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Steuergerät für Betonmi schfahrzeuge
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und ähnlich angetriebene Maschinen
Die Erfindung betrifft
ein Steuergerät für den Antrieb der Mischertrommeln von Betonmischfahrzeugen und
ähnlich angetriebenen Maschinen.
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Die bekannten Betonmischfahrzeuge transportieren in einer auf dem
Fahrzeugchassis gelagerten großen Trommel Beton und halten diesen während der Fahrt
dadurch in flüssigem Zustand, daß die Trommel ständig langsam in einer Richtung
gedreht wird, in der die in der Trommel enthaltenen Schaufelbleche den Beton vor
dem Ausfließen zurückhalten und wieder in die Trommel zurücklenken. Zur Entleerung
wird die Trommel dann in der entgegengesetzten Richtung gedreht, in der die Schaufelbleche
den Beton nach außen drücken.
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Der Antrieb der Trommel erfolgt durch ein hydrostatisches Getriebe,
das aus einem Hydraulikmotor und einem Pumpenteil besteht. Der Hydraulikmotor wird
seinerseits von einem Motor angetrieben. Dieser Motor kann entweder der Fahrzeugmotor
selbst sein, es kann dafür aber auch ein separater Dieselmotor vorgesehen sein.
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Eine Schwierigkeit für die Steuerung der Mischertrommel und damit
für deren Steuergerät ergibt sich nun daraus, daß die Leistung dieser Motore sehr
unterschiedlich ist. Während der Fahrzeugmotor etwa eine Leistung von 250 kW hat,
hat der Separatmotor nur eine Leistung von etwa 50 kW. Die Schwierigkeit besteht
nun darin, daß bei dem als Zahnstangengeber ausgebildeten Steuergerät sowohl die
Gaszufuhr für den Motor als auch die Zustellung der Pumpe mit einem einzigen Bedienungshebel
über eine Steuerkulisse gesteuert wird. Die Steuerung erfolgt mit dem Zahnstangengeber,
an dem zwei Abtriebe in Form von schlauchgeführten Zug-Druck-Kabeln angelenkt sind
und dessen Bedienungshebel aus einer MitteSstellung heraus nach der einen oder anderen
Seite gesc8gnkt wird Während dabei die Steuerung für das Gas mittels eines Gaszuges
über eine Kulisse stets in derselben Richtung erfolgt, ohne Rücksicht darauf, nach
welcher Seite der Bedienungshebel geschwenkt wird (weil eben nur mehr oder weniger
Gas gegeben werden kann), wird die Hydraulikpumpe in die eine oder andere Drehrichtung
geschaltet. Dadurch wird ihre Abtriebswelle entweder auf Links- oder auf Rechtsdrehung
geschaltet, je nachdem, ob sich die Trommel zum Mischen in der einen Richtung oder
zum Entleeren in der anderen Richtung drehen soll.
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Die Steuergeräte sind als Zahnstangengeber in der Weise ausgebildet,
daß bei Bewegung des Bedienungshebels aus seiner Mittelstellung heraus zunächst
die Hydropumpe geschaltet wird und erst später, nach einem vorbestimmten Drehwinkel
des Bedienungshebels, auch zusätzlich Gas gegeben wird. Dies ist möglich, weil in
den unteren Drehzahlbereichen der Trommel zunächst das Standgas des Motores ausreicht.
Erst bei höheren Drehzahlen wird zusätzlich Gas gegeben.
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Es ist aber leicht einzusehen, daß das Gas ganz unterschiedlich dimensioniert
sein muß, je nachdem, ob der Hydraulikmotor von dem starken Fahrzeugmotor oder von
dem vergleichsweise schwachen Separatmotor angetrieben wird. Im ersteren Falle wird
nur ein geringes Gas benötigt, im letzteren Falle wird dagegen sehr viel mehr Gas
gebraucht.
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Die Schwierigkeit besteht nun darin, sowohl bei Verwendung des Fahrzeugmotors
als auch eines Separatmotors eine genügend feinfühlige Aussteuerung bei etwa gleich
großem Schwenkwinkel des Betätigungshebels zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der
angegebenen Art zu schaffen, mit dem diesen unterschiedlichen Bedingungen in einfacher
Weise Rechnung getragen werden kann.
