DE10021823A1 - Hubeinrichtung für eine batterie-elektrisch betriebene Arbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hubeinrichtung (1) für eine batterie-elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, wobei die Hubeinrichtung (1) ein vertikal bewegbares Lastaufnahmemittel aufweist, das mit zumindest einem hydraulischen Hubzylinder (6) in Wirkverbindung steht, wobei der Hubzylinder (6) mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden hydraulischen Aggregat (2) in Verbindung steht, das mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine (3) in trieblicher Verbindung steht. Die Aufgabe, eine Hubeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei einer Änderung der Bewegungssollgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels und hinsichtlich des Betriebs im Feinsteuerbereich bei geringen Bewegungsgeschwindigkeiten ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms vorgesehen ist, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels in Abhängigkeit von dem an dem Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms erfassten Druckmittelstrom auf eine an einer Sollwertvorgabeeinrichtung (26) vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit einstellbar ist. Das Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als zumindest ein Förderstromsensor (11; 11a; 11b; 11c) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hubeinrichtung für eine batterie-elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, wobei die Hubeinrichtung ein vertikal bewegbares Lastaufnahmemittel aufweist, das mit zumindest einem hydraulischen Hubzylinder in Wirkverbindung steht, wobei der Hubzylinder mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden hydraulischen Aggregat in Verbindung steht, das mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine in trieblicher Verbindung steht.

Derartige Hubeinrichtungen werden in batterie-elektrisch betriebenen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, eingesetzt. Das Anheben des vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittels erfolgt hierbei mittels zumindest eines Hubzylinders, der mit dem hydraulischen Aggregat verbunden ist, das im Hebenbetrieb als Pumpe arbeitet, Druckmittel zum Hubzylinder fördert und von der als Motor arbeitenden elektrischen Maschine angetrieben wird. Während des Absenkens wird der aus dem Hubzylinder strömende Druckmittelstrom durch das hydraulische Aggregat geleitet, das im Senkenbetrieb als Pumpe arbeitet und die als Generator arbeitende elektrische Maschine antreibt. Hierdurch kann die beim Absenken der Hubeinrichtung freiwerdende potentielle Energie der Last zurückgewonnen werden, indem die potentielle Energie von der als Generator arbeitenden elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt und in die Batterie eingespeist wird. Durch die Energierückgewinnung beim Senken ergibt sich eine längere Betriebsdauer einer Batterieladung, wodurch das Flurförderzeug mit einer Batterieladung eine höhere Umschlagleistung aufweist. Durch das Absenken der Last mittels der als Generator betriebenen elektrischen Maschine werden Drosselverluste an einer Ventilanordnung, beispielsweise einem Proportionalventil, im Senkenbetrieb vermieden. Dadurch wird im Senkbetrieb ein Erwärmung des Druckmittels vermieden, wodurch auf zusätzliche Kühleinrichtungen, beispielsweise einen Kühler mit einem Lüfter, im Hydraulikkreis verzichtet werden kann.

Aus der EP 0 630 853 B1 ist eine derartige Hubeinrichtung bekannt. Die Regelung der Senkgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels im Senkenbetrieb und der Hubgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels im Hebenbetrieb erfolgt mittels einer Drehzahlregelung der elektrischen Maschine. Hierbei wird aus dem Signal eines Sollwertgebers ein Drehzahlsollwert für die elektrischen Maschine gebildet. Der Drehzahlsollwert wird mit einem mittels eines an der elektrischen Maschine angeordneten Drehzahlsensors gemessenen Drehzahlistwert verglichen, wobei die aus dem Drehzahlistwert und dem Drehzahlsollwert gebildete Regelabweichung auf einen Drehzahlregler der elektrischen Maschine gegeben wird.

Mit einer derartigen Hubeinrichtung kann ohne wesentliche Hydraulikverluste eine optimale Energierückgewinnung im Senkenbetrieb erzielt werden.

Beim Senken stützt sich hierbei jedoch die Last nach Öffnen eines zwischen dem Hubzylinder und dem hydraulischen Aggregat angeordneten Lasthalteventils ausschließlich auf dem hydraulischen Aggregat und der mit dieser gekoppelten elektrischen Maschine ab. Im Feinsteuerbereich bei geringen Senkgeschwindigkeiten kann es bei einer derartigen Drehzahlregelung der elektrischen Maschine zu einer ungenauen Einstellung der Senkgeschwindigkeit kommen, da die an der hydraulischen Maschine auftretende Leckage von dem Drehzahlsensor der elektrischen Maschine nicht erfasst wird und somit die Leckage der hydraulischen Maschine bei der Einstellung der Senkgeschwindigkeit nicht berücksichtigt wird.

