[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einer Antriebseinheit,
welche über eine Abtriebswelle eine oder mehrere Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems
der Arbeitsmaschine antreibt. Beispielsweise kann es sich bei der Arbeitsmaschine
dabei über ein verfahrbares Arbeitsgerät handeln, dessen Fahrantrieb hydraulisch erfolgt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine hydraulisch
angetrieben sein.
[0002] Wird keine hydraulische Leistung benötigt, wird bei bekannten Arbeitsmaschinen die
Drehzahl der Antriebseinheit reduziert und gegebenenfalls die Hydraulikpumpe zurückgeschwenkt,
um die Schleppleistung zu reduzieren. Dennoch verbleibt bei bekannten Arbeitsmaschinen
eine Schleppleistung von üblicherweise 2 - 3 kW.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Energieverbrauch der Arbeitsmaschine
weiter zu reduzieren.
[0004] Erfindungsgemäß wird dies durch eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1, ein Antriebssystem
gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsmaschine gemäß Anspruch
10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
[0005] Die vorliegende Erfindung zeigt eine Arbeitsmaschine mit einer Antriebseinheit, welche
über eine Abtriebswelle eine oder mehrere Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems der
Arbeitsmaschine antreibt. Erfindungsgemäß ist dabei eine Kupplung vorgesehen, welche
so ansteuerbar oder so aufgebaut ist, dass sie im Schlepplastbetrieb die Abtriebswelle
von der oder den Hydraulikpumpen trennt. Durch das erfindungsgemäße Trennen der Hydraulikpumpe
bzw. der Hydraulikpumpen von der Antriebseinheit kann die Schlepplast durch das Hydrauliksystem
weiter reduziert und gegebenenfalls auf Null gesenkt werden. Hierdurch ergibt sich
eine Energieeinsparung beim Betrieb der Arbeitsmaschine, gerade in solchen Phasen,
in welchen keine hydraulische Energie benötigt wird.
[0006] Die vorliegende Erfindung kann dabei insbesondere bei solchen Arbeitsmaschinen eingesetzt
werden, bei welchen die Hydraulikpumpe oder die Hydraulikpumpen einen Fahrantrieb
antreiben. Alternativ oder zusätzlich können die Hydraulikpumpe oder die Hydraulikpumpen
eine Arbeitsausrüstung des Arbeitsgerätes hydraulisch antreiben.
[0007] Insbesondere kann es sich bei der Arbeitsmaschine um eine Erdbewegungsmaschine oder
um eine Umschlagmaschine handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Arbeitsausrüstung
dabei um einen Ausleger handeln, welcher über Hydraulikzylinder bewegbar ist. Insbesondere
kann es sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine dabei um einen Hydraulikbagger
handeln.
[0008] Besonders vorteilhaft wird die vorliegende Erfindung bei einer Arbeitsmaschine eingesetzt,
bei welcher mehrere Hydraulikpumpen über ein Verteilergetriebe von der Abtriebswelle
angetrieben werden. Vorteilhafterweise ist dabei die Kupplung zwischen der Abtriebswelle
und dem Verteilergetriebe angeordnet. Hierdurch kann erfindungsgemäß durch Öffnen
der Kupplung das gesamte Verteilergetriebe im Schlepplastbetrieb von der Antriebseinheit
getrennt werden.
[0009] Bei der Antriebseinheit kann es sich um einen Verbrennungsmotor handeln, insbesondere
um einen Dieselmotor. Ebenfalls ist es denkbar, einen Elektromotor zum Antrieb der
Hydraulikpumpe bzw. der Hydraulikpumpen einzusetzen.
[0010] Erfindungsgemäß kann weiterhin eine Motorsteuerung vorgesehen sein, welche im Schlepplastbetrieb
die Drehzahl der Antriebseinheit reduziert. Diese Reduktion kann beispielsweise anhand
von Sensordaten eines oder mehrerer Sensoren erfolgen, beispielsweise anhand von Daten
eines Griffsensors. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Trennung der Antriebseinheit
von der oder den Hydraulikpumpen kann der Energieverbrauch dabei erfindungsgemäß nochmals
verringert werden.
[0011] Erfindungsgemäß kann die Trennung der Hydraulikpumpe bzw. der Hydraulikpumpen von
der Abtriebswelle im Schlepplastbetrieb automatisch erfolgen. Beispielsweise kann
dabei eine Steuerung vorgesehen sein, welche die Kupplung automatisch öffnet. Beispielsweise
kann die Steuerung dabei anhand von Sensordaten eines oder mehrerer Sensoren erfolgen.
Alternativ ist es denkbar, dass der mechanische Aufbau der Kupplung für eine automatische
Öffnung im Schlepplastbetrieb sorgt.
[0012] Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Kupplung in Abhängigkeit von einer
Drehzahl der Antriebseinheit öffnet oder schließt. Hierdurch muss zur Ansteuerung
der Kupplung keine gesonderte Steuerung vorgesehen werden. Vielmehr kann die Kupplung
dann, wenn die Drehzahl der Antriebseinheit von der Motorsteuerung verringert wird,
die Kupplung automatisch öffnen.