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Das Ziel ist dabei, ein quasi Einheitssteuergerät zu haben, das durch
einfache Umstellung sowohl in Betonmischfahrzeuge eingebaut werden kann, bei denen
der Hydraulikmotor vom Fahrzeugmotor angetrieben wird, als auch in solche Mischerfahrzeuge
, bei denen der Hydraulikmotor von einem Separatmotor angetrieben wird.
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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch ein Steuergerät gelöst,
das die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweist.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Schlauch des
die Gasversorgung steuernden Zug-Druck-Kabels am Steuergerät in der Weise in mehreren
Positionen befestigbar ist, daß der Abstand zwischen dem einen Endpunkt des Gashebels
und dem beweglichen Ende des Schlauches Verändert wird.
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Wird der Schlauch in einer Position befestigt, in der der Abstand
zwischen diesen Enden kürzer ist, so streckt sich dadurch das im wesentlichen zwischen
zwei festen Punkten angelenkte und zunächst in einem Bogen verlaufende Zug-Druck-tabel.
Dadurch wird der Gashebel des Motors geschwenkt, d.h., es wird auf den Antriebsmotor
ein Vor-Gas gegeben, durch das die Grunddrehzahl des Motors erhöht wird. Von dieser
Grunddrehzahl aus erfolgt dann durch Zustellung des Bedienungshebels des Steuergerätes
das weitere Gasgeben und die Zuschaltung der Hydropumpe in einer durch die Kulisse
vorbestimmten und festgelegten Relation zueinander.
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Mit dem Schlauch des Gas-Zuges in dieser Position ist das Steuergerät
geeignet zum Einbau in ein Betonmischfahrzeug, bei dem der Hydromotor von einem
Separatmotormitrelativ geringer Leistung angetrieben wird.-Wegen dieser geringen
Leistung benötigt der Separatmotor ein solches Vor-Gas, von dem aus dann die eigentliche
Steuerung erfolgt.
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Wird dagegen der Hydromotor von dem starken Fahrzeugmotor angetrieben,
so wird ein solches Vor-Gas nicht benötigt.
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Folglich ist der Schlauch des Gas-Zuges in einer Position zu befestigen,
in welcher der Abstand zwischen dem Endpunkt des Kabels und dem beweglichen Ende
des Schlauches relativ lang ist. Dadurch verläuft das gesamte Zug-Druck-Kabel in
einem Bogen. Das bedeutet, daß das Kabel am Antriebsmotor weiter angezogen ist,
als bei der vorherigen Schlauchposition, so daß ein Vor-Gas nicht gegeben wird.
Innerhalb des Gehäuses des Steuergerätes können für die Befestigung des Schlauches
des Gaszuges Positionen vorbereitet sein. Je nachdem für was für eine Art Betonmischer
das Steuergerät bestimmt ist, kann der Schlauch dann bei der Montage in die eine
oder andere Position eingehängt, gesteckt oder sonstwie befestigt werden.
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Insbesondere wird jedoch vorgeschlågen, den Schlauch des Gaszuges
mit seinem beweglichen Ende an einem Bauelement zu befestigen, das in die eine oder
andere Position, evtl.
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auch noch in eine Zwischenposition, umschaltbar ist, und mit diesem
Bauelement einen Betätigungshebel zu verbinden, der außen am Gehäuse des Steuergerätes
zugänglich ist.
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Der Bedienende hat dann die Möglichkeit, jederzeit den Gaszug-Schlauch
in die Vor-Gas-Stellung zu schalten bzw. aus ihr wieder heraus in die Normalstellung
zu bringen. Er hat aber auch die Möglichkeit zur Berücksichtigung verschiedener
Betongüten den Gaszug-Schlauch in einer Zwischenstellung zu belassen.
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Diese Möglichkeiten sind besonders deshalb bedeutsam, weil auch bei
den Betonmischern mit Antrieb des hydrostatischen Getriebes durch einen Separatmotor
das Vor-Gas nicht immer und ständig benötigt wird, sondern nur dann, wenn gezielt
mit erhöhter Drehzahl der Trommel gemischt werden soll, oder wenn entleert werden
soll. Für die normale Drehung der Trommel während des Transportes ist das Vor-Gas
auch bei den relativ schwachen Separatmotoren nicht immer erforderlich. Würde daher
der Schlauch des Gaszuges immer und unveränderbar in der Vor-Gas-Stellung befestigt,
so wurde der Separatmotor oft mit einer unnötig hohen Drehzahl gefahren. Das Würde
zu einem unnötig hohen Kraftstoffverbrauch führen und dabei auch die Umwelt mit
Abgasen zu sehr belasten.
