DE10047631A1 - Hydrauliksystem für ein Flurförderzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein batterie-elektrisch betriebenes Arbeitsfahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem Hubantrieb (7), der zumindest einen mit einem vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittel in Verbindung stehenden Hubzylinder (8) aufweist, der mittels einer Druckmittelleitung (6) mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden Hydraulikaggregat (1) in Verbindung steht, wobei das Hydraulikaggregat (1) mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine (2) in trieblicher Verbindung steht. Die Aufgabe, ein Hydrauliksystem zur Verfügung zu stellen, das im Feinsteuerbereich sowohl im Hebenbetrieb als auch im Senkenbetrieb des Hubantriebs (7) ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Druckmittelleitung (6) eine Steuerventileinrichtung (9) zur Steuerung des Hubantriebs (7) angeordnet ist und der Druckmittelleitung (6) eine Stromregeleinrichtung (14) zugeordnet ist. Die Stromregeleinrichtung (14) ist gemäß einer Ausführungsform als Druckwaage (16) ausgebildet, die in einer Zweigleitung (15) angeordnet ist, die von der Druckmittelleitung (6) zwischen dem Hydraulikaggregat (1) und der Steuerventileinrichtung (9) zu einem Behälter (5) geführt ist, wobei die Druckwaage (16) in Richtung einer Durchflussstellung (16b) von dem Förderdruck des Hydraulikaggregats (1) und in Richtung einer Sperrstellung (16a) von einer ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein batterie-elektrisch betriebenes Arbeitsfahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem Hubantrieb, der zumindest einen mit einem vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittel in Verbindung stehenden Hubzylinder aufweist, der mittels einer Druckmittelleitung mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden Hydraulikaggregat in Verbindung steht, wobei das Hydraulikaggregat mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine in trieblicher Verbindung steht.

Derartige Hydrauliksysteme werden in batterie-elektrisch betriebenen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, eingesetzt. Das Anheben des vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittels erfolgt hierbei mittels zumindest eines Hubzylinders, der mit dem Hydraulikaggregat 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 ausströmende Druckmittelstrom durch das Hydraulikaggregat geleitet, das im Senkenbetrieb als Pumpe arbeitet und die als Generator arbeitende elektrische Maschine antreibt. Hierdurch kann die beim Absenken der Hubvorrichtung 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.

Ein derartiges Hydrauliksystem ist aus der EP 0 630 853 B1 bekannt. Eine erstes Hydraulikaggregat ist hierbei zur Steuerung des Hubzylinder und eines Nebenverbrauchers vorgesehen. Ein zweites Hydraulikaggregat dient zur Versorgung weiterer Nebenverbraucher. Die Regelung der Senkgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels des Hubantriebs erfolgt mittels einer Drehzahlregelung der mit dem ersten Hydraulikaggregat in Verbindung stehenden 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 Hubvorrichtung kann ohne wesentliche Hydraulikverluste eine optimale Energierückgewinnung im Senkenbetrieb des Hubantriebs 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 dar Massenkräfte der Kombination des hydraulischen Aggregats mit der elektrischen Maschine zu Beginn des Senkenbetriebs und bei Änderungen der vorgegebenen Senkgeschwindigkeit zeitliche Verzögerungen bei der Drehzahlistwertmessung auftreten, die in dem Drehzahlregelkreis zu Verfälschungen des Messergebnisses und zu Schwingungen führen können. Zudem kann es zu Beginn einer Senkenbewegung durch eine gleichzeitige Ansteuerung des Lasthalteventils und der elektrischen Maschine zu Überschneidungen kommen, die zu einem unbeabsichtigten Absacken der Last führen, wenn bei geöffnetem Lasthalteventil die elektrische Maschine die Lasthaltung mit einer Verzögerung übernimmt.

Aus der DE 198 31 828 A1 ist ein Hydrauliksystem bekannt, bei dem im Hebenbetrieb im Feinsteuerbereich ein erstes Hydraulikaggregat, das zur Versorgung von Nebenverbrauchern vorgesehen ist, zur Versorgung des Hubzylinders verwendet wird. Die Steuerung der Hubgeschwindigkeit erfolgt hierbei mittels eines Steuerventils. Bei hohen Hubgeschwindigkeiten wird ein zweites Hydraulikaggregat zum ersten Hydraulikaggregat hinzugeschaltet. Im Senkenbetrieb wird der Hubzylinder über ein geöffnetes Lasthalteventil mit dem zweiten Hydraulikaggregat verbunden, wobei eine Energierückgewinnung erfolgt. Im Hebenbetrieb kann es hierbei durch die gleichzeitige Ansteuerung des Steuerventils und des ersten Hydraulikaggregats zu Überschneidungen kommen, die zu Energieverlusten führen, wenn das als Pumpe betriebene Hydraulikaggregat gegen ein geschlossenes Steuerventil fördert. Zudem ergibt sich durch das Hinzuschalten des zweiten Hydraulikaggregats bei hohen Hebengeschwindigkeiten ein hoher Steuerungsaufwand. Im Senkenbetrieb kann es durch die gleichzeitige Ansteuerung des zweiten Hydraulikaggregats und des Lasthalteventils - wie bereits oben beschrieben - zu einem unbeabsichtigten Absacken der Last kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das im Feinsteuerbereich sowohl im Hebenbetrieb als auch im Senkenbetrieb des Hubantriebs ein verbessertes Betriebverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Druckmittelleitung eine Steuerventileinrichtung zur Steuerung des Hubantriebs angeordnet ist und der Druckmittelleitung eine Stromregeleinrichtung zugeordnet ist.