Zudem können aufgrund der Massenkräfte des hydraulischen Aggregats mit der elektrischen Maschine zu Beginn des Senkenbetriebs und bei Änderungen der vorgegebenen Senkengeschwindigkeit sowie bei Änderungen der Hubgeschwindigkeit zeitliche Verzögerungen bei der Istwerterfassung der Senk- bzw. Hubgeschwindigkeit auftreten, die in dem Drehzahlregelkreis zu Verfälschungen des Meßergebnisses und zu Schwingungen führen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubeinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die bei einer Änderung der Bewegungssollgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels und hinsichtlich des Betriebs im Feinsteuerbereich bei geringen Bewegungsgeschwindigkeiten ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Mittel zur Erfassung des Druckmittelstroms vorgesehen ist, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels in Abhängigkeit von dem an dem Mittel zur Erfassung des Druckmittelstroms erfassten Druckmittelstrom auf eine an einer Sollwertvorgabeeinrichtung vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels mittels des vom Hubzylinder abströmenden und/oder des dem Hubzylinder zuströmenden Druckmittelstroms geregelt und somit anhand des Druckmittelstroms das Lastaufnahmemittel auf die vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit geregelt. Mittels des Druckmittelstroms ist es möglich, die Bewegungsistgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels direkt zu erfassen und mit einer an einer Sollwertvorgabeeinrichtung eingestellten Bewegungssollgeschwindigkeit zu vergleichen. Mit einer derartigen Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit ergibt sich im Feinsteuerbereich der Hubeinrichtung bei geringen Senk- bzw. Hubgeschwindigkeiten, zu Beginn eines Senkvorgangs sowie bei Änderungen der vorgegebenen Senk- bzw. der Hubgeschwindigkeit ein verbessertes Betriebsverhalten, da durch die Ermittlung der Bewegungsistgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels mittels des Druckmittelstroms die Leckage der Pumpe und die Massenkräfte des hydraulischen Aggregats sowie der elektrischen Maschine keinen Einfluß auf die Geschwindigkeitsregelung des Lastaufnahmemittels ausüben. Insgesamt ergibt sich somit ein stabiler Regelkreis, mit dem insbesondere im Senkenbetrieb im Feinsteuerbereich geringe Senkgeschwindigkeiten genau eingestellt werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegungsistgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels durch das Drehmoment der elektrischen Maschine einstellbar. Hierdurch ergibt sich ein geringer Bauaufwand, da eine elektrische Maschine auf einfache Weise im Drehmoment verstellt werden kann. Über die sich daraus ergebende Veränderung der Drehzahl des mit der elektrischen Maschine gekoppelten hydraulischen Aggregats kann der Druckmittelstrom und somit die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels eingestellt werden. Das hydraulische Aggregat kann hierbei als Konstanteinheit oder als Verstelleinheit ausgeführt sein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Mittel zur Erfassung des Druckmittelstroms als zumindest ein Förderstromsensor ausgebildet ist. Mit einem Förderstromsensor kann auf einfache Weise ein Druckmittelstrom gemessen werden. Als Förderstromsensor kann beispielsweise ein Flügelradsensor verwendet werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Förderstromsensor einen längsverschiebbaren, federbelasteten Meßkolben auf, der an einer Wirkfläche, insbesondere einer Stirnfläche, von dem Druckmittelstrom beaufschlagbar ist. Ein derartiger Förderstromsensor mit einem federbelasteten Meßkolben, der an einer Wirkfläche von dem zu messenden Druckmittelstrom beaufschlagt ist und somit in Längsrichtung ausgelenkt wird, ermöglicht auf einfache Weise bei geringen Herstellkosten in einer Strömungsrichtung die Messung eines Druckmittelstroms.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Meßkolben mit einer Feinsteuereinrichtung versehen ist. Mit einer beispielsweise als Feinsteuernut ausgebildeten Feinsteuereinrichtung ist es auf einfache Weise möglich, bei geringen Druckmittelströmen entsprechende axiale Auslenkungen des Meßkolbens zu erreichen, die eine exakte Messung des Druckmittelstroms ermöglichen.

Gemäß einer Ausgestaltungsform ist die Auslenkung des Meßkolbens mittels einer Sensoreinrichtung erfaßbar. Die Auslenkung des Meßkolbens, die ein Maß für den der Wirkfläche zuströmenden Druckmittelstrom ist, kann somit auf einfache Weise ermittelt und erfaßt werden.

Die Sensoreinrichtung kann als Hallsensor oder als Induktivsensor ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Förderstromsensor vorgesehen, der im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat strömenden Druckmittelstrom erfasst. Mit einem im Senkenbetrieb den vom Hubzylinder abströmenden Druckmittelstrom erfassenden Förderstromsensor können im Senkenbetrieb geringe Senkgeschwindigkeiten genau eingestellt werden. Zudem ergibt sich ein verbessertes Betriebsverhalten bei Änderungen der Senkengeschwindigkeit.

Zweckmäßigerweise ist hierbei eine die Drehzahl der elektrische Maschine erfassende Drehzahlmeßeinrichtung vorgesehen, wobei im Hebenbetrieb die Bewegungsgeschwindigkeit der Hubeinrichtung in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehzahlistwert der elektrischen Maschine auf den an der Sollwertvorgabeeinrichtung vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit einstellbar ist. Bei einer Ausführungsform, bei der im Senkenbetrieb die Senkgeschwindigkeit mittels eines den vom Hubzylinder abströmenden Druckmittelstrom erfassenden Förderstromsensor geregelt wird, kann somit auf einfache Weise im Hebenbetrieb die Geschwindigkeit des Lastaufnahmemittels geregelt werden.

