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WO2011012187A1 - Drehwerksantrieb - Google Patents

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WO2011012187A1
WO2011012187A1 PCT/EP2010/003572 EP2010003572W WO2011012187A1 WO 2011012187 A1 WO2011012187 A1 WO 2011012187A1 EP 2010003572 W EP2010003572 W EP 2010003572W WO 2011012187 A1 WO2011012187 A1 WO 2011012187A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
pump
line
valve
drive according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/003572
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Seppo Antero Tikkanen
Wolfgang Kauss
Edwin Heemserk
Uwe Neumann
Arne Weidemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2011012187A1 publication Critical patent/WO2011012187A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
    • E02F9/10—Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
    • E02F9/12—Slewing or traversing gears
    • E02F9/121—Turntables, i.e. structure rotatable about 360°
    • E02F9/123—Drives or control devices specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/84—Slewing gear
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    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
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    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic slewing gear drive for mobile working equipment (for example excavator) according to the preamble of patent claim 1.
  • hydraulic slewing drives a slewing motor to drive a superstructure or superstructure is supplied by a pump via a directional control valve with pressure medium.
  • brake energy is generated as a function of the rotational speed and the mass of the rotated superstructure or superstructure. This is usually reduced by acting as a pump slewing motor and pressure relief valves, the pressure fluid flows back into a tank.
  • a disadvantage of the latter hydraulic slewing drives is the device-technical complexity in particular in connection with the hydraulic accumulator and the associated valve technology.
  • the invention is based on the object to provide a hydraulic slewing drive for mobile equipment that can be regeneratively braked with low device complexity.
  • the inventive hydraulic slewing drive for a mobile working device has a pump which is connected via a pump line to a control-way valve, wherein the pump line via a Unloadingventil is relieved to a tank. Furthermore, the slewing drive has two working lines, via which the control directional control valve is connected to a slewing motor, wherein at least one further consumer can be supplied by the pump. In this case, in a delay of the acting as a pump slewing motor of this via at least one Druckzuschaltventil pressure medium can be fed into the pump line. This is a regenerative braking of a superstructure or superstructure of the mobile implement possible, with other consumers of the mobile implement are additionally supplied with the appropriate pressure medium.
  • a regeneration line which opens out into the pump line branches off from each working line, in each of which a pressure-adjusting valve is provided. This regenerative braking is possible in both directions of rotation of the slewing motor.
  • a preferred embodiment of the slewing drive according to the invention has two pressure switching valves, wherein a connection pressure of the pressure switching valves is higher than a maximum opening pressure of the unloading valve.
  • the two pressure switching valves are acted upon in the opening direction by the pressure in the connected working line and in the closing direction only by a spring, wherein a spring-side leakage oil connection of each pressure switching valve is connected to the tank.
  • a bias of the spring via an actuatable by a control pressure adjusting piston is adjustable. This allows an operator or driver of the mobile work unit to select a brake pressure.
  • the two working lines are connected via a respective suction line with the tank, wherein in each Nachsaug ein a in the direction of the working line opening check valve is arranged.
  • the control-way valve is a proportional 4/3-way valve which shuts off the pump line and the two working lines in a basic position of its valve body, and in switching positions of its valve body a working line with the pump line and the other working line with connects to the tank.
  • the pump can be a pressure-controlled or pressure-controlled variable displacement pump.
  • the power of the pump can be regulated down or adjusted accordingly.
  • the pump may also be a quantity-controlled variable displacement pump, while a rotational speed sensor must be provided on the rotary engine. By the speed sensor, the amount of the regeneratively fed pressure medium can be determined, and the variable displacement can be regulated down or adjusted accordingly.
  • the delivery volume of the variable displacement pump can be determined and adjusted electronically from the position of at least one operating device set by the operator.
  • the unloading valve is a proportional 2/2-way valve which is acted upon in the opening direction by the pressure in the pump line and in the closing direction by a spring.
  • this directional valve or pressure limiting valve pressure medium which can not be used regeneratively by the at least one further consumer can flow away from the pump line to the tank during braking.
