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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung für ein passives Federungssystem,
mit einem eine erste und eine zweite Kammer aufweisenden Hydraulikzylinder,
einem Hydrauliktank, einem eine Hydraulikflüssigkeit fördernden Fördermittel, einem Hydraulikspeicher,
einer zwischen Hydraulikspeicher und ersten Kammer angeordneten
Hydraulikleitung, einem in der Hydraulikleitung angeordneten Schaltventil,
einer ersten Versorgungsleitung für die erste Kammer, einer zweiten
Versorgungsleitung für
die zweite Kammer, einer in der ersten Versorgungsleitung angeordneten
Rohrbruchsicherungseinrichtung und einem Steuergerät mit wenigstens drei
Schaltstellungen, welche eine Hebestellung, eine Senkstellung und
eine Neutralstellung für
den Hydraulikzylinder umfassen.
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Bei
landwirtschaftlichen Maschinen, wie z.B. Teleskoplader, Radlader
oder Frontlader an Traktoren, ist es bekannt, ein hydraulisches
Federungssystem einzusetzen, das den Ausleger bzw. die Schwinge
abfedert, um einen insgesamt am Fahrzeug verbesserten Federungskomfort,
insbesondere während der
Fahrt, zu erzielen. Hierbei wird mittels einer geeigneten hydraulischen
Anordnung von Ventilen die Hubseite eines Hydraulikzylinders mit
einem Hydrospeicher verbunden um eine Federung durch den Hydrospeicher
zu bewirken. Ferner wird die Senkseite des Hydraulikzylinders mit
einem Hydrauliktank verbunden, um zum einen eine Kavitation auf
der Senkseite zu vermeiden und zum anderen ein freies Bewegen der
Kolbenstange während
des Federungsvorganges zu ermöglichen.
Zur Erhöhung
der Sicherheit gegen ein plötzliches
Absinken des Auslegers bzw. der Schwinge können diese Federungssysteme,
zur Absicherung des Hydraulikzylinders gegen Schlauchbrüche, mit Lasthalteventilen
versehen sein. Zum Absenken des Hydraulikzylinders ist es dann jedoch
erforderlich die Tankverbindung der Senkseite des Hydraulikzylinders
zu schließen,
damit sich ein erforderlicher Druck aufbauen kann, um das Lasthalteventil
zu öffnen.
Erst wenn das Lasthalteventil geöffnet
wird, kann Öl
aus der Hubseite des Hydraulikzylinders abfließen.
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Eine
hydraulische Anordnung für
ein derartiges Federungssystem wird in der
EP 1 157 963 A2 offenbart.
Es wird ein Federungssystem für
den Ausleger eines Teleskopladers vorgeschlagen, welches zur Absicherung
des Auslegers gegen Absinken ein Lasthalteventil bzw. eine Rohrbruchsicherungseinrichtung
vorsieht. Um einerseits das Lasthalteventil öffnen zu können und andererseits eine
Federungsfunktion auch in Neutralstellung des Hydraulikzylinders
bereitzustellen ist ein gesondertes Schaltventil angeordnet, welches
geschlossen werden muss, um eine für die Federung hergestellte
Verbindung zum Tank zu schließen
und den zur Öffnung
des Lasthalteventils notwendigen Druck in der Versorgungsleitung
aufbauen zu können.
Dieser Umstand macht es erforderlich, dass die „Absenken-Funktion" für den Hydraulikzylinder
an geeigneter Stelle erfasst bzw. überwacht und in der Schaltlogik
der Federung zur Schließung
des Schaltventils berücksichtigt
werden muss, was sich besonders bei rein mechanisch betätigten Steuergeräten als
aufwändig
und problematisch erweist. In diesem Zusammenhang wird in der
EP 1 157 963 A2 auf
eine Überwachungseinrichtung in
Form eines Sensors am Steuergerät
hingewiesen, mit dem erfasst werden soll, ob sich der Ausleger senken
soll oder nicht. Ohne bzw. bei defekter Überwachungseinrichtung für das Steuergerät bzw. für die „Absenken-Funktion" könnte es
zu Fehlschaltungen in der hydraulischen Anordnung kommen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine
hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch
die ein Aufwand zur Realisierung der „Absenken-Funktion" reduziert wird. Insbesondere soll eine
Fehlschaltung der hydraulischen Anordnung für die „Absenken-Funktion" bei nicht vorhandener
oder defekter Überwachungseinrichtung
ausgeschlossen werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Erfindungsgemäß ist eine
hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art derart ausgebildet,
dass das Steuergerät,
eine weitere Schaltstellung aufweist, welche eine Federungsstellung
darstellt, in welcher durch das Steuergerät wenigstens die zweite Versorgungsleitung
mit dem Tank verbindbar ist und gleichzeitig Verbindungen beider
Versorgungsleitungen zum Fördermittel
unterbrochen sind. Dadurch, dass das Steuergerät eine vierte Schaltstellung
aufweist, kann auf ein zweites Schaltventil zur Verbindung der zweiten
Kammer des Hydraulikzylinders mit einem Tank, wie es bei konventionellen Lösungen vorgesehen
ist, verzichtet werden. Damit reduziert sich der technische Aufwand
erheblich, insbesondere deswegen, weil eine Überwachung der „Absenken-Funktion" für den Hydraulikzylinder
entfällt.