Mit besonderem Vorteil ist der Förderstromsensor hierbei in einer Umgehungsleitung angeordnet, die an eine von dem hydraulischen Aggregat zum Hubzylinder geführte Druckmittelleitung angeschlossen ist, wobei in der Druckmittelleitung zwischen den Anschlüssen der Umgehungsleitung ein Sperrventil, insbesondere ein in Richtung zum Hubzylinder öffnendes Rückschlagventil, angeordnet ist. Mit einer Anordnung des Förderstromsensors in einer Umgehungsleitung kann auf einfache Weise im Senkenbetrieb der vom Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat strömende Druckmittelstrom gemessen werden, wobei das Rückschlagventil einen direkten Druckmittelstrom vom Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat in der Druckmittelleitung verhindert. Im Hebenbetrieb strömt der von dem hydraulischen Aggregat gelieferte Druckmittelstrom vollständig über das in der Druckmittelleitung angeordnete Rückschlagventil, so daß der Förderstromsensor nicht durchströmt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Förderstromsensor vorgesehen, der im Hebenbetrieb den von dem hydraulische Aggregat zum Hubzylinder strömenden Druckmittelstrom erfasst, und ein weiterer Förderstromsensor vorgesehen, der im Senkenbetrieb den vom Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat strömenden Druckmittelstrom erfasst. Im Hebenbetrieb erfolgt die Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels somit in Abhängigkeit von dem mittels eines Förderstromsensors gemessenen, dem Hubzylinder zuströmenden Druckmittelstroms. Für die Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit im Senkenbetrieb ist ein weiterer Förderstromsensor vorgesehen. Für die Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels im Hebenbetrieb und im Senkenbetrieb ist somit jeweils ein Förderstromsensor vorhanden. Hierdurch kann auf eine Drehzahlmeßeinrichtung an der elektrischen Maschine verzichtet werden. Zudem ergibt sich hierbei ein verbessertes Betriebsverhalten im Hebenbetrieb, insbesondere bei Änderungen der Hubgeschwindigkeit, da die Massenkräfte der elektrische Maschine sowie des hydraulischen Aggregats keinen Einfluß auf die Messung der Hubgeschwindigkeit ausüben.

Gemäß einer Ausgestaltungsform weist die Druckmittelleitung hierbei einen Hebezweig und einen Senkzweig auf, wobei im Hebezweig der Förderstromsensor und im Senkzweig der weitere Förderstromsensor angeordnet ist. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Förderstromsensor für den Hebenbetrieb, der den von dem hydraulischen Aggregat zum Hubzylinder strömenden Druckmittelstrom erfasst, und ein Förderstromsensor für den Senkenbetrieb, der den vom Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat strömenden Druckmittelstrom erfasst, in der Druckmittelleitung angeordnet werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß ein Förderstromsensor vorgesehen ist, der im Hebenbetrieb den von dem hydraulischen Aggregat zum Hubzylinder strömenden Druckmittelstrom und im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder zum hydraulischen Aggregat strömenden Druckmittelstrom erfasst. Für die Geschwindigkeitsregelung im Hebenbetrieb und im Senkenbetrieb ist somit lediglich ein Förderstromsensor erforderlich, wodurch die Hubeinrichtung einen einfachen Aufbau mit geringen Herstellkosten aufweist.

Mit besonderem Vorteil ist der Förderstromsensor hierbei in der Druckmittelleitung angeordnet, wobei mittels eines Umschaltventils die Wirkfläche des Meßkolbens des Förderstromsensors im Hebenbetrieb an das hydraulische Aggregat und im Senkenbetrieb an den Hubzylinder anschließbar ist. Mittels des Umschaltventils kann somit der Förderstromsensor im Hebenbetrieb und im Senkenbetrieb zur Ermittlung des Druckmittelstroms verwendet werden.

Zweckmäßigerweise ist das Umschaltventil als Zweistellungsventil ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Umschaltventil elektrisch ansteuerbar. Dadurch kann das Umschaltventil auf einfache Weise bei einer entsprechenden Betätigung der Sollwertvorgabeeinrichtung zwischen einer Stellung für den Hebenbetrieb oder einer Stellung für den Senkenbetrieb umgeschaltet werden.

Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, daß das Umschaltventil von dem vom hydraulischen Aggregat gelieferten Förderdruck in Richtung einer Schaltstellung für den Hebenbetrieb und von dem Lastdruck der Hubeinrichtung in Richtung einer Schaltstellung für den Senkenbetrieb beaufschlagt ist. Der stromauf und stromab des Förderstromsensors im Hebenbetrieb sowie im Senkenbetrieb auftretende Druckunterschied in der Druckmittelleitung kann somit zur Steuerung des Umschaltventils verwendet werden, wodurch sich eine einfache und sichere Ansteuerung des Umschaltventils ergibt.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eingangsseitig mit der Sollwertvorgabeeinrichtung und dem Mittel zur Erfassung des Druckmittelstroms in Wirkverbindung steht und ausgangsseitig mit der elektrischen Maschine in Verbindung steht. Mit einer elektronischen Steuereinrichtung kann auf einfache Weise aus dem Druckmittelstrom die Bewegungsistgeschwindigkeit ermittelt werden, mit der vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit verglichen werden und anhand der Regelabweichung die elektrische Maschine angesteuert werden.

Sofern bei einer Ausführungsform mit einem Förderstromsensor, der im Senkenbetrieb die vom Hubzylinder abströmenden Druckmittelstrom erfasst, eine Drehzahlmeßeinrichtung an der elektrischen Maschine vorgesehen ist, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Drehzahlmeßeinrichtung eingangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht. Der von der Drehzahlmeßeinrichtung gelieferte Drehzahlistwert für die Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit im Hebenbetrieb kann somit auf einfache Weise der elektronischen Steuereinrichtung zur Verfügung gestellt werden.

Zweckmäßigerweise steht die elektronische Steuereinrichtung ausgangsseitig mit dem Umschaltventil in Wirkverbindung. Ein elektrisch ansteuerbares Umschaltventil kann somit auf einfache Weise in die entsprechende Schaltstellung für den Hebenbetrieb bzw. den Senkenbetrieb umgeschaltet werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß in der Druckmittelleitung ein Lasthalteventil angeordnet ist, das im Hebenbetrieb eine Rückschlagfunktion aufweist und im Senkenbetrieb in eine Öffnungsstellung beaufschlagbar ist. Das Lasthalteventil verhindert somit im geschlossenen Zustand durch die Rückschlagfunktion ein Absinken der Last. In der Öffnungsstellung arbeitet das Lasthalteventil nahezu ohne Drosselverluste, so daß im Senkenbetrieb eine optimale Energierückgewinnung bei minimalen Drosselverlusten ermöglicht wird.

Zweckmäßigerweise ist das Lasthalteventil elektrisch aufsteuerbar. Dadurch kann das Lasthalteventil auf einfache Weise im Senkenbetrieb durch eine entsprechende Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung in die Öffnungsstellung beaufschlagt werden.

Mit besonderem Vorteil steht hierbei die elektronische Steuereinrichtung ausgangsseitig mit dem Lasthalteventil in Wirkverbindung.

Die elektrische Maschine kann als Gleichstrommaschine ausgebildet sein. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet ist. Mit einer Asynchronmaschine ergibt sich im Senkenbetrieb eine automatische Rückspeisung von elektrischer Energie in die Batterie, wodurch sich ein geringer Bauaufwand für die Hubeinrichtung ergibt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematische Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubeinrichtung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubeinrichtung,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubeinrichtung,

Fig. 4 eine Weiterbildung gemäß der Fig. 3 und

Fig. 5 einen Förderstromsensor in einer konstruktiven Ausgestaltung.

In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer hydraulischen Hubeinrichtung 1 für ein nicht mehr dargestelltes Flurförderzeug, beispielsweise einen Gabelstapler, gezeigt. Die Hubeinrichtung 1 weist ein hydraulisches Aggregat 2 auf, beispielsweise eine als Pumpe und Motor betreibbare Schrägachsen- oder Schrägscheibenmaschine, das mit einer elektrischen Maschine 3, beispielsweise einem Asynchronmotor, in trieblicher Verbindung steht. Die elektrische Maschine 3 steht zur Versorgung mit elektrischer Energie mit einer nicht mehr dargestellten Batterie in Wirkverbindung.

Das hydraulische Aggregat 2 steht mit einem Behälter 4 und einer Druckmittelleitung 5 in Verbindung, die zu Hubzylindern 6 geführt ist. Die Hubzylinder 6 dienen hierbei zur vertikalen Bewegung eines nicht mehr gezeigten an einem Hubmast vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittels.

In der Druckmittelleitung 5 ist ein Lasthalteventil 7 angeordnet. Das Lasthalteventil 7 ist als Zweistellungsventil ausgebildet. Eine erste Schaltstellung 7a des Lasthalteventils 7 ist als Rückschlagfunktion mit einem in Richtung zum hydraulischen Aggregat 2 sperrenden Rückschlagventil ausgebildet, wodurch in der Schaltstellung 7a ein Druckmittelstrom von dem Hubzylinder 6 zu dem Aggregat 2 verhindert wird. In einer als Öffnungsstellung ausgebildeten zweiten Schaltstellung 7b ermöglicht das Lasthalteventil 7 eine Verbindung des Hubzylinders 6 mit dem Aggregat 2. Das Lasthalteventil 7 ist hierbei elektrisch betätigbar, beispielsweise mittels eines Schaltmagneten 8.

