DE102014114136A1

DE102014114136A1 - Hydraulisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102014114136A1
Application number: DE102014114136.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Magsaam
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Hubantrieb (5) und einer den Hubantrieb (5) steuernden Steuerventileinrichtung (20), wobei die Steuerventileinrichtung (20) mit einer zu dem Hubantrieb (5) geführten Verbindungsleitung (35) in Verbindung steht, wobei die Steuerventileinrichtung (20) im Nebenbetrieb des Hubantriebs (5) die Verbindungsleitung (35) mit einer Förderleitung (14) einer Hydraulikpumpe (10) und im Senkenbetrieb die Verbindungsleitung (35) mit einer zu einem Behälter (13) geführten Behälterleitung (26) verbindet, und wobei ein zusätzlicher Senkenpfad (100) vorgesehen ist, mittels dem die Verbindungsleitung (35) mit dem Behälter (13) verbindbar ist. Das Antriebssystem (1) weist einen Druckmittelspeicher (65) auf, der von der Hydraulikpumpe (10) mit Druckmittel aufladbar ist. Zur Steuerung des Ladebetriebs des Druckmittelspeichers (65) ist ein Ladeventil (71) vorgesehen. Der zusätzliche Senkenpfad (100) ist mit einer von dem Ladeventil (71) zu dem Druckmittelspeicher (65) geführten Ladeleitung (70) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Hubantrieb und einer den Hubantrieb steuernden Steuerventileinrichtung, wobei die Steuerventileinrichtung mit einer zu dem Hubantrieb geführten Verbindungsleitung in Verbindung steht, wobei die Steuerventileinrichtung im Nebenbetrieb des Hubantriebs die Verbindungsleitung mit einer Förderleitung einer Hydraulikpumpe und im Senkenbetrieb die Verbindungsleitung mit einer zu einem Behälter geführten Behälterleitung verbindet, und wobei ein zusätzlicher Senkenpfad vorgesehen ist, mittels dem die Verbindungsleitung mit dem Behälter verbindbar ist.
Derartige Antriebssysteme werden beispielsweise in Flurförderzeugen eingesetzt, um einen Hubantrieb zu steuern, mit dem ein Lastaufnahmemittel zur Handhabung von Lasten angehoben und abgesenkt werden kann.
Bei derartigen Arbeitsmaschinen gelten für den Senkenbetrieb des Hubantriebs eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s, die gesetzlich oder durch Normen vorgeschrieben ist. Die den Senkenbetrieb steuernde Steuerventileinrichtung, beispielsweise bei der Ausführung der Steuerventileinrichtung als Längsschieberventil der Steuerschieber des Längsschieberventils, ist hierbei hinsichtlich der Baugröße und der Durchflussquerschnitte (Nenngröße) auf einen Wert im Bereich der maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit ausgelegt. Durch Toleranzen bei der Herstellung der Steuerventileinrichtung können hierbei jedoch Abweichungen der Nenngröße nach Unten auftreten, so dass sich im Betrieb der Arbeitsmaschine nur maximale Senkengeschwindigkeiten erzielbar sind, die deutlich unter der maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit liegen, wodurch die Umschlagsleistung der Arbeitsmaschine verringert wird. Gelten beispielsweise für die Herstellung der den Senkenbetrieb steuernden Steuerventileinrichtung ein Durchflussquerschnitt (Nenngröße) von 0,56 m/s mit einem Toleranzfeld von +/–0,04 m/s, wird bei einer Steuerventileinrichtung, die sich am unteren Ende des Toleranzfeldes befindet, nur eine Nenngröße für eine maximale Senkengeschwindigkeit von 0,52 m/s erzielt, wodurch sich eine Abweichung zur maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit von 14% ergibt. Mit einer Steuerventileinrichtung, die sich am unteren Ende des Toleranzfeldes befindet, kann somit die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit nicht erzielt werden und somit die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit nicht vollständig ausgenutzt werden, wodurch sich die Umschlagsleitung der Arbeitsmaschine verringert.