Somit wird vorzugsweise nur ein Schaltventil verwendet, mit dem
lediglich die Hubseite des Hydraulikzylinders mit dem Hydrospeicher
verbunden wird.
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Eine
erfindungsgemäße vierte
Schaltstellung bietet den Vorteil, dass neben einer Hebestellung
und einer Senkstellung weiterhin eine Neutralstellung für den Hydraulikzylinder
bereitgestellt werden kann, in der beide Versorgungsleitungen geschlossen
sind. In der Neutralstellung soll die Verbindung zwischen der Senkseite
des Hydraulikzylinders und dem Tank vorzugsweise geschlossen sein,
da es Anwendungen mit Radladern, Teleskopladern und auch Frontladern gibt,
bei denen ein bestimmter Anpressdruck unter einem am Ausleger befestigten
Werkzeug erzeugt werden soll, was bei einer ständigen Verbindung zum Tank
nicht möglich
wäre und
so zu einem Nachteil gegenüber
Konkurrenzprodukten führen
würde.
Es ist daher von Vorteil eine erfindungsgemäße vierte Schaltstellung hinzuzufügen und
sowohl die Hebe- und Senkstellung als auch die Neutralstellung bereitzustellen.
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Das
Steuergerät
kann derart ausgebildet sein, dass als vierte Schaltposition eine
sogenannte Schwimmstellung geschaltet wird. In der Schwimmstellung
ist die erste Versorgungsleitung mit der zweiten Versorgungsleitung
zusammengeschaltet und beide Versorgungsleitungen mit dem Tank verbunden,
wobei der zweite Eingang zum Steuergerät geschlossen ist, so dass
keine Versorgung seitens des Fördermittels
erfolgt. Eine Schwimmstellung als vierte Schaltstellung ist nicht
zwingend erforderlich, es ist ausreichend, wenn die vierte Schaltstellung
lediglich die zweite Kammer des Hydraulikzylinders mit dem Tank
verbindet.
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In
der Federungsstellung verbindet das Steuergerät die zweite Versorgungsleitung
bzw. die zweite und die erste Versorgungsleitung unmittelbar mit
Tank, d.h. es werden keine weiteren Ventile oder Mittel benötigt (außer einer Verbindungsleitung
vom Steuergerät
zum Tank). Das Steuergerät
kann manuell oder auch elektrisch betätigbar ausgebildet sein, wobei
selbstverständlich
auch noch andere Methoden denkbar sind, beispielsweise pneumatische
oder hydraulische Methoden, die jedoch nicht näher erläutert werden sollen.
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Das
Schaltventil weist vorzugsweise eine Schließstellung und eine Öffnungsstellung
auf, wobei das Schaltventil in der Schließstellung in eine oder in beide
Fließrichtungen
schließt,
jedoch in der Öffnungsstellung
in beide Fließrichtungen öffnet, so dass
eine Federungsfunktion in Verbindung mit dem Hydraulikspeicher eintritt.
Das Schaltventil kann derart ausgebildet sein, dass in der Schließstellung
Hydraulikflüssigkeit
vom Hydraulikzylinder zum Hydrospeicher durchströmen kann, so dass der Hydrospeicher
immer mit dem höchsten
Lastdruck vorgespannt wird, der während eines Arbeitszyklus auftritt.
Ferner kann das Schaltventil auch derart ausgebildet sein, dass
es in der Schließstellung
in die entgegengesetzte Richtung hin abdichtet oder auch in beide
Richtungen. Des Weiteren sind auch Umgehungen des Schaltventils
mittels Rückschlagventilen
und Blenden denkbar, um den Hydrospeicher aufzuladen. Das Schaltventil
ist vorzugsweise elektrisch betätigbar. Es
ist selbstverständlich
auch denkbar, dass andere Betätigungsarten
des Schaltventils eingesetzt werden, beispielsweise eine manuelle,
pneumatische oder hydraulische Betätigung.
