DE3105246A1

DE3105246A1 - Vorrichtung zur automatischen steuerung der kraftstoffzufuhr eines motors einer baumaschine

Info

Publication number: DE3105246A1
Application number: DE19813105246
Authority: DE
Inventors: Marion Edward Greenville S.C. Durham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-02-14
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1981-12-24
Also published as: US4373850A; CA1147632A; GB2072260A

Description

Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Kraftstoffzufuhr eines Motors einer Baumaschine _t

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Kraftstoffzufuhr eines Motors einer vorzugsweise selbstfahrenden Baumaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 oder 4.

Bei den meisten der heute verwendeten Traktoren und selbstfahrenden Baumaschinen, wie z.B. Baggerlader mit Hecktieflöffel, stellt die Bedienungsperson normalerweise den Handgashebel des Motors in dessen maximalen Bereich, wenn mit den hydraulisch angetriebenen Werkzeugen des Geräts gearbeitet wird. Dadurch steht eine ausreichende Antriebsleistung für die Hydraulikpumpe zur Verfügung, die druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeic zu den Stellzylindern fördert, mit welchen die Werkzeuge bewegt werden. Bei dieser Verfahrensweise trit^ dann ein Problem auf, wenn entweder kurzfristig oder für eine längere Zeitspanne keines der Werkzeuge benutzt wird. Dabei läßt man die Maschine häufig mit maximaler Einstellung dee Handgashebels weiterlaufen, wobei eine beträchtliche Menge von Kraftstoff verbraucht wird und die Maschine sich unnötig abnutzt.

Aus der Patentliter»tür sind unterschiedliche Vorrichtungen zur Steuerung des Kraftetoffzuflusees einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, wie sie in traktorähnlichen Fahrzeugen eingesetzt werden, um in Abhängigkeit von der geforderten Leistung automatisch zusätzlichen Kraftstoff zum Motor zu leiten. Beispiele für derartige Vorrichtungen sind u.a. aus den folgenden US-Patentschriften bekannt: 2 986 291, 3 542 228, 3 9ol 395, 3 792 791, 3 6o6 o49 und 3 148.798. Die meisten dieser Vorrichtungen sind relativ kompliziert und auch störungsanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Kraftstoffzufuhr zum Motor der Baumaschine automatisch in Abhängigkeit von der für ein hydraulisch angetriebenes Werkzeug momentan erforderlichen

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Leistung einstellbar ist, die einfach aufgebaut ist und sich far ein Nachrüsten eignet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 4 oder 6.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr hat den Vorteil, daß ein gewöhnliches, manuelles Einstellen des Handgashebels oder dergleichen durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht behindert wird (Anspruch 4).

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Antwortzeit zwischen einer Leistungsnachfrage des hydraulisch betätigten Werkzeugs und dem Ansteigen der Kraftstoffzufuhr, um zusätzliche, druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit zu dem dem Antrieb des Werkzeugs dienenden Zylinder zuführen zu können, zu optimieren.

Der Handgashebel oder ein entsprechendes Einstellorgan des Motors kann entweder unmittelbar mit dem Motor verbunden sein oder der .Kraftstoffeinspritzpumpe des Motors zugeordnet werden. Der doppelt wirkende Zylinder stellt den Handgashebel in Abhängigkeit vom Druck der Hydraulikflüssigkeit ein, die dem Zylindf : des Werkzeugs zugeleitet wird. Aufgrund der Bypassöffnungen, die in dem doppelt wirkenden Zylinder vorgesehen sind und einen Durchgang zwischen den beiden Seiten des Kolbens schaffen, wird die Antwortzeit des Kolbens auf Druckänderungen der Hydraulikflüssigkeit, die dem Zylinder des Werkzeugs zugeführt wird, verringert.

