DE102014004337A1 - Kommunalfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunalfahrzeug mit mindestens zwei wahlweise mittels eines Hydrauliksystems (1) betreibbaren Arbeitsgeräten (2a, 2b, 2c), wobei das Hydrauliksystem umfasst: Eine Verstellpumpe (3) zur Versorgung mehrerer alternativ voneinander betreibbarer Systemgruppen (4a, 4b) mit Druckmittel, wobei jede Systemgruppe (4a, 4b) wenigstens ein Lastdrücke hervorrufendes Arbeitsgerät (2a, 2b, 2c) umfasst, sowie eine Load-Sensing-Leitung (6) zur Übertragung des höchsten Lastdrucks der jeweils betriebenen Systemgruppe (4a, 4b). Das Hydrauliksystem (1) umfasst weiterhin ein Drosselventil (7), über das ein Druckabfall des Load-Sensing-Drucks auf einen Steuerdruck bewirkt werden kann, eine Steuerleitung (8) zur Übertragung des Steuerdrucks, ein Druckbegrenzungsventil (9) mit einstellbarem Öffnungsdruck zur Begrenzung des Steuerdrucks und ein proportional wirkendes Differenzdruckventil (10), an dem Differenzdrücke einstellbar sind. In dem Hydrauliksystem ist der Pumpenausgangsdruck der Verstellpumpe (3) auf Werte einstellbar, welche um die am Differenzdruckventil (10) eingestellte Regeldruckdifferenz höher sind als der Steuerdruck und begrenzt sind auf den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils (9) zuzüglich der Regeldruckdifferenz. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung von Pumpenausgangsdrücken einer Verstellpumpe (3) in einem Hydrauliksystem (1) eines vorstehend beschriebenen Kommunalfahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kommunalfahrzeug mit mindestens zwei wahlweise mittels eines Hydrauliksystems betreibbaren Arbeitsgeräten, wobei das Hydrauliksystem umfasst: eine Verstellpumpe zur Versorgung mehrerer alternativ voneinander betreibbarer Systemgruppen mit Druckmittel, wobei jede Systemgruppe wenigstens ein Lastdrücke hervorrufendes Arbeitsgerät umfasst, sowie eine Load-Sensing-Leitung zur Übertragung des höchsten Lastdrucks der jeweils betriebenen Systemgruppe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung von Pumpenausgangsdrücken einer verstellbaren Hydraulikpumpe in einem Hydrauliksystem eines Kommunalfahrzeugs der vorstehend beschriebenen Art.
  • Kommunalfahrzeuge sind Fahrzeuge, zumeist auf der Basis von Lastkraftwagen, welche mit zusätzlichen hydraulischen Arbeitsgeräten insbesondere für den Winter- oder Straßenbetriebsdienst ausgerüstet sind. Arbeitsgeräte für den Winterdienst, z. B. Schneepflüge oder Streuer, werden bei winterlichen Wetterbedingungen zur Schneeräumung und Glättebekämpfung eingesetzt. Dahingegen kommen Arbeitsgeräte für den Straßenbetriebsdienst, z. B. Abrollkipper oder Ladekräne, vornehmlich im Sommer für Kran-, Kipp- oder Grünarbeiten zum Einsatz.
  • Umfasst ein Kommunalfahrzeug mehr als ein Arbeitsgerät für den Winter- bzw. Straßenbetriebsdienst, so können entsprechende Arbeitsgeräte zu Systemgruppen zusammengefasst werden, z. B. zu einer Systemgruppe ”Winterdienst” und einer Systemgruppe ”Straßenbetriebsdienst”. Arbeitsgeräte einer selben Systemgruppe werden oftmals zeitgleich betrieben, währenddessen Arbeitsgeräte aus unterschiedlichen Systemgruppen vornehmlich alternativ und nicht gemeinsam betrieben werden. Aus Platzgründen werden die Arbeitsgeräte der Systemgruppen bevorzugt von einem gemeinsamen Hydrauliksystem betrieben, wobei zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs Verstellpumpen eingesetzt werden, welche die Arbeitsgeräte mit Druckmittel versorgen und dadurch die Systemgruppen betreiben. Der Pumpenausgangsdruck wird entsprechend dem jeweils größten Lastdruck der Systemgruppen geregelt (Load-Sensing). Dabei werden Systemgruppen mit geringerem Lastdruck durch Druckbegrenzungsventile vor zu hohem Druck geschützt.
  • Die von den Systemgruppen benötigten maximalen Ölvolumenströme und Lastdrücke, sogenannte Arbeitsdruckniveaus, können sich zum Teil beträchtlich voneinander unterscheiden. So können für den Betrieb eines Krans (z. B. in der Systemgruppe ”Straßenbetriebsdienst”) wesentlich höhere Lastdrücke entstehen und Volumenströme erforderlich sein, als für den Betrieb eines Streuers oder eines Schneepflugs (z. B. in der Systemgruppe ”Winterdienst”).