Zur Absicherung der Hubeinrichtung 1 ist eine als Druckbegrenzungsventil ausgebildete, mit der Druckmittelleitung 5 in Verbindung stehende Sicherungseinrichtung 9 vorgesehen, die auf den maximal zulässigen Arbeitsdruck eingestellt ist.

Erfindungsgemäß ist ein Mittel 10 zur Erfassung des Druckmittelstroms vorgesehen. Das Mittel 10 zur Erfassung des Druckmittelstroms ist hierbei als Förderstromsensor 11 ausgebildet, der im Senkenbetrieb den vom Hubzylinder 6 zum hydraulischen Aggregat 2 strömenden Druckmittelstrom erfasst. Der Förderstromsensor 11 ist hierbei in einer Umgehungsleitung 12 angeordnet, die mit der Druckmittelleitung 5 in Verbindung steht. Zwischen den Anschlüssen der Umgehungsleitung 12 an die Druckmittelleitung 5 ist in der Druckmittelleitung 5 ein Sperrventil 13 angeordnet, das als in Richtung zum Hubzylinder 6 öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist.

In der Fig. 5 ist der Aufbau des Förderstromsensors 11 gezeigt. Der Förderstromsensor 10 weist einen in einer Gehäusebohrung 14 längsverschiebbaren Meßkolben 15 auf, der im Bereich einer von einer Stirnfläche gebildeten Wirkfläche 16 mit einer Feinsteuernut versehen sein kann. Die Umgehungsleitung 12 ist hierbei an die Gehäusebohrung 14 im Bereich der Wirkfläche 16 des Meßkolbens 15 und eines davon axial beabstandeten Bereichs angeschlossen. In Richtung der gezeigten Stellung, in der die Umgehungsleitung 12 von dem Meßkolben 15 abgesperrt ist, ist der Meßkolben 15 von einer eine geringe Kraft erzeugende Feder 17 beaufschlagt, die in einem Steuerdruckraum 18 angeordnet ist. In Richtung einer Meßstellung, in der der Meßkolben 15 durch eine axiale Auslenkung die Umgehungsleitung 12 freigibt, ist der Meßkolben 15 durch den der Wirkfläche 16 in der Umgehungsleitung 12 zuströmenden Druckmittelstrom beaufschlagbar. Am Meßkolben 15 ist weiterhin eine Verbindungsbohrung 19 angeordnet, die eine Verbindung des Steuerdruckraums 18 mit der Umgehungsleitung 12 stromab der Wirkfläche 16 ermöglicht. Am Meßkolben 15 ist ein bolzenförmiges Bauteil 20 befestigt, das mit einer Sensoreinrichtung 21, beispielsweise einem Hallsensor oder einem Induktivsensor in Wirkverbindung steht, der mit einer elektronischen Steuereinrichtung 25 eingangsseitig verbunden ist. Bei einem durch die Pfeile 22 dargestellten Druckmittelstrom in der Umgehungsleitung 12 wird somit der Meßkolben 15 entgegen der Kraft der Feder 17 in axialer Richtung ausgelenkt und gibt eine Verbindung in der Umgehungsleitung 12 frei, wobei die axiale Auslenkung des Meßkolbens 15 ein Maß für den Druckmittelstrom ist. Die axiale Auslenkung des Meßkolbens 15 wird mittels des bolzenförmigen Bauteils 20 auf die Sensoreinrichtung 21 übertragen und somit ein dem Druckmittelstrom entsprechendes Sensorsignal erzeugt, das an die elektronische Steuereinrichtung 25 geliefert wird.

Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist an der elektrischen Maschine 3 eine Drehzahlmeßeinrichtung 24, beispielsweise ein Drehzahlsensor angeordnet.

Der Förderstromsensor 11 steht eingangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung 25 in Wirkverbindung, die eingangsseitig mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung 26, beispielsweise einem Joystick, und der Drehzahlmeßeinrichtung 24 in Verbindung steht. Ausgangsseitig steht die elektronische Steuereinrichtung 25 mit dem Schaltmagneten 8 zur Betätigung des Lasthalteventils 7 und der elektrischen Maschine 3 in Verbindung.

Im Hebenbetrieb wird durch eine entsprechende Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung 26 eine Bewegungssollgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels vorgegeben. Die elektronische Steuereinrichtung 25 bildet aus der Bewegungssollgeschwindigkeit und der an der Drehzahlmeßeinrichtung 24 gemessenen Bewegungsistgeschwindigkeit eine Regelabweichung, in deren Abhängigkeit die elektrische Maschine 3, die im Hebenbetrieb als Motor arbeitet, derart angesteuert wird, daß die im Hebenbetrieb als Pumpe arbeitende hydraulische Aggregat 2 mit einer derartigen Drehzahl und einem derartigen Drehmoment betrieben wird, daß die erforderliche Druckmittelmenge zur Erzielung der vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels gefördert wird. Im Hebenbetrieb befindet sich das Lasthalteventil in der Schaltstellung 7a, wobei Druckmittel über das geöffnete Rückschlagventil des Lasthalteventils 7 und das geöffnete Sperrventil 13 von dem als Pumpe arbeitenden hydraulischen Aggregat zum Hubzylinder 6 strömt.