Mittels einer Steuerventileinrichtung und einer Stromregeleinrichtung wird ein verlustarmes Anfahren des Hydraulikaggregats im Hebenbetrieb ermöglicht, da mittels der Stromregeleinrichtung unabhängig von der Stellung der Steuerventileinrichtung von dem Hydraulikaggregat überschüssig gefördertes Druckmittel mit geringen Verlusten zum Behälter abströmen kann. Im Hebenbetrieb kann somit im Feinsteuerbereich ein geringe Hebengeschwindigkeit bei geringen Energieverlusten erzielt werden. Im Senkenbetrieb verhindert die Stromregeleinrichtung eine Verbindung des Hubzylinders mit dem Behälter, wodurch der Hubzylinder mittels der Steuerventileinrichtung mit dem Hydraulikaggregat verbunden ist, das als Pumpe arbeitet und die als Generator betriebene elektrische Maschine antreibt. Im Senkenbetrieb wird somit eine Energierückgewinnung ermöglicht. Durch die Steuerung der Senkengeschwindigkeit mittels der Steuerventileinrichtung kann hierbei im Feinsteuerbereich ein geringe Senkengeschwindigkeit auf einfache Weise eingestellt werden. Zudem kann durch die Steuerung der Senkengeschwindigkeit mittels der Steuerventileinrichtung ein unbeabsichtigtes Absacken der Last auf einfache Weise verhindert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stromregeleinrichtung als Druckwaage ausgebildet, die in einer Zweigleitung angeordnet 15t, die von der Druckmittelleitung zwischen dem Hydraulikaggregat und der Steuerventileinrichtung zu einem Behälter geführt ist, wobei die Druckwaage in Richtung einer Durchflussstellung von dem Förderdruck des Hydraulikaggregats und in Richtung einer Sperrstellung von einer Feder sowie dem am Hubzylinder anstehenden Verbraucherdruck beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen Druckwaage kann auf einfache Weise erzielt werden, dass im Hebenbetrieb von dem Hydraulikaggregat überschüssig gefördertes Druckmittel zum Behälter abströmen kann und im Senkenbetrieb bei in Sperrstellung beaufschlagter Druckwaage das aus dem Hubzylinder ausströmende Druckmittel über die Steuerventileinrichtung dem Hydraulikaggregat zuströmt, das als Pumpe arbeitet, die als Generator betriebene elektrische Maschine antreibt und Energie in die Batterie zurückspeist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerventileinrichtung als in Zwischenstellungen drosselndes Ventil mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung ausgebildet ist. Mit einem derartigen Zweistellungs- Proportionalventil, das im Hebenbetrieb und Senkenbetrieb in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist, kann auf einfache Weise der Hubantrieb, insbesondere im Feinsteuerbereich, gesteuert werden.

Ein geringer Steuerungsaufwand für die Druckwaage ergibt sich, wenn die Steuerventileinrichtung in Durchflussstellung mit einer Lastdruckmeldeleitung in Verbindung steht, die zur Druckwaage geführt ist. Derartige Load-Sensing- Steuerventile sind übliche Ventile, wodurch die Druckwaage auf einfache Weise gesteuert werden kann und das Hydrauliksystem einen geringen Bauaufwand aufweist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Hubantrieb eine Druckbegrenzungseinrichtung zugeordnet. Durch eine Druckbegrenzungseinrichtung kann der Hubantrieb auf einfache Weise vor unzulässig hohen Arbeitsdrücken abgesichert werden.

Ein geringer Aufwand für die Druckbegrenzungseinrichtung ergibt sich, wenn die Druckbegrenzungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist, das der Lastdruckmeldeleitung zugeordnet ist. Durch die Begrenzung des in der Lastdruckmeldeleitung anstehenden Drucks kann auf einfache Weise mittels der Druckwaage ein maximaler Druck in der Druckmittelleitung vorgegeben werden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, das in einer die Lastdruckmeldeleitung mit der Behälterleitung verbindenden Steuerleitung angeordnet ist. Mit einem derartigen Sicherheitsventil kann bei einer Störung oder einem Defekt des Hydrauliksystems die Lastdruckmeldeleitung mit dem Behälter verbunden werden, wodurch bei betriebenem Hydraulikaggregat die Druckwaage in die Durchflussstellung beaufschlagt wird, in der das von dem Hydraulikaggregat geförderte Druckmittel zum Behälter strömt. Der Hebenbetrieb wird somit auf einfache Weise bei einer Störung oder einem Defekt des Hydrauliksystems unterbrochen.