entsprechend Anspruch 3 sind ein erstes und ein zweites Ventil in Hydraulikleitungen angeordnet, die zwischen dem doppelt wirkenden Zylinder und dem Behälter angeordnet sind und dazu dienen, den Fluß der Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Behälter und dem doppelt wirkenden Zylinder auf den richtigen Wert einzustellen. Dadurch kann die Antwortzeit des doppelt wirkenden Zylinders eingestellt werden. Weiterhin kann durch Einstellung dieser beiden Ventile die Zeitspanne verändert werden, die benötigt wird, um den Handgashebel wieder in seine Leerlaufsteilung 2u bringen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden erläutert unu unter Bezugnahme anf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer selbscfaiirenden Baumaschine, für die die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise geeignet ist,

Fig. 2 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch den doppelt wirkenden Zylinder der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein konventioneller Traktor gezeigt, der mit einer vorderseitigen Ladeschaufel Io und einem Hecktieflöffel 12 ausgerüstet ist. Weiterhin hat er hydraulisch betätigbare Stützen 14.

Bei Arbeiten mit dem Hecktieflöffel 12 sitzt die Bedienungsperson in einem Sitz 16 und betätigt Handhebel 18, um Hydraulikflüssigkeit zu einzelnen Zylindern zu leiten, wodurch die Schaufel und der Löffel in unterschiedlichen Richtungen bewegt werden können. In Fig. 1 sind nicht alle zum Bewegen des Löffels benötigten hydraulischen Zylinder gezeigt, sie sind jedoch aus dem Flußdiagramm in Fig. 2 ersichtlich.

Zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr durch eine Einspritzpumpe 22 ist ein Handgashebel 2o vorgesehen, mittels dessen die von einem Motor 24 des Traktors abgegebene Leistung verstellt werden kann. An einer Ausgangswelle dieses Motors 24 ist eine Hydraulikpumpe 26 angeordnet. Ein Behälter 28 ist mittels einer Niederdruck-Hydraulikleitung 3o mit der Hydraulikpumpe 26 verbunden, um diese mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. Der Flüssigkeitsdruck am Ausgang der Hydraulikpumpe 26 ändert sich mit variierender Drehzahl des Motors 24.

Üblicherweise hat eine Bedienungsperson, wie oben erwähnt, bei dem in Fig. 1 gezeigten Traktor den Han<ägashebel 2o in Nähe des Maximalbereichs eingestellt. Dadurch war gewährleistet, daß die Hydraulikpumpe 26 maximalen Flüssigkeitsdruck für die Betätigung der dem Hecktieflöffel 12 zugeordneten Zylinder abgibt. Selbstverständlich ist dsr in Fig. 1 dargestellte Traktor

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lediglich als eine beispielhafte Ausführun^smöcflichkeit für uie eingangs genannte Baumaschine anzusenen, an der die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann. Der Hecktieflöffel ist ein Beispiel für ein eingangs genanntes Werkzeug.

Ära Ausgang der Hydraulikpumpe 26 ist eine Hydraulikleitung 32 angeschlossen, die ein Ladeventil 34 versorgt, das zur Betätigung der frontseitigen Ladeschaufel Io dient. Aus diesem Ladeventil 34 ist eine Hochdruckleitung 36 herausgeführt, die eine Verbindung zu einem Einlaß eines Ladeventils 38 des Hecktieflöffels 12 schafft. Oben auf diesem Ladeventil 38 sind die Hebel 18 angeordnet, von denen in Fxg. 2 aus Gründen der Klarheit nur einer gezeigt ist. Diese Hebel 18 werden zur Steuerung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit zu den einzelnen Zylindern betätigt, um den Hecktieflöffel 12 zu bewegen.

