DE102009019839A1

DE102009019839A1 - Hydraulische Steueranordnung für die Bohle eines Straßenfertigers

Info

Publication number: DE102009019839A1
Application number: DE102009019839A
Authority: DE
Inventors: Hermann Christ; Irina Hagen
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2010-09-16
Also published as: EP2233641A2; EP2233641B1; US20100284742A1; EP2233641B2; EP2233641A3; CN101831860A; US9267248B2; CN101831860B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Betätigungszylinders, welcher kolbenseitig mit einem Straßenfertiger und kolbenstangenseitig mit einer Bohle des Straßenfertigers verbunden ist, mit einem Versorgungsanschluss, einem Tankanschluss und zwei Verbraucheranschlüssen, wobei der Kolben des Betätigungszylinders über die Verbraucheranschlüsse mit einem Belastungsdruck oder einem Entlastungsdruck beaufschlagt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsdruck oder Entlastungsdruck in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Betriebszustand regelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei herkömmlichen Straßenfertigern mit Schwimmbohlen wird die Bohle, welche am Fahrgestell des Straßenfertigers angelenkt ist und von ihm gezogen wird, mittels hydraulischer Betätigungszylinder, welche kolbenseitig bzw. gehäuseseitig mit dem Fahrgestell des Straßenfertigers und kolbenstangenseitig mit der Bohle verbunden sind, in einer gewünschten Stellung gehalten bzw. bewegt, so dass vorgegebene Einbaubedingungen erfüllt werden.
Beim Einbau von Mischgut müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, die die Einbauqualität maßgeblich beeinflussen. Beispielsweise spielt die Temperatur des einzubauenden Mischguts eine wichtige Rolle. Ebenso ist es wichtig, eine konstante Einbaugeschwindigkeit einzuhalten. Aufgrund von äußeren Störungen kann es erforderlich sein, die Position der Bohle in Bezug auf den Untergrund schnell zu verändern. Beim Anhalten oder Anfahren des Straßenfertigers ist besonderes Geschick gefragt, um die Bauarbeiten ordnungsgemäß auszuführen und somit kostenintensive Nacharbeiten zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der herkömmlichen Steuerung bzw. Regelung von hydraulischen Betätigungszylindern für Bohlen zu vermeiden und die Einbauqualität zu verbessern. Ferner soll die Ansteuerung effizient und mit möglichst wenig Verlust behaftet sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1.
Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Die erfindungsgemäße Steueranordnung ist derart ausgebildet, dass der Belastungsdruck oder Entlastungsdruck in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Betriebszustand regelbar ist.
Unter dem „Belastungsdruck” wird hierbei derjenige Druck verstanden, der zum Senken der Bohle führt. Entsprechend wird unter dem „Entlastungsdruck” derjenige Druck verstanden, der zum Heben der Bohle führt. „Vorgegebene Betriebszustände” können sich in Abhängigkeit von der Einbau- bzw. Fahrtgeschwindigkeit des Straßenfertigers unterscheiden. Es fallen auch Anfahr- bzw. Anhaltevorgänge unter vorgegebene Betriebszustände. Wie eingangs angesprochen, können auf einer Baustelle unerwartete Störungen auftreten, beispielsweise Bodenunebenheiten, Temperaturänderungen etc., so dass ein gleichmäßiger Einbau von Straßenbelag erschwert wird. Dem Bediener des Straßenfertigers wird die Arbeit erfindungsgemäß insofern erleichtert, als dass er Betriebszustände bzw. Betriebsmodi vorgeben kann, damit trotz äußerer Einflüsse die Einbauqualität konstant gehalten wird.
Vorzugsweise wird der Belastungsdruck oder Entlastungsdruck in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit des Straßenfertigers geregelt. Die Bohle „schwimmt” im Einsatz auf dem Mischgut und erfährt in Abhängigkeit von der Einbaugeschwindigkeit unterschiedliche Kräfte, die an ihm wirken. Es wird daher bevorzugt die Fahrtgeschwindigkeit des Straßenfertigers als ein Parameter zur Regelung des Be- oder Entlastungsdrucks verwendet.