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Soll
nun die Federung aktiviert werden, was mittels eines Schalters geschehen
kann, den der Bediener in der Kabine des Fahrzeugs betätigt, oder beispielsweise
auch durch ein Geschwindigkeitssignal, so wird das Schaltventil
in seine Öffnungsstellung
und das Steuergerät
in seine vierte Schaltstellung geschaltet, um die erste Kammer des
Hydraulikzylinders mit dem Tank zu verbinden. Während einer Anregung durch
das Fahrwerk der Arbeitsmaschine können stoßartige Beschleunigungen durch
das freie Schwingen des Auslegers bzw. der Schwinge abgedämpft werden,
so dass eine Steigerung des Fahrkomforts erzielbar ist.
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Wird
der Ausleger bzw. die Schwinge bei aktivierter Federung abgesenkt,
wird durch Verstellen des Steuergerätes in die Senkstellung automatisch die
Verbindung der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders mit dem Tank
geschlossen und Hydraulikflüssigkeit
strömt
in die zweite Kammer des Hydraulikzylinders, wo jetzt ein ausreichend
hoher Druck aufgebaut werden kann, um das Lasthalteventil zu öffnen, was
zum Absenken des Auslegers bzw. der Schwinge zwingend erforderlich
ist. Bei den marktüblichen
Federungssystemen mit Lasthalteventil bzw. mit einer Rohrbruchsicherungseinrichtung
wird ein zweites Schaltventil benötigt, welches die für eine Federungsfunktion
erforderliche Verbindung zum Tank herstellt und welches geschlossen
werden muss, um den erforderlichen Druckaufbau zu gewährleisten.
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Wird
der Ausleger bzw. die Schwinge bei aktivierter Federung mit der
Hebestellung des Steuergerätes
angehoben, ist automatisch die zweite Kammer des Hydraulikzylinders
mit dem Tank verbunden, damit die durch den Hebevorgang verdrängte Hydraulikflüssigkeit
aus dem Hydraulikzylinder zum Tank strömen kann. Sollte während des
Hebevorgangs ein Stoß auf
den Ausleger bzw. auf die Schwinge übertragen werden, kann dieser
bzw. diese ohne der Gefahr einer Kavitation einfedern, da die zweite
Kammer zum Tank hin entlastet ist.
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Lediglich
in der Neutralstellung des Steuergerätes muss das Schaltventil,
das die erste Kammer mit dem Hydrospeicher verbindet, geschlossen
werden, da hier beim Einfedern des Auslegers bzw. der Schwinge die
Gefahr besteht, dass in der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders
ein Unterdruck (Kavitation) entsteht, der die Dichtungen des Hydraulikzylinders
beschädigen
kann. Damit es zu einem problemlosen Bedienen des Auslegers bzw.
der Schwinge kommen kann, wird das Schaltventil vorzugsweise immer
dann automatisch geschlossen, d. h. in Schließstellung gebracht, wenn sich
das Steuergerät in
seiner Neutralstellung befindet, während die Federung aktiv ist.
Vorzugsweise sind dazu Mittel vorgesehen, mit denen ermittelt wird,
ob sich das Ventil in seiner geschlossenen Neutralstellung befindet
oder nicht. Dies kann beispielsweise in Form eines Schalters umgesetzt
werden, der in Verbindung bzw, in Abhängigkeit von der Neutralstellung
am Steuergerät geschaltet
wird. Bei elektrohydraulisch angesteuerten Steuergeräten ist
ein derartiger Schalter meist nicht erforderlich, da diese Aufgabe
von der Software einer elektronischen Steuereinheit übernommen
werden kann. Es ist darüber
hinaus auch unerheblich, wie und wo die Schaltstellung des Steuergerätes erfasst
wird, da lediglich das Ergebnis als solches von Interesse ist. Ein
oben genannter Schalter kann an einem Joystick, an einer Betätigungsmechanik
inkl. Seilzug oder auch direkt am Steuergerät angebracht werden. Denkbar
ist hier auch ein Sensor, der ein proportionales Signal aufnimmt,
welches in einer geeigneten Auswerteelektronik in ein elektrisches
Signal umgewandelt wird, welches das Schaltventil in Schließstellung
schaltet. Auch wäre
es denkbar, einen Druckschalter oder Drucksensor zu verwenden, der
den Vorsteuerdruck, der von einem hydraulischen Joystick als Stellsignal
an das Steuergerät
geschickt wird, bestimmt. Es ergeben sich somit eine Vielzahl von
Möglichkeiten
die Schaltposition des Steuergeräts
zu bestimmen.
