er­ haltenen Druckbeaufschlagung des Abzweiganschluss 29 erhält der Steuerkreis 62 über die Drossel 63 Hydraulikfluid. Das Druckregelventil 65 regelt diesen Druck konstant aus, wobei die im Ruhezustand vorhandene Druckentlastung der Steuer­ leitung 66 über das Steuerventil 57 nun reduziert wird. Entsprechend steigt der Druck auf der Steuerleitung 66 ma­ ximal bis auf den von dem Druckregulierventil 65 festge­ setzten Wert an. Damit wirkt das Hydraulikstellorgan 55 gleichsinnig zu der Feder 53. Es steht nun Hydraulikfluid an dem Abzweig 29 an. Sowohl der Durchgang zu dem Abzweig 29, als auch der Durchgang zu dem Ausgangsanschluss 28 sind gedrosselt (Pfade 52, 48).

Die Abzweigeinrichtung 26 begrenzt den Volumenstrom zu dem Abzweiganschluss 29 auf ein Höchstmaß, das von dem Steuerventil 57 vorgegeben wird. Wird an dem Abzweig­ anschluss 29 versucht, mehr Hydraulikfluid abzunehmen, als durch die Position des Steuerventils 57 vorgegeben, kann der Druck in dem Steuerkreis 62 nicht mehr aufrecht erhal­ ten werden und entsprechend nimmt auch der Druck an dem Hydraulikorgan 55 ab. Es überwiegt nun die Kraft des Hy­ draulikstellorgans 54, wodurch der von dem Eingang 43 zu dem Ausgang 46 führende Pfad etwas stärker gedrosselt und somit der Volumenstrom begrenzt wird. Umgekehrt wird bei zu geringer Abnahme an dem Abzweiganschluss 29 mehr Hydraulik­ fluid zur Verfügung gestellt, indem das Ventilorgan 44 ge­ gensinnig verschoben wird.

Die Abzweigeinrichtung 26 bewirkt darüber hinaus eine Druckbegrenzung an dem Abzweiganschluss 29. Wird der hier vorhandene Druck zu groß, steigt zugleich der Druck in dem Steuerkanal 54', so dass durch eine entsprechende Verstel­ lung des Ventilorgans 44 der Weg von dem Eingang 43 zu dem Ausgang 46 mehr und mehr gedrosselt wird (Pfad 51). Auf diese Weise wird an dem Abzweiganschluss 29 bei geringerem Gegendrücken der durch das Signal an dem Steueranschluss 41 vorgegebene Volumenstrom abgegeben. Bei höheren Gegendrü­ cken tritt dann eine Druckbegrenzung ein.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Abzweigeinrichtung kann auch bei Hydrauliksystemen Anwendung finden, bei denen die Pumpeinrichtung 2 von einem Lastsignal gesteuert wird, das von dem Hauptschieberblock 16 hergeleitet ist. Ein sol­ ches Hydrauliksystem 1' ist in Fig. 2 veranschaulicht. Soweit Funktionsgleichheit oder Ähnlichkeit zu der vorbe­ schriebenen Ausführungsform vorhanden ist, wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Insoweit sind ohne er­ neute Beschreibung und Bezugnahme die bereits eingeführten Bezugszeichen erneut verwendet. Die vorstehende Beschrei­ bung gilt entsprechend. Der Unterschied dieser Ausführungs­ form zu der vorstehend beschriebenen legt in erster Linie darin, dass die Steuereinrichtung 11 ein Laststeuersignal nicht nur oder ausschließlich von der Leitung 4, sondern von dem Hauptschieberblock 16 oder anderweitigen, an den entsprechenden Verbrauchern 17, 18, 19 vorgesehenen Quellen erhält. Während bei der vorstehenden Ausführungsform durch das Verteilerventil 42 eine gewisse Drosselung des von dem Eingangsanschluss 27 zu dem Ausgangsanschluss 28 auftreten konnte (Pfad 48), wenn der Sonderverbraucher 32 aktiviert war, ist die Leitung 4 bei der Ausführungsform nach Fig. 2 lediglich mit einem Abzweig 71 angezapft. Der Abzweig 71 gehört hier zu einer Abzweigeinrichtung 26' dazu, die letztendlich aus der Abzweigeinrichtung 26 und dem Abzweig 71 gebildet ist. Die Abzweigeinrichtung 26 stimmt mit der in Fig. 3 dargestellten vollständig überein, wobei der Ausgangsanschluss 28 abgesperrt ist. Das Verteilerventil 42 reguliert nun nur noch die Abzweigleitung 31, nicht aber die Leitung 4. Die Steuereinrichtung 11 wertet die an den Steuerleitungen 36, 39 ankommenden Lastsignale aus. Hier ist es beispielsweise möglich, die Pumpeinrichtung 2 ent­ sprechend der Summe beider Signale anzusteuern, wenigstens bis die Maximalleistung der Pumpeinrichtung erreicht ist. Alternativ kann die Pumpeinrichtung 2 auch lediglich dem jeweils höheren Lastsignal entsprechend gesteuert werden. Jedenfalls zeigt die Abzweigeinrichtung 26 bzw. 26' einen zum Betrieb des Sonderverbrauchers 32 ausreichenden, hohen Volumenstrom aus der Leitung 4 ab, ohne den Betrieb der Verbraucher 17, 18, 19 zu stören.