Vorzugsweise ist die hydraulische Steueranordnung ferner derart ausgebildet ist, dass in einem Betriebszustand „Senken der Bohle” das kolbenstangenseitig austretende, über einen zweiten Verbraucheranschluss in die hydraulische Steueranordnung eintretende Hydrauliköl über einen ersten Verbraucheranschluss wieder der Kolbenseite des Hydraulikzylinders zugeführt wird.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die hydraulische Steueranordnung derart ausgebildet ist, dass in dem Betriebszustand „Senken der Bohle” über einen weiteren Tankanschluss das Hydrauliköl aus einem Tank der Kolbenseite des Hydraulikzylinders zugeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die hydraulische Steueranordnung derart ausgebildet, dass in einem Betriebszustand „Regelung der Bohlenlast” über ein proportionales Druckregelventil der dem Betätigungszylinder kolbenstangenseitig zugeführte Entlastungsdruck geregelt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
1 eine Seitenansicht eines Straßenfertigers mit einer Bohle;
2 einen Hydraulikplan eines ersten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Halten der Bohle”;
3 einen Hydraulikplan eines ersten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Heben der Bohle”;
4 einen Hydraulikplan eines ersten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Senken der Bohle”;
5 einen Hydraulikplan eines ersten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Schwimmen”;
6 einen Hydraulikplan eines ersten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Regeln der Bohlenlast”;
7 einen Hydraulikplan im Betriebsmodus eines ersten Ausführungsbeispiels „Regeln und Entlasten”;
8 einen Hydraulikplan im Betriebsmodus eines ersten Ausführungsbeispiels „Regeln und Andrücken”;
9 einen Hydraulikplan eines zweiten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Regeln und Entlasten”;
10 einen Hydraulikplan eines dritten Ausführungsbeispiels im Betriebsmodus „Regeln und Andrücken”.
1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Straßenfertigers 40. An dem Straßenfertiger 40 ist eine Bohle 41 an der Stelle 42 angelenkt und kann mit Hilfe eines doppeltwirkenden Betätigungszylinders 2 gehoben, gesenkt und in einer beliebigen Stellung gehalten werden. Der Anlenkungspunkt 42 selbst ist über einen Nivellierzylinder 43 höhenverstellbar, um den Anstellungswinkel der Bohle 41 vorzugeben. Dieser Anstellungswinkel bestimmt in Kombination mit der Fahrtgeschwindigkeit in erster Linie die Einbaudicke. Der Betätigungszylinder 2 ist kolbenseitig, d. h. mit dem Zylindergehäuse 2a, mit dem Fahrgestell des Straßenfertigers 40 gelenkig verbunden. Kolbenstangenseitig ist der Betätigungszylinder 2 mit der Bohle 41 gelenkig verbunden. Die Bohle 41 erzeugt aufgrund des Eigengewichts die Gewichtskraft F_B, die senkrecht nach unten gerichtet ist. in der gezeigten Stellung befindet sich der Straßenfertiger 40 auf dem Weg zum Einsatzort, so dass keine Kraft von der Bohle 41 auf den Untergrund direkt ausgeübt wird.
2 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Halten der Bohle”. in diesem Betriebsmodus wird die Bohle 41 beispielsweise für eine Transportbewegung in erhöhter Position gehalten. Dabei ist keines der Wegeventile 11 bis 16 geschaltet, so dass sie nicht bestromt sind. Federgespannte Rückschlagventile 21 bis 24 unterbinden im gezeigten Modus eine Verbindung. Vorzugsweise sind alle Ventile als Sitzventile ausgeführt, so dass keine Leckage auftreten kann. Die Drücke, die kolbenseitig und kolbenstangenseitig anliegen, werden gehalten, so dass kein Absinken der Bohle 41 stattfinden kann. Zwecks Symmetrie kann vorzugsweise ein weiterer Betätigungszylinder 3 parallel geschaltet werden.