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Um
zu ermöglichen,
dass bei aktiver Federung die Neutralstellung passierbar ist, ohne
das sofort in die Schließstellung
des Schaltventils geschaltet wird, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung ein Zeitverzögerungselement
vorgesehen. Ein Passieren der Neutralstellung kann beispielsweise
erforderlich sein, wenn die Neutralstellung am Steuergerät direkt
zwischen der Hebe- und
Senkstellung angeordnet ist und von einer Hebestellung direkt in
eine Senkstellung geschaltet werden soll. Das Zeitverzögerungselement
sieht vor, dass beim einfachen Passieren der Neutralstellung das
Schalten des Schaltventils nicht vorgenommen wird. Erst wenn eine
voreinstellbare Verweilzeit in Neutralstellung erreicht ist, wird
das Schaltventil in die Schließstellung gebracht.
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Bei
einem elektronisch oder elektrohydraulisch angesteuerten Steuergerät kann beispielsweise in
der Steuersoftware auch berücksichtigt
werden, dass beispielsweise bei nicht betätigtem Joystick das Steuergerät bei aktivierter
Federung grundsätzlich nicht
in seine Neutralstellung sondern in die vierte Schaltstellung verfahren
wird. Ebenfalls wäre
es auch denkbar, dass wie bei einigen Radladern üblich, während des Hebens und Senkens
des Auslegers bzw. der Schwinge die Federung grundsätzlich deaktiviert
wird. Als eine sehr vereinfachte Version des Systems wäre es auch
denkbar, dass die Federung ausschließlich dann aktiv ist, wenn
sich das Steuergerät
in seiner vierten Schaltstellung befindet. Auf diese Art ließe sich
der elektronische Aufwand erheblich verringern, da lediglich ein
Schalter benötigt
wird, der das Schaltventil öffnet
oder schließt.
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Das
Steuergerät
ist vorzugsweise als Schieberventil ausgebildet, welches vier Schaltstellungen mit
jeweils zwei Ein- und Ausgängen
aufweist. In den einzelnen Stellungen werden die Versorgungsleitungen
auf unterschiedliche Weise entsprechend den Stellfunktion (Heben,
Senken, Neutralstellung (Halten) und Federung) des Steuergeräts mit dem
Fördermittel
oder mit dem Tank verbunden bzw. geschlossen.
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Die
Rohrbruchsicherungseinrichtung umfasst vorzugsweise ein in Richtung
des Steuergeräts schließendes Rückschlagventil
und ein Druckbegrenzungsventil, wobei das Druckbegrenzungsventil durch
in den Verbindungsleitungen vorherrschenden Drücken ansteuerbar ist. Die Ansteuerung
erfolgt durch Pilotdruckleitungen, welche von dem Druckbegrenzungsventil
in die erste und in die zweite Versorgungsleitung führen. Das
Rückschlagventil
ist in einer das Druckbegrenzungsventil umgehenden Bypass-Leitung
angeordnet, wobei das Rückschlagventil
in Richtung der ersten Kammer öffnet.
Andere Möglichkeiten
zur Rohrbruchsicherung sind ebenfalls denkbar. So können beispielsweise
auch Duckschalter verwendet werden, die bei Druckabfall, ein Schaltventil
betätigen.
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Im
Vergleich zu üblichen
Federungssystemen ergibt sich ein kostengünstigere hydraulische Anordnung,
da das erforderliche zweite Schaltventil samt dessen Verschlauchung
auf der Seite der zweite Kammer des Hydraulikzylinders entfällt und
statt dessen ein handelsübliches
Schieberventil mit Schwimmstellungsfunktion verwendet werden kann. Durch
den Wegfall eines zweiten Schaltventils wird auch die Anzahl möglicher
Fehlerquellen verringert, da eine Komponente weniger eingesetzt
wird. Des Weiteren ergeben sich günstigere gestalterische Möglichkeiten,
da weniger Bauraum benötigt
wird.
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Besonders
bei Traktoren mit Frontlader ist es üblich, dass die hydraulische
und elektrische Verbindung zwischen Frontlader und Traktor mittels
sogenannter Multikuppler sichergestellt wird, die ein schnelles
und einfaches Verbinden und Trennen ermöglichen. Durch die Verwendung
einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung können
diese Multikuppler beibehalten werden, da kein zusätzlicher
Schlauch zur Verbindung der Senkseite des Hydraulikzylinders mit
dem Tank erforderlich ist. Aufgrund der internen Verbindung des
Steuergerätes
in seiner vierten Schaltposition mit dem Tank, kann die zweite Kammer
des Hydraulikzylinders mittels des bereits vorhandenen zweiten Versorgungsschlauches
versorgt werden.
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Anhand
der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung näher
beschrieben und erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
hydraulische Anordnung für
ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders und
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2 eine
schematische Darstellung eines Teleskopladers mit einer hydraulischen
Anordnung aus 1.
