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Die
Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem eines Flurförderzeugs
mit einer im Fördervolumen
verstellbaren Verstellpumpe zur Versorgung einer Arbeitshydraulik
und/oder einer hydraulischen Lenkungseinrichtung, und einer Filtereinrichtung
für das
Druckmittel.
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Bei
Flurförderzeugen
ist für
die Anordnung eines Filterelements, mit dem die Reinigung des Druckmittels
des Antriebssystems sichergestellt wird, bereits bekannt, in einer
Saugleitung einer Pumpe, mit der die Arbeitshydraulik und/oder eine
hydraulische Lenkungseinrichtung versorgt wird, einen Saugfilter
anzuordnen. Sofern bei einem derartigen Saugfiltersystem an empfindlichen
Verbrauchern, beispielsweise den Verbrauchern der Arbeitshydraulik, eine
erhöhte
Reinheit des Druckmittels sicherzustellen ist, ist in der Förderleitung
der Pumpe stromauf der Verbraucher ein zusätzlicher Druckfilter angeordnet.
Sofern ein derartiges Antriebssystem neben einer Pumpe zur Versorgung
der Arbeitshydraulik eine Speisepumpe zur Erzeugung eines Speisedrucks
eines hydrostatischen Fahrantriebs oder zur Erzeugung eines Steuerdrucks
für eine
Bremseinrichtung und/oder zur Betätigung der Steuerventile der
Arbeitshydraulik aufweist, saugt diese Pumpe ebenfalls mittels des
in der Saugleitung angeordneten Saugfilter aus dem Behälter an,
wobei in der Förderleitung der
Speisepumpe zur Erhöhung
der Reinheit des Druckmittels und Absicherung der Verbraucher ein weiterer
Druckfilter angeordnet ist.
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Zudem
ist bereits bei Flurförderzeugen
bekannt, ein Filterelement zur Reinigung des Druckmittels als Rücklauffilter
in einer zu dem Behälter
geführten
Rücklaufleitung
der die Arbeitshydraulik und/oder die Lenkungseinrichtung versorgenden
Pumpe anzuordnen. Die Pumpe saugt hierbei aus dem Behälter an
und fördert
zu den Verbrauchern, wobei das von den Verbrauchern zurückströmende Druckmittel über den
in der Rücklaufleitung
angeordneten Rücklauffilter
zum Behälter
gelangt. Bei einem derartigen Antriebssystem mit einem Rücklauffiltersystem
ist zur Absicherung der Verbraucher stromauf der entsprechenden
Verbraucher in den entsprechenden Förderleitungen ein Druckfilter
anzuordnen, um diese Verbraucher gegen Verschmutzungen abzusichern.
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Insgesamt
ergeben sich bei derartigen Antriebssystemen insgesamt bis zu drei
Filtereinrichtungen, die die Reinheit des Druckmittels sicherstellen und
die Verbraucher gegen Verschmutzungen absichern, wodurch sich ein
hoher Bauaufwand und ein hoher Wartungsaufwand beim Wechsel der
der verschiedenen Filtereinrichtungen ergibt.
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Bei
der Verwendung einer im Fördervolumen verstellbaren
Verstellpumpe zur Versorgung der Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungseinrichtung können zudem
Betriebszustände
auftreten, in denen lediglich ein geringer Förderstrom und somit eine geringe
Menge an Druckmittel durch den in der Saugleitung angeordneten Saugfilter
eines Saugfiltersystems oder den in der Rücklaufleitung angeordneten Rücklauffilter
eines Rücklauffiltersystems
strömt. Hierdurch
kann lediglich eine geringe Abreinigung des Druckmittels im Antriebssystem
erzielt werden, wodurch aufgrund einer zunehmenden Verschmutzung
des Druckmittels erhöhter
Verschleiß an
den Komponenten auftreten kann und die Ausfallwahrscheinlichkeit
zunimmt.