3 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Heben der Bohle”. Hierbei sind die Wegeventile 11, 12, 13 geschaltet, auch erkennbar an den „Blitzsymbolen” neben den Ventilbetätigungselementen, so dass sie bestromt sind. Der Versorgungsdruck, der vorzugsweise konstant bei 150 bar liegt, wobei je nach Zylinderdimensionen und Bohlengewicht auch andere Versorgungsdrücke möglich sind, wird für die erfindungsgemäße Steueranordnung über den Versorgungsanschluss 5 entnommen. Die erfindungsgemäße Steueranordnung 1 bildet eine von vielen Einheiten des Straßenfertigers, die verschiedene Funktionen innehaben. Eine Versorgungseinheit (nicht dargestellt) stellt den konstanten Versorgungsdruck zur Verfügung, so dass sich diverse Verbraucher im Sinne einer „Steckdose” daran anschließen können. Über die Ventile 11, 12 liegt der gedrosselte Betätigungsdruck kolbenstangenseitig im Betätigungszylinder 2 an. Gleichzeitig wird das Hydrauliköl aus der Kolbenseite herausgedrückt und über Anschluss 7 und die Ventile 13, 11, 21 dem Tankanschluss 6 zugeführt. Der Kolben 2b wird nach oben in Richtung des Pfeils 34 bewegt, so dass die an der Kolbenstange 2c befestigte Bohle 41 gehoben wird. Vorzugsweise wird das Ventil 12 zeitversetzt geschaltet, um ein leichtes Durchsacken der Bohle 41 beim Beginn des Hebevorgangs zu verhindern. Umgekehrtes gilt entsprechend beim Anhalten.
4 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Senken der Bohle”. Bohlen für Straßenfertiger können bis zu mehreren Tonnen schwer sein. Daher wird das Eigengewicht der Bohle 41 beim Senken genutzt und das Ventil 11 in die gezeigte Ausgangsstellung gebracht. Das kolbenstangenseitig verdrängte Öl beim Senken der Bohle wird über eine Blende 25 angedrosselt, um die Senkgeschwindigkeit zu bestimmen. Ventile 12, 13 sind bestromt und das kolbenstangenseitig verdrängte Hydrauliköl wird über Ventil 11 wieder der Kolbenseite des Betätigungszylinders 2 zugeführt. Die noch fehlende Differenzmenge wird über das Rückschlagventil 22 vom vorgespannten Tankanschluss 6a nachgefüllt, so dass keine Kavitation auftritt. Die Kolbenstange 2c bewegt sich samt Bohle 41 in die gezeigte Pfeilrichtung 35.
5 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Schwimmen” der Bohle 41. Hierbei liegt die Bohle 41 mit ihrem gesamten Gewicht auf dem frisch eingebauten Mischgut auf. Nur Ventile 12, 13 sind geschaltet. Kolbenseite und Kolbenstangenseite der Betätigungszylinder 2, 3 stehen wieder in Verbindung. Versorgungsanschluss 5 und Tankan schluss 6 sind hierbei hauptsächlich ohne Funktion. Es wird lediglich die Differenzmenge bei Unebenheiten etc. über die Rückschlagventile 21, 22 ausgeglichen.