[0013] In einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine hydraulisch
angesteuerte Kupplung eingesetzt. Insbesondere kann dabei ein hydraulischer Aktor
vorgesehen sein, welcher die Kupplung öffnet oder schließt. Vorteilhafterweise erfolgt
die Druckversorgung der hydraulischen Ansteuerung der Kupplung dabei über eine weitere
Hydraulikpumpe, welche von einem Nebenabtrieb der Antriebseinheit angetrieben wird.
Hierdurch wird sichergestellt, dass die Hydraulikversorgung für die Ansteuerung der
Kupplung auch dann vorliegt, wenn die Kupplung geöffnet ist und die Hydraulikpumpen
von der Abtriebswelle getrennt sind.
[0014] Beispielsweise kann die weitere Hydraulikpumpe dabei als Druckversorgung für weitere
hydraulische Komponenten dienen, insbesondere für solche, welche ständig mit Hydraulikdruck
beaufschlagt werden müssen. Beispielsweise kann die weitere Hydraulikpumpe dabei einen
Verbrauchskreis für die Lenkung, die Bremsen und/oder die Lüftung der Arbeitsmaschine
versorgen.
[0015] Erfindungsgemäß kann dabei beispielsweise ein Schaltventil vorgesehen sein, welches
mit diesem Verbraucherkreis in Verbindung steht und die hydraulische Kupplung ansteuert.
Die Ansteuerung des Schaltventils kann dabei durch eine Bedienperson oder durch eine
Steuerung aufgrund von Sensordaten erfolgen.
[0016] Alternativ kann als Kupplung auch eine Fliehkraftkupplung eingesetzt werden. Eine
solche Fliehkraftkupplung öffnet automatisch, wenn die Drehzahl der Antriebseinheit
unter eine gewisse Drehzahlschwelle fällt. Hierdurch ist keine separate Ansteuerung
der Kupplung mehr notwendig.
[0017] Ebenso ist eine elektrische Ansteuerung der Kupplung denkbar.
[0018] Neben der Arbeitsmaschine umfasst die vorliegende Erfindung weiterhin ein Antriebssystem
für eine Arbeitsmaschine, wie sie oben beschrieben wurde. Insbesondere umfasst das
Antriebssystem dabei eine Antriebseinheit, welche über eine Abtriebswelle eine oder
mehrere Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems antreibt. Weiterhin ist dabei eine
Kupplung vorgesehen, welche so ansteuerbar oder so aufgebaut ist, dass sie im Schlepplastbetrieb
der Abtriebswelle von der oder den Hydraulikpumpen trennt.
[0019] Vorteilhafterweise kann das Antriebssystem dabei so aufgebaut sein, wie dies bereits
oben im Hinblick auf die Arbeitsmaschine dargestellt wurde.
[0020] Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsmaschine,
welche über eine Abtriebswelle eine oder mehrere Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems
der Arbeitsmaschine antreibt. Erfindungsgemäß wird dabei die Abtriebswelle im Schlepplastbetrieb
durch Öffnen einer Kupplung von der oder den Hydraulikpumpen getrennt. Das Öffnen
der Kupplung kann dabei sowohl über eine Bedienperson, als auch bevorzugt automatisch
erfolgen.
[0021] Vorteilhafterweise wird das Verfahren dabei so durchgeführt, wie dies oben im Hinblick
auf die Arbeitsmaschine bereits dargestellt wurde. Weiterhin vorteilhafterweise handelt
es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsmaschine,
wie sie bereits oben dargestellt wurde.
[0022] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher
dargestellt. Dabei zeigen:
- Figur 1:
- ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems mit einer hydraulisch
angesteuerten Kupplung und
- Figur 2:
- ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems mit einer
Fliehkraftkupplung.
[0023] In Figuren 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Antriebssystems
dargestellt. Die Antriebssysteme umfassen dabei jeweils eine Antriebseinheit 1, welche
über eine Abtriebswelle 1' mehrere Hydraulikpumpen 2 eines nicht näher dargestellten
Hydrauliksystems antreibt. Dabei ist jeweils ein Verteilergetriebe 4 vorgesehen, welches
die Abtriebswelle 1' mit den Hydraulikpumpen 2 verbindet. Bei der Antriebseinheit
1 kann es sich um einen Verbrennungsmotor handeln, insbesondere um einen Dieselmotor.
Alternativ wäre jedoch auch ein Elektromotor denkbar.
[0024] Die Antriebseinheit 1 weist eine Motorsteuerung auf, durch welche die Drehzahl des
Motors senkt, wenn ein Schlepplastbetrieb erkannt wird. Die Erkennung eines Schlepplastbetriebes
kann dabei anhand eines Sensors erfolgen. Beispielsweise kann der Sensor dabei eine
Benutzeranforderung messen und damit erkennen, ob eine hydraulische Leistung von dem
Antriebssystem benötigt wird. Wird diese hydraulische Leistung nicht benötigt, wird
von einen Schlepplastbetrieb ausgegangen und die Drehzahl verringert. Gegebenenfalls
können weiterhin die Hydraulikpumpen zurückgeschwenkt werden.