  • the unloading valve is additionally acted upon in the closing direction by the pressure of a load-sensing signaling line which is connected to the inlet working line and to a working line of at least one other consumer of the mobile implement is connected.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a hydraulic slewing drive according to the invention with Druckschaltaltventilen
  • FIG. 2 shows a pressure-adjusting valve of a second embodiment of a hydraulic slewing drive according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a hydraulic slewing gear drive according to the invention. He has a variable displacement pump 1, which promotes pressure medium in a pump line 2 in an open circuit from a tank. Via this pump line 2, a slewing gear motor 4 and at least one further consumer, not shown, of a mobile working device (eg excavator) are supplied with pressure medium.
  • a mobile working device eg excavator
  • the slewing gear motor 4 is connected via two working lines 6, 8 to two working ports A, B of a continuously adjustable control-way valve 10.
  • the control valve 10 is further connected via a pump port P to the pump line 2 and a tank port T to the tank T. In a middle position of a non-illustrated valve body control directional control valve 10 shown in Figure 1, all four ports A, B, P, T are shut off.
  • the slewing motor 4 is connected via a shaft 12 with a (not shown) construction or superstructure of the mobile implement in operative connection.
  • a (double-sided possible) rotation or pivoting of the superstructure or superstructure by appropriate proportional adjustment of a valve body (not shown) of the control-directional valve 10.
  • the connection A and thus the working line 6 supplied with high pressure while the pressure medium flows back on the low pressure side via the working line 8 and the working port B to the tank T.
  • the tank T is connected via a tank line 14 with the low pressure side of at least one further consumer of the mobile implement.
  • an unloading valve 16 is connected, which is designed as a proportional 2/2-way valve and the pump line 2 relieved when exceeding a maximum pressure to the tank T.
  • a valve body of the unloading valve 16 is moved from the basic position shown in Figure 1 in the direction indicated by a. It acts via a control line 18 in
  • the slewing gear motor 4 can also be operated as a pump and thereby - depending on the direction of rotation - pressure medium in one of two regeneration lines 22a, 22b, 24a, 24b promote.
  • This operating state is produced according to the invention when the driver or operator of the mobile working device switches the control directional control valve 10 to the middle position (shown in FIG. 1) so as to end a rotational movement of the superstructure or superstructure. Due to inertia forces existing rotational energy drives via the shaft 12 acting as a pump slewing motor 4, whereby this promotes through the corresponding regeneration line 22a, 22b or 24a, 24b and further through a connecting line 26 pressure medium in the pump line 12.
  • the kinetic energy is converted to decelerate into hydraulic energy to supply the at least one other consumer of the mobile implement.
  • This can be in the case of the excavator described here, for example, a hydraulic cylinder of his stem or his jib.
  • the corresponding pressure medium flows in the pump line 2 in Figure 1 to the left.
  • the pressure medium flows through the Unloadingventil 16 to the tank T. It prevails in the load-sensing reporting line LS, the relatively low pressure of the working line 6, 8, sucked in the pressure fluid from the slewing motor 4 becomes. Including the pressure equivalent applied by the spring 20, the pressure acting in the closing direction of the unloading valve 16 is lower than the pressure acting through the control line 18 in the opening direction, so that the unloading valve 16 opens in this operating state.
  • variable displacement pump 1 can be controlled down and so the energy consumption of the mobile implement can be reduced.
  • a pressure switching valve 28, 30 is provided in each regeneration line 22a, 22b, 24a, 24b. This opens only at an opening pressure defined in the regeneration line 22a, 24a by a respective spring, this opening pressure acting via a respective control or leakage oil line 36, 38 in the opening direction of the corresponding pressure switching valve 28, 30.
  • a Nachsaug Hartman 40, 42 is connected to each working line 6, 8, which are connected via a common connecting line 44 to the tank line 14 and the tank T.
  • a check valve 46, 48 is arranged, which in the direction of the tank T and the connecting line 44 to the respective working line 6, 8 opens, while it closes in the opposite direction.
  • valve body (not shown) of the pilot valve 10 is e.g. shifted to one of the switching positions indicated by a, whereby pressure fluid flows through the working line 6 to the rotating mechanism motor 4 and is prevented by the check valve 46 to flow to the tank T.
  • the variable displacement pump 1 can be pressure-controlled or pressure-controlled or alternatively quantity-controlled. In the latter case, a speed sensor 50 is provided on the shaft 12. In the regenerative braking mode, the volumetric flow rate is determined or calculated by means of this, which is conveyed into the pump line 2 by the rotary-gear motor 4 acting as a pump. Based on this value, the delivery volume of the variable displacement pump 1 is reduced by swinging back.
