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Ladegerät mit einer
hydraulischen Anordnung zur Federung eines Auslegers, wobei die
hydraulische Anordnung wenigstens ein Hydraulikfördermittel, einen Hydrauliktank,
einen ersten Hydraulikzylinder und ein Steuergerät zum Heben und Senken des
Auslegers, sowie eine steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung, die
derart angeordnet und ausgebildet ist, dass Auslenkbewegungen des
ersten Hydraulikzylinders ausgleichbar sind, und eine Steuereinheit
zur Steuerung der Druckbegrenzungseinrichtung aufweist.
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Es
sind hydraulische Anordnungen bekannt, die zur hydraulischen Federung
eines Auslegers eines Ladegeräts,
beispielsweise eines Frontladers, Radladers, Teleskopladers, Baggers,
Kranfahrzeugs oder ähnlichen
Ladegeräts
eingesetzt werden. Derartige hydraulische Anordnungen basieren auf
einem so genannten passiven hydraulischen Federungssystem mit einem
mit Druck beladenen Hydraulikspeicher oder auf einem so genannten
aktiven bzw. semi-aktiven hydraulischen Federungssystem, bei dem
eine steuerbare bzw. regelbare Druckbegrenzungseinrichtungen eingesetzt
wird.
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Ein
semi-aktives hydraulisches Federungssystem wird beispielsweise in
der
EP 1496009 A1 offenbart.
Dort wird eine hydraulische Federung beschrieben, insbesondere für einen
Ausleger eines Ladegeräts,
mit einem Hydraulikzylinder, welcher wenigstens eine Kammer aufweist,
und einem Steuergerät,
welches über
wenigstens eine Hydraulikleitung mit der wenigstens einen Kammer
wahlweise eine Verbindung zu einer Hydraulikölpumpe und einem Hydrauliköltank herstellt.
Des Weiteren ist eine Verbindungsleitung enthalten, welche eine Verbindung
der wenigstens einen Kammer zum Hydrauliköltank ermöglicht und ein erstes Sperrventil
enthält. Ferner
ist in der Verbindungsleitung eine Druckbegrenzungseinheit vorgesehen,
die über
eine Steuereinheit in Abhängigkeit
eines Positionssensorsignals regelbar ist. Die in
EP 1496009 A1 offenbarte
hydraulische Federung reagiert auf Auslenkbewegungen eines Hydraulikkolbens
und wirkt den Auslenkbewegungen mit Hilfe der Steuereinheit und
der regelbaren Druckbegrenzungseinheit entgegen.
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Nachteilig
wirkt sich aus, dass wenn sich bei aktivierter Federung der Druck
des Hydraulikzylinders verringert, dies nicht vom Federungssystem
erkannt werden kann. Zwangsläufig
wird dann die hydraulische Federung negativ beeinflusst, da das
Federungsverhalten wesentlich steifer werden würde. Dies wirkt sich darin
aus, dass nur noch starke oder gar sehr starke Stöße dazu
führen
würden,
die Druckbegrenzungseinrichtung zu öffnen. In einem Extremfall
würde der
Ausleger überhaupt
nicht mehr einfedern. Ein solcher Fall kann beispielsweise eintreten,
wenn bei laufender Maschine und aktivierter Federung der Werkzeugträger von
Hand entladen wird, während
der Fahrt die Schaufel ausgekippt wird, der Ausleger eingefahren
wird oder die Schaufel während
der Fahrt seitlich entleert wird.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, ein
Ladegerät
mit einer hydraulischen Anordnung zur Federung eines Auslegers zu
schaffen, bei dem sich eine Verringerung des Drucks des ersten Hydraulikzylinders
nicht negativ auf das Federungsverhalten der hydraulischen Anordnung
auswirkt.
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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 wird ein
Ladegerät
der eingangs genannten Art mit Mitteln versehen, mit denen Änderungen
des Belastungszustands des Auslegers erfassbar sowie ein den Belastungszustand
wiedergebendes Signal generierbar ist. Das den Belastungszustand
wiedergebende Signal wird von der Steuereinheit zur Steuerung bzw.