[0025] Um die Schleppleistung weiter zu reduzieren bzw. komplett auf Null zu bringen, wird
nun erfindungsgemäß eine Kupplung 3 bzw. 3' eingesetzt, durch welche die Hydraulikpumpen
2 komplett von der Abtriebswelle 1' der Antriebseinheit 1 getrennt werden. In den
Ausführungsbeispielen ist die Kupplung 3 bzw. 3' dabei in der Abtriebswelle 1' vor
dem Verteilergetriebe 4 angeordnet. Hierdurch können sämtliche Hydraulikpumpen 2,
welche an das Verteilergetriebe 4 angeschlossen sind, durch Öffnen der Kupplung 3
bzw. 3' von der Abtriebswelle 1' getrennt werden.
[0026] Bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist dabei eine hydraulisch
angesteuerte Kupplung 3 vorgesehen, welche über einen hydraulischen Aktor 5 geöffnet
bzw. geschlossen werden kann. Der Hydraulikdruck zum Ansteuern der hydraulischen Kupplung
3 wird dabei über eine weitere Hydraulikpumpe 8 zur Verfügung gestellt, welche über
einen Nebenabtrieb der Antriebseinheit 1 angetrieben wird. Die weitere Hydraulikpumpe
8 kann dabei die Versorgungspumpe für einen Nebenverbrauchskreis 7 sein, beispielsweise
zur Versorgung von Lenkung, Bremsung oder Lüftung der Antriebsmaschine.
[0027] Weiterhin ist ein Schaltventil 6 zwischen dem Verbraucherkreis 7 und der hydraulischen
Kupplung 3 vorgesehen, über welche die Kupplung geschaltet werden kann. In einer ersten
Ausführungsform kann das Schalten der Kupplung dabei durch den Benutzer erfolgen.
Vorteilhafterweise ist jedoch eine Steuerung vorgesehen, welche die Kupplung automatisch
öffnet, wenn ein Schlepplastbetrieb erkannt wird.
[0028] Beispielsweise können hierfür die gleichen Steuersignale herangezogen werden, die
auch zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 im Schlepplastbetrieb herangezogen werden.
Ebenso kann die Ansteuerung über einen Drehzahlsensor so erfolgen, dass die hydraulische
Kupplung automatisch öffnet, wenn die Drehzahl unter einen gewissen Schwellwert sinkt.
[0029] In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem eine Fliehkraftkupplung
3' eingesetzt wird. Diese öffnet durch ihren mechanischen Aufbau die Verbindung zwischen
Antriebseinheit und Hydraulikpumpen 2 automatisch, wenn die Drehzahl der Antriebseinheit
1 unter einen gewissen Schwellwert fällt. Hierdurch kann rein mechanisch eine automatische
Abkopplung der Hydraulikpumpen 3 im Schlepplastbetrieb erreicht werden.
1. Arbeitsmaschine mit einer Antriebseinheit, welche über eine Abtriebswelle eine oder
mehrere Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems der Arbeitsmaschine antreibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kupplung vorgesehen ist, welche so ansteuerbar oder so aufgebaut ist, dass sie
im Schlepplastbetrieb die Abtriebswelle von der oder den Hydraulikpumpen trennt.
2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei mehrere Hydraulikpumpen über ein Verteilergetriebe
von der Abtriebswelle angetrieben werden, wobei vorteilhafterweise die Kupplung zwischen
Abtriebswelle und Verteilergetriebe angeordnet ist.
3. Arbeitsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei es sich bei der Antriebseinheit
um einen Verbrennungsmotor handelt, insbesondere einen Dieselmotor.
4. Arbeitsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Hydraulikpumpe
oder Hydraulikpumpen einen Fahrantrieb und/oder eine Arbeitsausrüstung des Arbeitsgerätes
hydraulisch antreiben.
5. Arbeitsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kupplung in Abhängigkeit
von einer Drehzahl der Antriebseinheit öffnet oder schließt.
6. Arbeitsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Kupplung hydraulisch
angesteuert wird, wobei vorteilhafterweise die Druckversorgung der hydraulischen Ansteuerung
der Kupplung über eine weitere Hydraulikpumpe erfolgt, welche von einem Nebenabtrieb
der Antriebseinheit angetrieben wird.
7. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei die weitere Hydraulikpumpe als Druckversorgung
für weitere hydraulische Komponenten dient, insbesondere solche, welche ständig mit
Hydraulikdruck beaufschlagt werden müssen, wie bsp. Lenkung, Bremsen und/oder Lüfter.
8. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei der Kupplung um
eine Fliehkraftkupplung handelt.
9. Antriebssystem für eine Arbeitsmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
10. Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 8 mit einer Antriebseinheit, welche über eine Abtriebswelle eine oder mehrere
Hydraulikpumpen eines Hydrauliksystems der Arbeitsmaschine antreibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebswelle im Schlepplastbetrieb durch Öffnen einer Kupplung von der oder
den Hydraulikpumpen getrennt wird.