  • Figure 2 shows one of two pressure switching valves 28 ', 30' of a second embodiment of the hydraulic slewing drive according to the invention.
  • the pressure switching valves 28 ', 30' replaced the pressure switching valves 28, 30 of Figure 1.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment of Figure 1.
  • a bias of acting in the closing direction springs of the two pressure switching valves 28 ', 30' is adjustable.
  • the opening pressure or brake pressure in the regeneration line 22a, 24a can be adjusted by the driver or operator of the mobile implement.
  • the two pressure switching valves 28 ', 30' can have two different bias voltages (such as pressure boost stages in pressure relief valves) or a continuously adjustable bias of their springs. This is achieved by a biased by a control pressure PST biasing or actuator piston, where the Feathers supported.
  • the adjusting piston can assume different positions in the respective pressure-adjusting valve 28 ', 30'.
  • a hydraulic slewing drive for a mobile working device with a pump which is connected via a pump line to a control-way valve, wherein the pump line is relieved via an unloading valve to a tank. Furthermore, the slewing drive has two working lines, via which the control directional valve is connected to a slewing motor, wherein at least one further consumer can be supplied by the pump. According to the invention, pressure medium can be fed into the pump line by means of a delay of the rotating-mechanism motor acting as a pump via at least one pressure-adjusting valve.

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Abstract

Offenbart ist ein hydraulischer Drehwerksantrieb für ein mobiles Arbeitsgerät mit einer Pumpe (1), die über eine Pumpenleitung (2) an ein Steuer-Wegeventil (10) angeschlossen ist, wobei die Pumpenleitung (2) über ein Unloadingventil (16) zu einem Tank (T) entlastbar ist. Weiterhin hat der Drehwerksantrieb zwei Arbeitsleitungen (6,8), über die das Steuer-Wegeventil (10) mit einem Drehwerksmotor (4) verbunden ist, wobei von der Pumpe (1) auch zumindest ein weiterer Verbraucher versorgt werden kann. Erfindungsgemäß kann bei einer Verzögerung des als Pumpe wirkenden Drehwerksmotors (4) über zumindest ein Druckzuschaltventil (28, 28', 30, 30' ) Druckmittel in die Pumpenleitung (2) eingespeist werden.

Description

Beschreibung Drehwerksantrieb
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehwerksantrieb für mobile Arbeitsgeräte (z.B. Bagger) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei hydraulischen Drehwerksantrieben wird ein Drehwerksmotor zum Antrieb eines Aufbaus bzw. Oberwagens von einer Pumpe über ein Wegeventil mit Druckmittel versorgt.
Bei der Beendigung der Drehbewegung über ein Zusteuern des Wegeventils entsteht in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit und der Masse des gedrehten Aufbaus bzw. Oberwagens Bremsenergie. Diese wird meistens über den als Pumpe wirkenden Drehwerksmotor und über Druckbegrenzungsventile abgebaut, wobei das Druckmittel in einen Tank zurückströmt.
Die DE 198 33 489 A1 zeigt einen Drehwerksantrieb für einen Bagger, bei dem beide Arbeitsleitungen eines Drehwerksmotors über Bremsventile zum Tank entlastet werden können.
Nachteilig an derartigen Drehwerksantrieben ist, dass die Bremsenergie nicht regeneriert werden kann. Insbesondere bei mobilen Arbeitgeräten, deren schwerer Aufbau oft gedreht und abgebremst wird, entsteht auf diese Weise oft beträchtliche Verlustenergie.
In der Druckschrift US 6,584,769 ist eine hydraulische Schaltung offenbart, wobei Druckzuschaltventile zwischen jedem Anschluss des Drehwerksmotors und einem Hydrospeicher angeordnet sind. Der Hydrospeicher ist mit dem verbraucherseitigen Anschluss einer Hydromaschine verbunden. Mit dieser Schaltung kann Bremsenergie des Drehwerks in dem Hydrospeicher gespeichert und von der Hydromaschine genutzt werden. Die Druckschrift DE 697 35 941 T2 zeigt eine Steuervorrichtung für eine Baumaschine, bei der eine Bremsung des Drehwerks über eine Einspeisung von Druckmittel in die Pumpenleitung erfolgt. Die entsprechende Druckmittelverbindung wird über ein Druckzuschaltventil gesteuert und mündet stromabwärts eines Rückschlagventils in die Pumpenleitung. Im Bereich der Mündung ist ein Hydrospeicher an die Pumpenleitung angeschlossen, so dass Bremsenergie des Drehwerks gespeichert und regeneriert werden kann.