Regelung der Druckbegrenzungseinrichtung verarbeitet und zur Korrektur
eines das Federungsverhalten bestimmenden Druckschwellwerts für die Druckbegrenzungseinrichtung
herangezogen. Die Mittel zur Erfassung von Änderungen des Belastungszustands
des Auslegers umfassen sowohl Mittel zur Erfassung von Änderungen
aufgrund geometrischer Veränderungen am
Ausleger, beispielsweise durch Veränderung eines Anstellwinkels
oder einer Ausfahrlänge,
als auch Mittel zur Erfassung von Änderungen aufgrund von Beladungszuständen, beispielsweise
durch Entleeren einer Ladeschaufel. Die im Folgenden sich auf den
Ausleger beziehenden Belastungszustände bzw. Belastungsänderungen
sollen sinngemäß auch sich auf
den Ausleger beziehende Beladungszustände bzw. Beladungsänderungen
umfassen. Mit anderen Worten: Eine Belastungsänderung bzw. ein Belastungszustand
soll sinngemäß auch eine
Beladungsänderung
bzw. einen Beladungszustand umfassen. Das den Belastungszustand
des Auslegers wiedergebende Signal ist unmittelbar mit dem Belastungszustand
des ersten Hydraulikzylinders verbunden, da der Ausleger durch den
Hydraulikzylinder gehoben, gesenkt bzw. gehalten wird. Ändert sich
der Belastungszustand des Auslegers, sei es durch Längenänderung
(Ausfahren/Einfahren) oder Anstellwinkeländerung (Anheben/Absenken)
des Auslegers oder durch direkte Beladungsänderung am Werkzeug bzw. an
der Werkzeugaufnahme, so wirkt sich das unmittelbar auf den Belastungszustand
des ersten Hydraulikzylinders aus. Soweit der Ausleger bzw. der Hydraulikzylinder
auch gegenüber
dem Rahmen des Ladegeräts
ortsfest mit dem Rahmen verbunden ist wirken sich Änderungen
der Belastungszustände
am Ausleger auch auf die gesamte Gewichtsverteilung am Ladegerät und somit
auch auf den Rahmen und die Achsen etc. aus. Somit ergeben sich
vielerlei Möglichkeiten
zur Erfassung des Belastungszustands des Auslegers bzw. zur Erfassung
des Belastungszustands des ersten Hydraulikzylinders. Durch entsprechende
Generierung eines dem Belastungszustand des Auslegers wiedergebendes
Signal, welches von der Steuereinheit verarbeitbar ist, können Änderungen
im Belastungszustand des Auslegers erfasst und bei der Erzeugung
von Steuer- bzw. Regelsignalen durch die Steuereinheit berücksichtigt werden
und in die Steuerung bzw. Regelung der steuerbaren bzw. regelbaren
Druckbegrenzungseinrichtung einfließen, so dass im Ergebnis eine Änderung
des Belastungszustands des ersten Hydraulikzylinders berücksichtigt
wird und durch die Steuereinheit eine entsprechende Druckbegrenzungseinstellung
an der Druckbegrenzungseinrichtung derart erfolgt, dass das Federungsverhalten
der hydraulischen Federung optimiert wird bzw. sich eine Änderung
des Belastungszustands nicht negativ auf das Federungsverhalten
ausübt.
So kann beispielsweise, wenn eine Federungsfunktion aktiviert ist
und das Ladegerät
bei gleichzeitiger Belastungsänderung
des Auslegers verfahren wird, indem während der Fahrt eine Ladeschaufel
entleert wird, die Änderung
des Belastungszustands des Auslegers erfasst werden und in die Steuerung
bzw. Regelung der Druckbegrenzungseinrichtung einfließen. Im
diesem konkreten Fall würde
es bedeuten, dass aufgrund der Belastungsabnahme des Auslegers der
Belastungsdruck im Hydraulikzylinder abnimmt und das beim Aktivieren
der Federung eingestellte Federungsverhalten für den neuen (leichteren) Belastungszustand
zu hart bzw. zu steif ist. Die Steuereinheit würde daraufhin mit einem Steuersignal
zur Reduzierung des für
die Druckbegrenzungseinrichtung maßgeblichen Druckschwellwerts
reagieren, so dass das Federungsverhalten dem ursprünglichen
Federungsverhalten wieder angeglichen wird.
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Die
Mittel zur Erfassung von Änderungen des
Belastungszustands des Ladegeräts
bzw. Auslegers können
beispielsweise Dehnungsmessstreifen umfassen, die an einer oder
mehreren Achsen des Ladegeräts,
vorzugsweise jedoch an einer Hinterachse, angeordnet sind. Durch
Einsatz von Dehnungsmessstreifen kann die Durchbiegung einer Achse
gemessen und als Maß für die Belastung
einer anderen Achse, beispielsweise der Vorderachse, herangezogen
werden. Dadurch kann der Belastungszustand des Ladegeräts und damit
auch der Belastungszustand des Auslegers mit oder ohne Last erfasst
werden. So kann beispielsweise die Durchbiegung der Hinterachse
mittels eines Dehnungsmessstreifens ("DMS")
gemessen und darauf geschlossen werden, wie viel Gewicht auf dem
Ausleger lastet. In Abhängigkeit
von den von den Dehnungsmessstreifen gelieferten Signalen können dann
entsprechende Signale von der Steuereinheit generiert werden, um das
Federungsverhalten des Auslegers an die neuen Belastungszustände anzupassen.
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Als
Mittel zur Erfassung von Änderungen
des Belastungszustands des Ladegeräts bzw. Auslegers können auch
Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden die an dem Ausleger des Ladegeräts angeordnet sind.