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Außerdem kann eine erhöhte Drehzahl während der Fahrt zu einem Schleudern
des Fahrzeuges führen. Es ist daher wesentlich rationeller, die Vor-Gas-Stellung
des Gaszug-Schlauches von außen wahlweise aus- und einschaltbar zu machen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Funktion eines Zug-Druck-Kabels in normaler Stellung,
Fig. 2 die Wirkung einer Verkürzung des Abstandes zwischen dem Endpunkt des Kabels
und dem freien Ende des Schlauches, Fig. 3 schematisch eine perspektivische Ansicht
des -Steuergerätes mit seinen einzelnen Bauelementen.
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In den Fig.l und Fig.2 ist die Wirkungsweise der Schlauchverschiebung
bei einem Zug-Druck-Kabel erläutert. Diese Schlauchverschiebung bewirkt die Vorgaseinstellung.
Fig.1 zeigt das Kabel in seiner normalen Stellung, in der das Kabel und der Schlauch
etwas durchgebogen sind. Mit 1 ist das Kabel bezeichnet, das in einem Schlauch 2
geführt wird. Das Kabel ist auf der einen Seite an einem Hebel 3 befestigt, der
um einen Bolzen 4 drehbar ist und durch den das Gas geregelt wird.
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Auf der anderen Seite ist das Kabel an einer Kulissenplatte 5 angelenkt,
die in Richtung des Doppelpfeiles verschiebbar ist.
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Es ist einleuchtend, daß bei Verschiebung des Schiebers über das Kabel
1 der Hebel 3 geschwenkt wird.
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Der Schlauch 2 ist in der Darstellung auf der linken Seite mit seinem
Ende 2a ortsfest gelagert. Auf der rechten Seite ist er jedoch nicht fest, sondern
das Ende 2b ist in Richtung des Pfeiles A (Fig.1) um die Strecke B verschiebbar.
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Dieser Zustand ist in Fig.2 gezeigt. Durch die Verschiebung des Schlauchendes
2b um die Strecke B streckt sich der Schlauch und streckt dabei auch das Kabel 1.
Da die Kulissenplatte 5 aber insoweit unbeweglich ist, kann dies nur dadurch gescheW
,daß der Hebel 3 geschwenkt wird, wie dies Fig. 2 zeigt. Der Hebel 3 wird dadurch
in die Grunddrehzahlstellung gebracht.
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Erst von dieser Stellung aus wird der Hebel 3 geschwenkt, wenn nunmehr
eine Steuerung erfolgt, die durch Bewegung der Kulissenplatte 5 z.B. in Pfeilrichtung
C eingeleitet wird. Durch die Verschiebung des Schlauchendes 2b um die Strecke B
hat der Hebel 3 quasi eine Voreinstellung erfahren.
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Fig.3 zeigt die Anwendung dieses Prinzips bei einem Steuergerät der
erfundenen Art. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem Zahnstangengeber 6,
der mittels eines Stellhebels 7 betätigt wird. Der Geber enthält ein Zahnrad 8 und
besitzt zwei Abtriebe.
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Den einen Abtrieb bildet eine Zahnstange 9, die durch das Zahnrad
8 aus einer Mittelstellung heraus nach der einen oder anderen Seite verschoben wird.
An dieser Zahnstange 9 ist das Kabel 10 eines sonst nicht weiter dargestellten Zug-Druck-Kabels
befestigt. Dieses Kabel steuert die Pumpe des hydrostatischen Getriebes auf Vor-
oder Rücklauf.
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Den anderen Abtrieb bildet eine Kurbel 11, die mit der Zahnradachse
fest verbunden ist. Ein Stift 11a der Kurbel greift in einen Schlitz 5 a der Kulissenplatte
5 und drückt diese und damit das Kabel 1 in der Darstellung der Fig.3 nach links.
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Dieses Kabel 1 stellt den Gaszug für den Antriebsmotor des Hydromotors
dar, wie noch erläutert werden wird.
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Der Schlauch 2 des Kabels 1 ist an einem beweglichen Bauelement 12
angelenkt, das in axialer Richtung zwischen zwei Endstellungen um die Strecke B
verschoben werden kann, wobei aber auch Zwischenstellungen eingenommen werden können.