6 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Regeln der Bohlenlast”. Um die Bohlenlast je nach Einsatz zu verringern, wird ein geregelter Druck über Druckregelventil 15, beispielsweise ein Proportionalventil, welches den Druck in einem breiten Bereich von beispielsweise 7 bis 105 bar regeln kann, und über Ventil 14 auf die Kolbenstangenseiten der Betätigungszylinder 2, 3 geleitet. Vorzugsweise beginnt der einstellbare Druckbereich des Proportionalventils 15 nahe bei 0. Zur Vergrößerung der Auflösung des Druckregelbereichs, d. h. zur Erhöhung der Präzision des Be- und Entladungsdrucks, ist es vorteilhaft, den über das Proportionalventil 15 regelbaren, maximalen Druck zu optimieren. Die Entlastung der Bohle 41 führt unter anderem auch zur Erhöhung der hinteren Achslast des Straßenfertigers 40, so dass eine bessere Traktion erreicht wird. Sekundäre Druckbegrenzungsventile 17, 18 sorgen für Sicherheit im Falle eines durch äußere Belastung erhöhten Systemdrucks. Während des Anhaltens wird der von Ventil 15 geregelte Druck erhöht, um die durch den Auftrieb erzeugte Kraft während des Einbauens zu kompensieren, damit die Bohle 41 auf dem heißen Mischgut nicht einsinkt. Beim erneuten Anfahren wird das Ventil 13 für eine bestimmte Zeit geschlossen, damit die Bohle 41 durch ihren Auftrieb auf dem möglicherweise erkaltetem Mischgut nicht nach oben ausweichen kann. Erfindungsgemäß kann der Entlastungsdruck proportional zur Fahrtgeschwindigkeit des Straßenfertigers 40 geregelt werden.
7 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Regeln der Bohlenlast und zusätzliches Entlasten”. Für den Fall, dass beim erneuten Anfahren bedingt durch erkaltetes Mischgut und dadurch erhöhter Zugkraftbedarf, beim radgetriebenen Straßenfertiger 40 die Räder durchdrehen, kann diese Funktion per federbelastetem Druckknopf (nicht dargestellt) aktiviert werden. Hierbei wird durch erhöhten Druck, einstellbar am Ventil 15, an den Kolbenstangenseiten der Betätigungszylinder 2, 3 die Bohle 41 entlastet, d. h. in Pfeilrichtung 34 bewegt, um somit höhere Zugkraftübertragung zu realisieren.
8 zeigt einen Hydraulikplan der erfindungsgemäßen Steueranordnung 1 beim „Regeln der Bohlenlast und zusätzliches Andrücken”. Mit dem Ventil 16 lässt sich, um ein Aufschwimmen der Bohle 41 beim erneuten Anfahren zu verhindern, zusätzlich zum Bohleneigengewicht eine Kraft erzeugen, die abhängig ist vom Kolben-Stangen-Verhältnis und dem Druck, der auf die Bohle 41 wirkt. Dabei sind die Ventile 11, 12, 13 unbestromt (vorgespannte Schwimmstellung).
Die beschriebene erfindungsgemäße Steueranordnung wirkt parallel auf beide Hydraulikzylinder 2 und 3. Dies ist für den größten Teil der Anwendungen, insbesondere bei den kleinen Straßenfertigern, ausreichend. Be schweren Maschinen, insbesondere mit Bohleverbreiterungen, kann es sinnvoll sein, die erfindungsgemäße Steueranordnung für jeden Hydraulikzylinder 2, 3 separat vorzusehen, so dass jeder Zylinder 2, 3 separat ansteuerbar ist. Insbesondere dann, wenn die Bohle 41 nicht symmetrisch verbreitert ist und somit der Schwerpunkt der Bohle 41 nicht mehr genau zwischen den beiden Hydraulikzylindern 2, 3 liegt, ist es vorteilhaft, anstelle einer parallelen Ansteuerung der Zylinder 2, 3 über eine erfindungsgemäße Steueranordnung für jeden Zylinder 2, 3 eine eigene Steueranordnung vorzusehen. Je nach Schwerpunktlage der Bohle 41 kann es beispielsweise notwendig sein, den einen Hydraulikzylinder 2 zu entlasten und gleichzeitig den anderen Hydraulikzylinder 3 zu belasten.