Dabei wird die Durchbiegung des Auslegers an einer geeigneten Stelle
gemessen und als Maß für den Belastungszustand
herangezogen. Je stärker sich
der Ausleger durchbiegt, desto stärker muss die Belastung des
Auslegers bzw. die Belastung des Hydraulikzylinders sein. Sollte
der Ausleger in seiner Länge
variabel sein, d. h. teleskopierbar, so kann eine Änderung
des Belastungszustands des Auslegers ausgehend von einer vorgebbaren
Länge bestimmt
werden, da im Normalfall mit sich ändernder Auslegerlänge durch
die sich ändernden
Hebelverhältnisse
eine Änderung
der Belastung des Hydraulikzylinders erfolgt. Um eine genauere Bestimmung des
Belastungszustands des Auslegers zu erreichen, können des Weiteren Positionssensoren
eingesetzt werden, mittels derer die genaue Position bzw. Stellung
des Auslegers bezüglich
des Anstellwinkels (Schwenkwinkels) und/oder der Ausfahrlänge bestimmbar
ist. Durch die Signale der Positionssensoren können dann die durch Manipulation
des Auslegers (Ausfahren/Einfahren, Heben/Senken) variierenden Hebel-
und Kräfteverhältnisse,
die sich auf die Belastung des Hydraulikzylinders sowie auf de Bestimmung
von Änderungen
des Belastungszustands des Auslegers auswirken, berücksichtigt
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können die
Mittel einen oder mehrere Drucksensoren umfassen, die direkt am
Hydraulikzylinder angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform
wird beispielsweise der Druck auf der Hubseite des zum Heben und
Senken des Auslegers eingesetzten Hubzylinders gemessen. Dabei kann
der in dem Hubzylinder wirkende Druck als direktes Maß für die Änderung
der Belastung des Auslegers bzw. die Änderung der Belastung des Hydraulikzylinders
herangezogen werden, wobei der in dem Hubzylinder wirkende Druck
wirklich der Wert ist, der direkt das Federungsverhalten des Auslegers bzw.
des Ladegeräts
beeinflusst.
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Des
Weiteren ist es denkbar den Druck auf der Hubseite eines weiteren
Hydraulikzylinders, wie z. B. einem Einkippzylinder, zu messen,
der zum Kippen eines am Ausleger angeordneten Werkzeugs verwendet
wird. Gleichzeitig wird die genaue Position des Auslegers bestimmt.
Sind Druck- und Positionswerte erfasst, können der Belastungszustand
ermittelt und Änderungen
bestimmt werden, die in die Steuerung bzw. Regelung der zur Korrektur
des Federungsverhaltens einfließen
bzw. berücksichtigt werden
können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
können die
Mittel Drucksensoren umfassen, die an einem oder mehreren hydraulischen
oder pneumatischen Aktuatoren, vorzugsweise Hydraulikzylinder angeordnet
sind, die sich vorzugsweise zwischen einem Rahmen und den Achsen
des Ladegerätes
befinden. Derartige Hydraulikzylinder können eingesetzt werden, um
eine einstellbare Position des Rahmens hinsichtlich Krängung gegenüber dem
Ladegeräteuntergrund
bzw. gegenüber
der Achsen beizubehalten bzw. zu verändern. Zudem können diese
Hydraulikzylinder auch dazu verwendet werden, um die Achsen des
Fahrzeuges zur Erhöhung
des Fahrkomforts zu federn. Dabei kann der Druck in den Hydraulikzylindern
gemessen werden, mit dem beispielsweise die Vorderachse des Fahrzeugs
in ihrer Position gehalten wird. Der Druck, der auf der Hubseite
der Zylinder wirkt, kann ebenfalls als Maß für die Bestimmung von Änderungen
im Belastungszustand herangezogen werden, wobei gegebenenfalls auch
der Druck auf der Senkseite der Zylinder gemessen werden kann, um
eine Verfälschung
des Messergebnisses durch eine mögliche
Verspannung des Zylinders zu kompensieren.
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Alternativ
ist es auch möglich,
an Stelle von Sensoren, beispielsweise an Stelle von Positionssensoren
oder Drucksensoren, Schalter einzusetzen, insbesondere Druckschalter
und/oder Positionsschalter, die bei Betätigung durch einen sich einstellenden
Grenzdruck bzw. durch mechanisches Auslösen durch ein sich bewegendes
Teil ein entsprechendes Signal zur Bestimmung eines Belastungszustands
des Auslegers aussenden.
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Anhand
der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele
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 einen
schematischen Schaltplan einer hydraulischen Anordnung für eine semi-aktive
Federung mit einem steuerbaren Druckbegrenzungsventil,
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2 eine
schematische Seitenansicht eines Ladegeräts mit einer semi-aktiven Federung
gemäß 1 sowie
mit Mitteln zur Erfassung von Änderungen
des Belastungszustands und
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3 eine
schematische Querschnittsansicht einer Hinterachse des Ladegeräts aus 2 mit weiteren
Mitteln zur Erfassung von Änderungen
des Belastungszustands.
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1 zeigt
einen Hydraulikzylinder 10 mit einem Hydraulikkolben 12,
der zum Heben und Senken eines Auslegers 70 eines Ladegeräts 61 (beides
in 2 dargestellt) dient.