Nachteilig an den letztgenannten hydraulischen Drehwerksantrieben ist der vorrichtungstechnische Aufwand insbesondere im Zusammenhang mit dem Hydrospeicher und der zugeordneten Ventiltechnik.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen hydraulischen Drehwerksantrieb für mobile Arbeitsgeräte zu schaffen, der mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand regenerativ gebremst werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hydraulischen Drehwerksantrieb nach Patentanspruch 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäße hydraulische Drehwerksantrieb für ein mobiles Arbeitsgerät hat eine Pumpe, die über eine Pumpenleitung mit einem Steuer-Wegeventil verbunden ist, wobei die Pumpenleitung über ein Unloadingventil zu einem Tank entlastbar ist. Weiterhin hat der Drehwerksantrieb zwei Arbeitsleitungen, über die das Steuer- Wegeventil mit einem Drehwerksmotor verbunden ist, wobei von der Pumpe auch zumindest ein weiterer Verbraucher versorgbar ist. Dabei kann bei einer Verzögerung des als Pumpe wirkenden Drehwerksmotors von diesem über zumindest ein Druckzuschaltventil Druckmittel in die Pumpenleitung eingespeist werden. Dadurch ist eine regenerative Bremsung eines Aufbaus oder Oberwagens des mobilen Arbeitsgerätes möglich, wobei andere Verbraucher des mobilen Arbeitsgerätes mit dem entsprechenden Druckmittel zusätzlich versorgt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung zweigt von jeder Arbeitsleitung eine in die Pumpenleitung mündende Regenerationsleitung ab, in der je ein Druckzuschaltventil vorgesehen ist. Dadurch ist regeneratives Bremsen in beiden Drehrichtungen des Drehwerksmotors möglich.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehwerksantriebes hat zwei Druckzuschaltventile, wobei ein Zuschaltdruck der Druckzuschaltventile höher als ein maximaler Öffnungsdruck des Unloadingventils ist. Dadurch ist im Moment der Öffnung des jeweiligen Druckzuschaltventils der Druck in der Pumpenleitung niedriger als der Druck in der jeweiligen Arbeitsleitung, so dass ein Abströmen des Druckmittels erfolgen kann, das somit anderen Verbrauchern des mobilen Arbeitsgerätes zur Verfügung steht.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels sind die beiden Druckzuschaltventile in Öffnungsrichtung vom Druck in der verbundenen Arbeitsleitung und in Schließrichtung nur von einer Feder beaufschlagt, wobei ein federseitiger Leck- ölanschluss jedes Druckzuschaltventils mit dem Tank verbunden ist. Damit ist ein vom Druck in der Pumpenleitung unabhängiges Öffnungsverhalten der Druckzuschaltventile gewährleistet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Vorspannung der Feder über einen von einem Steuerdruck beaufschlagbaren Stellkolben einstellbar. Dadurch kann ein Bediener oder Fahrer des mobilen Arbeitgerätes einen Bremsdruck wählen.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die beiden Arbeitsleitungen über je eine Nach- saugleitung mit dem Tank verbunden sind, wobei in jeder Nachsaugleitung ein in Richtung zur Arbeitsleitung öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist. Damit wird während der Bremsung Kavitation vermieden, und es kann mit minimalem Widerstand Druckmittel von dem als Pumpe wirkenden Drehwerksmotor über die niederdruckseitige Arbeitsleitung nachgesaugt werden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drehwerksantriebes ist das Steuer-Wegeventil ein proportionales 4/3-Wegeventil, das in einer Grundstellung seines Ventilkörpers die Pumpenleitung und die beiden Arbeitsleitungen absperrt, und das in Schaltstellungen seines Ventilkörpers eine Arbeitsleitung mit der Pumpenleitung und die andere Arbeitsleitung mit dem Tank verbindet.
