DER KONSTRUKTEUR 3/2016

FLUIDTECHNIK

FLUIDTECHNIK Funktionsintegration in der Hydraulik Hydraulikpumpe mit integrierter Kupplung für mobile Arbeitsgeräte Manfred Mager Auch oder gerade in der Mobilhydraulik sind zunehmend effiziente Lösungen gefragt. Die hier vorgestellte Hydraulikpumpe für den Antrieb von Arbeitsgeräten auf Lkws zeigt, wie sich durch die geschickte Kombination vorhandener Komponenten neue, bedarfsgerechte Lösungen generieren lassen. Viele mobile Arbeitsmaschinen werden von Spezialfirmen als Aufbauten auf fertige Lkw-Chassis realisiert. Bei der Gestaltung solcher Fahrzeuge liegt der Fokus nicht nur auf den Kosten, auch Platzbedarf, Gewicht und Energieeffizienz sollen nach Möglichkeit optimiert werden. Typische Beispiele für solche Aufbauten sind z. B. Ladekräne, Müllfahrzeuge, Abrollkipper oder Betonmischmaschinen. Sie werden üblicher weise hydraulisch angetrieben. Flanschpositionen für Pumpen im Nebenabtrieb Dr.-Ing. Manfred Mager, Parker Hannifin, Kaarst Die Leistung für die Arbeitshydraulik wird in der Regel von einer Hydraulikpumpe erzeugt, die entweder direkt an eine Abtriebstelle des Dieselmotors oder an einen Nebenabtrieb des Getriebes angeflanscht ist. Eine Pumpe, die am Getriebe angeflanscht ist, wird meistens nur dann angetrieben, wenn das Fahrzeug nicht fährt. Zum Einschalten der Pumpe muss der Fahrer das Fahrzeug anhalten und den Nebenantrieb einkuppeln. Bei z. B. Betonmischern muss die Hydraulikpumpe allerdings auch während der Fahrt betrieben werden, und darf nicht von den Kupplungsvorgängen im Getriebe beeinflusst werden. In diesen Fällen wird die Pumpe üblicherweise direkt an einen Nebenabtrieb des Motors geflanscht, so dass sie mechanisch direkt mit der Kurbelwelle verbunden ist. So lange der Motor des Fahrzeugs läuft, ist die Pumpe ständig in Betrieb. Betriebsphasen, in denen die Arbeitshydraulik während der Fahrt nicht benötigt wird, bedeuten jedoch unnötigen Verschleiß und Energieverbrauch, da die Pumpe im drucklosen Umlauf durch Planschverluste Leistung aus dem System zieht. 40 Der Konstrukteur 3/2016

Eine Möglichkeit, diese Problematik zu lösen, besteht darin, eine separate Kupplung zwischen Motorflansch und Pumpe zu installieren. In der Praxis kann eine separate Zwischenkupplung allerdings aus Platzmangel häufig nicht realisiert werden. Aus diesem Grund entschied sich Parker Hannifin, eine Kupplung direkt in die Hydraulikpumpe zu integrieren. Basis für das Projekt stellt die Schrägachsenpumpenserie F1/F2 von Parker dar. Eine Analyse zu Beginn des Projekts brachte schnell die Erkenntnis, dass auf dem Markt verfügbare Kupplungen, die in die ge gebenen Einbau räume passen würden, nicht in der Lage sind, die erforderliche Leistung (bis maximal 123 kW) zu über tragen. Daher wurde eine solche Kupplung von Grund auf neu entwickelt. Integration von Funktionseinheiten Auf dieser Grundlage wurde die Pumpe F3 entwickelt. Um möglichst viel Platz zu sparen, wurde die Kupplung so konstruiert, dass sie den Bauraum im Flanschbereich der Pumpe optimal ausnutzt. Die Kupplung wird pneumatisch betätigt. Ein Positionssensor überwacht das korrekte Einkuppeln. Dank der Integration in die Pumpe ist die Kupplung exakt auf das maximale Pumpendrehmoment abgestimmt. Würde die Kupplung in den Nebenantrieb des Motors integriert, müsste sich ihre Größe nach dem maximal möglichen Drehmoment der Nebenabtriebstelle richten, der auch für andere Anwendungen verwendet werden kann. Hierdurch könnte die Kupplung für den Betrieb einer Hydraulikpumpe überdimensio- 13. Optatec Internationale Fachmesse für optische Technologien, Komponenten und Systeme 01 Optische Bauelemente Optomechanik / Optoelektronik Faseroptik / Lichtwellenleiter 02 Laserkomponenten Beschichtungstechnologien 07. – 09. JUNI 2016 FRANKFURT www.optatec-messe.de 01 Aufbau der F3-Pumpe mit integrierter Kupplung, Bypassventil und Positionssensor 02 Prinzipschaltung Konstantpumpe mit Lösung im Bypass-Betrieb