Im Senkenbetrieb wird durch eine entsprechende Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung 13 eine Bewegungssollgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels vorgegeben. Das Lasthalteventil 7 wird hierbei mittels der elektronischen Steuereinrichtung 25 durch eine entsprechende Ansteuerung des Schaltmagneten 8 in die die Öffnungsstellung bildende Schaltstellung 7b aufgesteuert. Druckmittel strömt somit vom Hubzylinders 6 über die Druckmittelleitung 5, die Umgehungsleitung 12 und den Förderstromsensor 11 zum hydraulischen Aggregat 2, das als Pumpe arbeitet, und die als Generator arbeitende elektrische Maschine 3 antreibt. Die elektronische Steuereinrichtung 25 bildet aus der Bewegungssollgeschwindigkeit und des mittels des Förderstromsensors 11 gemessenen Druckmittelstroms eine Regelabweichung, in deren Abhängigkeit die elektrische Maschine 3 derart angesteuert wird, daß das als Motor arbeitende hydraulische Aggregat 2 mit einer derartigen Drehzahl betrieben wird, daß die eingestellte Bewegungssollgeschwindigkeit erzielt wird. Die als Generator arbeitende elektrische Maschine 3 erzeugt hierbei ein Bremsmoment zur Lasthaltung der Last und speist elektrische Energie in die Batterie zurück.

Durch die direkte Erfassung des im Senkenbetrieb vom Hubzylinder 6 abströmenden Druckmittelstroms mittels des Förderstromsensors 11 kann hierbei die Senkgeschwindigkeit im Feinsteuerbereich auf geringe Bewegungsgeschwindigkeiten genau eingestellt werden. Die Massenkräfte des hydraulischen Aggregats sowie der elektrischen Maschine haben hierbei keinen Einfluß auf die Erfassung des Druckmittelstroms mittels des Förderstromsensors 10, wodurch Änderungen der Senkgeschwindigkeit genau ausgeregelt werden können.

In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubeinrichtung 1 gezeigt. Das Mittel 10 zur Erfassung des Druckmittelstroms umfasst hierbei zwei Förderstromsensoren 11a, 11b, die in jeweils einer Zweigleitung 5a, 5b angeordnet sind. Die Zweigleitungen 5a, 5b zweigen hierbei von der Druckmittelleitung 5 ab. Die Zweigleitung 5a bildet hierbei einen Hebenzweig, wobei der Förderstromsensor 11a als ein im Hebenbetrieb den dem Hubzylinder 6 zuströmenden Druckmittelstrom erfassender Förderstromsensor ausgebildet ist. Entsprechend bildet die Zweigleitung 5b einen Senkenzweig, wobei der Förderstromsensor 11b den im Senkenbetrieb vom Hubzylinder 6 zum hydraulischen Aggregat 2 strömenden Druckmittelstrom erfasst. Die Förderstromsensoren 5a, 5b weisen einen Aufbau gemäß der Fig. 5 auf.

Im Hebenbetrieb strömt Druckmittel von dem als Pumpe arbeitenden hydraulischen Aggregat 2 in die Druckmittelleitung 5, die Zweigleitung 5a und über das geöffnete Rückschlagventil des in der Schaltstellung 7a befindlichen Lasthalteventils 7 zum Hubzylinder 6. Mittels des Förderstromsensors 11a wird hierbei der dem Hubzylinder 6 zuströmende Druckmittelstrom gemessen. Der Förderstromsensor 11b ist im Hebenbetrieb nicht aktiv.

Im Senkenbetrieb strömt Druckmittel vom Hubzylinder 6 über das in die Schaltstellung 7b ausgelenkte Lasthalteventil 7 und die Zweigleitung 5b sowie die Druckmittelleitung 5 zu dem als Motor arbeitenden hydraulischen Aggregat 2. Mittels des Förderstromsensors 11b wird hierbei der vom Hubzylinder 6 zurückströmende Druckmittelstrom erfasst. Der Förderstromsensor 11a ist im Senkenbetrieb nicht aktiv.

In der elektronischen Steuereinrichtung 25 wird hierbei sowohl im Hebenbetrieb als auch im Senkenbetrieb aus der an der Sollwertvorgabeeinrichtung 26 vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit und dem an dem Förderstromsensor 11a bzw. 11b gemessenen Druckmittelstrom eine Regelabweichung gebildet, wobei in Abhängigkeit von der Regelabweichung die elektrische Maschine 2 derart angesteuert wird, daß im Hebenbetrieb und im Senkenbetrieb das Lastaufnahmemittel mit der vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit betrieben wird. Die als Generator arbeitende elektrische Maschine 3 erzeugt hierbei im Senkenbetrieb ein Bremsmoment zur Lasthaltung der Last und speist elektrische Energie in die Batterie zurück. Gegenüber der Hubeinrichtung gemäß der Fig. 1 kann hierbei auf die Drehzahlmeßeinrichtung 24 für den Hebenbetrieb verzichtet werden. Durch den Förderstromsensor 11a kann hierbei im Hebenbetrieb im Feinsteuerbereich sowie bei Änderungen der vorgegebenen Hubgeschwindigkeit die Hubgeschwindigkeit genau geregelt werden.