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Bei
Flurförderzeugen
mit einem verbrennungsmotorischen Antriebssystem wird zudem die Pumpe
der Arbeitshydraulik und/oder der Lenkungseinrichtung im Bremsbetrieb
des Fahrantriebs in einer Retarderschaltung betrieben, in der die
Pumpe gegen ein Druckbebgrenzungsventil arbeitet, um zusätzliche
Bremsenergie des Flurförderzeugs
aufzunehmen und in Wärme
umzuwandeln. Eine die Arbeitshydraulik und/oder die Lenkungseinrichtung
versorgende Verstellpumpe wird hierbei mit maximalem Fördervolumen
und bei hoher Drehzahl betrieben. In einem derartigen Retarderbetrieb
der Verstellpumpe kann die sogenannte Sauggrenze der Verstellpumpe überschritten
werden, wodurch an der Saugseite der Verstellpumpe Kavitation auftreten
kann, die zu einer Beschädigung
der Verstellpumpe führen
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisches
Antriebssystem eines Flurförderzeugs
der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das eine hohe
Abreinigungsleistung des Druckmittels und einen sicheren Betrieb der
Verstellpumpe ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Filtereinrichtung im Nebenstrom angeordnet ist, wobei die
Filtereinrichtung in einer Förderleitung
einer Umwälzpumpe
angeordnet ist und die Förderleitung
der Umwälzpumpe
mit der Saugseite der Verstellpumpe in Verbindung steht. Der erfindungsgemäße Gedanke
besteht somit darin, durch die Anordnung der Filtereinrichtung im
Nebenstrom und somit in einer Förderleitung
einer Umwälzpumpe
eine hohe Durchströmung
der Filtereinrichtung und somit einen hohe Abreinigungsleistung
des Antriebssystems zur Verfügung
zu stellen, um eine hohe Reinheit des Druckmittels sicherzustellen,
und gleichzeitig die Umwälzpumpe
zur Vorspannung der Verstellpumpe zu verwenden. Hierdurch kann unabhängig von
der Fördermenge
der Verstellpumpe mit lediglich einer Filtereinrichtung durch den
Förderstrom
der Umwälzpumpe
eine hohe Abreinigungsleistung des Druckmittels und somit eine hohe
Reinheit des Druckmittels erzielt werden und gleichzeitig durch
die Vorspannung der Verstellpumpe, insbesondere während des
Retarderbetriebs, ein Füllungsmangel
an der Saugseite sicher vermieden werden, wodurch ein sicherer Betrieb
der Verstellpumpe erzielt werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Antriebssystem
eine Speisepumpe zur Erzeugung eines Speisedrucks und/oder eines
Steuerdrucks auf, wobei die Förderleitung
der Umwälzpumpe
mit der Saugseite der Speisepumpe in Verbindung steht. Bei einem
Antriebssystem mit einem hydrostatischen Fahrantrieb, der eine Verstellpumpe
und zumindest einen im geschlossenen Kreislauf an die Pumpe angeschlossenen
Fahrmotor umfasst, ist zur Einspeisung in den geschlossenen Kreislauf
eine Speisepumpe erforderlich. Mit dieser Speisepumpe kann weiterhin
ein Steuerdruck für
die Ansteuerung der Verstellpumpe des Fahrantriebs erzeugt werden.
Sofern das Antriebssystem weiterhin eine hydraulische Bremseinrichtung
und/oder hydraulisch betätigte
Steuerventile zur Steuerung der Arbeitshydraulik aufweist, dient
die Speisepumpe weiterhin zur Erzeugung eines Steuerdrucks für die Bremseinrichtung
und/oder die Steuerventile der Arbeitshydraulik. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung
der Filtereinrichtung im Nebenstrom der Umwälzpumpe und der saugseitigen
Verbindung der Speisepumpe mit der Förderleitung der Umwälzpumpe
kann hierbei mit lediglich einer Filtereinrichtung eine hohe Reinheit
des Druckmittels für
die von der Speisepumpe versorgten Verbraucher erzielt werden.
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Zweckmäßigerweise
ist der Förderleitung der
Umwälzpumpe
ein Vorspannventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, zugeordnet.