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Dies geschieht über eine Kurbel 13 mit Stift 13a und einen Betätigungshebel
14. In der einen Endstellung nimmt das Element 12 mit dem daran befestigten SchlauChende
die ausgezogene Stellung ein (= Vorgasstellung), in der anderen Endstellung - nach
Umschaltung des Betätigungshebels 14 um 180,0 - steht das Element 12 in der gestrichelt
gezeigten Stellung.
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Die vorbeschriebenen Bauelemente können alle in einem geschlossenen
Gehäuse untergebracht sein, aus dem nur der Schlauch 20 des Kabels lo und der Schlauch
2 des Kabels 1 (jeweils mit Kabel) herausragen, und an dem sonst nur der Stellhebel
7 und der Betätigungshebel 14 zugänglich sind.
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Die Funktion dieses Steuergerätes ist wie folgt: Der Stellhebel 7
wird zum Mischen des Betons nach der einen Seite, zum Entleeren der Trommel jedoch
nach der anderen Seite bewegt. Dadurch wird auch die Zahnstange 9 entweder nach
der einen oder nach der anderen Seite verschoben und schaltet die Pumpe des Hydrogetriebes
auf Rechts- oder Linkslauf. Dabei wird im Anfang der Bewegung kein zusätzliches
Gas benötigt.
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Es reicht aus, wenn der Antriebsmotor zunächst im Leerlauf läuft.
Deshalb ist der Schlitz 5a in seinem Mittelteil kreisbogenförmig gestaltet. Der
Stift 11a bewirkt daher am Anfang seiner Schwenkung noch keine Verschiebung der
Kulissenplatte 5.
Erst nach einem vorgegebenen Ausschlag (z.B.
500) des Stellhebels 7 muß die Motordrehzahl erhöht werden, daß heißt, es muß zusätzlich
Gas gegeben werden, um den Motor nicht abzuwürgen. Dies tritt dann ein, wenn der
Stift 11a auf den geraden Teil des Schlitzes 5a trifft.
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Da bei dem Motor im übrigen in gleicher Weise Gas gegeben werden muß,
egal ob die Pumpe auf Mischen oder auf Entleeren geschaltet wird, ist der Kurvenverlauf
des Schlitzes 5a symmetrisch zur Horizontalachse 15. Während somit bei Drehung des
Stellhebels 7 nach der einen oder anderen Seite sich die Zahnstange 9 ebenfalls
nach der einen oder anderen Seite bewegt, bewegt sich die Kulissenplatte 5 bei Drehung
des Hebels 7 immer nach der gleichen Richtung.
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Die in der Fig.3 gestrichelte Stellung des Bauelementes 12 ist nun
diejenige Stellung, die dieses Element - und mit ihm der Schlauch 2 - einnehmen
muß, wenn kein Vorgas benötigt wird, d.h., wenn der Motor des hydrostatischen Getriebes
von dem starken Fahrzeugmotor angetrieben wird.
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Wird der Motor des Hydrogetriebes aber von einem relativ schwachen
Separatmotor angetrieben, so wird bereits von Anfang an mehr Gas für den Separatmotor
benötigt. Dieser Motor benötigt quasi ein Vor-Gas. Das wird durch Umlegen des Hebels
14 bewirkt.
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Es wird dadurch das Schlauchende 2b in der anhand der Fig.2 erläuterten
Weise verschoben und damit über das Kabel 1 der Hebel 3 in eine Vor-Stellung gebracht,
ohne daß deswegen etwa die Kulissenplatte 5 oder der Stellhebel 7 bewegt werden
müßten. Aus dieser so erzielten Voreinstellung heraus wird nun das Steuergerät in
der bereits beschriebenen Weise zum Mischen oder zum Entleeren der Trommel betätigt.
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Während des Transportes, bei dem die Trommel nur in ganz langsamer
Bewegung gehalten wird, um ein Erstarren des Betons zu verhindern, genügt auch bei
einem Separatmotor das normale Leerlaufgas, so daß zu diesem Zweck der Betätigungshebel
14 wieder in die gestrichelt gezeigte Stellung geschwenkt werden kann. Es wird dadurch
Energie gespart und die Umweltbelastung wird deutlich vermindert.