Die Pumpe kann eine druckgeregelte oder druckgesteuerte Verstellpumpe sein. Somit kann bei einer regenerativen Bremsung die Leistung der Pumpe entsprechend herunter geregelt bzw. eingestellt werden.
Alternativ kann die Pumpe auch eine mengengesteuerte Verstellpumpe sein, dabei muss am Drehwerksmotor ein Drehzahlsensor vorgesehen sein. Durch den Drehzahlsensor kann die Menge des regenerativ eingespeisten Druckmittels ermittelt werden, und die Verstellpumpe kann entsprechend herunter geregelt bzw. eingestellt werden.
Zur Energieeinsparung kann das Fördervolumen der Verstellpumpe elektronisch aus der Stellung zumindest einer vom Bediener eingestellten Betätigungsvorrichtung ermittelt und eingestellt werden.
Vorzugsweise ist das Unloadingventil ein proportionales 2/2-Wegeventil, das in Öffnungsrichtung vom Druck in der Pumpenleitung und in Schließrichtung von einer Feder beaufschlagt ist. Durch dieses Wegeventil bzw. Druckbegrenzungsventil kann während der Bremsung Druckmittel, das nicht regenerativ von dem zumindest einen weiteren Verbraucher genutzt werden kann, von der Pumpenleitung zum Tank abströmen.
Aus Gründen einer optimalen Nutzung der Bremsenergie in Abhängigkeit der Aufnahmekapazität des zumindest einen weiteren Verbrauchers wird es bevorzugt, wenn das Unloadingventil zusätzlich in Schließrichtung vom Druck einer Load-Sensing- Meldeleitung beaufschlagt ist, die mit der Zulauf-Arbeitsleitung und mit einer Arbeits- leitung des zumindest einen weiteren Verbrauchers des mobilen Arbeitsgerätes verbunden ist.
Wegen der erheblichen Trägheitsmomente werden mobile Arbeitgeräte mit einem schweren oder schwer beladenen Aufbau oder Oberwagen bevorzugt, wie z. B. bei einem Bagger oder Kran, wobei der als Pumpe betreibbare Drehwerksmotor mit dem Aufbau oder Oberwagen des Baggers oder Krans in Wirkverbindung steht.
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Drehwerksantriebes mit Druckzuschaltventilen; und
Figur 2 ein Druckzuschaltventil eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Drehwerksantriebes.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Drehwerksantriebes. Er hat eine Verstellpumpe 1 , die in einem offenen Kreislauf aus einem Tank T Druckmittel in eine Pumpenleitung 2 fördert. Über diese Pumpenleitung 2 wird ein Drehwerksmotor 4 und zumindest ein weiterer nicht gezeigter Verbraucher eines mobilen Arbeitsgerätes (z. B. Bagger) mit Druckmittel versorgt.
Der Drehwerksmotor 4 ist über zwei Arbeitsleitungen 6, 8 an zwei Arbeitsanschlüsse A, B eines stetig verstellbaren Steuer-Wegeventils 10 angeschlossen. Das Steuer-Wegeventil 10 ist weiterhin über einen Pumpenanschluss P an die Pumpenleitung 2 und über einen Tankanschluss T an den Tank T angeschlossen. In einer in Figur 1 gezeigten Mittelstellung eines nicht gezeigten Ventilkörpers Steuer-Wegeventils 10 sind alle vier Anschlüsse A, B, P, T abgesperrt.
Der Drehwerksmotor 4 steht über eine Welle 12 mit einem (nicht gezeigten) Aufbau bzw. Oberwagen des mobilen Arbeitsgerätes in Wirkverbindung. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine (beidseitig mögliche) Rotation bzw. ein Verschwenken des Aufbaus bzw. Oberwagens durch entsprechende proportionale Einstellung eines (nicht gezeigten) Ventilkörpers des Steuer-Wegeventils 10. Dabei wird bei in Richtung a verschobenem Ventilkörper der Anschluss A und somit die Arbeitsleitung 6 mit Hochdruck versorgt, während das Druckmittel niederdruckseitig über die Arbeitsleitung 8 und den Arbeitsanschluss B zum Tank T zurückströmt. Bei in Richtung b verschobenem Ventilkörper wird eine umgekehrte Drehrichtung des Aufbaus bzw. Oberwagens erwirkt, in dem das Druckmittel hochd rückseitig vom Pumpenanschluss P über den Arbeitsanschluss B und die Arbeitsleitung 8 zum Drehwerksmotor 4 strömt und von dort über die Arbeitsleitung 6 und den Arbeitsanschluss A zurück zum Tank T.