Zweckmäßigerweise weist das Sicherheitsventil eine Durchflussstellung und eine Sperrstellung auf, wobei das Sicherheitsventil mittels einer Feder in Richtung der Durchflussstellung und mittels einer Betätigungseinrichtung in Richtung der Sperrstellung beaufschlagbar ist. Bei einem Defekt oder einer Störung kann hierbei auf einfache Weise durch Beenden der Ansteuerung des Sicherheitsventils das Sicherheitsventil mittels der Feder in die Durchflussstellung beaufschlagt werden, in der die Lastdruckleitung mit dem Behälter in Verbindung steht.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn im Senkenbetrieb und/oder im Hebenbetrieb im Feinsteuerbereich die Steuerventileinrichtung in Abhängigkeit von einer Sollwertvorgabeeinrichtung in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist, wobei bei einer Grenzgeschwindigkeit die Steuerventileinrichtung vollständig aufgesteuert ist und mittels der elektrische Maschine die Senkengeschwindigkeit und/oder die Hebengeschwindigkeit einstellbar ist. Durch die bei Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit aufgesteuerte Steuerventileinrichtung ergeben sich im Hebenbetrieb bei hohen Hebengeschwindigkeiten sowie im Senkenbetrieb bei hohen Senkengeschwindigkeiten geringe Energieverluste. Durch eine Drehzahlregelung der elektrischen Maschine kann hierbei die Heben- bzw. Senkengeschwindigkeit auf einfache Weise eingestellt werden.

Zweckmäßigerweise ist hierbei der mit dem hydraulischen Aggregat verbundenen elektrischen Maschine eine Drehzahlmesseinrichtung zugeordnet. Durch eine Drehzahlmesseinrichtung kann auf einfache Weise ein Rückkopplungssignal ermittelt werden, um die Drehzahl der elektrischen Maschine derart zu regeln, dass der Hubantrieb mit der an der Sollwertvorgabeeinrichtung vorgegebenen Heben- bzw. Senkengeschwindigkeit betrieben wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei der zumindest ein Nebenverbraucher vorgesehen ist, ergeben sich besondere Vorteile, wenn ein weiteres Hydraulikaggregat zur Versorgung des Nebenverbrauchers vorgesehen ist. Bei einem Hydrauliksystem mit einem Hubantrieb und zumindest einem Nebenverbraucher sind somit zwei getrennte elektrische Maschinen-Hydraulikaggregate vorgesehen, wobei ein Aggregat ausschließlich den Hubantrieb und das weitere Aggregat ausschließlich die Nebenverbraucher versorgt. Dadurch kann auf einfache Weise im Senkenbetrieb des Hubantriebs und gleichzeitiger Ansteuerung eines Nebenverbrauchers eine Energierückgewinnung ermöglicht werden. Zudem hat sich gezeigt, dass bei einem Hydrauliksystem mit zwei unabhängige Aggregaten, die auf den entsprechenden Druckmittelbedarf der Verbraucher angepasst sind, gegenüber Hydrauliksystemen mit einem Aggregat, das alle Verbraucher versorgt, Energie eingespart werden kann. Weiterhin ergibt sich durch zwei unabhängige Aggregate eine einfache Steuerung bei geringem Aufwand für die Steuerventileinrichtungen der jeweiligen Verbraucher.

Wenn als Nebenverbraucher zumindest ein Neigeantrieb und/oder zumindest ein Zusatzantrieb und eine hydraulische Lenkungseinrichtung vorgesehen sind, ergeben sich besondere Vorteile, wenn die hydraulische Lenkungseinrichtung mittels eines Prioritätsventils an das weitere Hydraulikaggregat angeschlossen ist. Hierdurch kann bei einem Aggregat zur Versorgung der Nebenverbraucher auf einfache Weise eine bevorzugte Versorgung der Lenkungseinrichtung erzielt werden.

Eine einfache Steuerung der Nebenverbraucher ergibt sich, wenn der Neigeantrieb und/oder der Zusatzantrieb mittels jeweils einer Steuerventileinrichtung steuerbar ist, wobei den Steuerventileinrichtungen eine weitere Stromregeleinrichtung zugeordnet, ist. Durch die weitere Stromregeleinrichtung kann von den Nebenverbrauchern nicht benötigtes Druckmittel, das vom zugeordneten Hydraulikaggregat gefördert wird, verlustarm zum Behälter geleitet werden.

Zweckmäßigerweise ist die weitere Stromregeleinrichtung als Druckwaage ausgebildet ist, die eingangsseitig mit einer von dem weiteren Hydraulikaggregat zu dem Neigeantrieb und/oder dem Zusatzantrieb geführten Druckmittelleitung und ausgangsseitig mit dem Behälter in Verbindung steht, wobei die Druckwaage in Richtung einer Durchflussstellung von dem Förderdruck des weiteren Hydraulikaggregats und in Richtung einer Sperrstellung von einer Feder sowie dem höchsten Verbraucherdruck des Neigeantriebs und/oder des Zusatzantriebs beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen Druckwaage kann auf einfache Weise von dem Hydraulikaggregat der Nebenverbraucher überschüssig gefördertes Druckmittel mit geringen Verlusten zum Behälter abströmen.

Sofern dem Neigeantrieb und/oder dem Zusatzantrieb eine Druckbegrenzungseinrichtung zugeordnet ist, kann der Neigezylinder bzw. der Zusatzantrieb vor unzulässig hohen Arbeitsdrücken abgesichert werden.