In den Fig. 3 und 4 ist eine dritte Ausführungsform einer Hubeinrichtung 1 gezeigt. In der Druckmittelleitung 5 ist hierbei ein Förderstromsensor 11c angeordnet, der im Hebenbetrieb den von dem hydraulischen Aggregat 2 zum Hubzylinder 6 strömenden Druckmittelstrom und im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder 6 zum hydraulischen Aggregat 2 strömenden Druckmittelstrom erfasst. Der Förderstromsensor 11c weist hierbei einen Aufbau gemäß der Fig. 5 auf.

In der Druckmittelleitung 5 ist ein Umschaltventil 30 angeordnet, das als Zweistellungsventil ausgebildet ist. In einer ersten Schaltstellung 30a für den Hebenbetrieb verbindet das Umschaltventil 30 die Wirkfläche 16 des Förderstromsensors 11c mit dem hydraulischen Aggregat 2, wodurch in dieser Schaltstellung 30a im Hebenbetrieb der Förderstromsensor 11c den dem Hubzylinder 6 zuströmende Druckmittelstrom erfaßt. In einer zweiten Schaltstellung 30b für den Senkenbetrieb ist die Wirkfläche 16 des Förderstromsensors 11c mit dem Hubzylinder 6 verbunden, wodurch in der Schaftstellung 30b im Senkenbetrieb mittels des Förderstromsensors 11c der vom Hubzylinder 6 abströmende Druckmittelstrom erfaßt werden kann.

Das Umschaltventil 30 gemäß der Fig. 3 ist elektrisch ansteuerbar, wobei beispielsweise ein das Schaltventil beaufschlagender Schaltmagnet 31 ausgangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung 25 in Verbindung steht.

Das Umschaltventil 30 gemäß der Fig. 4 ist hydraulisch ansteuerbar. Das Umschaltventil 30 ist hierbei von dem vom hydraulischen Aggregat 2 im Hebenbetrieb gelieferten Förderdruck in Richtung der ersten Schaltstellung 30a für den Hebenbetrieb und von dem im Senkenbetrieb anstehenden Lastdruck der Hubeinrichtung in Richtung der zweiten Schaltstellung 30b für den Senkenbetrieb beaufschlagt. Hierzu ist eine in Richtung der ersten Schaltstellung 30a wirkende Steuerdruckfläche des Umschaltventils 30 mittels einer Steuerdruckleitung 32 mit dem mit dem hydraulischen Aggregat 2 in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung 5 verbunden. Eine in Richtung der zweiten Schaltstellung 30b wirkende Steuerdruckfläche des Umschaltventils 30 steht mittels einer Steuerdruckleitung 33 mit dem mit dem Hubzylinder 6 in Verbindung stehenden Abschnitt der Druckmittelleitung 5 in Verbindung. Das Umschaltventil 30 gemäß der Fig. 4 wird somit von den an dem Förderstromsensor 11c auftretenden Druckunterschieden im Heben- bzw. Senkenbetrieb gesteuert.

Die Wirkungsweise der Hubeinrichtung gemäß den Fig. 3 und 4 entspricht der Wirkungsweise der Hubeinrichtung gemäß der Fig. 2, wobei jedoch lediglich ein Förderstromsensor 11c erforderlich ist, der mittels des Umschaltventils 30 sowohl im Hebenbetrieb als auch im Senkenbetrieb die Messung des entsprechenden Druckmittelstroms ermöglicht.

Bei den Hubeinrichtungen gemäß den Fig. 2 bis 4 kann durch die direkte Erfassung der durch die direkte Erfassung des vom Hubzylinder abströmenden Druckmittelstroms im Senkenbetrieb die Senkgeschwindigkeit insbesondere im Feinsteuerbereich auf geringe Werte genau eingestellt werden. Desweiteren kann durch die direkte Erfassung des dem Hubzylinder zuströmenden Druckmittelstroms im Hebenbetrieb die Hubgeschwindigkeit über den gesamten Arbeitsbereich genau eingestellt werden. Zudem ergibt sich bei Änderungen der an der Sollwertvorgabeeinrichtung vorgegebenen Hubgeschwindigkeit im Hebenbetrieb und der Senkgeschwindigkeit im Senkbetrieb eine exakte Einstellung der Hub- bzw. der Senkgeschwindigkeit, da die Massenkräfte des hydraulischen Aggregats sowie der elektrischen Maschine keinen Einfluß auf die Geschwindigkeitsregelung der Hubeinrichtung haben.