9 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steueranordnung. Sie unterscheidet sich von der in 1 bis 8 gezeigten, ersten Ausführungsform dadurch, dass die Ventile 14 und 16 der ersten Ausführungsform durch ein 3/3-Wegeventil 14a ersetzt worden sind. Auch hierbei kann wahlweise, dem aktuellen Fahrzustand entsprechend, die Bohle 41 be- oder entlastet werden. Die Vorteile gegenüber der ersten Ausführungsform liegen zum einen in der Verringerung der Anzahl von Bauteilen und zum anderen in der Vereinfachung der Schaltvorgänge, da beispielsweise zum „Andrücken” der Bohle 41, d. h. zusätzliche Ausübung von definiertem Belastungsdruck, anstelle von zwei Schaltvorgängen, nämlich Schalten von Ventilen 14 und 16, nur noch ein Schaltvorgang für Ventil 14a benötigt wird. In der gezeigten Stellung liegt der Betriebsmodus „Regeln und Entlasten” vor. Hierbei kann je nach Bedarf ein geregelter Entlastungsdruck auf die Kolbestangenseiten der Hydraulikzylinder 2, 3 gegeben werde, so dass die Bohle 41 sich in Richtung des Pfeiles 34 bewegen kann.
10 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steueranordnung. Im Vergleich zur in 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die 2/2-Wegeventile 14, 16 nicht mehr zumindest teilweise „in Reihe” sondern parallel angeordnet, wobei der Ausgang des Ventils 14 mit den Kolbenstangenseiten und der Ausgang des Ventils 16 mit den Kolbenseiten der Hydraulikzylinder 2, 3 verbunden sind. Es lässt sich auch mit dieser Ausführungsform wahlweise, entsprechend dem aktuellen Fahrzustand, die Bohle 41 be- oder entlasten. In der gezeigten Stellung liegt der über das Druckregelventil 15 geregelte Druck durch Betätigung des Ventils 16 an den Kolbenseiten der Hydraulikzylinder 2, 3 an, so dass die Bohle eine zusätzliche Kraft in Richtung des Pfeils 35 erfährt.

Claims

Hydraulische Steueranordnung (1) zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Betätigungszylinders (2), welcher kolbenseitig mit einem Straßenfertiger (40) und kolbenstangenseitig mit einer Bohle (41) des Straßenfertigers (40) verbunden ist, mit einem Versorgungsanschluss (5), einem Tankanschluss (6) und zwei Verbraucheranschlüssen (7, 8), wobei der Kolben (2b) des Betätigungszylinders (2) über die Verbraucheranschlüsse (7, 8) mit einem Belastungsdruck oder einem Entlastungsdruck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsdruck oder Entlastungsdruck in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Betriebszustand regelbar ist.
Hydraulische Steueranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungsdruck oder Entlastungsdruck in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit des Straßenfertigers (40) regelbar ist.
Hydraulische Steueranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steueranordnung (1) derart ausgebildet ist, dass in einem Betriebszustand „Senken der Bohle” das kolbenstangenseitig austretende, über den zweiten Verbraucheranschluss (8) in die hydraulische Steueranordnung (1) eintretende Hydrauliköl über den ersten Verbraucheranschluss (7) wieder der Kolbenseite des Betätigungszylinders (2) zugeführt wird.
Hydraulische Steueranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steueranordnung (1) derart ausgebildet ist, dass in dem Betriebszustand „Senken der Bohle” über einen weiteren Tankanschluss (6a) das Hydrauliköl aus einem Tank der Kolbenseite des Betätigungszylinders (2) zugeführt wird.
Hydraulische Steueranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steueranordnung (1) derart ausgebildet ist, dass in einem Betriebszustand „Regelung der Bohlenlast” über ein proportionales Druckregelventil (15) der dem Betätigungszylinder (2) kolbenstangenseitig zugeführte Entlastungsdruck geregelt wird.