  • Durch den Einsatz von Load-Sensing kann bereits ein beträchtlicher Energieverbrauch eingespart werden, indem die Verstellpumpe automatisch nur einen bestimmten Volumenstrom bereitstellt, welcher aktuell von einer betriebenen Systemgruppe gefordert wird. Der Lastdruck, der an eine Verstelleinrichtung der Verstellpumpe zurückgemeldet wird, ergibt sich aus dem höchsten Lastdruck der Arbeitsgeräte innerhalb einer Systemgruppe. Jedoch ist auf den geforderten Lastdruck, damit unter anderem möglichst schnell unterschiedliche Betriebspunkte bei stabilem Systemverhalten eingestellt werden können, ein Regeldifferenzdruck zu addieren, welcher von der Verstellpumpe bereitgestellt werden muss. Auch der Regeldifferenzdruck kann sich stark in Bezug auf die Systemgruppen (z. B. Winterdienst und Straßenbetriebsdienst) unterscheiden. So kann ein höherer Regeldifferenzdruck RDDh für den Betrieb eines Krans (z. B. für die Systemgruppe Straßenbetriebsdienst) benötigt werden, während für einen Streuer und einen Schneepflug (z. B. für die Systemgruppe Winterdienst) ein gegenüber dem Regeldifferenzdruck RDDh niedrigerer Regeldifferenzdruck RDDl ausreichend sein kann. Mit den genannten Regeldifferenzdrücken sind beachtliche Energieverbräuche verbunden. Stellt die Verstellpumpe beim Betrieb einer Systemgruppe einen unnötig hohen Regeldifferenzdruck bereit, so entsteht ein unerwünschter Energieverbrauch, welcher sich negativ auf die Energiebilanz des Hydrauliksystems auswirkt. Des Weiteren wird das Druckmittel aufgeheizt, was beispielsweise apparativen Mehraufwand in Form z. B. Ölkühlern, ein Mehr an benötigtem Druckmittel oder größere Druckmittelleitungen erforderlich macht.
  • Aus dem Stand der Technik ist bisher noch keine befriedigende Lösung bekannt, bei der mit geringem apparativen Aufwand gleichzeitig sowohl das Arbeitsdruckniveau als auch der Regeldifferenzdruck flexibel an die jeweils betriebene Systemgruppe Kraftstoff sparend angepasst werden können.
  • So zeigt die DE 199 04 616 A1 eine Hydraulikanlage mit den Eingangs beschriebenen Merkmalen, bei welcher die Load-Sensing geregelte Verstellpumpe den geförderten Volumenstrom an dem jeweils höchsten Lastdruck ausrichtet und der jeweilige Lastdruck der hydraulischen Arbeitsgeräte mittels für jedes Arbeitsgerät vorgesehener verstellbarer Zumeßblenden und Druckwaagen bereitgestellt wird. Die Load-Sensing-Leitung führt zu einer eine Regelfeder aufweisenden Ventilanordnung, über welche der Stellzylinder der Verstellpumpe steuerbar ist. Dadurch kann der Pumpendruck auf einen Wert eingestellt werden, welcher um die der Kraft der Regelfeder äquivalente Druckdifferenz über dem Druck in der Load-Sensing-Leitung liegt. Das Hydrauliksystem ist apparativ sehr aufwendig und ermöglicht dennoch keine flexible Einstellung von Arbeitsdruckniveau und daran präzise angepasstem Regeldifferenzdruck in Abhängigkeit der jeweils betriebenen Arbeitsgeräte. Einschlägigen Stand der Technik in diesem Sinne bilden insoweit auch die DE 10 2005 047 310 A1 , DE 103 32 120 A1 und die DE 195 41 190 A1 .
  • Weiterhin sind Hydrauliksysteme bekannt, bei denen der Regeldifferenzdruck zwar individuell einstellbar und regelbar, jedoch keine begrenzende Anpassung des Pumpendrucks an den jeweils höchsten Lastdruck alternativ voneinander betreibbarer Systemgruppen oder Arbeitsgeräte vorgesehen ist. Derartige Hydrauliksysteme sind beispielsweise aus der EP 0 504 415 A1 , EP 0 349 092 A1 , US 2005 0150143 A1 oder der US 4 139 987 A bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hydrauliksystem und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit denen die vorstehend genannten Nachteile beseitigt werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hydrauliksystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8.
  • Das Hydrauliksystem des erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs umfasst neben den eingangs beschriebenen Merkmalen
    • – ein mit der Load-Sensing-Leitung verbundenes Drosselventil, über das ein Druckabfall des Load-Sensing-Drucks auf einen Steuerdruck bewirkt werden kann,
    • – eine mit dem Drosselventil verbundene Steuerleitung zur übertragung des Steuerdrucks,
    • – ein mit der Steuerleitung verbundenes Druckbegrenzungsventil mit einstellbarem Öffnungsdruck zur Begrenzung des Steuerdrucks und
    • – ein mit dem Druckausgang der Verstellpumpe, deren Verstelleinrichtung, der Steuerleitung und einem drucklosen Tank verbundenes proportional wirkendes Differenzdruckventil, an dem Differenzdrücke einstellbar sind, zur Erzeugung eines der Verstelleinrichtung zuführbaren Stelldrucks, wodurch der Pumpenausgangsdruck der Verstellpumpe auf Werte einstellbar ist, welche
    • – um die am Differenzdruckventil eingestellte Regeldruckdifferenz höher sind als der Steuerdruck und
    • – begrenzt sind auf den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils zuzüglich der Regeldruckdifferenz.