Ein geringer Aufwand für die Druckbegrenzungseinrichtung ergibt sich, wenn die Druckbegrenzungseinrichtung als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist, das einer den Verbraucherdruck des Neigeantriebs und/oder des Zusatzantriebs erfassenden Lastdruckmeldeleitung zugeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Hydraulikaggregat zur Versorgung des Hubantriebs ein größeres Verdrängervolumen auf als das weitere Hydraulikaggregat zur Versorgung der Nebenverbraucher. Die Nebenverbraucher beispielsweise eine Lenkungseinrichtung, ein Neigeantrieb und ein Seitenschieber, weisen einen ähnlichen Druckmittelbedarf auf, der geringer als der Druckmittelbedarf des Hubantriebs ist, wodurch das weitere Hydraulikaggregat auf diese Verbraucher optimal ausgelegt werden kann. Durch das geringe Verdrängervolumen des weiteren Hydraulikaggregats ergibt sich im Betrieb der Arbeitsmaschine bei laufendem weiteren Hydraulikaggregat ein geringer Energieverbrauch. Gegenüber Hydrauliksystemen mit einem Hydraulikaggregat zur Versorgung des Hubantriebs und der Nebenverbraucher ergibt sich somit ein geringer Energiebedarf, da das Hydraulikaggregat zur Versorgung des Hubantriebs, das ein großes Verdrängervolumen und somit eine hohen Energiebedarf aufweist, lediglich im Bedarfsfall zum Heben bzw. Senken betrieben wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, die eingangsseitig mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung und/oder der Drehzahlmesseinrichtung des Hydraulikaggregats und ausgangsseitig mit der Steuerventileinrichtung des Hubzylinders und/oder dem Sicherheitsventil und/oder der Steuerventileinrichtung des Nebenverbrauchers und/oder den elektrischen Maschinen in Verbindung steht. Mit einer elektronischen Steuereinrichtung können auf einfache Weise die Steuerventileinrichtungen und die elektrische Maschinen in Abhängigkeit von der Betätigung der Sollwertvorgabeeinrichtungen angesteuert werden. Durch die Verbindung mit dem Sicherheitsventil kann zudem bei Defekt oder Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung der Hubantrieb abgesichert werden.

Durch die getrennte Versorgung des Hubantriebs und der Nebenverbraucher durch unabhängige Hydraulikaggregate kann die Steuenrentileinrichtung des Hubantriebs getrennt von der Steuerventileinrichtung des Nebenverbrauchers angeordnet werden. Die Steuerventileinrichtung zur Steuerung des Hubantriebs kann beispielsweise direkt am Hubzylinder oder am Hydraulikaggregat angeordnet werden, wodurch sich ein geringer Verrohrungsaufwand ergibt.

Die mit dem Hydraulikaggregat und/oder die mit dem weiteren Hydraulikaggregat in Verbindung stehende elektrische Maschine kann als Gleichstrommaschine ausgebildet sein. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die mit dem Hydraulikaggregat und/oder die mit dem weiteren Hydraulikaggregat in Verbindung stehende 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 des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 den Schaltplan eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems und

Fig. 2 den Hubantrieb des Hydrauliksystems in einer vergrößerten Darstellung.

Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem für ein Flurförderzeug weist ein Hydraulikaggregat 1, das mit einer elektrischen Maschine 2 in trieblicher Verbindung steht, und ein weiteres Hydraulikaggregat 3 auf, das mit einer elektrischen Maschine 4 in trieblicher Verbindung steht.

Das Hydraulikaggregat 1 steht mit einem Behälter 5 in Verbindung und fördert in eine Druckmittelleitung 6, die zu einem Hubantrieb 7 geführt ist. Der Hubantrieb 7 weist zwei Hubzylinder 8 auf, die mittels einer Steuerventileinrichtung 9 ansteuerbar sind.

Die Steuerventileinrichtung 9 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Ventil 10 ausgebildet, das in der Druckmittelleitung 10 angeordnet ist und eine Sperrstellung 10a und ein Durchflussstellung 10b aufweist. Das Ventil 10 ist mittels einer Feder 11 in Richtung der Sperrstellung 10a beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung 10b ist das Ventil 10 mittels einer Betätigungseinrichtung 12 beaufschlagbar.

Erfindungsgemäß ist an die Druckmittelleitung 6 zwischen der Steuerventileinrichtung 9 und dem Hydraulikaggregat 1 eine Zweigleitung 15 angeschlossen, die mit einer zum Behälter 5 geführten Behälterleitung 13 in Verbindung steht, wobei in der Zweigleitung 15 ist eine als Druckwaage 16 ausgebildete Stromregeleinrichtung 14 angeordnet ist. Die Druckwaage 16 ist als in Zwischenstellungen drosselnde Druckwaage 16 mit einer Sperrstellung 16a und einer Durchflussstellung 16b ausgebildet. In Richtung der Sperrstellung 16a ist die Druckwaage 16 mittels einer Feder 17 und dem Verbraucherdruck des Hubantriebs 7 beaufschlagbar. Hierzu ist an ein in Richtung der Sperrstellung 16a wirkende Steuerfläche eine Lastdruckmeldeleitung 18 geführt. Die Lastdruckmeldeleitung 18 steht mit einem Anschluss der Steuerventileinrichtung 9 in Verbindung, an dem bei in Durchflussstellung 10b ausgelenktem Ventil 10 der Lastdruck des Hubantriebs 7 ansteht. In Richtung der Durchflussstellung 16b ist die Druckwaage 16 vom Förderdruck des Hydraulikaggregats 1 beaufschlagbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 19 von der Druckmittelleitung 6 zu einer in Richtung der Durchflussstellung 16b wirkenden Steuerfläche der Druckwaage 16 geführt.