Ein gattungsgemäßes Antriebssystem ist aus der DE 102 24 741 A1 bekannt. Zur Steuerung des Nebenbetriebs und des Senkenventils ist eine Steuerventileinrichtung vorgesehen. Um beim Senken ohne Last oder beim Senken mit einer geringen Last eine höhere Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs zu ermöglichen, ist ein zusätzlicher Senkenpfad vorgesehen, der an die von der Steuerventileinrichtung zum Hubantrieb geführte Verbindungsleitung angeschlossen ist und zu einer Behälterleitung geführt ist. In dem die Steuerventileinrichtung umgehenden zusätzlichen Senkenpfad ist ein Umgehungsventil angeordnet, das von dem Lastdruck des Hubantriebs und dem die Steuerventileinrichtung in die Senkenstellung beaufschlagenden Steuersignal angesteuert ist. Bei niedrigem Lastdruck wird das Umgehungsventil von dem Steuersignal für den Senkenbetrieb in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt, um einen Senkenvolumenstrom über die in Richtung der Senkenstellung beaufschlagte Steuerventileinrichtung und das aufgesteuerte Umgehungsventil vom Hubantrieb zum Behälter abführen zu können.
Aus der DE 10 2012 101 949 A1 ist ein Antriebssystem bekannt, bei dem von einer elektronischen Steuereinrichtung die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs ermittelt wird und die den Hubantrieb steuernde Steuerventileinrichtung derart angesteuert wird, dass eine in der elektronischen Steuereinrichtung hinterlegte maximale zulässige Senkengeschwindigkeit, die durch Normen oder gesetzlich vorgeschrieben ist, erzielt und nicht überschritten wird, wenn ein Bedienelement, beispielsweise ein Joystick, für den Senkenbetrieb vollständig betätigt wird. Voraussetzung dafür, dass die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s erzielt wird, ist bei dem aus der DE 10 2012 101 949 A1 bekannten Antriebssystem jedoch, dass die Steuerventileinrichtung, beispielsweise der Steuerschieber eines Längsschieberventils, für den Senkenbetrieb mit einem entsprechend großen Durchflussquerschnitt (Nenngröße) versehen ist, beispielsweise für die Herstellung der Steuerventileinrichtung ein Durchflussquerschnitt (Nenngröße) von 0,6 m/s mit einem Toleranzfeld nur nach oben von +0,08 m/s gilt, so dass unabhängig von den Fertigungstoleranzen mit jeder innerhalb des Toleranzfeldes hergestellten Steuerventileinrichtung die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s erzielbar ist. Die Vergrößerung des Durchflussquerschnitts (Nenngröße) der Steuerventileinrichtung führt jedoch zu einem vergrößertem Bauraumbedarf der den Hubantrieb steuernden Steuerventileinrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem mit kompakten Abmessungen der den Hubantrieb steuernden Steuerventileinrichtung eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Antriebssystem einen Druckmittelspeicher aufweist, der von der Hydraulikpumpe mit Druckmittel aufladbar ist, wobei zur Steuerung des Ladebetriebs des Druckmittelspeichers ein Ladeventil vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Senkenpfad mit einer von dem Ladeventil zu dem Druckmittelspeicher geführten Ladeleitung verbunden ist. Das Ladeventil ist derart ausgebildet, dass ein über den zusätzlichen Senkenpfad strömender Druckmittelstrom zu dem Behälter abgeführt werden kann. Mit dem zusätzlichen Senkenpfad kann somit bei geringem Bauaufwand bei vollständig in die Senkenstellung betätigter Steuerventileinrichtung ein Zusatzvolumenstrom von dem Hubantrieb über die Ladeleitung und das Ladeventil in den Behälter abgeführt werden, so dass ohne bauliche Vergrößerung der Steuerventileinrichtung und somit ohne Vergrößerung des Durchflussquerschnitts (Nenngröße) bei kompakten Abmessungen der Steuerventileinrichtung eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit erzielt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem wird für die Abfuhr des Zusatzvolumenstroms aus dem Hubantrieb in den Behälter die für die Steuerung des Ladebetriebs des Druckmittelspeichers bereits vorhandene Ladeschaltung verwendet, so dass sich ein geringer Bauaufwand ergibt, da bereits vorhandene Ventilkomponenten einer Ladeschaltung des Druckmittelspeichers für die Abfuhr des Zusatzvolumenstroms aus dem Hubantrieb in den Behälter genutzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Ladeventil als Proportionalventil ausgebildet, das an die Ladeleitung angeschlossen ist und mittels dem die Ladeleitung zu dem Behälter entlastbar oder mit der Hydraulikpumpe verbindbar ist. Mit einem derartigen als Proportionalventil ausgebildeten Ladeventil kann auf einfache Weise durch Verbindung