Claims (26)

1. Hydraulische Hubeinrichtung für eine batterie-elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, wobei die Hubeinrichtung ein vertikal bewegbares Lastaufnahmemittel aufweist, das mit zumindest einem hydraulischen Hubzylinder in Wirkverbindung steht, wobei der Hubzylinder mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden hydraulischen Aggregat in Verbindung steht, das mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine in trieblicher Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms vorgesehen ist, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels in Abhängigkeit von dem an dem Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms erfassten Druckmittelstrom auf eine an einer Sollwertvorgabeeinrichtung (26) vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit einstellbar ist.

2. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels durch das Drehmoment der elektrischen Maschine einstellbar ist.

3. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms als zumindest ein Förderstromsensor (11; 11a, 11b; 11c) ausgebildet ist.

4. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (11; 11a, 11b; 11c) einen längsverschiebbaren, federbelasteten Meßkolben (15) aufweist, der an einer Wirkfläche (16), insbesondere einer Stirnfläche, von dem Druckmittelstrom beaufschlagbar ist.

5. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (15) mit einer Feinsteuereinrichtung, insbesondere einer Feinsteuernut, versehen ist.

6. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Meßkolbens (15) mittels einer Sensoreinrichtung (21) erfaßbar ist.

7. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (21) als Hallsensor ausgebildet ist.

8. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (21) als Induktivsensor ausgebildet ist.

9. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderstromsensor (11) vorgesehen ist, der im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder (6) zum hydraulischen Aggregat (2) strömenden Druckmittelstrom erfasst.

10. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Drehzahlistwert der elektrische Maschine (3) erfassende Drehzahlmeßeinrichtung (24) vorgesehen ist, wobei im Hebenbetrieb die Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels in Abhängigkeit von dem gemessenen Drehzahlistwert der elektrischen Maschine (3) auf den an der Sollwertvorgabeeinrichtung (26) vorgegebenen Bewegungssollgeschwindigkeit einstellbar ist.

11. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (11) in einer Umgehungsleitung (12) angeordnet ist, die an eine von dem hydraulischen Aggregat (2) zum Hubzylinder (6) geführte Druckmittelleitung (5) angeschlossen ist, wobei in der Druckmittelleitung (5) zwischen den Anschlüssen der Umgehungsleitung (12) ein Sperrventil (13), insbesondere ein in Richtung zum Hubzylinder (6) öffnendes Rückschlagventil, angeordnet ist.

12. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderstromsensor (11a) vorgesehen ist, der im Hebenbetrieb den von dem hydraulische Aggregat (2) zum Hubzylinder (6) strömenden Druckmittelstrom erfasst, und ein weiterer Förderstromsensor (11b) vorgesehen ist, der im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder (6) zum hydraulischen Aggregat (2) strömenden Druckmittelstrom erfasst.

13. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (5) einen Hebezweig (5a) und einen Senkzweig (5b) aufweist, wobei im Hebezweig (5a) der Förderstromsensor (11a) und im Senkzweig (5b) der weitere Förderstromsensor (11b) angeordnet ist.

14. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Förderstromsensor (11c) vorgesehen ist, der im Hebenbetrieb den von dem hydraulischen Aggregat (2) zum Hubzylinder (6) strömenden Druckmittelstrom und im Senkenbetrieb den von dem Hubzylinder (6) zum hydraulischen Aggregat (2) strömenden Druckmittelstrom erfasst.

15. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderstromsensor (11c) in der Druckmittelleitung (5) angeordnet ist, wobei mittels eines Umschaltventils (30) die Wirkfläche (16) des Meßkolbens (15) des Förderstromsensors (11c) im Hebenbetrieb an das hydraulische Aggregat (2) und im Senkenbetrieb an den Hubzylinder (6) anschließbar ist.

16. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (30) als Zweistellungsventil ausgebildet ist.

17. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (30) elektrisch ansteuerbar ist.

18. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (30) von dem vom hydraulischen Aggregat (2) gelieferten Förderdruck in Richtung einer Schaltstellung (30a) für den Hebenbetrieb und von dem Lastdruck der Hubeinrichtung in Richtung einer Schaltstellung (30b) für den Senkenbetrieb beaufschlagt ist.

19. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinrichtung (25) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit der Sollwertvorgabeeinrichtung (26) und dem Mittel (10) zur Erfassung des Druckmittelstroms in Wirkverbindung steht und ausgangsseitig mit der elektrischen Maschine (3) in Verbindung steht.

20. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 10 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßeinrichtung (24) der elektrischen Maschine (3) eingangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung (25) in Verbindung steht.

21. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (25) ausgangsseitig mit dem Umschaltventil (30) in Wirkverbindung steht.

22. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelleitung (5) ein Lasthalteventil (7) vorgesehen ist, das im Hebenbetrieb eine Rückschlagfunktion aufweist und im Senkenbetrieb in eine Öffnungsstellung beaufschlagbar ist.

23. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasthalteventil (7) elektrisch aufsteuerbar ist.

24. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21 und Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasthalteventil (7) ausgangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung (25) in Wirkverbindung steht.

25. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) als Gleichstrommaschine ausgebildet ist.

26. Hydraulische Hubeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) als Asynchronmaschine ausgebildet ist.