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Der
Hydraulikzylinder 10 weist eine hubseitige Kammer 14 und
eine senkseitige Kammer 16 auf. Die hubseitige Kammer 14 ist über eine
hubseitige Hydraulikleitung 18 und die senkseitige Kammer 16 über eine
senkseitige Hydraulikleitung 20 mit einem elektrisch schaltbaren
Steuergerät 22 verbunden.
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Das
Steuergerät 22 ist über eine
Abflussleitung 24 und über
eine Druckbegrenzungsleitung 26 mit einem Hydrauliköltank 28 verbunden.
Eine Hydraulikölpumpe 30 fördert Hydrauliköl über das
Steuergerät 22 in
die jeweiligen Hydraulikleitungen 18, 20.
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Das
Steuergerät 22 ist
in drei Stellungen schaltbar, in eine Schließstellung, in der kein Durchfluss
für beide
Hydraulikleitungen 18, 20 stattfindet, in eine
Hubstellung, in der die hubseitige Hydraulikleitung 18 mit
Hydrauliköl
versorgt wird, wobei die senkseitige Hydraulikleitung 20 Hydrauliköl an den Hydrauliktank 28 abgibt,
und in eine Senkstellung, in der die senkseitige Hydraulikleitung 20 mit
Hydrauliköl
versorgt wird, wobei die hubseitige Hydraulikleitung 18 Hydrauliköl an den
Hydrauliktank 28 abgibt.
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Die
Druckbegrenzungsleitung 26 enthält ein Druckbegrenzungsventil 32,
welches bei Erreichen eines Grenzdrucks öffnet und einen Durchfluss
von der Hydraulikölpumpe 30 zum
Hydrauliköltank 28 ermöglicht.
Die Hydraulikölpumpe 30 kann
auf diese Weise auch bei geschlossenem Steuergerät 22 Hydrauliköl fördern.
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Die
hubseitige Hydraulikleitung 18 enthält ein Lasthalteventil 34,
welches über
eine Bypassleitung 36 einen Hydraulikölfluss in Richtung des Hydraulikzylinders 10 zulässt. Über Steuerleitungen 38 wird
das Lasthalteventil 34 in Richtung des Hydrauliköltanks 28 geöffnet, so
dass ein Hydraulikölfluss zum
Hydrauliköltank 28 stattfinden
kann.
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Zwischen
der hubseitigen und der senkseitigen Hydraulikleitung 18, 20 ist
eine Verbindungsleitung 40 angeordnet, welche ein elektrisch
schaltbares erstes Sperrventil 42 enthält. Das erste Sperrventil 42 enthält eine
Sperrstellung, in der in beide Richtungen kein Durchfluss stattfindet
und eine Öffnungsstellung,
in der in beide Richtungen ein Durchfluss ermöglicht wird. Des Weiteren enthält die Verbindungsleitung 40 eine
regelbare Druckbegrenzungseinrichtung 43 mit einem Druckbegrenzungsventil 44,
welches über
eine Steuerleitung 46 in Richtung der senkseitigen Hydraulikleitung 20 öffnet. Der
Steuerdruck bzw. Druckschwellwert zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils 44 kann über einen
Regler 48 der Druckbegrenzungseinrichtung 43 geregelt
werden.
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Ferner
ist ein Positionssensor 50 mit einer Kolbenstange 52 des
Hydraulikzylinders 10 verbunden und liefert ein die Position
des Hydraulikkolbens 12 wiedergebendes Sensorsignal an
eine Steuereinheit 54. Die Steuereinheit 54 ist
mit einer Schaltvorrichtung 56 verbunden, über welche
die Steuereinheit 54 und damit die hydraulische Federung
aktiviert werden kann.
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Des
Weiteren ist eine zweite senkseitige Hydraulikleitung 58 vorgesehen,
die von der ersten senkseitigen Hydraulikleitung 20 zum
Hydrauliktank 28 führt
und mit einem zweiten Sperrventil 60 versehen ist, wobei
das erste und das zweite Sperrventil 42, 60 baugleich
ausgebildet sein können.
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Gemäß 1 wird
die hydraulische semi-aktive Federung als bedarfsgesteuertes Federungssystem
ausgebildet, bei dem bei Bedarf ein Volumenstrom vom Steuergerät 22 über ein
Lasthalteventil 34 zum Hydraulikzylinder 10 des
Auslegers 70 fließt. Das
Steuergerät 22 befindet
sich somit in der geschlossenen Stellung und wird bei Bedarf von
der Steuereinheit 54 in die entsprechenden anderen Stellungen
geschaltet.
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Wird
die Regelung zur semi-aktiven Federung durch die Schalteinheit 56 aktiviert,
so wird die Ursprungsposition des Auslegers 70 als einzuhaltende
Führungsgröße (Sollwert)
festgehalten und die Steuereinheit bestimmt aus dieser Führungsgröße und der
aktuellen, gemessenen Position (Regelgröße) die Abweichung (Regeldifferenz)
voneinander, um auf dieser Grundlage die Regelung des Druckbegrenzungsventils 44 durchzuführen und
die Höhe des
Volumenstroms von Steuergerät 22 mittels
weiterer Stellgrößen einzustellen.