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Eine
in 1 dargestellte hydraulische Anordnung 10 zeigt
ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
zur Realisierung einer Federung. Die hydraulische Anordnung 10 enthält ein schaltbares Steuergerät 12,
beispielsweise ein Schieberventil, welches über Hydraulikleitungen 14, 16 mit
einer Pumpe 18 und einem Hydrauliktank 20 verbunden ist,
wobei das Steuergerät 12 in
vier Betriebsstellungen, Hebe-, Neutral-, Senk- und Federungsstellung, schaltbar
ist. Das Schalten des Steuergeräts 12 erfolgt
vorzugsweise handgesteuert, kann aber auch elektrisch, hydraulisch
oder pneumatisch erfolgen.
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Über eine
erste und zweite Versorgungsleitung 22, 24 ist
das Steuergerät 12 mit
einem Hydraulikzylinder 26 verbunden, wobei die erste Versorgungsleitung 22 in
eine erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 und
die zweite Versorgungsleitung 24 in eine zweite Kammer 30 des
Hydraulikzylinders 26 führt.
Ein Kolben 29 trennt die beiden Kammern 26, 28 voneinander.
Die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 stellt
die kolbenbodenseitige bzw. hubseitige Kammer dar, wohingegen die
zweite Kammer 30 die kolbenstangenseitige bzw. senkseitige
Kammer des Hydraulikzylinders darstellt.
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In
der ersten Versorgungsleitung 22 ist eine Lasthalteventilanordnung
oder Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 vorgesehen. Die
Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 enthält ein druck- und federgesteuertes
Druckbegrenzungsventil 34, sowie ein zur Hydraulikzylinderseite öffnendes
Rückschlagventil 36,
welches über
eine Bypassleitung 38 parallel zum Druckbegrenzungsventil 34 angeordnet
ist. Über
eine erste Druckleitung 40 ist eine Druckverbindung vom
Druckbegrenzungsventil 34 zum hydraulikzylinderseitigen
Abschnitt der ersten Versorgungsleitung 22 hergestellt. Über eine
zweite Druckleitung 42 ist eine weitere Druckverbindung
vom Druckbegrenzungsventil 34 zur zweiten Versorgungsleitung 24 hergestellt.
Des Weiteren hält
eine Stellfeder 44 das Druckbegrenzungsventil 34 in
Schließstellung.
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Eine
Hydraulikleitung 46 verbindet die erste Kammer 28 bzw.
die erste Versorgungsleitung 22 mit einem Hydraulikspeicher 48,
wobei das nicht mit dem Hydraulikspeicher 48 verbundene
Ende 50 der Hydraulikleitung 46 zwischen der ersten
Kammer 28 und der Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 angeordnet
ist.
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In
der Hydraulikleitung 46 ist ein Schaltventil 52 angeordnet.
Das Schaltventil 52 stellt ein elektrisch schaltbares Sitzventil
dar, welches über
eine Stellfeder 54 in Schließstellung gehalten wird und über eine
Magnetspule 56 in eine Öffnungsstellung gebracht
werden kann. Das Schaltventil 52 dichtet dabei in Schließstellung
in Richtung des Hydraulikspeichers 48 ab. Hierbei kann
das Schaltventil auch derart ausgebildet sein, dass es in beide
Richtungen leckagefrei abdichtet. In der Öffnungsstellung ist zur Herstellung
einer Federungsfunktion zwischen Hydraulikzylinder 26 und
Hydraulikspeicher 48 ein hydraulischer Fluss in beide Richtungen
gewährleistet.
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Die
einzelnen Betriebszustände
können
nun wie folgt über
das Steuergerät 12 sowie über die Schaltventil 52 angesteuert
werden. Wie in 1 dargestellt, wird das Steuergerät 12 durch
Stellfedern 60, 62 in Neutralstellung gehalten.
Das Schaltventil 52 befindet sich in einer Schließstellung. Über ein Steuersignal
oder, wie in 1 dargestellt, durch manuelle
Betätigung
wird das Steuergerät 12 mittels
einer Betätigungsvorrichtung 58 aus
der Neutralstellung heraus in die Hebe-, Senk- oder Federungsstellung
gebracht. Dabei kann es sich um eine manuelle, elektrische, hydraulische
oder pneumatische Betätigungsvorrichtung 58 handeln.
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Anhand
eines mit der Betätigungsvorrichtung 58 verbundenen
Schalters oder Sensors 64 wird die Neutralstellung des
Steuergeräts 12 detektiert und
ein Signal an eine Steuereinheit 66 gesendet. Die Steuereinheit 66 ist
mit dem Schaltventil 52 verbunden und hält bzw. bringt das Schaltventil 52 in Schließstellung,
wenn sich das Steuergerät 12 in Neutralstellung
befindet. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 66 mit einem
Zeitverzögerungsglied
versehen, welches bewirkt, dass erst nach einer voreinstellbaren
Verweilzeit des Steuergeräts 12 in
der Neutralstellung die Steuereinheit 66 das Schaltventil 52 in
Schließstellung
bringt. Dadurch wird gewährleistet,
dass nicht bei jedem Schaltvorgang des Steuergeräts 12, wenn nur über die
Neutralstellung hinweg geschaltet wird, die Steuereinheit 66 das
Schaltventil 52 schließt.