  • Das Drosselventil, z. B. eine Blende, kann eingangsseitig mit der Load-Sensing-Leitung und ausgangsseitig mit der Steuerleitung verbunden werden. Dabei ist es beispielsweise möglich, das Drosselventil in einem Zweig der Load-Sensing-Leitung oder in einem T-Stück innerhalb der Load-Sensing-Leitung anzuordnen. Über das Drosselventil kann – im Zusammenwirken mit dem Druckbegrenzungsventil – der in der Load-Sensing-Leitung vorherrschende Load-Sensing-Druck auf einen niedrigeren Steuerdruck, welcher in der Steuerleitung übertragen wird, abfallen.
  • Das Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise in einem Zweig der Steuerleitung angeordnet, eingangsseitig mit der Steuerleitung und ausgangsseitig mit einem drucklosen Tank verbunden sein, wobei der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils einstellbar ist. Übersteigt der Load-Sensing-Druck den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Öffnungsdruck, fällt über das Drosselventil der Load-Sensing-Druck auf den geringeren Steuerdruck ab, indem – in Abhängigkeit von den Parametern der Drossel – Druckmittel über das Druckbegrenzungsventil in den drucklosen Tank abgelassen wird. Der Steuerdruck ist dabei durch den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Öffnungsdruck begrenzt. Sofern der Load-Sensing-Druck geringer ist als der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Öffnungsdruck, fällt über das Drosselventil kein Druck ab, weil das Druckbegrenzungsventil geschlossen ist und kein Druckmittel abfließen kann. In diesem Fall entspricht der Load-Sensing-Druck dem in der Steuerleitung übertragenden Steuerdruck.
  • Das proportional wirkende Differenzdruckventil ist mit der Verstellpumpe und der Steuerleitung verbunden, sodass der Pumpenausgangsdruck und der Steuerdruck (als externe Eingangssignale) dem Differenzdruckventil – vorzugsweise dessen Regelkolben auf dessen gegenüberliegenden Stirnseiten – zugeführt werden können. Weiterhin ist das Differenzdruckventil mit der Verstelleinrichtung der Verstellpumpe verbunden, um dieser einen Stelldruck (als Ausgangssignal) zu ihrer Verstellung bereitzustellen. Schließlich ist das Differenzdruckventil auch mit dem drucklosen Tank verbunden, um ein Stellsignal auf dem Druckniveau des Tanks (Umgebungsdruck) erzeugen zu können. An dem Differenzdruckventil sind unterschiedliche, auf den Betrieb der Systemgruppen abstimmbare Differenzdrücke, z. B. durch Federn, hydraulische Stellzylinder oder Elektromagnete (als Erzeuger eines internen Eingangssignals) einstellbar, welche an der Stirnseite des Regelkolbens angreifen, auf welche auch der Stelldruck wirkt.
  • An den Stirnseiten des Regeldruckkolbens stellt sich stets ein Druckgleichgewicht zwischen Pumpenausgangsdruck auf der einen und Steuerdruck zuzüglich internen Eingangssignals auf der anderen Seite ein. Damit sich dieses Gleichgewicht einstellen kann, ist dass Differenzdruckventil dazu eingerichtet, eine Druckanpassung sowohl des Stelldrucks an den Pumpenausgangsdruck als auch des Stelldrucks an den im Tank vorherrschenden Druck (Umgebungsdruck) zu bewirken.
  • Übersteigt das interne Eingangssignal zuzüglich des Steuerdrucks den Pumpenausgangsdruck, so kann beispielsweise der Stelldruck verringert (Anpassung auf den Umgebungsdruck des Tanks) werden. Dadurch kann bewirkt werden, dass die Verstelleinrichtung den Pumpenausgangsdruck soweit erhöht, dass Letzterer um den durch das interne Eingangssignal bestimmten Regeldifferenzdruck höher ist als der Steuerdruck. Im Extremfall kann der Steuerdruck vollständig entlastet werden, wobei die Verstelleinrichtung eine Maximalförderung der Verstellpumpe herbeiführt.
  • Übersteigt umgekehrt der Pumpenausgangsdruck das interne Eingangssignal zuzüglich des Steuerdrucks, so kann beispielsweise der Stelldruck an den Pumpenausgangsdruck angepasst werden. Dadurch kann bewirkt werden, dass die Verstelleinrichtung den Pumpenvolumenstrom reduziert und somit sich der Pumpenausgangsdruck soweit verringert, dass Letzterer um den durch das interne Eingangssignal bestimmten Regeldifferenzdruck höher ist als der Steuerdruck. Im Extremfall kann der Stelldruck durch den Pumpenausgangsdruck gebildet werden, wobei die Verstelleinrichtung beispielsweise eine die Minimalförderung der Verstellpumpe bewirkende Stellung einnimmt.