Dabei ist der Tank T über eine Tankleitung 14 auch mit der Niederdruckseite zumindest eines weiteren Verbrauchers des mobilen Arbeitsgerätes verbunden.
An die (gemeinsame) Pumpenleitung 2 ist ein Unloadingventil 16 angeschlossen, das als proportionales 2/2 Wegeventil ausgebildet ist und die Pumpenleitung 2 bei Überschreiten eines Maximaldrucks zum Tank T entlastet. Dazu wird ein Ventilkörper des Unloadingventils 16 aus der in Figur 1 gezeigten Grundstellung in die mit a gekennzeichnete Richtung verschoben. Dabei wirkt über eine Steuerleitung 18 in
Öffnungsrichtung der Druck der Pumpenleitung 2, während in Schließrichtung eine Feder 20 und der Druck einer Load-Sensing-Meldeleitung LS wirkt. In der Load- Sensing-Meldeleitung LS herrscht der Druck des lasthöchsten momentan betätigten Verbrauchers des mobilen Arbeitsgerätes. Zum Vergleich wird vom Drehwerk der Druck derjenigen Arbeitsleitung 6, 8 für die Ermittlung des lasthöchsten Verbrauchers herangezogen, in der Druckmittel zum Drehwerksmotor 4 strömt. Im Bremsbetrieb des Drehwerks ist dieser Druck vergleichsweise niedrig.
Erfindungsgemäß kann der Drehwerksmotor 4 auch als Pumpe betrieben werden und dabei - je nach Drehrichtung - Druckmittel in eine von zwei Regenerationsleitungen 22a, 22b, 24a, 24b fördern. Dieser Betriebszustand entsteht erfindungsgemäß dann, wenn der Fahrer bzw. Bediener des mobilen Arbeitsgerätes das Steuer-Wegeventil 10 auf die (in Figur 1 gezeigte) mittlere Stellung schaltet, um so eine Drehbewegung des Aufbaus bzw. Oberwagens zu beenden. Die auf Grund von Trägheits- kräften vorhandene Rotationsenergie treibt über die Welle 12 den als Pumpe wirkenden Drehwerksmotor 4 an, wodurch dieser durch die entsprechende Regenerationsleitung 22a, 22b oder 24a, 24b und weiter durch eine Verbindungsleitung 26 Druckmittel in die Pumpenleitung 12 fördert. Somit wird die kinetische Energie zum Abbremsen in hydraulische Energie zur Versorgung des zumindest einen weiteren Verbrauchers des mobilen Arbeitsgerätes umgewandelt. Dieser kann im Falle des hier beschriebenen Baggers z.B. ein Hydrozylinder seines Stiels oder seines Auslegers sein. Dabei strömt das entsprechende Druckmittel in der Pumpenleitung 2 in Figur 1 nach links.
Wenn im Zeitraum der regenerativen Bremsung kein derartiger Verbraucher betrieben wird, strömt das Druckmittel über das Unloadingventil 16 zum Tank T. Dabei herrscht in der Load-Sensing-Meldeleitung LS der relativ niedrige Druck der Arbeitsleitung 6, 8, in der Druckmittel vom Drehwerksmotor 4 nachgesaugt wird. Einschließlich des durch die Feder 20 aufgebrachten Druckäquivalents ist der in Schließrichtung des Unloadingventils 16 wirkende Druck geringer, als der durch die Steuerleitung 18 in Öffnungsrichtung wirkende Druck, so dass in diesem Betriebszustand das Unloadingventil 16 öffnet.
Wenn hingegen während der Bremsung des Drehwerks ein weiterer Verbraucher betrieben wird, kann der regenerativ erzeugte Druckmittelstrom zu diesen Verbraucher strömen, wobei die Verstellpumpe 1 herunter geregelt werden kann und so der Energieverbrauch des mobilen Arbeitsgerätes gesenkt werden kann.