Dem Hubantrieb 7 ist eine Druckbegrenzungseinrichtung 20 zugeordnet. Die Druckbegrenzungseinrichtung 20 ist als Druckbegrenzungsventils 21 ausgebildet, das eingangsseitig mit der Lastdruckmeldeleitung 18 und ausgangseitig mit der Behälterleitung 13 in Verbindung steht. Das Druckbegrenzungsventil 21 ist hierbei auf den maximal zulässigen Arbeitsdruck des Hubantriebs 7 eingestellt.

Weiterhin ist ein Sicherheitsventil 25 vorgesehen, das in einer Steuerleitung 27 angeordnet ist, die von der Lastdruckmeldeleitung 18 zur Behälterleitung 13 geführt ist. Das Sicherheitsventil 25 befindet sich in einer Durchflussstellung und wird bei Ansteuerung einer Betätigungseinrichtung 26, beispielsweise eines Schaltmagneten, in eine Sperrstellung beaufschlagt. Die Sperrstellung ist hierbei als Sitzventil ausgeführt.

Von der Druckmittelleitung 6 zweigt zwischen der Steuerventileinrichtung 9 und dem Hubzylinder 8 eine Ablassleitung 31 ab, die zu der Behälterleitung 13 geführt ist. In der Ablassleitung 31 ist ein handbetätigtes Absperrventil 32 angeordnet, mit dem bei einem Ausfall der Ansteuerung der Ventileinrichtung 9 das Lastaufnahmemittel abgesenkt werden kann.

An der elektrischen Maschine 2 ist eine Drehzahlmesseinrichtung 30 angeordnet.

Das Hydraulikaggregat 3 ist zur Versorgung mehrerer Nebenverbraucher vorgesehen, beispielsweise eines Neigeantriebs 35 und mehrerer Zusatzantriebe 36, 37, beispielsweise eines Seitenschiebers und/oder eines Drehgeräts, und einer hydraulischen Lenkungseinrichtung 38.

Das Hydraulikaggregat 3 steht mit dem Behälter 5 in Verbindung und fördert in eine Förderleitung 40, in der ein Prioritätsventil 39 angeordnet ist, das sicherstellt, dass die hydraulische Lenkungseinrichtung 38 vorrangig mit Druckmittel versorgt wird.

Zur Steuerung der Nebenverbraucher 35, 36, 37 ist jeweils eine Steuerventileinrichtung 41, 42, 43 vorgesehen, die jeweils mit der Förderleitung 40 und der Behälterleitung 15 in Verbindung stehen. Die Lenkeinrichtung 38 ist mittels eines Lenkventils 52 steuerbar. Stromauf der Steuerventileinrichtungen 41, 42, 43 ist eine als Druckwaage 44 ausgebildete Stromregeleinrichtung 49 angeordnet, die die Verbindung der Förderleitung 40 mit der Behälterleitung 15 steuert. Die Druckwaage 44 ist vom höchsten Lastdruck der Nebenverbraucher 35, 36, 37 und einer Feder 45 in Richtung einer Sperrstellung und von dem in der Förderleitung 40 anstehenden Förderdruck des Hydraulikaggregats 3 in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar. Der höchste Lastdruck der Nebenverbraucher 35, 36, 37 steht hierbei in einer Lastdruckmeldeleitung 46 an, die an eine entsprechende Steuerfläche der Druckwaage 44 geführt ist. Der Lastdruck der jeweiligen Nebenverbraucher 35, 36, 37 ist hierbei mittels der als Load-Sensing-Steuerventile ausgebildeten Steuerventileinrichtungen 41, 42, 43 erfassbar. Zur Absicherung der Nebenverbraucher 35, 36, 37 ist eine als Druckbegrenzungsventil 47 ausgebildete Druckbegrenzungseinrichtung 48 vorgesehen, die den in der Lastdruckmeldeleitung 46 anstehenden Lastdruck absichert.

Zur Steuerung des Hydrauliksystems ist eine elektronische Steuereinrichtung 50 vorgesehen, die eingangsseitig mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung 51, beispielsweise Joysticks, in Verbindung steht. Eingangsseitig steht die elektronische Steuereinrichtung 50 weiterhin mit der Drehzahlmesseinrichtung 30 der elektrischen Maschine 2 in Verbindung. Zudem ist ein elektrisches Ausgangssignal der Lenkungseinrichtung 38 an die elektronische Steuereinrichtung 50 zuführbar. Die elektronische Steuereinheit 50 steht ausgangsseitig mit den Betätigungseinrichtungen der Steuerventileinrichtungen 41, 42, 43 der Nebenverbraucher, der Betätigungseinrichtung 12 der Steuerventileinrichtung 9 des Hubantriebs 7 und der Betätigungseinrichtung 26 des Sicherheitsventils 25 in Verbindung. Zudem stehen die elektrischen Maschinen 2, 4 zur Einstellung entsprechender Drehzahlen mit der elektronischen Steuereinrichtung 50 ausgangsseitig in Verbindung.