Mit einem derartigen Vorspannventil, das auf einen Vorspanndruck
von ca. 4 bar eingestellt ist, kann mit geringem zusätzlichen
Energiebedarf der Umwälzpumpe
die Vorspannung an der Saugseite der Verstellpumpe der Arbeitshydraulik
und/oder der Lenkungseinrichtung sichergestellt werden.
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Sofern
gemäß einer
zweckmäßigen Weiterbildung
der Erfindung in einer Saugleitung der Umwälzpumpe ein Saugsieb, insbesondere
ein wartungsfreies Saugsieb, angeordnet ist, kann die Umwälzpumpe
ohne zusätzlichen
Wartungsaufwand gegen Verschmutzungen geschützt werden.
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Der
Filtereinrichtung ist zweckmäßigerweise eine
Bypassleitung mit einem Sperrventil und einem Siebfilter, insbesondere
ein wartungsfreies Siebfilter, zugeordnet. Hierdurch wird ebenfalls
bei einem hohen Verschmutzungsgrad der Filtereinrichtung erzielt,
dass in der Bypassleitung über
das geöffnete Sperrventil
und den Siebfilter Druckmittel zur Saugseite der Verstellpumpe gefördert wird,
um Kavitation an der Verstellpumpe zu vermeiden. Mit der Bypassleitung
und dem darin angeordneten Saugsieb kann somit die Betriebssicherheit
der Verstellpumpe auf einfache Weise weiter erhöht werden.
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Besondere
Vorteile sind erzielbar, wenn in der Förderleitung der die Arbeitshydraulik
und/oder der Lenkungseinrichtung versorgenden Verstellpumpe ein
Siebfilter, insbesondere ein wartungsfreies Siebfilter, angeordnet
ist. Mit einem derartigen wartungsfreien Siebfiltern in der Förderleitung
der Verstellpumpe können
empfindliche Verbraucher, die von der Verstellpumpe versorgt werden,
ohne zusätzlichen
Wartungsaufwand auf einfache Weise gegen mögliche Verschmutzungen abgesichert
werden.
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Entsprechend
können
die von der Speisepumpe versorgten Verbraucher ohne zusätzlichen Wartungsaufwand
gegen mögliche
Verschmutzungen abgesichert werden, wenn in der Förderleitung der
Speisepumpe ein Siebfilter, insbesondere ein wartungsfreies Siebfilter,
angeordnet ist.
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Die
Umwälzpumpe
ist gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung als Konstantpumpe,
insbesondere Zahnradpumpe, ausgebildet, wobei das Fördervolumen der
Umwälzpumpe derart
bemessen ist, dass es das maximale Fördervolumen der die Arbeitshydraulik
und/oder die Lenkungseinrichtung versorgenden Verstellpumpe und das
Fördervolumen
der Speisepumpe übersteigt.
Mit einer derartigen Bemessung des Fördervolumens der Verstellpumpe
kann eine mögliche
Kavitation an der Saugseite der Verstellpumpe und der gegebenenfalls
vorhandenen Speisepumpe in allen Betriebszuständen wirkungsvoll vermieden
werden.
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Aufgrund
der Anforderungen an die Umwälzpumpe,
die einen hohen Förderstrom
bei niedrigem Druck zur Verfügung
stellen muss, kann diese als einfach aufgebaute Konstantpumpe, beispielsweise Schmiermittelpumpe,
ausgebildet sein, wodurch sich ein geringer zusätzlicher Bauaufwand für die Umwälzpumpe
und die erfindungsgemäße Nebenstromfiltration
ergibt.
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Bei
einem Flurförderzeug
mit einem verbrennungsmotorischen Antriebssystem werden die Verstellpumpe
und die gegebenenfalls vorhandene Speisepumpe von einem Verbrennungsmotor
angetrieben. Die Umwälzpumpe
kann hierbei ebenfalls von dem Verbrennungsmotor angetrieben werden oder
mit einem separaten Antrieb versehen werden, beispielsweise einem
Elektromotor.