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Damit
sich der Hydraulikkolben 12 des Hydraulikzylinders 10 aufgrund
von auf ihn wirkende Störgrößen bewegen
kann, müssen
die Sperrventile 42, 60 in ihre offenen Positionen
geschaltet sein.
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Über das
elektrisch regelbare Druckbegrenzungsventil 44 wird der
Druck, der auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 wirken
soll, je nach Bedarf durch die Steuereinheit 54 geregelt.
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Stellt
die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger 70 zu
tief abgesunken ist, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf
einen höheren
Wert eingestellt und das Steuergerät 22 geöffnet, so dass
sich durch den fließenden
Volumenstrom der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der
Hydraulikzylinder 10 ausgefahren wird.
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Stellt
die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger 70 zu
hoch angehoben wurde, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf
einen geringeren Wert eingestellt, so dass sich der Druck auf der
Hubseite des Hydraulikzylinders 10 verringert und der Hydraulikkolben 12 eingefahren
wird. Das Hydrauliköl,
das von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 dann über das
Druckbegrenzungsventil 44 und das erste Sperrventil 42 zur
Senkseite des Hydraulikzylinders 10 fließt, fließt von dort über das
zweite Sperrventil 60 zum Hydrauliktank 28.
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Bei
einem Stoß,
der den Hydraulikkolben 12 einfahren lässt, wird das Hydrauliköl aus der
Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch den Hydraulikkolben 12 verdrängt und
fließt über das
Druckbegrenzungsventil 44 und über die Sperrventile 42, 60 ab. Aufgrund
des verdrängten Ölvolumens
sinkt der Ausleger 70 ab, was wiederum als Regeldifferenz
von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsdruck
des Druckbegrenzungsventils 44 erhöht und das Steuergerät 22 in
Hubstellung bringt, so dass ein Volumenstrom zur Hubseite des Hydraulikzylinders 10 fließt, wobei
die Stellgrößen durch
die Steuereinheit 54 gemäß der Regeldifferenz bestimmt
werden. Aufgrund der Erhöhung
des Öffnungsdruckes
und des vom Steuergerät 22 fließenden Volumenstroms
wird der Ausleger 70 wieder angehoben, bis sich die Regeldifferenz
wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert
hat.
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Es
ist in diesem Fall denkbar, dass zur Beschleunigung des Anhebens
das Sperrventil 42 geschlossen wird, so dass kein Hydrauliköl zum Hydrauliktank 28 von
der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 her abfließen kann.
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Bei
einem Stoß,
der den Hydraulikzylinder 10 ausfahren lässt, wird
das Hydrauliköl
auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch die Bewegung des
Hydraulikkolbens 12 entlastet und eine Volumenvergrößerung der
hubseitigen Kammer 14 tritt ein, da Hydrauliköl aus der
senkseitigen Kammer 16 zum Hydrauliktank 28 hin
verdrängt
wird. Dieses Anheben des Auslegers 70 wird von der Steuereinheit 54 als Regeldifferenz
erkannt und das Steuergerät 22 in Hubstellung
gebracht, um mittels eines Volumenstroms das entstehende Volumen
auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 zu füllen. Aufgrund
des hinzugekommenen Hydraulikölvolumens
bleibt der Ausleger 70 angehoben, was nach wie vor als
Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin
die Steuereinheit 54 den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 44 verringert,
indem die Steuereinheit 54 die Stellgröße gemäß der Regeldifferenz bestimmt.
Darüber
hinaus schaltet die Steuereinheit 54 das Steuergerät 22 wieder
in Schließstellung.
Aufgrund der Verringerung des Öffnungsdruckes
fließt
Hydrauliköl
von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 über das
Druckbegrenzungsventil 44 ab und der Ausleger 70 senkt
sich ab, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen
voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
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Es
ist auch denkbar, dass nach dem Anheben des Auslegers 70,
zum beschleunigten Absenken des Auslegers 70, eine Umkehr
der Volumenstromfließrichtung
erfolgt, indem die Steuereinheit 54 das Steuergerät 22 in
eine Senkstellung schaltet und die Sperrventile 42, 60 schließt.
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Die
in der 1 dargestellten Steuergeräte 22 und Sperrventile 42, 60 sind
elektrisch schaltbar dargestellt, können jedoch auch pneumatisch,
hydraulisch oder auf eine andere Weise angesteuert werden.
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2 zeigt
ein Ladegerät 61 in
Form eines Teleskopladers. Das Ladegerät 61 weist einen Rahmen 62 auf,
welcher von einer mit vorderen Antriebsrädern 63 versehenen
Vorderachse 64 und von einer mit hinteren Antriebsrädern 66 versehenen
Hintersachse 68 getragen wird.
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Das
Ladegerät 61 weist
einen Ausleger 70 auf, der schwenkbar um eine parallel
zu den Antriebsachsen 64, 68 angeordnete Schwenkachse 72 am
Rahmen 62 angelenkt ist.