In der Neutralstellung des Hydrauliksystems befinden sich die Steuerventileinrichtung 9 des Hubantriebs und die Steuerventileinrichtungen 41, 42, 43 der Nebenverbraucher 35, 36, 37 sowie das Lenkventil 52 der Lenkeinrichtung 38 in der dargestellten Sperrstellung. Die elektrische Maschine 4 läuft hierbei bei einer Ansteuerung der Lenkeinrichtung 38 und/oder eines Nebenverbrauchers 35, 36, 37 mit einer konstanten Drehzahl, wobei das von dem hydraulischen Aggregat 3 geförderte, den Bedarf der Lenkeinrichtung 38 bzw. der Nebenverbraucher 36, 37, 38 übersteigende Druckmittelstrom über die Druckwaage 44, die durch den Förderdruck des Hydraulikaggregats gegen die Feder 45 in die Durchflussstellung beaufschlagt ist, mit geringen Druckverlusten zum Behälter 5 abströmt.

Das von der elektrischen Maschine 4 angetriebene Hydraulikaggregat 3 läuft durch die Versorgung der Lenkeinrichtung 38 während des Betriebs des Flurförderzeugs die meiste Betriebszeit mit einer konstanten Drehzahl. Überschüssiges von dem Hydraulikaggregat 3 gefördertes Druckmittel strömt mittels der Druckwaage 44 mit geringen Verlusten zum Behälter 5 ab. Bei einer gleichzeitigen Betätigung der Lenkungseinrichtung 38 und eines Nebenverbrauchers, beispielsweise des Neigeantriebs 35, stellt das Prioritätsventil 39 sicher, dass die Lenkungseinrichtung 38 vorrangig mit Druckmittel versorgt wird. Durch das geringe Verdrängenrolumen des Hydraulikaggregats 3 ergibt sich somit im Betrieb der Arbeitsmaschine bei laufendem Hydraulikaggregat 3 ein geringer Energieverbrauch. Zudem entsteht beim Betätigen des Neigeantriebs 35 oder eines Zusatzantriebs 36, 37 lediglich ein geringer zusätzlicher Energieverbrauch.

Die elektrische Maschine 2 ist nicht angesteuert und fördert kein Druckmittel. Sofern an der elektronische Steuereinrichtung 50 keine Störungen oder Fehlfunktionen vorliegen, ist das Sicherheitsventil 25 angesteuert und befindet sich in der Sperrstellung.

Zum Anheben des Lastaufnahmemittels des Hubantriebs 7 wird durch die Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 eine Hebengeschwindigkeit vorgegeben. Bei geringen Hebengeschwindigkeiten im Feinsteuerbereich wird die elektrische Maschine 2 durch die elektronische Steuereinrichtung 50 angesteuert, wodurch das als Pumpe arbeitende Hydraulikaggregat 1 mit einer vorgegebenen Drehzahl betrieben wird und Druckmittel in die Druckmittelleitung 6 fördert. Durch die elektronische Steuereinrichtung 50 wird das Ventil 10 in Richtung der Durchflussstellung 10b in eine Drosselstellung ausgelenkt. Die Druckwaage 16 leitet hierbei von dem Hydraulikaggregat 1 überschüssig gefördertes Druckmittel mit geringen Verlusten zum Behälter 5. Beim Anfahren der elektrischen Maschine 2 und des Hydraulikaggregats 1 kann somit die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 unabhängig von dem Öffnungsgrad des Ventils 10 eingestellt werden, da durch die Druckwaage 16 überschüssiges Druckmittel mit geringen Verlusten zum Behälter 5 abströmt. Zudem kann durch entsprechende Einstellung der Drehzahl der elektrischen Maschine 2 im Feinsteuerbereich eine Lasthaltung sichergestellt werden, wobei bei Öffnen des Ventils 10 ein unbeabsichtigtes Absacken der Last verhindert wird. Im Feinsteuerbereich kann weiterhin die Hebengeschwindigkeit auf einfache Weise genau eingestellt werden, da die Hebengeschwindigkeit durch den Öffnungsrad des Ventils 10 eingestellt wird.

Das Ventil 10 wird hierbei bis zu einer Grenzgeschwindigkeit in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt. Übersteigt die an der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 vorgegebene Hebengeschwindigkeit die eingestellte Grenzgeschwindigkeit ist das Ventil 10 vollständig aufgesteuert. Die elektronische Steuereinrichtung 50 bildet aus der vorgegebenen Hebengeschwindigkeit und der mittels der Drehzahlmesseinrichtung 30 ermittelten Hebengeschwindigkeit eine Regelabweichung, in Abhängigkeit derer die elektrische Maschine 2 derart angesteuert wird, dass das als Pumpe arbeitende hydraulische Aggregat 1 mit einer derartigen Drehzahl betrieben wird, dass die an der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 eingestellte Hebengeschwindigkeit erzielt wird. Durch das vollständig aufgesteuerte Ventil 10 treten somit bei hohe Hebengeschwindigkeiten geringe Durchflussverluste am Ventil 10 und somit geringe Energieverluste auf.

Im Senkenbetrieb des Hubantriebs 7 wird durch eine entsprechende Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 eine Senkengeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels vorgegeben.

Unterschreitet die vorgegebenen Senkengeschwindigkeit eine beispielsweise in der elektronischen Steuereinrichtung 14 eingestellte Grenzgeschwindigkeit befindet sich der Hubantrieb im Feinsteuerbereich.