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Eine
derartige Umwälzpumpe
kann mit der Verstellpumpe als Pumpenkombination ausgebildet sein,
bei der die Umwälzpumpe
in die Verstellpumpe integriert ist. Hierdurch ergibt sich eine
einfacher Aufbau und Antrieb der Umwälzpumpe gemeinsam mit der Verstellpumpe
bei geringem zusätzlichen
Bauraumbedarf, wobei weiterhin ein geringer Verrohrungsaufwand für die Umwälzpumpe
erzielbar ist.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der
schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In
der Figur ist der Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebssystems
eines Flurförderzeugs,
beispielsweise eines verbrennungsmotorisch betriebenen Gabelstaplers,
gezeigt.
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Das
Antriebssystem weist einen beispielsweise als Verbrennungsmotor
ausgebildeten Antriebsmotor 1 zum Antrieb einer im Fördervolumen verstellbaren
Verstellpumpe 2 auf, die zur Versorgung der Verbraucher
einer Arbeitshydraulik 3, beispielsweise eines Hubantriebs,
eines Neigeantriebs und eines oder mehrerer Zusatzverbraucher, beispielsweise
eines Seitenschiebers, vorgesehen ist. Die Verstellpumpe 2 kann
weiterhin zur Versorgung einer nicht mehr dargestellten hydraulischen
Lenkungseinrichtung verwendet werden. Die Verstellpumpe 2 fördert in
eine Förderleitung 4,
die zu der Arbeitshydraulik 3 und der Lenkungseinrichtung
geführt ist.
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Der
Antriebsmotor 1 dient weiterhin zum Antrieb einer Speisepumpe 5,
mit der eine Speisedruckversorgung eines hydrostatischen Fahrantriebs
und eine Steuerdruckversorgung erzielbar sind. Der Fahrantrieb weist
eine als Verstellpumpe ausgebildete Fahrpumpe 6, die von
dem Antriebsmotor 1 angetrieben ist, und mindestens einen
im geschlossenen Kreislauf an die Fahrpumpe 6 angeschlossenen Fahrmotor 7 auf,
wobei eine Förderleitung 8 der
Speisepumpe 5 an einen Einspeiseanschluss 9 des
Fahrantriebs geführt
ist, um eine Einspeisung in den geschlossenen Kreislauf und eine
Stelldruckversorgung der Verstellpumpe 6 zu erzielen. Zudem
kann die Speisepumpe 5 zur Erzeugung eines Steuerdrucks, beispielsweise
für eine
Bremseinrichtung und für
hydraulisch betätigte
Steuerventile der Arbeitshydraulik 3, verwendet werden.
Hierzu kann von der Förderleitung 8 eine
Steuerdruckleitung 10 abzweigen, die zu einem Steuerdruckanschluss 11 der
Arbeitshydraulik 3 geführt
ist. Zudem kann die Speisepumpe 5 zur Stelldruckversorgung
für die
Verstelleinrichtung der Verstellpumpe 2 verwendet werden.
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Erfindungsgemäß ist eine
als Konstantpumpe ausgebildete Umwälzpumpe 15 vorgesehen,
die ebenfalls von dem Antriebsmotor 1 angetrieben werden
kann. Die Umwälzpumpe 15 fördert in
eine Förderleitung 16,
in der eine von einem Nebenstromfilter gebildete Filtereinrichtung 17 angeordnet
ist. Die Förderleitung 16 ist
stromab der Filtereinrichtung 17 an die Saugseite der Verstellpumpe 2 sowie
die Saugseite der Speisepumpe 5 angeschlossen. Der Förderleitung 16 der
Umwälzpumpe 15 ist
ein als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Vorspannventil 14 zugeordnet,
das ausgangsseitig mit einem Behälter 18 in
Verbindung steht. Die Umwälzpumpe 15 steht mittels
einer Saugleitung 19 mit dem Behälter 18 in Verbindung.
In der Saugleitung 19 ist ein wartungsfreier Saugfilter 20 angeordnet.
Das Fördervolumen der
Umwälzpumpe 15 ist
derart bemessen, dass es die Summe aus dem maximalen Fördervolumen
der Verstellpumpe 2 und dem Fördervolumen der Speisepumpe 5 übersteigt.