  • Mittels des vorstehend beschriebenen Differenzdruckventils kann für jede Systemgruppe ein Regeldifferenzdruck eingestellt werden, um welchen der Pumpenausgangsdruck den Steuerdruck übersteigt. Begrenzt werden kann der Pumpenausgangsdruck für jede Systemgruppe durch Einstellen eines entsprechenden Öffnungsdrucks an dem Druckbegrenzungsventil.
  • Der Regeldifferenzdruck kann dabei präzise und zeitgleich mit Inbetriebnahme einer Systemgruppe auf diese abgestimmt eingestellt werden. Kraftstoffverbrauch bedingt durch eine unnötig hoch eingestellte Regeldruckdifferenz kann somit vermieden werden.
  • In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil ein Proportional-Druckbegrenzungsventil ist, wodurch eine stufenlose und dadurch besonders flexible Einstellung des Öffnungsdrucks des Druckbegrenzungsventils möglich ist.
  • In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs ist vorgesehen, dass der Öffnungsdruck am Druckbegrenzungsventil elektrisch einstellbar ist, wodurch eine besonders flexible und komfortable Einstellung, beispielsweise durch Anbindung an eine elektronische Maschinensteuerung, möglich ist.
  • In einer Dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs ist vorgesehen, dass das Differenzdruckventil eine Feder und einen Elektromagneten aufweist, wobei der Regeldifferenzdruck durch die Federkraft der Feder voreinstellbar und durch die Magnetkraft des Elektromagneten verringerbar ist. Über den Elektromagneten lassen sich in Abhängigkeit seiner Bestromung die voreingestellte Federvorspannung und damit auch der Regeldifferenzdruck vergrößern oder verkleinern. Dadurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, einen eingestellten Regeldifferenzdruck an eine betriebene Systemgruppe anzupassen, ohne dass vor jedem Wechsel einer betriebenen Systemgruppe manuell in das Hydrauliksystem eingegriffen werden muss. Alternativ zu dem genannten Elektromagneten ist auch der Einsatz hydraulischer Stellzylinder möglich, mit dem ein durch die Feder erzeugter Druck übersteuert und damit ein voreingestellter Regeldifferenzdruck verändert werden kann. Dies würde eine separate Versorgung mit Druckmittel und zusätzliche Ventileinrichtungen für den Stellzylinder erfordern.
  • In einer Weiterbildung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs ist vorgesehen, dass der Elektromagnet ein Proportionalmagnet ist, wodurch eine stufenlose und dadurch besonders flexible Einstellung des Regeldifferenzdrucks möglich ist.
  • In einer vierten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kommunalfahrzeug eine – bevorzugt elektrisch steuerbare – Maschinensteuerung umfasst, mit welcher selektiv jeweils eine der Systemgruppen betreibbar und in Abhängigkeit von der jeweils betriebenen Systemgruppe der Öffnungsdruck am Druckbegrenzungsventil und der Regeldifferenzdruck am Differenzdruckventil automatisch einstellbar sind. Die Maschinensteuerung weist dabei bevorzugt eine Speichereinheit zur Speicherung und Abrufung von Wertepaaren bestehend aus je einem Öffnungsdruck und einem Regeldifferentialdruck auf. Durch den Einsatz der Maschinensteuerung kann der Pumpenausgangsdruck besonders sicher und komfortabel automatisch für den effizienten Betrieb einer jeden Systemgruppe um den entsprechenden Regeldifferenzdruck höher als der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils eingestellt und auf den Öffnungsdruck zuzüglich des Regeldifferenzdrucks begrenzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung von Pumpenausgangsdrücken einer Verstellpumpe in einem Hydrauliksystem eines Kommunalfahrzeugs der vorstehend beschriebenen Art umfasst die Schritte
    • – Einstellen des Öffnungsdrucks am Druckbegrenzungsventil auf einen für die jeweils betriebene Systemgruppe zuvor festzulegenden Öffnungsdruck und
    • – Einstellen des Regeldifferenzdrucks an dem Differenzdruckventil auf einen für die jeweils betriebene Systemgruppe vorher festzulegenden Regeldifferenzdruck.