Darüber hinaus ist es möglich, das an dem Steueraus­ gang 35 anstehende Lastsignal, das die Belastung an dem Sonderverbraucher 27 kennzeichnet, zur Steuerung eines der Verbraucher 17, 18, 19 heranzuziehen. Die Verbraucher 16, 17, 18 können Hydraulikzylinder eines Auslegers 80 eines Baggers 81 sein, der anstelle einer Schaufel eine Fräse als Sonderverbraucher 27 trägt. Außerdem kann der Verbraucher 17, 18, 19 ein Fahrantrieb 82 des Baggers sein. Die Steue­ rung des Auslegers 80 oder des Fahrantriebs 82 kann je nach Anwendungsfall proportional oder umgekehrt proportional zu dem Lastsignal oder nach einer vorgegebenen, gegebenenfalls auch von dem Typ des vorhandenen oder erfassten Sonderwerk­ zeugs abhängige Kennlinie erfolgen.

In Fig. 5 ist eine weitere Abwandlung bzw. eine Ergän­ zung des bislang veranschaulichten Hydrauliksystems ver­ anschaulicht. Der Sonderverbraucher 27 trägt eine maschi­ nenlesbare Markierung 84, z. B. einen Barcode, einen elek­ trischen oder einen magnetischen Signalgeber 83. Zur mecha­ nischen Verbindung des Sonderverbrauchers 27 mit dem Aus­ leger 80 dient eine mechanische Kupplung, zu der vorzugs­ weise auch eine hydraulische Kupplung 85 gehört. Diese ist außerdem mit einer Leseeinrichtung 86 für die Markierung 84 versehen oder verbunden. Über eine Leitung 87 sendet die Leseeinrichtung 86 Signale an eine Steuereinrichtung 88, die die erfasste Markierung 84 kennzeichnen. Mittels Ver­ gleichsdaten, die in einer zu der Steuereinrichtung 88 ge­ hörigen Speichereinrichtung 86 abgespeichert sein können, wird der angeschlossene Sonderverbraucher 27 identifiziert. Über einen Steuereingang 90 z. B. manuell eingegebene Steu­ ereingaben oder Steuervorgaben werden von der Steuerein­ richtung anhand des erfassten Typs des Sonderverbrauchers in entsprechende sinnvolle Ansteuersignale für die Abzwei­ geinrichtung 26 umgesetzt. Außerdem kann die Abzweigein­ richtung 26 über einen eigenen Steuereingang 91 Steuersig­ nale erhalten.

Die Steuereinrichtung 88 kann außerdem so beschaffen sein, dass sie auf wenigstens einem Verbraucher 17, 18, 19 einwirkt. Zum Beispiel kann sie einen konstanten Andruck oder einen konstanten Vorschub der Fräse vorgeben, wenn dsa Fahrwerk und/oder ein oder mehrere Zylinder des Auslegers 80 mit gesteuert werden. Dazu kann die Abzweigeinrichtung den über die Leitung 4 zu dem Hauptschieberblock 16 gelei­ teten Fluidstrom gesteuert drosseln oder beeinflussen. Soll die Arbeit eines Hydraulikzylinders z. B. verlangsamt wer­ den, wird die Leitung 4 gedrosselt, soll die Arbeit des Zylinders beschleunigt werden, wird sie mehr freigegeben. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 88 über die Ab­ zweigeinrichtung gezielt Einfluss auf den Betrieb der nach dem Hauptschieberblock 16 angeordneten und von diesem ge­ steuerten Verbraucher nehmen.

Ein Hydrauliksystem 1 für Bagger oder anderweitige Arbeitsgeräte enthält eine Abzweigeinrichtung 26 zur Spei­ sung von Sonderverbrauchern 32 mit besonders hohem Leistungsbedarf. Die Versorgung des Sonderverbrauchers 32 er­ folgt im Vorrang bis zu einer Maximal-Versorgung, die ge­ ringer ist, als die maximale Leistungsfähigkeit des Hydrau­ likquelle 2. Die verbleibende Differenz wird den sonstigen Verbrauchern des Hydrauliksystems uneingeschränkt zur Ver­ fügung gestellt, wobei die Aufteilung des verbleibenden Hydraulikstroms nicht beeinflusst wird. Die Bedienbarkeit des mit dem Hydrauliksystem 1 ausgerüsteten Geräts bleibt somit vollständig und auf gewohnte Weise erhalten. Eine etwaige Verlangsamung der Stellbewegung eines Verbrauchers findet sich proportional in den Stellbewegungen aller ande­ ren Verbraucher wieder, so dass die Verhältnisse der Arbeits- oder Reaktionsgeschwindigkeiten der einzelnen Ver­ braucher untereinander erhalten bleiben.