Das Schaltventil 52 wird nur dann in Schließstellung
gebracht, wenn das Steuergerät 12 tatsächlich in
die Neutralstellung geschaltet wird.
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In
der Hebestellung wird die Verbindung der ersten Versorgungsleitung 22 mit
der Pumpe 18 und die Verbindung der zweiten Versorgungsleitung 24 mit
dem Hydrauliktank 20 hergestellt. Die mit dem Hydrauliktank 20 verbundene
Pumpe 18 befüllt über die
erste Versorgungsleitung 22 und über das Rückschlagventil 36 der
Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 (das Druckbegrenzungsventil 34 der
Lasthalteanordnung 32 befindet sich in Schließstellung)
die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26.
In Folge dessen bewegt sich der Kolben 29 in Richtung der
zweiten Kammer 30 und drückt das dort vorhandene Öl durch
die zweite Versorgungsleitung 24 heraus in den Hydrauliktank 20.
Wird nun wieder in die Neutralstellung geschaltet, so unterbricht
das Steuergerät 12 die
Verbindungen zur Pumpe 18 und zum Hydrauliktank 20,
so dass der Druck in den beiden Kammern 28, 30 des
Hydraulikzylinders 26 beibehalten und die Bewegung des
Kolbens 29 aufgehoben wird. Der Kolben 29 bleibt
stehen.
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In
der Senkstellung wird die Verbindung der ersten Versorgungsleitung 22 mit
dem Hydrauliktank 20 und die Verbindung der zweiten Versorgungsleitung 24 mit
der Pumpe 18 hergestellt. Die Pumpe fördert Öl in die zweite Kammer 30 des
Hydraulikzylinders 26, wobei der sich in der zweiten Versorgungsleitung 24 aufbauende
Druck das Druckbegrenzungsventil 34 über die zweite Druckleitung 42 der Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 öffnet. Gleichzeitig
wird der Kolben 29 in Richtung der ersten Kammer 28 bewegt,
so dass das aus der ersten Kammer 28 strömende Öl über die
erste Versorgungsleitung 22 und über das geöffnete Druckbegrenzungsventil 34 in
den Hydrauliktank 20 gelangt.
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Die
Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 stellt somit sicher,
dass der Hydraulikzylinder 26 in Neutralstellung seine
Position beibehält
bzw. in Hebe- und Neutralstellung kein Öl aus der druckbeaufschlagten
ersten Kammer 28 entweichen und dass in Senkstellung das Öl aus der
ersten Kammer 28 über das
geöffnete
Druckbegrenzungsventil 34 abfließen kann. Um dies zu gewährleisten
sollte bzw. muss die Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 sinnvoller
Weise wie abgebildet auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 26 angeordnet
sein, wobei die Hubseite die Seite des Hydraulkzylinders 26 ist,
in der ein Druck zum Heben einer Last aufgebaut wird. In den hier
dargestellten Ausführungsbeispielen
ist die Hubseite die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26,
wobei durch Umdrehen des Hydraulikzylinders 26 auch die zweite
Kammer 30 als Hubseite dienen könnte. Die erste Druckleitung 40 stellt
eine Überlastsicherung dar,
so dass bei zu hohen Betriebsdrücken
in der ersten Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26,
die beispielsweise durch zu hohe Traglasten entstehen können, in
der ersten Druckleitung 40 ein Grenzdruck erreicht wird,
der das Druckbegrenzungsventil 34 zum Druckabbau öffnet.
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In
der Federungsstellung, die in 1 am Steuergerät 12 als
unterste Stellung dargestellt ist, wird die Verbindung der zweiten
Versorgungsleitung 24 mit dem Hydrauliktank 20 hergestellt.
Die Verbindung der ersten Versorgungsleitung 22 zur Pumpe 18 oder
zum Hydrauliktank 20 wird geschlossen bzw. die Verbindung
bleibt geschlossen, wenn aus der Neutralstellung heraus in die Federungsstellung
geschaltet wird. Als alternative Lösung kann in der Federungsstellung
auch eine Schwimmstellung geschaltet werden. Bei einer derartigen
Schwimmstellung wird dann die erste Versorgungsleitung 22 durch
das Steuergerät 12 mit
der zweiten Versorgungsleitung 24 verbunden, wobei beide
Versorgungsleitungen 22, 24 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden
und der Eingang am Steuergerät,
an dem die Pumpe 18 angeschlossen ist, geschlossen werden.