  • Zunächst wird für jede Systemgruppe ein Wertepaar bestehend aus jeweils einem festzulegenden Regeldifferenzdruck und einem festzulegenden Öffnungsdruck erstellt, wobei sich die Werteauswahl vorzugsweise an den Arbeitsgeräten bzw. deren Arbeitsdruckniveaus und benötigten Regeldifferenzdrücken orientiert. Durch die Wahl geeigneter Wertepaare wird ein wesentlicher Beitrag für einen sicheren und effizienten Betrieb des Hydrauliksystems geleistet. Es versteht sich, dass die festgelegten Wertepaare jederzeit geändert werden können. Zum Betreiben einer Systemgruppe wird dann der für diese festgelegte Öffnungsdruck an dem Druckbegrenzungsventil und der Regeldifferenzdruck an dem Differenzdruckventil eingestellt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das
    • – Hinterlegen der festgelegten Öffnungsdrücke und Regeldruckdifferenzen in der Maschinensteuerung,
    • – automatische Einstellen des Öffnungsdrucks am Druckbegrenzungsventil auf den für die jeweils betriebene Systemgruppe festgelegten und in der Maschinensteuerung hinterlegten Öffnungsdruck und
    • – automatische Einstellen des Regeldifferenzdrucks an dem Differenzdruckventil auf den für die jeweils betriebene Systemgruppe festgelegten und in der Maschinensteuerung hinterlegten Regeldifferenzdruck.
  • Die erstellten Wertepaare werden in der Maschinensteuerung hinterlegt, beispielsweise in einer dafür eingerichteten Speichereinheit. Zum Betreiben einer Systemgruppe ist das für diese erstellte und hinterlegte Wertepaar abrufbar, sodass automatisch der Öffnungsdruck an dem Druckbegrenzungsventil und der Regeldifferenzdruck an dem Differenzdruckventil auf ihre für den Betrieb der jeweiligen Systemgruppe festgelegten Werte eingestellt werden können. Hierdurch kann der Pumpenausgangsdruck besonders sicher und komfortabel automatisch für den effizienten Betrieb einer jeden Systemgruppe um den entsprechenden Regeldifferenzdruck höher als der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils eingestellt und auf den Öffnungsdruck zuzüglich des Regeldifferenzdrucks begrenzt werden.
  • In einer ersten Weiterbildung der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Öffnungsdruck und der Regeldifferenzdruck elektrisch eingestellt werden. Insbesondere wenn die Maschinensteuerung – wie bevorzugt – elektrisch steuerbar ist, wird dadurch eine besonders flexible und komfortable Einstellung des Öffnungsdrucks und der Regeldifferenzdrucks ermöglicht.
  • In einer zweiten Weiterbildung der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren ist schließlich vorgesehen, dass der Öffnungsdruck und der Regeldifferenzdruck stufenlos eingestellt werden, wodurch eine besonders flexible Einstellung des Öffnungsdrucks und des Regeldifferenzdrucks möglich ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Hierbei zeigt
  • 1 einen Ausschnitt aus einem Hydraulikplan einer Ausführungsform eines Hydrauliksystems eines erfindungsgemäßen Kommunalfahrzeugs.
  • Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Hydraulikschaltplans einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, nicht dargestellten Kommunalfahrzeugs s für drei Arbeitsgeräte, in der gezeigten Ausführungsform einen Streuer 2a, einen Frontpflug 2b und einen Kran 2c, welche in an sich bekannter Weise typischerweise alternativ an dem Kommunalfahrzeug angeordnet sind. Das Kommunalfahrzeug umfasst eine Verstellpumpe 3, durch welche die Arbeitsgeräte über das Wegeventil V und die mit einer Maschinensteuerung 17 verbundenen proportional wirkenden Stromregelventile SR1 und SR2, mit Druckmittel D aus einem drucklosen Tank T versorgt werden können, wobei die Stromregelventile SR1, SR2 jeweils eine verstellbare Blende aufweisen, deren Öffnungsquerschnitt durch die Maschinensteuerung 17 variiert werden kann. Der Streuer 2a und der Frontpflug 2b sind zu einer ersten Systemgruppe ”Winterdienst” 4a zusammengefasst, wohingegen eine weitere zweite Systemgruppe ”Straßenbetriebsdienst” 4b durch den Kran 2c gebildet wird.
  • Die beiden Systemgruppen 4a, 4b weisen aufgrund ihrer unterschiedlichen Arbeitsgeräte 2a, 2b, 2c verschiedene Arbeitsdruckniveaus und erforderliche Regeldifferenzdrücke auf, wobei das Arbeitsdruckniveau und der Regeldifferenzdruck der zweiten Systemgruppe 4b höhere Werte annehmen als entsprechende Werte der ersten Systemgruppe 4a. Die Arbeitsgeräte 2a, 2b, 2c der Systemgruppen 4a, 4b rufen im Betrieb unterschiedliche Lastdrücke hervor, wobei der jeweils höchste Lastdruck durch Wechselventile 5a, 5b ermittelt und als Load-Sensing-Druck in einer Load-Sensing-Leitung 6 übertragen wird. Im dargestellten Fall wird die Systemgruppe Winterdienst 4a betrieben, die Systemgruppe Straßenbetriebsdienst 4b erzeugt keinen Lastdruck (vgl. die Stellung des Wechselventils 5b). Der Frontpflug 2b ruft einen größeren Lastdruck als der Streuer 2a hervor (vgl. die Stellung des Wechselventils 5a), wodurch der Lastdruck des Frontpflugs 2b als Load-Sensing-Druck in der Load-Sensing-Leitung 6 übertragen wird.