Claims (11)

1. Hydrauliksystem (1) mit einem Anschluss (29) für einen Sonderverbraucher (32) mit hohem Schluckvermögen, insbesondere für eine Fräseinrichtung (33),
mit einer Pumpeinrichtung (2) für Hydraulikfluid,
mit einer Steuereinrichtung (11), über die die Pump­ einrichtung (2) steuerbar ist,
mit einem Hauptschieberblock (16), der über eine Lei­ tung (4) an die Pumpeinrichtung (2) angeschlossen ist und der mehrere gesteuerte Ausgangsanschlüsse (21, 22, 23) für Verbraucher (17, 18, 19) aufweist,
mit einer in die Leitung (4) eingesetzten Abzweigein­ richtung (26), die dazu eingerichtet ist, einen Mindest- Hydraulikfluidstrom aus der Leitung (4) auch dann mit ober­ ster Priorität in eine Abzweigleitung (31) einzuleiten und einem Ausgangsanschluss (29) zu Versorgung des Sonderver­ brauchers (32) zuzuleiten, wenn an dem Hauptschieberblock (16) andere Anschlüsse (21, 22, 23) mit Hydraulikfluid be­ aufschlagt sind.

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Abzweigeinrichtung (26) eine Volumenstrom-Begrenzungseinrichtung (57, 62) enthält, die vor der Abzweigleitung (31) angeordnet ist und die maximal einen Volumenstrom an den Ausgangsanschluss (29) weiter­ gibt, der geringer ist als der von der Pumpeinrichtung (2) maximal abgegebene Volumenstrom.

3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der von der Abzweigeinrichtung abgezweigte Volumenstrom maximal 80% des von der Pumpeinrichtung (2) gelieferten Volumenstroms beträgt.

4. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Abzweigeinrichtung (62) eine Druckregel­ einrichtung (54) enthält, die den Druck des zu der Abzweig­ leitung (31) geleiteten Volumenstroms konstant hält oder auf einen Maximalwert begrenzt.

5. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Pumpeinrichtung (2) wenigstens einen Steuereingang (7, 8) aufweist und hinsichtlich des Drucks des abgegebenen Hydraulikfluids gemäß einem an dem Steuer­ eingang (7, 8) anliegenden Signal steuerbar ist.

6. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Abzweigeinrichtung (26) einen Steuer­ ausgang (35) aufweist, der mittel- oder unmittelbar mit dem Steuereingang (7, 8) der Pumpeinrichtung (2) verbunden ist, so dass die Pumpeinrichtung (2) eine Fördermenge abgibt, die zur Konstanthaltung des Drucks an dem Steuerausgang (35) ausreicht.

7. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zwischen dem Steuereingang (7, 8) der Pump­ einrichtung (2) und dem Steuerausgang (35) der Abzweigein­ richtung (26) eine Verknüpfungseinrichtung (11) angeordnet ist, die wenigstens zwei Eingänge (37, 38) und wenigstens einen Ausgang (14, 15) aufweist, und die das Eingangssignal an ihren Ausgang (14, 15) weitergibt, das eine vergleichs­ weise höhere Fördermenge erfordert, oder die ein aus beiden Eingangssignalen durch Addition gebildetes Ausgangssignal weitergibt.

8. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Sonderverbraucher (32) eine Fräseinrich­ tung (33) ist und dass die Abzweigeinrichtung (26) beim Einschalten und beim Ausschalten des Sonderverbrauchers den Druck und oder den Volumenstrom des Hydraulikfluids jeweils nach einer vorgegebenen Kennlinie oder einem vorgegebenen Zeitverlauf ein- oder ausschaltet.

9. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Sonderverbraucher (32) eine maschinen­ lesbare Kennzeichnung (84) trägt und dass an dem Arbeits­ gerät eine Leseeinrichtung (86) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, die Kennzeichnung zu erfassen und der Kennzeichnung (84) entsprechende Signale an eine Steuerein­ richtung (88) zu liefern, wobei die Steuereinrichtung (88) eine Speichereinrichtung (89) aufweist, die den Signalen der Leseeinrichtung (86) Einstellparameter zuordnet, die der Abzweigeinrichtung (26) zugeführt werden, um diese ent­ sprechend zu steuern.

10. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Ein­ richtung mit hohem Leistungsbedarf bzw. hohem Schluckver­ mögen an einem Hydrauliksystems eines Arbeitsgeräts, wobei bei dem Verfahren einem von einer Pumpeinrichtung zu einem Hauptschieberblock gelieferten Hydraulikstrom ein Fluid­ strom zur Versorgung des Arbeitsgeräts abgezweigt wird, der abgezweigt Fluidstrom bis zum Erreichen eines Grenzwerts Priorität vor allen anderen Verbrauchern hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert ein Bruchteil, vorzugsweise 80% des Maximalförderung der Pumpeinrichtung beträgt.