Durch Betätigen der Hebel 18, die Teil dee an sich bekannten Ladeventils 38 sind, wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch Hydraulikleitungen zu konventionellen Zylindern geleitet, die am Hecktieflöffel 12 vorgesehen sind. Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, sind ein normaler Auslegerzylinder o, ein Arbeitszylinder 42, .in Löffelzylinder 44 und zwei Schwenkzylinder 46 vorhanden, die gezielt und einzeln mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden, um den Hecktieflöffel 12 bewegen zu können. Bei hohen Lasten ist es wünschenswert, daß die Hydraulikpumpe 28 stärker angetrieben wird, um den Flüssigkeitsdruck zu erhöhen, der in den Zylindern 4o bis 46 auftritt. Dies wird entweder manuell erreicht, indem der Handgashebel 2o der Einspritzpumpe 22 verstellt wird, oder automatisch ausgeführt, indem der Handgashebel 2o mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung verstellt wird.

Eine Niederdruck-Hydraulikleitung 6o schafft eine Verbindung zwischen der anderen, der Hochdruckleitung 36 gegenüberliegenden Seite des Ladeventils 38 und dem Behälter 28 für die Hydraulikflüssigkeit.

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Zur Einstellung des Handgashebele 2o ist ein doppelt wirkender Zylinder 62 vorgesehen, der diesen in Abhängigkeit vom Druck der Hydraulikflüssigkeit, die durch die Hochdruckleitung 26 fließt, einstellt. Druckänderungen ergeben sich daraus, daß die Bedienungsperson die Hebel 18 betätigt, die dem Ladeventil 38 zugeordnet sind, und damit Hydraulikflüssigkeit den einzelnen Zylindern 4o bis 46 zuleitet, die am Hecktieflöffel 12 vorgesehen sind. Der doppelt wirkende Zylinder 62 hat zwei Hydraulikanschlüsse 64 und 66, die an gegenüberliegenden Endbereichen des Zylinders 62 vorgesehen sind. Im Zylinder 62 ist ein Kolben 68 angeordnet, eine Kolbenstange 7o erstreckt sich aus dem Zylinder 62 und ist mit dem Handgashebel 2o verbunden, wodurch die Kraftstoffzufuhr des Motors 24 eingestellt wird. Wie aus Fig. 3 zu ersehen 1st, ist der Kolben 68 von Bypassöffnungen 72 durchsetzt, die es ermöglichen, daß Hydraulikflüssigkeit in einem vorgegebenen Maße von der einen Seite des Kolbens zu einer anderen Seite fließen kann« Aufgrund dieser Bypassöffnungen 72, die im Kolben 68 vorgesehen sind, ist die Reaktionszeit für eine Bewegung des Kolbens 68 aufgrund einer Druckänderung einstellbar, sie kann verkleinert werden. Die Bypassöffnungen, die in Fig. 3 als Durchlaßbohrungen 72 ausgebildet sind, können auch anderweitig ausgebildet sein, beispielsweise als durchgehende Kerben, die zwischen dem Kolben und der Innenwand des Zylinders 62 vorgesehen sind. Dadurch wird ebenfalls der gewünschte Nebenfluß erreicht.

Der Hydraulikanechluß 66 des Zylinders 62 ist über eine Hochdruck-Hydraulikleitung 78 an die Hochdruckleitung 36 angeschlossen. In diese Leitung 78 sind ein erstes Ventil 74 und ein drittes Ventil 76 eingefügt.

Schließlich ist ein zweites Ventil 8o in einer Nebenschlußleitung angeordnet, die zwischen einem Verbindungspunkt 82 mit der Leitung 78 und dem Behälter 28 verläuft.

Mittels des dritten Ventils 76 kann der Zylinder 62 vollständig abgesperrt werden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeschaltet werden soll.