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Zur
Umgehung der Filtereinrichtung 17 ist an die Förderleitung 16 der
Umwälzpumpe 15 eine
Bypassleitung 21 angeschlossen, in der ein Sperrventil 22,
beispielsweise ein federvorgespanntes Rückschlagventil, und ein wartungsfreier
Siebfilter 23 angeordnet sind.
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Zum
Schutz empfindlicher Verbraucher können in der Förderleitung 4 der
Verstellpumpe 2 und in der Förderleitung 8 der
Speisepumpe 5 weitere wartungsfreie Siebfilter 24, 25 angeordnet
werden.
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Die
Umwälzpumpe 15 saugt
aus dem Behälter 18 über das
Saugsieb 20 Druckmittel an und fördert dieses über die
Filtereinrichtung 17 in der Förderleitung 16, wobei
eine Abreinigung des Druckmittels erzielt wird, zur Saugseite der
Verstellpumpe 2 und der Speisepumpe 5. Die von
der Verstellpumpe 2 und der Speisepumpe 5 nicht
benötigte
Fördermenge
der Umwälzpumpe 15 wird über das
sich öffnende Vorspannventil 14 zurück in den
Behälter 18 gefördert. Durch
die Verwendung der Umwälzpumpe 15 zur
Vorspannung der Saugseite der Verstellpumpe 2 und der Speisepumpe 5 kann
Kavitation an der Verstellpumpe 2 sowie an der Speisepumpe 5 wirkungsvoll
vermieden werden, insbesondere im Retarderbetrieb der Verstellpumpe 2,
wobei diese bei hoher Drehzahl mit maximalem Fördervolumen betrieben wird.
Mittels der Bypassleitung 21 und dem Siebfilter 23 kann
bei einem hohen Verschmutzungsgrad der Filtereinrichtung 17 der
Förderstrom
der Umwälzpumpe 15 über das
geöffnete
Sperrventil 22 und den Siebfilter 23 in der Bypassleitung 21 zur
Saugseite der Verstellpumpe 2 und der Speisepumpe 5 strömen, um
Kavitation an der Verstellpumpe 2 und der Speisepumpe 5 zu
vermeiden.
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Durch
die Siebfilter 24 und 25 in der Förderleitung 4 der
Verstellpumpe 2 bzw. der Förderleitung 8 der
Speisepumpe 5 können
empfindliche Verbraucher geschützt
werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Filtereinrichtung 17 im Nebenstrom ergeben sich eine
Reihe von Vorteilen.
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Entsprechend
dem Fördervolumen
der Umwälzpumpe 15 wird
eine hohe Abreinigungsleistung des Druckmittels unabhängig von
dem Fördervolumen
der Verstellpumpe 2 mit lediglich einer Filtereinrichtung 17 erzielt,
so dass eine hohe Reinheit des Druckmittels erzielt und sichergestellt
wird. Durch die Filtereinrichtung 17 und die Siebfilter 24, 25 werden die
Funktion Herstellung der Druckmittelreinheit (Filtereinrichtung 17)
und die Funktion Schutz von empfindlichen Verbrauchern (Siebfilter 24, 25)
wirkungsvoll getrennt. Durch die Verwendung lediglich einer auszuwechselnden
Filtereinrichtung 17 kann der Wartungsaufwand verringert
werden. Zudem wird durch die Umwälzpumpe 15 eine
Vorspannung der Saugseite der Verstellpumpe 2 erzielt,
wodurch die Sauggrenze der Verstellpumpe 2 erhöht wird
und die Tauglichkeit der Verstellpumpe 2 für den Retarderbetrieb
verbessert wird, indem mögliche
Kavitation an der Saugseite der Verstellpumpe 2 im Retarderbetrieb
wirkungsvoll vermieden wird. Zudem sind bei einer Integration der
Umwälzpumpe 15 in
die Verstellpumpe 2 ein geringer Bauraumbedarf und ein
geringer Verrohrungsaufwand erzielbar.