  • Ein als Blende 7 ausgeführtes Drosselventil ist eingangsseitig mit der Load-Sensing-Leitung 6 und ausgangsseitig mit einer Steuerleitung 8 verbunden, an welche ein Druckbegrenzungsventil, in der gezeigten Ausführungsform ein elektrisch einstellbares Proportional-Druckbegrenzungsventil 9, angeschlossen ist. Im dargestellten Fall ist der Öffnungsdruck in Abstimmung mit dem Arbeitsdruckniveau der ersten Systemgruppe 4a auf einen Wert eingestellt, welcher sich aus dem Arbeitsdruckniveau der ersten Systemgruppe 4a abzüglich der eingestellten Regeldifferenzdruck RDDl (siehe weiter unten) der ersten Systemgruppe 4a ergibt. Bei Betreiben der zweiten Systemgruppe 4b anstatt der ersten Systemgruppe 4a, würde der Öffnungsdruck in Abstimmung mit dem Arbeitsdruckniveau der zweiten Systemgruppe 4b entsprechend auf den Arbeitsdruck der zweiten Systemgruppe 4b abzüglich des einzustellenden Regeldifferenzdrucks RDDh der zweiten Systemgruppe 4b eingestellt. Über die Blende 7 kann der Load-Sensing-Druck – sofern er den am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 eingestellten Öffnungsdruck übersteigt – auf einen geringeren Steuerdruck abfallen, welcher durch den am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 eingestellten Öffnungsdruck begrenzt ist. Solange der Load-Sensing-Druck geringer ist als der am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 eingestellte Öffnungsdruck, fällt über die Blende 7 kein Druck ab, weil über das Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 kein Druckmittel abfließt. Der Steuerdruck in der Steuerleitung 8 ist dann gleich dem Load-Sensing-Druck in der Load-Sensing-Leitung 6.
  • Der Regeldifferenzruck ist an einem Differenzdruckventil 10 einstellbar, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein 3/2-Proportionalwegeventil mit verstellbarer Feder F und elektrischem Proportionalmagnet M gebildet wird. Die Feder F übt durch ihre eingestellte Federvorspannung auf eine rechte Stirnseite eines nicht dargestellten Druckregelkolbens des Differenzdruckventils 10 eine Druckkraft aus, durch welche ein Regeldifferenzdruck, im gezeigten Ausführungsbeispiel RDDh, voreingestellt ist. Dieser Regeldifferenzdruck ist abgestimmt auf die zweite Systemgruppe 4b mit dem höheren Arbeitsdruckniveau. Durch den Proportionalmagneten M ist in Abhängigkeit von dessen Bestromung eine stufenlos einstellbare Magnetkraft erzeugbar, welche auf die linke Stirnseite des Druckregelkobens und somit entgegengesetzt der Federkraft wirkt. Im dargestellten Fall wird eine Magnetkraft erzeugt, welche bewirkt, dass sich der voreingestellte Regeldifferenzdruck von RDDh auf RDDl verringert. Dieser geringere Regeldifferenzdruck RDDl ist auf die betriebene erste Systemgruppe 4a abgestimmt. Bei Betreiben der zweiten Systemgruppe 4b anstatt der ersten Systemgruppe 4a, würde der Proportionalmagnet M nicht bestromt, wodurch keine Magnetkraft entstünde und der Regeldifferenzdruck seinen voreingestellten Wert einnähme.
  • Das Differenzdruckventil 10 ist derart mit der Steuerleitung 8 verbunden, dass der durch den am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 eingestellten Öffnungsdruck begrenzte Steuerdruck in gleicher Weise wie die Federvorspannung eine Verschiebung des Druckregelkolbens nach links bewirkt. Auf der anderen Seite bewirkt der Pumpenausgangsdruck in gleicher Weise wie die Magnetkraft des Proportionalmagneten M eine Verschiebung des Druckregelkolbens nach rechts. Dazu ist das Differenzdruckventil 10 in geeigneter Weise über eine Steuerleitung mit einem Druckausgang 11 der Vertellpumpe 3 verbunden.
