Elektrohydraulisches Lenkkonzept Eatons neues Lenkkonzept für Liebherrs neueste Bagger-Generation

Dynamisches Load Sensing ermöglicht es, Mobilbagger mit einem sicheren elektrohydraulischen Joystick zu lenken und die Produktivität zu erhöhen sowie die Ermüdung des Fahrers zu verringern.

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Eaton hat ein innovatives elektrohydraulisches Lenkkonzept für die Mobilbagger der neusten Generation von Liebherr entwickelt. Dieses Lenkkonzept ist eine Option für herkömmliche hydrostatische Lenksysteme. Dank des dynamischen, intelligenten Load-Sensing-Systems kann jetzt ein Joystick für die elektrohydraulische Lenkung bei geringer Fahrtgeschwindigkeit verwendet werden. Somit wird die Manövrierfähigkeit erhöht und gleichzeitig die Ermüdung des Fahrers verringert.

Doch sobald der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird die elektrohydraulische Lenkung deaktiviert und das System wieder in den herkömmlichen Lenkmodus geschaltet. Diese notwendige Sicherheitsfunktion wird über einen maßgeschneiderten Ventilblock integriert.

Compact-Mobilbagger wie der A 914 Compact Litronic von Liebherr werden oftmals in engen Umgebungen auf Baustellen in der Stadt eingesetzt. In diesen Fällen bevorzugen die Fahrer, den Bagger mit einem Joystick zu lenken.

Optionale Joysticklenkung

Das elektrohydraulische Joysticklenksystem ermöglicht es dem Fahrer, alle Lenk- und Arbeitsfunktionen mit nur zwei Joysticks auszuführen, ohne das Lenkrad zu berühren. Dank dieses Lenkmodus sind die Fahrer bei Arbeiten in engen Umgebungen produktiver und sicherer. Doch aufgrund verschiedener Richtlinien und Vorschriften ist Joysticklenkung nur bei bestimmten Fahrtgeschwindigkeiten erlaubt. Zu den weiteren Anforderungen gehört auch, dass das herkömmliche Lenksystem bei jeglichen Systemfehlern gegenüber der elektrohydraulischen Lenkung Priorität haben muss.

Genau dieses forderte Liebherr, als das Unternehmen anfing, mit Eaton zusammenzuarbeiten. Eatons Ingenieursteam für mobile Anwendungen benötigte ausschließlich drei Monate, um eine geeignete Lösung zu entwickeln und zu liefern. Die Montage und das Testen dauerten weitere drei Monate.

Für den Designprozess wurde die Software AutomationStudio von Famic für die Systementwicklung, Fehleranalyse und Simulation verwendet.

Nachdem das Konzept entworfen war, wurde das System mit AutomationStudio für anforderungsgerechte Leistung optimiert. Hierdurch konnte die Zeit für Anpassungen auf dem Prüfstand erheblich verringert werden. Die Hardware des Systems basiert auf den bewährten „Cetop“ -Ventilen sowie den erstklassigen „IH“-Einschraubventilen von Eaton.

Safeload Sensing

Das dabei entwickelte elektrohydraulische Lenksystem ist eine dynamische Load-Sensing-Schaltung mit einem LS-Signal, das auch als Sicherheitssignal eingesetzt wird. Die Architektur des Systems beruht auf einem offenen hydraulischen Kreislauf mit Zahnradpumpe und Umlaufschaltung, die dynamisch vom elektrohydraulischen Block gesteuert wird.

Der proportionale Volumenstrom wird vom bewährten Proportionalventil KDG4V3 von Eaton geregelt. Der maximale Strom wird von einem anpassbaren Stromregler eingeschränkt, um zu hohe Lenkgeschwindigkeiten zu vermeiden. In Übereinstimmung mit den geltenden Richtlinien ist das Proportional-Wegeventil mit drei voneinander unabhängig einstellbaren Sequenzventilen an den Anschlüssen P, A und B absperrbar. Diese Ventile können den Durchfluss sowohl vom Druckanschluss Verbraucher als auch von den Verbraucheranschlüssen zum Tank komplett verriegeln und somit das EH-Lenksystem deaktivieren.

Optimale Lenkung

Die Möglichkeit, das System zu optimieren und es an die Druckanstiegsgeschwindigkeit herkömmlicher hydrostatischer Lenkventile anzupassen, macht es einzigartig. Dadurch wird eine schnelle Reaktion sichergestellt, wenn das Lenkrad bei Bedarf oder im Notfall gedreht wird, selbst bei geringer Drehung: Eine Drehbewegung von nur 0,5 cm ist ausreichend, um das parallele elektrohydraulische Lenkventil über den Druckaufbau am herkömmlichen Lenkventil zu verriegeln.

Ein zusätzliches Sicherheitssignal wird von dem Steuerdruck des Fahrantriebs abgegeben. Somit kann die maximale Geschwindigkeit ermittelt werden. Die elektrohydraulische Lenkfunktion wird bei einer höheren Geschwindigkeit gesperrt. Für die Genehmigung und Zulassung von On-Road Anwendungen durch die jeweiligen Aufsichtsbehörden, wie beispielsweise durch den TÜV Bayern, ist dies eine wichtige Voraussetzung.

Ergebnis: Optimale Manövrierfähigkeit und höchstmögliche Sicherheit

Die Tests der Ingenieure von Liebherr haben bestätigt, dass dieser neue doppelte Lenkmodus äußerst reaktionsfähig und sicher ist. Der Fahrer/die Fahrerin kann je nach Vorliebe entscheiden, ob er/sie beim Einsatz auf Baustellen den elektrohydraulischen Lenkmodus per Joystick nutzen möchte.

Sobald die Fahrtgeschwindigkeit eine bestimmte Grenze überschreitet oder wenn das Lenkrad leicht gedreht wird, wird der Joystickmodus deaktiviert und wieder auf Lenkradbetrieb umgestellt und der Bagger schaltet von „Steer-by-Wire“ auf das herkömmliche hydraulische Lenksystem.

Ein anpassbares System

Alle Sicherheitsanforderungen werden also erfüllt und das System, das mit anderen Steuerungssystemen kommunizieren kann, eignet sich für den Einsatz im Straßenverkehr. Außerdem kann es optimiert werden, um die Bedürfnisse und Erwartungen der OEMs zu erfüllen.

Die Vorteile dieser Konstruktion werden zunehmend auf allen Baustellen geschätzt. Die Serienfertigung der neusten Bagger-Generation von Liebherr hat begonnen und viele Endverbraucher haben sich bereits für diese innovative Lenkoption entschieden. Da Eaton die Bedürfnisse von Liebherr erfüllt hat, richtet das Unternehmen jetzt seine Aufmerksamkeit darauf, wie andere Kunden von der neuen elektrohydraulischen Joysticklenkung in erweiterten Anwendungsbereichen profitieren können.

Flexible Ventileinstellungen vereinfachen die Anpassung an verschiedene hydraulische Lenkventile und sorgen für hohe Reaktionsfähigkeit und Flexibilität in Fällen, in denen der Joystick-Lenkblock auf verschiedenen Maschinenplattformen und -größen eingesetzt wird. Diese Lösung kann auf zwischen 10 und 30 LPM eingestellt werden und umfasst somit eine breite Palette an Baggertypen und -größen.

(hö)

* Daniel Galler, System Engineer Mobile Platform, Eaton Fluid Power S.r.l. Milan, Italien

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