Solange das Schaltventil 52 in Schließstellung ist, d.h. solange
der Hydraulikspeicher 48 von dem Hydraulikzylinder 26 getrennt
ist und dadurch auch die Federung deaktiviert ist, kann sich der
Kolben 29 in der Federungsstellung nur in Richtung der
zweiten Kammer 30 bewegen. Erst durch Aktivierung der Federung,
d.h. durch Hinzuschalten des Hydraulikspeichers 48 kann sich
der Kolben 29 federnd, d.h in beide Richtungen verfahrend,
bewegen. Die Aktivierung der Federung erfolgt über einen Aktivierungsschalter 68,
der ein Aktivierungssignal an die Steuereinheit 66 abgibt, woraufhin
diese das Schaltventil 52 in Öffnungsstellung bringt. Alternativ
könnte
die Aktivierung der Federung auch automatisch erfolgen, indem ein
Aktivierungssignal erzeugt wird, sobald das Steuergerät 12 in
die vierte Schaltstellung geschaltet wird.
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Für die Öffnungsstellung
des Schaltventils 52, d.h. für die aktivierte Federung ergeben
sich entsprechend der verschiedenen Schaltstellungen des Steuergeräts 12 folgende
Zustände:
In der Senkstellung (oberste Schaltstellung des Steuergeräts aus 1)
wird die erste Versorgungsleitung 22 mit dem Hydrauliktank 20 und
die zweite Versorgungsleitung 24 mit der Pumpe verbunden.
In der zweiten Versorgungsleitung 24 bzw. in der zweiten
Kammer 30 baut sich ein entsprechender Druck auf, durch
den das Druckbegrenzungsventil 34 über die Druckleitung 42 geöffnet wird,
so dass Öl
aus der ersten Kammer 28 über die erste Versorgungsleitung 22 in
den Hydrauliktank 20 abfließen kann. Gleichzeitig kann
der Kolben 29 federnde Bewegungen ausführen, da eine Verbindung zum
Hydraulikspeicher 48 auf der Hubseite und eine Verbindung
auf der Senkseite zum Hydrauliktank 20 hergestellt ist.
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In
der Neutralstellung (von oben zweite Schaltstellung des Steuergeräts 12 aus 1)
werden alle Ein- und Ausgänge
am Steuergerät 12 geschlossen,
d. h. es kann kein Öl
durch die Versorgungsleitungen 22, 24 fließen. Falls
es in dieser Stellung zu einem Einfedern des Kolbens 29 kommen würde, bestände die
Gefahr einer Kavitationswirkung in der zweiten Kammer 30 des
Hydraulikzylinders 26, wodurch Dichtungen im Hydraulikzylinder 26 beschädigt werden
könnten.
Um dieses zu verhindern signalisiert der Schalter bzw. Sensor 64 ein
Signal, welches von der Steuereinheit 66 aufgenommen wird. Die
Steuereinheit 66 erzeugt daraufhin unter Berücksichtigung
einer Zeitverzögerung,
zur Bestätigung
einer Verweilzeit in der Neutralstellung, ein Schließsignal
für das
Schaltventil 52. Sobald das Schaltventil 52 geschlossen
ist, kann der Kolben 29 keine Bewegungen mehr ausführen, da
alle Leitungen 22, 24, 46 geschlossen
sind. Sobald das Steuergerät 12 in
eine andere Stellung geschaltet wird, gibt der Sensor 64 ein
Signal zum Öffnen
des Schaltventils 52 frei. Das Signal des Sensors 64 ist
somit dem Aktivierungssignal des Aktivierungsschalters 68 in
der Schaltlogik der Steuereinheit 66 übergeordnet, damit trotz eines Öffnungssignals
vom Aktivierungsschalter 68 das Schaltventil 52 durch
ein Schließsignal
des Sensors 64 geschlossen werden kann.
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In
der Hebestellung (von oben dritte Schaltstellung des Steuergeräts 12 aus 1)
wird die erste Versorgungsleitung 22 mit der Pumpe 18 und
die zweite Versorgungsleitung 24 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden.
In der ersten Versorgungsleitung 22 bzw. in der ersten
Kammer 28 baut sich ein entsprechender Druck auf, durch
den der Kolben 29 angehoben wird, so dass Öl aus der
zweiten Kammer 30 über
die zweite Versorgungsleitung 24 in den Hydrauliktank 20 abfließen kann.
Gleichzeitig kann der Kolben 29 federnde Bewegungen ausführen, da
eine Verbindung zum Hydraulikspeicher 48 auf der Hubseite
und eine Verbindung auf der Senkseite zum Hydrauliktank 20 hergestellt
ist.