  • Die drei Anschlüsse des Differenzdruckventils 10 sind über Steuerleitungen mit dem Druckausgang 11 der Verstellpumpe 3, einem Druckraum A einer Verstelleinrichtung 12 der Verstellpumpe 3 und dem drucklosen Tank T verbunden. Die genannte Verstelleinrichtung 12 umfasst in bekannter Weise einen Differentialdruckzylinder 13 mit zwei Druckräumen A und B, einen Stellkolben 14 mit einer Kolbenstange 15 sowie eine Stellfeder 16. Dabei wird der über eine Steuerleitung mit dem Druckausgang 11 der Verstellpumpe 3 verbundene Druckraum B auf der Seite der Kolbenstange 15 mit dem Pumpenausgangsdruck und der Federkraft der Stellfeder beaufschlagt. Eine Stelldruckleitung 17 verbindet den auf der Seite des Stellkolbens liegendem Druckraum A mit einem Anschluss des Differenzdruckventils 10 und überträgt einen Stelldruck, mit dem die Verstelleinrichtung 12 und damit auch die Verstellpumpe 3 gesteuert werden kann. An den Stirnseiten des Druckregelkolbens des Differenzdruckventils 10 stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Druck der Feder F zuzüglich des Steuerdrucks einerseits und dem Pumpenausgangsdruck zuzüglich der Druckkraft des Proportionalmagneten M andererseits ein. In Abhängigkeit seiner dadurch eingenommenen Stellung stellt der Regelkolben stufenlos eine entsprechend starke bzw. schwache Verbindung sowohl zwischen dem Druckausgang 11 der Verstellpumpe 3 und dem stellkolbenseitigen Druckraum B als auch zwischen Letzterem und dem Tank T her.
  • Bei einer Verschiebung des Druckregelkolbens nach rechts gleicht sich der Druck in der Stelldruckleitung dem Pumpenausgangsdruck an, wobei dieser (höhere Druck) sich bei äußerst rechter Stellung des Druckregelkolbens in der Stelldruckleitung einstellt. Bei einer Verschiebung des Druckregelkolbens nach links wird der Stelldruck durch Verbinden mit dem drucklosen Tank T entlastet, wobei sich die Stelldruckleitung und damit auch der stellkolbenseitige Druckraum A in der äußerst linken Stellung des Druckregelkolbens auf den Druck in dem Tank T einstellen (Umgebungsdruck).
  • Steigt der Stelldruck an, so bewirkt dies aufgrund des Differentialdruckzylinder-Prinzips eine Verschiebung des Stellkolbens 14 und der Kolbenstange 15 in Richtung einer das Fördervolumen der Verstellpumpe 3 verringernden Stellung. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in der Systemgruppe 4a der Öffnungsquerschnitt der Blende des Stromregelventils SR1 vor dem Arbeitsgerät 2a verkleinert wird. Dann steigt der Pumpenausgangsdruck an, da die Verstellpumpe 3 im Moment noch den höheren Volumenstrom passend zum vorherigen Öffnungsquerschnitt der Blende des Stromregelventils SR1 fördert. Der Anstieg des Pumpenausgangsdrucks setzt sich bis zum Differenzdruckventil 10 fort und verschiebt dieses in eine etwas nach rechts verschobene Stellung, wodurch der Stelldruck erhöht wird und die Verstellpumpe 3 in eine Stellung gegen minimalen Fördervolumenstrom geschwenkt wird.
  • Verringert sich andererseits der Stelldruck, so wird das Fördervolumen der Verstellpumpe 3 entsprechend erhöht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in der Systemgruppe 4a der Öffnungsquerschnitt der Blende des Stromregelventils SR1 vor dem Arbeitsgerät 2a vergrößert wird. Dann fällt der Pumpenausgangsdruck bis auf den durch das Arbeitsgerät 2a hervorgerufenen Lastdruck ab, da die Verstellpumpe 3 im Moment noch den kleineren Volumenstrom passend zum vorherigen Öffnungsquerschnitt der Blende des Stromregelventils SR1 fördert und somit die Druckdifferenz über das Stromregelventil SR1 zusammenbricht. Der Abfall des Pumpenausgangsdrucks setzt sich bis zum Differenzdruckventil 10 fort und bei Annäherung des Pumpendrucks an den Lastdruck, verschiebt die Feder (F) dieses in eine etwas nach links verschobene Stellung, wodurch sich der Stelldruck verringert und die Verstellpumpe 3 in eine Stellung gegen maximalen Fördervolumenstrom geschwenkt wird.
  • Mit dem durch die 1 gezeigten Hydrauliksystem ist es möglich, den Pumpenausgangsdruck auf einen Wert zu begrenzen, welcher dem am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 eingestellten Öffnungsdruck zuzüglich dem am Differenzdruckventil 10 eingestellten Regeldifferenzdruck entspricht. Weiterhin regelt die Verstelleinrichtung 12 die Verstellpumpe 3 derart ein, dass diese stets einen Pumpenvolumenstrom bereitstellt, aus dem sich ein Pumpenausgangsdruck ergibt, welcher um den eingestellten Regeldifferenzdruck höher ist als der Steuerdruck.