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Der
Ausleger 70 ist als Teleskopausleger ausgebildet und weist
an seinem freien Ende 74 einen Arbeitskopf 76 auf,
mit dem mittels einer schwenkbar am Arbeitskopf 76 angelenkten
Werkzeugaufnahme 78 ein Laderwerkzeug 80 aufnehmbar
ist. Der Ausleger 70 kann über im Inneren des Auslegers 70 angeordnete
Verstellzylinder (nicht dargestellt) teleskopisch ein- bzw. ausgefahren
werden. Über
den Hydraulikzylinder 10 kann der Ausleger 70 verschwenkt
werden. Der Hydraulikzylinder 10 ist an einem ersten Ende,
vorzugsweise kolbenbodenseitig, schwenkbar um eine Schwenkachse 82 mit
dem Rahmen 62 und an einem zweiten Ende, vorzugsweise stangenseitig,
schwenkbar um eine Schwenkachse 84 mit dem Ausleger 70 verbunden.
Des Weiteren ist im Bereich des freien Endes 74 ein im
Inneren des Auslegers 70 angeordneter weiterer Hydraulikzylinder 86 ausgebildet.
Der Hydraulikzylinder 86 dient als Einkippzylinder für die schwenkbar
am Arbeitskopf 76 angelenkte Werkzeugaufnahme 78,
wobei die Werkzeugaufnahme 78 mittels eines am Arbeitskopf 76 angeordneten
und mit dem Hydraulikzylinder 86 verbundenen Kippgestänges 88 verschwenkbar
ist.
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Der
zum Verschwenken des Auslegers 70 angeordnete Hydraulikzylinder 10 ist
auf seiner Hubseite mit einem Drucksensor 90 versehen,
mittels dem ein in der hubseitigen Kammer des Hydraulikzylinder 10 vorherrschender
Druck erfasst werden kann. Des Weiteren ist der Hydraulikzylinder 10 stangenseitig
mit einem Positionssensor 50 versehen, mittels dem eine
Ausfahrstellung des Hydraulikzylinders 10 erfasst werden
kann. Über
die von dem Positionssensor 50 erfasste Ausfahrstellung
kann die Schwenkposition (Schwenkwinkel) des Auslegers 70 ermittelt
werden. Alternativ kann auch ein als Drehwinkelgeber ausgebildeter
Positionssensor (nicht gezeigt) an der Schwenkachse 72 des
Auslegers 70 angeordnet sein, um die Schwenkposition des
Auslegers 70 zu erfassen.
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Der
zum Verschwenken der Werkzeugaufnahme 76 angeordnete Hydraulikzylinder 86 ist
auf seiner Hubseite mit einem Drucksensor 94 versehen, mittels
dem ein in der hubseitigen Kammer des Hydraulikzylinder 86 vorherrschender
Druck erfasst werden kann. Je nach Ausgestaltung und Anordnung des
Kippgestänges 88,
kann der Hydraulikzylinder 86 auch auf seiner Stangenseite
mit einem Drucksensor 94 versehen sein, mittels dem ein
in der stangenseitigen Kammer vorherrschender Druck erfasst werden kann.
Entscheidend ist, dass der Druck erfasst wird, der im Hydraulikzylinder 86 aufgebracht
werden muss, um eine auf dem Laderwerkzeug 80 wirkende Last
zu halten.
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Der
Ausleger 70 verfügt über einen
ersten und einen zweiten Auslegerabschnitt 96, 98,
wobei der zweite Auslegerabschnitt 98 im Inneren des ersten
Auslegerabschnitts 96 ein- bzw. ausfahrbar gelagert ist.
Am freien Ende des ersten Auslegerabschnitts 96 ist ein
weiterer Positionssensor 100 angeordnet, mittels dem eine
Ausfahrposition des zweiten Auslegerabschnitts 98 erfasst
werden kann.
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Des
Weiteren ist der Ausleger 70 mit einem Dehnungsmessstreifen 102 versehen,
mittels dem die Durchbiegung des Auslegers 70 erfasst werden kann.
Der Dehnungsmessstreifen 102 ist beispielsweise an der
Oberseite des ersten Auslegerabschnitts 96 in Höhe der Schwenkachse 84 angeordnet,
da dort die höchste
Durchbiegung unter Last zu erwarten ist.
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Auf
der Hinterachse 68 des Ladegeräts 61 ist ein weiterer
Dehnungsmessstreifen 104 vorgesehen, wie in der 3 dargestellt
ist. Die Hinterachse 68 ist vorzugsweise mittels eines
Pendellagers 106 (3) mit dem
Rahmen 62 verbunden. Der Dehnungsmessstreifen 104 ist
vorzugsweise mittig zur Hinterachse 68 angeordnet, da dort
bei einer pendelnd gelagerten Hinterachse 68 die höchste Durchbiegung unter
Last zu erwarten ist.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist der Rahmen 62 über
hydraulisch betriebene Aktuatoren 108 mit der Vorder- und
Hinterachse 68 verbunden. Zur Verdeutlichung ist dies für die Hinterachse 68 in 3 dargestellt.