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Mit Hilfe der ersten und zweiten Ventile 74 und 80 ist es möglich, einen ausgeglichenen Fluß an liydrauliKf ldssigkeit zwischen der Hochdruckleitung 36 und einerseits dem Zylinder 62 und andererseits dem Behälter 28 einzustellen. Durch Einjustieren der Ventile 80 und 74 kann man die gewünschte Antwortzeit für den Zylinder 62 erreichen und dadurch wiederum das Bewegungsverhalten des Handgashebels 2o variieren. Schließlich kann die Haltezeit des Handgashebels 2o in Abhängigkeit von der Freigabe eines Hebels 18 des Ladeventils 38 eingestellt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Handgashebel 2o für eine bis zwanzig Sekunden in seiner Offnungsstellung gehalten, die Zeitdauer ist mittels der Ventile 74 und 80 einstellbar.

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Claims

Ansprüche

U Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Kraftstoffzufuhr eines Motors einer vorzugsweise selbstfahrenden Baumaschine mit

- einer durch den Motor antreibbaren Hydraulikpumpe,

- einem an der Baumaschine angeordneten und zur Durchführung von Bauarbeiten bestimmten Werkzeug,

-"mindesten« einem, zur Betätigung dieses Werkzeugs vorgesehenen, hydraulischen Zylinder,

- einem Vorratsbehälter für die Hydraulikflüssigkeit,

- zwischen dem Vorratsbehälter, der Hydraulikpumpe und dem hydraulischen Zylinder angeordnete Hydraulikleitungen,

- einem manuell betätigbaren Ladeventil zur Steuerung des Flusses durch die Hydraulikleitungen zwischen der Hydraulikpumpe und dem hydraulischen Zylinder

- und mit einem Handgashebel zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors,

gekennzeichnet durch

- einen doppelt wirkenden Zylinder (6*2) mit

(i) Hydraulikanschlüssen (64, 66)· an gegenüberliegenden Endbereichen des Zylinders (612),

(ii) einem im Zylinder (62) angeoxfäneten Kolben (68) und (iii) einer mit diesem Kolben (68) verbundenen und aus einem Endbereich des Zylinder is (62) vorstehenden Kolbens tange (7o)j

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- einer die Kolbenstange (7o) mit dem Handgashebel (2o) verbindenden Übertragungseinrichtung, durch die der Handgashebel (2o) der Bewegung des Kolbens (68) folgt;

- einer das Ladeventil (38), die Hydraulikpumpe (26) und einen der HyflrauXikanschlüsse (66) verbindenden Hydraulikleitung (32, 36« 78), durch die der Kolben (68) in Abhängigkeit von der Einstellung des Ladeventils (38) mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagbar ist;

- im Zylinder {62) vorgesehenen Bypasskanälen (72), die einen Durchlaß für die Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Flächen des Kolbens (68) zulassen und dadurch die Antwortzeit für eine Bewegung dee Kolbens (68) aufgrund von dem Zylinder (62) zugeführter Hydraulikflüssigkeit verkleinern;

- so daß zur Steuerung des Kraftstoffflusses zum Motor (24) der Kolben (68) den Handgashebel (2o) in Abhängigkeit von dem dem Zylinder (62) zugeleiteten Fluß an Hydraulikflüssigkeit verstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den anderen Hydrau^ikanschluß (64) des Zylinders (62) mit dem' Behälter (28) verbindende Hydraulikleitung (3o).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

- ein in die Hydraulikleitung (32, 36, 78), die das Ladeventil (38), die Hydraulikpumpe (26) und den einen Hydraulikanschluß (66) verbindet, eingefügtes erstes Ventil;

- eine weitere Hydraulikleitung,.die dieses erste Ventil (74) mit dem Behälter (28) verbindet;

- ein zweites, in dieser Hydraulikleitung eingefügtes Ventil (8o);

- und Mitteln zum wahlweise"Öffnen des ersten und zweiten Ventils (74, So)₁ um die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Zylinder (62) und dem Behälter (28) einstellen zu können.