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Sollte
während
eines Senk- oder Hebevorgangs ein Stoß auf den Kolben 29 übertragen
werden, kann dieser ohne Gefahr der Kavitation einfedern, da die
Senkseite zum Hydrauliktank 20 hin entlastet ist.
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In
der Federungsstellung (unterste Schaltstellung des Steuergeräts 12 aus 1)
wird die erste Versorgungsleitung 22 geschlossen und die
zweite Versorgungsleitung 24 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden.
Der Kolben 29 kann in dieser Stellung frei federn. Bewegt
er sich durch einen auf ihn übertragenden
Stoß abwärts, wird
das Öl
aus der ersten Kammer 28 in den Hydraulikspeicher 48 gedrängt. Der sich
im Hydraulikspeicher 48 aufbauende Druck lässt das Öl wieder
zurück
in die erste Kammer 28 strömen, so dass der Kolben 29 sich
wieder aufwärts
bewegt. Diese federnde Bewegung wiederholt sich gegebenenfalls,
bis der Stoß vollständig kompensiert wurde.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sobald das Steuergerät 12 aus
der Federungsstellung heraus in eine andere Stellung bewegt bzw.
geschaltet wird, anhand des Sensors 64 in der Steuereinheit 66 ein
Deaktivierungssignal für
die Federung generiert und dadurch das Schaltventil 52 durch
ein Schließsignal
geschlossen wird.
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Eine
Verwendung für
die in 1 dargestellten Ausführungsbeispiele wird in 2 verdeutlicht. 2 zeigt
einen fahrbaren Teleskoplader 82 mit einem an einem Gehäuse 84 bzw.
Rahmen des Teleskopladers 82 schwenkbar angelenkten, teleskopartig ausfahrbaren,
Ausleger 86. Zwischen Ausleger 86 und Gehäuse 84 ist
ein Hydraulikzylinder 26 zum Heben und Senken des Auslegers 86 angeordnet.
Der Hydraulikzylinder 26 ist dabei an einer ersten und
einer zweiten Lagerstelle 88, 90 schwenkbar angelenkt,
wobei die Kolbenstangenseite 92 an der zweiten Lagerstelle 90 am
Ausleger 86 und die Kolbenbodenseite 94 an der
ersten Lagerstelle 88 am Gehäuse 84 angelenkt ist.
Des Weiteren sind der Hydrauliktank 20, die Pumpe 18 sowie
das Steuergerät 12 am bzw.
im Gehäuse 84 positioniert
und über Hydraulikleitungen 14, 16, 96 miteinander
verbunden. Ferner sind die Versorgungsleitungen 22, 24 zwischen
Steuergerät 12 und
Hydraulikzylinder 26 in 2 zu sehen.
Die Rohrbruchsicherungseinrichtung 32 sowie das Schaltventil 52 befinden
sich in einem gemeinsamen Ventilbaustein direkt am Hydraulikzylinder 26. Der
Hydraulikspeicher 48 ist vorzugsweise ebenfalls direkt
am Hydraulikzylinder 26 angeordnet, so dass zwischen dem
gemeinsamen Ventilbaustein und dem Hydraulikspeicher 48 die
Hydraulikleitung 46 als starre Verbindung ausgebildet werden
kann, die keine gesonderte Rohbruchsicherungseinrichtung erfordert. Über eine
nicht gezeigte Steuerung werden Steuer- bzw. Schaltsignale generiert,
mit denen das Steuergerät 12 sowie
das Schaltventil 52 (siehe 1) gesteuert
bzw. geschaltet werden. Entsprechend der vorhergehend beschriebenen
Schaltstellungen kann der Hydraulikzylinder 26 derart betätigt werden,
dass der Ausleger 86 angehoben, festgehalten, abgesenkt
oder federnd gehalten werden kann. Bei aktivierter Federung und
in Federstellung wird gewährleistet,
dass während
einer Anregung, beispielsweise durch das Fahrwerk des Teleskopladers 82,
stoßartige
Beschleunigungen aufgrund eines freien Schwingens des Auslegers 86 abgedämpft werden,
so dass es zu einer Steigerung des Fahrkomforts kommt, insbesondere
dann, wenn mit einem Arbeitswerkzeug 98 Lasten aufgenommen
und verfahren werden.
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Auch
wenn die Erfindung lediglich anhand von zwei Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, erschließen
sich für
den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung
viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten,
die unter die vorliegende Erfindung fallen. So kann beispielsweise
die hydraulische Anordnung auch an anderen Fahrzeugen angewendet
werden, beispielsweise an Radladern oder Frontladern oder auch an
Baggern oder Kränen,
die hydraulisch betätigbare
Komponenten aufweisen, welche angehoben bzw. abgesenkt werden können und
bei denen eine Federung sinnvoll erscheint.