Die hydraulischen Aktuatoren 86 sind als doppelt wirkende
Hydraulikzylinder ausgebildet und sowohl senkseitig als auch hubseitig
mit Drucksensoren 110, 112 versehen, mittels denen
der Druck auf der Senk- bzw. Hubseite der Aktuatoren 108 ermittelt
werden kann.
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Die
bisher beschriebenen Mittel zur Erfassung des Belastungszustands
des Auslegers 70 des Ladegeräts 61, wie Drucksensoren 90, 94, 110, 112, Positionssensoren 50, 100 und
Dehnungsmessstreifen, 102, 104 sollen eine Auswahl
verschiedener Möglichkeiten
darstellen. Alle dargestellten Mittel 50, 90, 94, 100, 102, 104, 110, 112 sind
elektronisch mit der Steuereinheit 54 verbunden, die in
Abhängigkeit der
von den Mitteln 50, 90, 94, 100, 102, 104, 110, 112 gesendeten
Signale ein Steuersignal zur Korrektur der Druckbegrenzung für die Druckbegrenzungseinrichtung 43 generiert.
Dabei ist es selbstverständlich
nicht erforderlich die gesamten dargestellten Mittel 50, 90, 94, 100, 102, 104, 110, 112 gemeinsam anzuordnen
um die Änderungen
des Belastungszustands des Auslegers 70 bzw. die des Belastungszustands
des Hydraulikzylinders 10 zu bestimmen. Aus Darstellungsgründen wurden
jedoch die gesamten beschriebenen Mittel 50, 90, 94, 100, 102, 104, 110, 112 an
demselben Ladegerät 61 angeordnet.
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Im
Folgenden sollen einige Vorgehensweisen zur Bestimmung von Änderungen
des Belastungszustands des Ladegeräts Auslegers 70, die
in Zusammenhang mit einer Veränderung
des Federungsverhaltens der hydraulischen Anordnung stehen, näher erläutert werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
berücksichtigt
die Durchbiegung der Hinterachse 68 als Maß für die Belastung
des Auslegers 70. Diese Durchbiegung der pendelnd gelagerten
Hinterachse 68 wird mittels des Dehnungsmessstreifens 104 gemessen.
Sobald Änderungen
im Belastungszustand des Auslegers 70 auftreten, wirkt
sich das auf die Durchbiegung der Hinterachse 68 aus. Durch
eine in der Steuereinheit 54 implementierte vorgebbare
Schwellwertsetzung kann somit in Abhängigkeit von dem vom Dehnungsmessstreifen 104 an
die Steuereinheit 54 gesendeten Signal ein Steuersignal
generiert werden. Das Steuersignal wird durch geeignete Soft- und
Hardware, wie sie von einem Fachmann in einfacher Weise installiert
werden kann, von der Steuereinheit 54 generiert und der
Druckbegrenzungseinrichtung 43 zugeführt, um den Druckbegrenzungsschwellwert, der
das Öffnen
des Druckbegrenzungsventils 44 bestimmt, zu korrigieren.
Damit wird eine Anpassung des Federungsverhaltens auf die neue Belastungssituation
am Ausleger 70 realisiert. Diese Vorgehensweise der Schwellwertsetzung
wird in analoger Weise auch in den folgenden Ausführungsbeispielen
verfolgt.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Durchbiegung des Auslegers 70 an
einer geeigneten Stelle, vorzugsweise in Höhe der Schwenkachse 84,
durch den Dehnungsmessstreifen 102 erfasst wird. Je stärker sich
der Ausleger 70 durchbiegt, desto stärker muss die Belastung aufgrund
der am Ladegerät 61 vorliegenden
geometrischen Verhältnisse auf
der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 sein. Sollte der
Ausleger 70 ausgefahren sein, so wirkt sich dies zusätzlich belastend
auf den Hydraulikzylinder 10 aus. Allein in Abhängigkeit
von dem vom Dehnungsmessstreifen 102 gelieferten Signal
kann also die Änderung
eines Belastungszustands am Ausleger 70 bestimmt werden.
Unter zusätzlicher
Berücksichtigung
der von den Positionssensoren 50, 100 kann eine
Bestimmung der Belastungsänderung noch
präzisiert
werden, da durch die Positionssensoren 50, 100 die
genaue Stellung des zweiten Auslegerabschnitts 98 und die
Schwenkstellung des Auslegers 70 und damit die Hebelverhältnisse
am Ladegerät 61 berücksichtigt
werden. Durch eine weitere in der Steuereinheit 54 implementierte
Schwellwertsetzung kann somit in Abhängigkeit des vom Dehnungsmessstreifen 102 an
die Steuereinheit 54 gesendeten Signals und gegebenenfalls
auch in Abhängigkeit der
von den Positionssensoren 50, 100 an die Steuereinheit 54 gesendeten
Signale die Belastungsänderung
am Ausleger 70 bzw. am Ladegerät 61 im hohen Maße genau
ermittelt werden und ein entsprechendes Steuersignal, zur Anpassung
bzw. Korrektur des Federungsverhaltens der hydraulischen Anordnung
generiert werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
ergibt sich durch Erfassung des Drucks auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 mittels
des Drucksensors 90. Der gemessene Druck, der zum Heben
einer auf dem Ladewerkzeug 80 lastenden Last aufzubringen
ist, kann als Maß für die Belastung
des Auslegers 70 bzw. für die
Belastung des Hydraulikzylinders 10 herangezogen werden.