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4. Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Kraftstoffzufuhr eines Motors einer vorzugsweise jelbstfahrenden Baumaschine mit

- einer durch den Motor antreibbaren Hydraulikpumpe,

- einem an der Baumaschine angeordneten und zur Durchführung von Bauarbeiten bestimmten Werkzeug,

- mindestens einem zur Betätigung dieses Werkzeugs vorgesehenen hydraulischen Ste11zylinder, durch den das Werkzeug in Abhängigkeit von der druckbteaufschlagten Hydraulikflüssigkeit, die dem Stellzylinder aus einem Behälter mittels einer Hydraulikpumpe zugeführt wird, bewegbar ist,

- eine die Hydraulikpumpe mit dem hydraulischen Stellzylinder ^ des Werkzeuge verbindende Hydraulikleitung,

- ein manuell einstellbares Ladeventil zur Steuerung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit zwischen der Hydraulikpumpe und dem hydraulischen Stellzylinder und

- einem Handgashebel zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors,

gekennzeichnet durch

- einen doppelt wirkenden Zylinder (62) mit

(i) Hydraulikanschlüesen (64« 66) an gegenüberliegenden

Endbereichen des Zylinders (62),

(ii) einem im Zylinder (62) angeordneten Kolben (68) und (iii) einer mit diesem Kolben (68) verbundenen und aus einem

Endbereich des Zylinders (62) vorstehenden Kolben- f~*· stange (7o)j

- einer die Kolbenstange (7o) mit dem Handgashebel (2o) verbindenden Übertragungseinrichtung» durch die der Handgashebel (2o) der Bewegung des Kolbens (68) folgt;

- einer zwischen der genannten HydrauMkleitung (36) und einem Hydraulikanschluß (66) des Zylinders (62) sich erstreckenden Hochdruck-Hydraulikleitung (78), durch die der Kolben (68) in Abhängigkeit vom Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung (36) verschiebbar iatj

- einer zwischen dem anderen Hydraulikanschluß (64) des Zylinders (62) und dem Behälter (28) verlaufenden Niederdruck-Hydraulikleitung (3o), und

- Bypassöffnungen (72), durch die die Hydraulikflassig^eit

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zu beiden Seiten des Kolbens (68) kommunizieren kann, so daß der Handgashebel (2o) manuell einstellbar bleibt, ohne daß durch den Zylinder (62) ein gegenwirkender Einfluß bei der Einstellung des KraftstoffZuflusses zum Motor (24) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassöffnungen als mindestens eine durch den Kolben (68) verlaufende Bohrung ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4, gekennzeichnet durch

- einen doppelt wirkenden Zylinder (62) mit

(i) Hydraulikanschlüssen (64, 66) an gegenüberliegenden Endbereichen des Zylinders (62),

(ii) einem im Zylinder (62) angeordneten Kolben (68) und (iii) einer mit diesem Kolben (68) verbundenen und aus einem Endbereich des Zylinders (62) vorstehenden Kolbenstange (7o);

- einer die Kolbenstange (7o) mit dem Handgashebel (2o) verbindende Übertragungseinrichtung, durch die der Handgashebel (2o) mechanisch der Bewegung des Kolbens (68) folgt;

- einer zwischen der genannten Hydraulikleitung (36) und dem einen Hydraulikanschluß (66) des Zylinders (62) sich erstreckenden Hochdruck-Hydraulikleitung (78), durch die der Kolben (68) in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in der Hydraulikleitung (36) mit Druck beaufschlagt wird:

- in dieser Hochdruck-Hydraulikleitung (78) angeordnete Ventile (74, 76), durch die der Fluß der Hydraulikflüssigkeit durch die Hochdruck-Hydraulikleitung (78) zu dem einen Hydraulikanschluß (66) einstellbar ist;

- einer Nebenschlußleitung, durch die die Hochdruck-Hydraulikleitung (78) mit dem Behälter (28) verbindbar ist und

- einem in dieser Nebenschlußleitung angeordneten Ventil (8o) zur Einstellung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit, die aus der Hydraulikleitung (36) entnommen und dem Behälter (28) zugeführt wird.

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