In jeder Regenerationsleitung 22a, 22b, 24a, 24b ist ein Druckzuschaltventil 28, 30 vorgesehen. Dieses öffnet erst bei einem durch eine jeweilige Feder bestimmten Öffnungsdruck in der Regenerationsleitung 22a, 24a, wobei dieser Öffnungsdruck über eine jeweilige Steuer- bzw. Leckölleitung 36, 38 in Öffnungsrichtung des entsprechenden Druckzuschaltventils 28, 30 wirkt.
Weiterhin ist an jeder Arbeitsleitung 6, 8 eine Nachsaugleitung 40, 42 angeschlossen, die über eine gemeinsame Verbindungsleitung 44 an die Tankleitung 14 bzw. den Tank T angeschlossen sind. In jeder Nachsaugleitung 40, 42 ist ein Rückschlagventil 46, 48 angeordnet, das in Richtung vom Tank T bzw. der Verbindungs- leitung 44 zur jeweiligen Arbeitsleitung 6, 8 öffnet, während es in Gegenrichtung schließt. Diese Anordnung ermöglicht es dem als Pumpe wirkenden Drehwerksmotor 4 insbesondere beim regenerativen Bremsbetrieb zur Vermeidung von Kavitation verlustarm Druckmittel aus dem Tank T nachzusaugen.
Im Motorbetrieb des Drehwerksmotors 4 wird der (nicht gezeigte) Ventilkörper des Steuer-Wegeventils 10 z.B. in eine der mit a gekennzeichneten Schaltpositionen verschoben, wodurch Druckmittel durch die Arbeitsleitung 6 zum Drehwerksmotor 4 strömt und vom Rückschlagventil 46 daran gehindert wird, zum Tank T abzuströmen.
Die Verstellpumpe 1 kann druckgeregelt bzw. druckgesteuert oder alternativ mengengesteuert sein. Im letzteren Fall ist an der Welle 12 ein Drehzahlsensor 50 vorgesehen. Über diesen wird im regenerativen Bremsbetrieb der Volumenstrom ermittelt bzw. errechnet, der von dem als Pumpe wirkenden Drehwerksmotor 4 in die Pumpenleitung 2 gefördert wird. Auf Basis dieses Wertes wird das Fördervolumen der Verstellpumpe 1 durch Zurückschwenken verringert.
Figur 2 zeigt eines von zwei Druckzuschaltventilen 28', 30' eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen hydraulischen Drehwerksantriebes. Die Druckzuschaltventile 28', 30' ersetzt dabei die Druckzuschaltventile 28, 30 aus Figur 1. Darüber hinaus gleicht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1.
Eine Vorspannung der in Schließrichtung wirkenden Federn der beiden Druckzuschaltventile 28', 30' ist einstellbar. Dadurch lässt sich der Öffnungsdruck bzw. Bremsdruck in der Regenerationsleitung 22a, 24a vom Fahrer bzw. Bediener des mobilen Arbeitsgerätes einstellen.
Die beiden Druckzuschaltventile 28', 30' können zwei unterschiedliche Vorspannungen (wie Druckzuschaltstufen bei Druckbegrenzungsventilen) oder eine stufenlos verstellbare Vorspannung ihrer Federn aufweisen. Dies wird durch einen von einem Steuerdruck PST beaufschlagbaren Vorspann- oder Stellkolben erreicht, an dem sich die Federn abstützten. Der Stellkolben kann verschiedene Positionen im jeweiligen Druckzuschaltventil 28', 30' einnehmen.
Offenbart ist ein hydraulischer Drehwerksantrieb für ein mobiles Arbeitsgerät mit einer Pumpe, die über eine Pumpenleitung an ein Steuer-Wegeventil angeschlossen ist, wobei die Pumpenleitung über ein Unloadingventil zu einem Tank entlastbar ist. Weiterhin hat der Drehwerksantrieb zwei Arbeitsleitungen, über die das Steuer-Wegeventil mit einem Drehwerksmotor verbunden ist, wobei von der Pumpe auch zumindest ein weiterer Verbraucher versorgt werden kann. Erfindungsgemäß kann bei einer Verzögerung des als Pumpe wirkenden Drehwerksmotors über zumindest ein Druckzuschaltventil Druckmittel in die Pumpenleitung eingespeist werden.