Die Generierung eines Steuersignals für die Druckbegrenzungseinrichtung 43 kann
in analoger Weise zu den vorherigen Ausführungsbeispielen durch eine
weitere in der Steuereinheit 54 implementierte vorgebbare
Schwellwertsetzung und, wie bereits erwähnt, in Abhängigkeit des vom Drucksensor 90 an
die Steuereinheit 54 gesendeten Signals erfolgen.
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Eine
weitere Möglichkeit
ergibt sich durch Erfassung des Drucks auf der Hubseite des Aktuators Hydraulikzylinders 86 mittels
des Drucksensors 94, gegebenenfalls in Kombination mit
einer Bestimmung der Auslegerposition bzw. -stellung mittels der Positionssensoren 50, 100.
Der gemessene Druck, der zum Heben bzw. Halten oder Einkippen einer
auf dem Ladewerkzeug 80 lastenden Last aufzubringen ist,
ist ebenfalls ein direktes Maß für die Änderung des
Belastungszustands. Durch zusätzliches
Heranziehen von Signalen der Positionssensoren 50, 100, können nicht
nur Belastungszustände
des Auslegers 70 in Abhängigkeit
von der Last am Ladewerkzeug 80 sondern auch in Abhängigkeit
von geometrischen Änderungen
am Ausleger 70, die sich auf die Belastung des Hydraulikzylinders 10 auswirken,
berücksichtigt
werden. Die Generierung eines Steuersignals für die Druckbegrenzungseinrichtung 43 kann
in analoger Weise zu den vorherigen Ausführungsbeispielen durch eine
weitere in der Steuereinheit 54 implementierte vorgebbare
Schwellwertsetzung erfolgen.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, den Druck in den Aktuatoren 108 mittels
der Drucksensoren 110, 112 zu erfassen. Eine derartige
Anordnung von Aktuatoren 108 kann unter anderem eingesetzt werden,
um eine Kippbarkeit des Rahmens 62 seitlich zur Ladegerätlängsrichtung
(Krängung)
zu ermöglichen.
Des Weiteren können
diese Aktuatoren 108 auch dazu verwendet werden, um eine
oder mehrere Antriebsachsen 64, 68 des Ladegeräts 61 zur
Erhöhung
des Fahrkomforts zu federn. Der durch die Drucksensoren 112 auf
der Hubseite der Aktuatoren 108 ermittelte Druck, kann
ebenfalls als Maß für die Änderung
eines Belastungszustands des Auslegers 70 herangezogen
werden, wobei gegebenenfalls gleichzeitig der durch die Drucksensoren 110 auf der
Senkseite der Aktuatoren 108 ermittelte Druck berücksichtigt
werden kann, um eine Verfälschung des
Messergebnisses durch eine mögliche
Verspannung der Aktuatoren 108 zu kompensieren. Die Generierung
eines Steuersignals für
die Druckbegrenzungseinrichtung 43 kann somit in analoger
Weise zu den vorherigen Ausführungsbeispielen
durch eine weitere in der Steuereinheit 54 implementierte
vorgebbare Schwellwertsetzung und in Abhängigkeit der von den Drucksensoren 112 an
die Steuereinheit 54 gesendeten Signale und gegebenenfalls
auch in Abhängigkeit
der von den Drucksensoren 110 an die Steuereinheit 54 gesendeten
Signale erfolgen.
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Die
Korrektur der Druckbegrenzungseinrichtung 43 erfolgt vorzugsweise
dadurch, dass der Regler 48 durch das von der Steuereinheit 54 generierte Steuersignal
angesteuert wird, und infolgedessen der Druckbegrenzungswert bzw.
der Druckschwellwert verändert
wird. Hierbei wird der Druckbegrenzungswert derart verändert, dass
bei einer Abnahme des Belastungszustands des Auslegers der Druckbegrenzungswert
bzw. Druckschwellwert reduziert wird, so dass die hydraulische Federung
auf geringere Stöße reagieren
kann und damit das durch die Änderung
des Belastungszustands des Auslegers 70 versteifte Federungsverhalten
korrigiert wird. Hierbei kann es sich um eine einfache Steuerung
oder einen geschlossenen Regelkreis handeln.
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Auch
wenn die Erfindung lediglich anhand der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
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
das Ladegerät 61 mit
weiteren Mitteln ausgerüstet
werden, die eine Erfassung des Belastungszustands des Auslegers 70 ermöglichen.