  • Schließlich umfasst die Maschinensteuerung 17 des Hydrauliksystems 1 eine Speichereinheit 18 und eine Eingabeeinheit 19. Mittels der Eingabeeinheit 19 kann das Hydrauliksystem 1 bedient werden und insbesondere ist es möglich, Öffnungsdrücke und Regeldifferenzdrücke zur Speicherung auf der Speichereinheit 18 einzugeben. Auf Letzterer sind insbesondere die zwei Öffnungsdrücke und Regeldifferenzdrücke der beiden Systemgruppen 4a, 4b gespeichert. Die Maschinensteuerung 17 steuert die Wegeventile V1 und V2, um die Arbeitsgeräte der Systemgruppen 4a, 4b mit dem Druckausgang 11 der Verstellpumpe 3 zu verbinden. In Abhängigkeit der somit jeweils betriebenen Systemgruppe 4a, 4b stellt die Maschinensteuerung 17 durch entsprechende Bestromung den Öffnungsdruck am Proportional-Druckbegrenzungsventil 9 und den Regeldifferenzdruck am Proportionalmagneten M auf die den jeweils betriebenen Systemgruppen 4a, 4b entsprechenden, auf der Speichereinheit 18 gespeicherten Werte ein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Kommunalfahrzeug mit mindestens zwei wahlweise mittels eines Hydrauliksystems (1) betreibbaren Arbeitsgeräten (2a, 2b, 2c), wobei das Hydrauliksystem umfasst: – eine Verstellpumpe (3) zur Versorgung mehrerer alternativ voneinander betreibbarer Systemgruppen (4a, 4b) mit Druckmittel, wobei jede Systemgruppe (4a, 4b) wenigstens ein Lastdrücke hervorrufendes Arbeitsgerät (2a, 2b, 2c) umfasst, – eine Load-Sensing-Leitung (6) zur Übertragung eines dem höchsten Lastdruck der jeweils betriebenen Systemgruppe (4a, 4b) entsprechenden Load-Sensing-Drucks, – ein mit der Load-Sensing-Leitung (6) verbundenes Drosselventil (7), über das ein Druckabfall des Load-Sensing-Drucks auf einen Steuerdruck bewirkt werden kann, – eine mit dem Drosselventil (7) verbundene Steuerleitung (8) zur Übertragung des Steuerdrucks, – ein mit der Steuerleitung (8) verbundenes Druckbegrenzungsventil (9) mit einstellbarem Öffnungsdruck zur Begrenzung des Steuerdrucks und – ein mit dem Druckausgang (11) der Verstellpumpe (3), deren Verstelleinrichtung (12), der Steuerleitung (8) und einem drucklosen Tank (T) verbundenes, proportional wirkendes Differenzdruckventil (10), an dem Differenzdrücke einstellbar sind, zur Erzeugung eines der Verstelleinrichtung (12) zuführbaren Stelldrucks, wodurch der Pumpenausgangsdruck der Verstellpumpe (3) auf Werte einstellbar ist, welche – um die am Differenzdruckventil (10) eingestellte Regeldruckdifferenz höher sind als der Steuerdruck und – begrenzt sind auf den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils (9) zuzüglich der Regeldruckdifferenz.
  2. Kommunalfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (9) ein Proportional-Druckbegrenzungsventil (9) ist.
  3. Kommunalfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck am Druckbegrenzungsventil (9) elektrisch einstellbar ist.
  4. Kommunalfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzdruckventil (10) eine Feder (F) und einen Elektromagneten (M) aufweist, wobei der Regeldifferenzdruck durch die Federkraft der Feder (F) voreinstellbar und durch die Magnetkraft des Elektromagneten (M) verringerbar ist.
  5. Kommunalfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (M) ein Proportionalelektromagnet (M) ist.
  6. Kommunalfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (1) eine Maschinensteuerung (17) umfasst, mit welcher selektiv jeweils eine der Systemgruppen (4a, 4b) betreibbar und in Abhängigkeit von der jeweils betriebenen Systemgruppe (4a, 4b) der Öffnungsdruck am Druckbegrenzungsventil (9) und der Regeldifferenzdruck am Differenzdruckventil (10) automatisch einstellbar sind.
  7. Verfahren zur Einstellung von Pumpenausgangsdrücken einer Verstellpumpe (3) in einem Hydrauliksystem (1) eines Kommunalfahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Einstellen des Öffnungsdrucks am Druckbegrenzungsventil (9) auf einen für die jeweils betriebene Systemgruppe (4a, 4b) zuvor festzulegenden Öffnungsdruck und – Einstellen des Regeldifferenzdrucks an dem Differenzdruckventil (10) auf einen für die jeweils betriebene Systemgruppe (4a, 4b) vorher festzulegenden Regeldifferenzdruck.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch – Hinterlegen der festgelegten Öffnungsdrücke und Regeldruckdifferenzen in der Maschinensteuerung (17), – automatisches Einstellen des Öffnungsdrucks am Druckbegrenzungsventil (9) auf den für die jeweils betriebene Systemgruppe (4a, 4b) festgelegten und in der Maschinensteuerung (17) hinterlegten Öffnungsdruck und – automatisches Einstellen des Regeldifferenzdrucks an dem Differenzdruckventil (10) auf den für die jeweils betriebene Systemgruppe (4a, 4b) festgelegten und in der Maschinensteuerung (17) hinterlegten Regeldifferenzdruck.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch elektronisches Einstellen des Öffnungsdrucks und des Regeldifferenzdrucks.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch stufenloses Einstellen des Öffnungsdrucks und des Regeldifferenzdrucks.
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