Das Ventil 10 wird durch die elektronische Steuereinrichtung 50 entsprechend der Auslenkung der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 und somit entsprechend der eingestellten Senkengeschwindigkeit in die Drosselstellung 10b beaufschlagt, wobei durch die der Auslenkung des Ventils 10 entsprechende Öffnung der in der Drosselstellung 10b wirksamen Drosseleinrichtung eine Senkgeschwindigkeit vorgegeben wird.

Der Lastdruck des Hubantriebs steht hierbei in der Lastdruckmeldeleitung 18 an und beaufschlagt die Druckwaage 16 in die Sperrstellung 16a, wodurch die Zweigleitung 15 abgesperrt ist.

Druckmittel strömt somit aus dem Hubzylinder 7 über die Druckmittelleitung 6 zum Hydraulikaggregat 1, das als Pumpe arbeitet, und die als Generator betriebene elektrische Maschine 2 antreibt, die Energie in die Batterie zurückspeist. Im Feinsteuerbereich kann somit durch das Ventil 10 die Senkengeschwindigkeit auf einfache Weise eingestellt werden und mittels des generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 2 Energie zurückgewonnen werden.

Durch die Vorgabe der Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels durch die Öffnungsweite des in die Durchflussstellung 10b ausgelenkten Ventils 10 im Senkenbetrieb kann hierbei die Senkgeschwindigkeit im Feinsteuerbereich auf geringe Werte genau eingestellt werden. Zudem ergibt sich beim Übergang vom Stillstand zum Senkbetrieb mittels des Ventils 10 ein verbessertes Betriebsverhalten.

Übersteigt die an der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 vorgegebene Bewegungssollgeschwindigkeit die in der elektronischen Steuereinrichtung 50 eingestellte Grenzgeschwindigkeit, befindet sich der Hubantrieb im Senkenbetrieb mit hohen Senkengeschwindigkeiten.

Das Ventil 10 wird hierbei durch die elektronische Steuereinrichtung 50 vollständig in dis Durchflussstellung 10b aufgesteuert. Druckmittel strömt somit nahezu ohne Drosselverluste vom Hubzylinders 7 zum hydraulischen Aggregat 1, das als Pumpe arbeitet, und die als Generator arbeitende elektrische Maschine antreibt. Die elektronische Steuereinrichtung 50 bildet aus der vorgegebenen Senkengeschwindigkeit und der mittels der Drehzahlmesseinrichtung 30 ermittelten Senkengeschwindigkeit eine Regelabweichung, in Abhängigkeit derer die elektrische Maschine 2 derart angesteuert wird, dass das als Motor arbeitende hydraulische Aggregat 1 mit einer derartigen Drehzahl betrieben wird, dass die an der Sollwertvorgabeeinrichtung 51 eingestellte Senkengeschwindigkeit erzielt wird. Die elektrische Maschine 1 erzeugt hierbei ein Bremsmoment, das die Last hält, und speist die potentielle Energie des Hubantriebs nahezu vollständig in die Batterie zurück.

Bei einer Störung oder einem Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung 50 wird das Sicherheitsventil 25 in die Durchflussstellung beaufschlagt. Die Lastdruckmeldeleitung 18 ist somit zum Behälter entlastet. Im Hebenbetrieb wird somit die Druckwaage 16 durch den Förderdruck des Hydraulikaggregats 1 in die Durchflussstellung 16b beaufschlagt, in der die Förderleitung 6 mittels der Zweigleitung 15 mit dem Behälter 5 in Verbindung steht. Bei einer Störung oder einem Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung 50 wird somit der Hebenbetrieb unterbrochen.

Um bei einem Defekt oder einem Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung 50 ein Absenken des Lastaufnahmemittels zu ermöglichen, ist das Absperrventil 32 in eine Öffnungsstellung zu betätigen. Druckmittel kann somit vom Hubzylinder 8 über die Ablassleitung 31 zum Behälter 5 strömen.

Claims (21)

1. Hydrauliksystem für ein batterie-elektrisch betriebenes Arbeitsfahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem Hubantrieb, der zumindest einen mit einem vertikal bewegbaren Lastaufnahmemittel in Verbindung stehenden Hubzylinder aufweist, der mittels einer Druckmittelleitung mit einem im Hebenbetrieb als Pumpe und im Senkenbetrieb als Motor arbeitenden Hydraulikaggregat in Verbindung steht, wobei das Hydraulikaggregat mit einer im Hebenbetrieb als Motor und im Senkenbetrieb als Generator arbeitenden elektrischen Maschine in trieblicher Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckmittelleitung (6) eine Steuerventileinrichtung (9) zur Steuerung des Hubantriebs (7) angeordnet ist und der Druckmittelleitung (6) eine Stromregeleinrichtung (14) zugeordnet ist.

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregeleinrichtung (14) als Druckwaage (16) ausgebildet ist, die in einer Zweigleitung (15) angeordnet ist, die von der Druckmittelleitung (6) zwischen dem Hydraulikaggregat (1) und der Steuerventileinrichtung (9) zu einem Behälter (5) geführt ist, wobei die Druckwaage (16) in Richtung einer Durchflussstellung (16b) von dem Förderdruck des Hydraulikaggregats (1) und in Richtung einer Sperrstellung (16a) von einer Feder (17) sowie dem am Hubzylinder (8) anstehenden Verbraucherdruck beaufschlagbar ist.

3. Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (9) als in Zwischenstellungen drosselndes Ventil (10) mit einer Sperrstellung (10a) und einer Durchflussstellung (10b) ausgebildet ist.

4. Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (10) in Durchflussstellung (10b) mit einer Lastdruckmeldeleitung (18) in Verbindung steht, die zur Druckwaage (16) geführt ist.

5. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hubantrieb (7) eine Druckbegrenzungseinrichtung (20) zugeordnet ist.

6. Hydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung (20) als Druckbegrenzungsventil (21) ausgebildet ist, das der Lastdruckmeldeleitung (18) zugeordnet ist.

7. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitsventil (25) vorgesehen ist, das in einer die Lastdruckmeldeleitung (18) mit der Behälterleitung (15) verbindenden Steuerleitung (27) angeordnet ist.

8. Hydrauliksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (25) eine Durchflussstellung und eine Sperrstellung aufweist, wobei das Sicherheitsventil (25) mittels einer Feder in Richtung der Durchflussstellung und mittels einer Betätigungseinrichtung (26) in Richtung der Sperrstellung beaufschlagbar ist.

9. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Senkenbetrieb und/oder im Hebenbetrieb im Feinsteuerbereich die Steuenrentileinrichtung (9) in Abhängigkeit von einer Sollwertvorgabeeinrichtung (51) in Richtung der Durchflussstellung (10b) beaufschlagbar ist, wobei bei einer Grenzgeschwindigkeit die Steuerventileinrichtung (9) vollständig aufgesteuert ist und mittels der elektrische Maschine (2) die Senkengeschwindigkeit und/oder die Hebengeschwindigkeit einstellbar ist.

10. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem hydraulischen Aggregat (1) verbundenen elektrischen Maschine (1) eine Drehzahlmesseinrichtung (30) zugeordnet ist.

11. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest ein Nebenverbraucher (35; 36; 37; 38) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Hydraulikaggregat (3) zur Versorgung des Nebenverbrauchers (35; 36; 37; 38) vorgesehen ist.

12. Hydrauliksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Nebenverbraucher (35; 36; 37; 38) zumindest ein Neigeantrieb (35) und/oder zumindest ein Zusatzantrieb (36; 37) und eine hydraulische Lenkungseinrichtung (38) vorgesehen sind, wobei die hydraulische Lenkungseinrichtung (38) mittels eines Prioritätsventils (39) an das weitere Hydraulikaggregat (3) angeschlossen ist.

13. Hydrauliksystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigeantrieb (35) und/oder der Zusatzantrieb (36; 37) mittels jeweils einer Steuerventileinrichtung (41; 42; 43) steuerbar ist, wobei den Steuerventileinrichtungen (41; 42; 43) eine weitere Stromregeleinrichtung (49) zugeordnet.

14. Hydrauliksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Stromregeleinrichtung (49) als Druckwaage (44) ausgebildet ist, die eingangsseitig mit einer von dem weiteren Hydraulikaggregat (3) zu dem Neigeantrieb (35) und/oder dem Zusatzantrieb (36; 37) geführten Druckmittelleitung (40) und ausgangsseitig mit einer zu dem Behälter (5) geführten Zweigleitung () in Verbindung steht, wobei die Druckwaage (44) in Richtung einer Durchflussstellung von dem Förderdruck des weiteren Hydraulikaggregats (3) und in Richtung einer Sperrstellung von einer Feder (45) sowie dem höchsten Verbraucherdruck des Neigeantriebs (35) und/oder des Zusatzantriebs (36; 37) beaufschlagbar ist

15. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Neigeantrieb (35) und/oder dem Zusatzantrieb (36; 37) eine Druckbegrenzungseinrichtung (48) zugeordnet ist.

16. Hydrauliksystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung (48) als Druckbegrenzungsventil (47) ausgebildet ist, das einer den Verbraucherdruck des Neigeantriebs (35) und/oder des Zusatzantriebs (36; 37) erfassenden Lastdruckmeldeleitung (46) zugeordnet ist.

17. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikaggregat (1) zur Versorgung des Hubantriebs (7) ein größeres Verdrängervolumen aufweist als das weitere Hydraulikaggregat (3) zur Versorgung der Nebenverbraucher (35; 36; 37; 38).

18. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinrichtung (50) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit einer Sollwertvorgabeeinrichtung (51) und/oder der Drehzahlmesseinrichtung (30) des Hydraulikaggregats (1) und ausgangsseitig mit der Steuerventileinrichtung (9) des Hubantriebs (7) und/oder dem Sicherheitsventil (25) und/oder der Steuerventileinrichtung (41; 42; 43) des Nebenverbrauchers (3; 36; 37) und/oder den elektrischen Maschinen (1; 3) in Verbindung steht.

19. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventileinrichtung (9) des Hubantriebs (7) getrennt von der Steuerventileinrichtung (41; 42; 43) des Nebenverbrauchers (35; 36; 37) angeordnet ist.

20. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Hydraulikaggregat (1) in Verbindung stehende elektrische Maschine (2) und/oder die mit dem weiteren Hydraulikaggregat (3) in Verbindung stehende elektrische Maschine (4) als Gleichstrommaschine ausgebildet ist.

21. Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Hydraulikaggregat (1) in Verbindung stehende elektrische Maschine (3) und/oder die mit dem weiteren Hydraulikaggregat (3) in Verbindung stehende elektrische Maschine (4) als Asynchronmaschine ausgebildet ist.