Claims

Patentansprüche
1. hydraulischer Drehwerksantrieb für ein mobiles Arbeitsgerät mit einer Pumpe (1 ), die über eine Pumpenleitung (2) mit einem Steuer-Wegeventil (10) verbunden ist, wobei die Pumpenleitung (2) über ein Unloadingventil (16) zu einem Tank (T) entlastbar ist, und mit zwei Arbeitsleitungen (6, 8), über die das Steuer-Wegeventil (10) mit einem Drehwerksmotor (4) verbunden ist, wobei von der Pumpe (1) auch zumindest ein weiterer Verbraucher versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verzögerung des als Pumpe wirkenden Drehwerksmotors (4) von diesem über zumindest ein Druckzuschaltventil (28, 30; 28', 30') Druckmittel in die Pumpenleitung (2) einspeisbar ist..
2. hydraulischer Drehwerksantrieb nach Patentanspruch 1 , wobei von jeder Arbeitsleitung (6, 8) eine in die Pumpenleitung (2) mündende Regenerationsleitung (22a, 22b, 24a, 24b) abzweigt, in der je ein Druckzuschaltventil (28, 30; 28', 30') vorgesehen ist.
3. hydraulischer Drehwerksantrieb nach Patentanspruch 2 mit zwei Druckzuschaltventilen (28, 30; 28', 30'), wobei ein Zuschaltdruck jedes Druckzuschaltventils (28, 30; 28', 30') höher als ein maximaler Öffnungsdruck des Unloading- ventils (16) ist.
4. hydraulischer Drehwerksantrieb nach Patentanspruch 3, wobei die beiden
Druckzuschaltventile (28, 30; 28', 30') in Öffnungsrichtung vom Druck in der Arbeitsleitung (6, 8) und in Schließrichtung von einer Feder (32, 34) beaufschlagt sind, und wobei eine federseitige Leckölleitung (36, 38) jedes Druckzuschaltventils (28, 30; 28', 30') mit dem Tank (T) verbunden ist.
5. hydraulischer Drehwerksantrieb nach. Patentanspruch 4, wobei eine Vorspannung der Feder (32, 34) über einen von einem Steuerdruck (PSτ) beaufschlagbaren Stellkolben einstellbar ist.
6. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei die beiden Arbeitsleitungen (6, 8) über je eine Nachsaugleitung (40, 42) mit dem Tank (T) verbunden sind, wobei in jeder Nachsaugleitung (40 ,42) ein in Richtung zur Arbeitsleitung (6, 8) öffnendes Rückschlagventil (46, 48) angeordnet ist.
7. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Steuer-Wegeventil ein proportionales 4/3-Wegeventil (10) ist, das in einer Grundstellung seines Ventilkörpers die Pumpenleitung (2) und die beiden Arbeitsleitungen (6, 8) absperrt, und das in Schaltstellungen seines Ventilkörpers eine Arbeitsleitung (6, 8) mit der Pumpenleitung (2) und die andere Arbeitsleitung (6, 8) mit dem Tank (T) verbindet.
8. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Pumpe eine druckgeregelte oder druckgesteuerte Verstellpumpe ist.
9. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die Pumpe eine mengengesteuerte Verstellpumpe (1 ) ist, und wobei am Drehwerksmotor ein Drehzahlsensor (50) vorgesehen ist.
10. hydraulischer Drehwerksantrieb nach den Patentansprüchen 8 oder 9, wobei das Fördervolumen der Verstellpumpe elektronisch aus der Stellung zumindest einer vom Bediener eingestellten Betätigungsvorrichtung einstellbar ist.
11. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Unloadingventil ein proportionales 2/2-Wegeventil (16) ist, das in Öffnungsrichtung vom Druck in der Pumpenleitung (2) und in Schließrichtung von einer Feder (20) beaufschlagt ist.
12. hydraulischer Drehwerksantrieb nach Patentanspruch 11 , wobei das Unloadingventil (16) in Schließrichtung vom Druck einer Load-Sensing-Melde- leitung (LS) beaufschlagt ist, die mit der Zulauf-Arbeitsleitung (6, 8) und mit einer Arbeitsleitung des zumindest einen weiteren Verbrauchers des mobilen Arbeitsgerätes verbunden ist.
13. hydraulischer Drehwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das mobile Arbeitsgerät ein Bagger oder Kran ist, und wobei der als Pumpe betreibbare Drehwerksmotor (4) mit einem Aufbau oder Oberwagen des Baggers oder Krans in Wirkverbindung steht.
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