der Ladeleitung mit der Hydraulikpumpe der Ladebetrieb des Druckmittelspeichers auf einen bestimmten Ladedruck gesteuert werden. Als wesentlicher Vorteil ergibt sich weiterhin, dass mit dem als Proportionalventil ausgebildeten Ladeventil durch eine Verbindung der Ladeleitung mit dem Behälter auf einfache Weise und ohne zusätzlichen Bauaufwand für eine weiteres Proportionalventil in dem zusätzlichen Senkenpfad im Senkenbetrieb des Hubantriebs der vom Hubantrieb zum Behälter abzuführende Zusatzvolumenstrom dosiert verändert und somit gesteuert werden kann, um die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit zu erzielen und einzuhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ladeventil als Proportionaldruckregelventil ausgebildet, das von dem in der Ladeleitung zwischen dem Proportionaldruckregelventil und dem Druckmittelspeicher anstehenden Druck in Richtung einer die Ladeleitung mit dem Behälter verbindende Steuerstellung beaufschlagt ist. Ein Proportionaldruckregelventil, beispielsweise ein 3-Wege-Proportionaldruckregelventil, das mit der Ladeleitung, mit einer mit der Hydraulikpumpe verbundene Förderleitung und mit einer zum Behälter geführten Behälterleitung verbunden ist, ermöglicht es auf einfache Weise, über die Druckbegrenzungsfunktion des Proportionaldruckregelventils den Zusatzvolumenstrom des zusätzliche Senkenpfades bei einer rückwärtigen Durchströmung des Proportionaldruckregelventils dosiert zum Behälter abzuführen sowie im Ladebetrieb des Druckmittelspeichers den Druckmittelspeicher mit einem steuerbaren Ladedruck aufzuladen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der von dem Ladeventil zu dem Druckmittelspeicher geführten Ladeleitung ein in Richtung zum Druckmittelspeicher öffnendes Sperrventil, insbesondere Rückschlagventil angeordnet, wobei der zusätzliche Senkenpfad mit der Ladeleitung zwischen dem Ladeventil und dem Sperrventil verbunden ist. Das in der Ladeleitung angeordnete Sperrventil verhindert auf einfache Weise, dass sich der Druckmittelspeicher über die Ladeleitung enthalten kann. Durch den Anschluss des zusätzlichen Senkenpfades an die Ladeleitung zwischen dem Ladeventil und dem Sperrventil wird auf einfache Weise ermöglicht, im Senkenbetrieb des Hubantriebs bei geöffnetem zusätzlichen Senkenpfades den Zusatzvolumenstrom von dem Hubantrieb über das Ladeventil zum Behälter abzuführen ohne dass sich der Druckmittelspeicher entlädt. Zudem wird durch einen derartigen Anschluss des zusätzlichen Senkenpfades bei entsprechenden Druckverhältnissen ermöglicht, dass im Senkenbetrieb eine Rekuperation der Senkenenergie erfolgen kann, indem das aus dem Hubantrieb über den zusätzlichen Senkenpfades abströmende Druckmittel über das Sperrventil den Druckmittelspeicher mit Druckmittel auflädt.
Mit besonderem Vorteil sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in dem zusätzlichen Senkenpfad eine Drosseleinrichtung, insbesondere eine Blende, und ein zwischen einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung betätigbares Schaltventil angeordnet. Mit einem Schaltventil kann auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand der zusätzliche Senkenpfad abgesperrt und geöffnet werden, um im Bedarfsfall durch Abfuhr des Zusatzvolumenstroms die maximale zulässige Senkengeschwindigkeit zu erzielen. Eine bevorzugt als Blende ausgebildete Drosseleinrichtung in dem zusätzlichen Senkenpfad ermöglicht auf einfache Weise durch eine entsprechende Druckeinstellung des als Proportionaldruckregelventils ausgebildeten Ladeventils eine Dosierbarkeit des über den zusätzlichen Senkenpfad abströmenden Zusatzvolumenstroms.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem zusätzlichen Senkenpfad ein in Richtung zur Verbindungsleitung sperrendes Sperrventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet. Mit einem derartigen Sperrventil in dem zusätzlichen Senkenpfad wird auf einfache Weise eine Rückwirkung des in der Ladeleitung des Druckmittelspeichers im Ladebetrieb des Druckmittelspeichers anstehenden Ladedruckes auf den Hubantrieb verhindert.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Ladeventil elektrisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht, die eingangsseitig mit einer die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs erfassenden Sensoreinrichtung in Verbindung steht. Von der elektronischen Steuereinrichtung kann durch die Erfassung der Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs auf einfache Weise ein Unterschreiten einer maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit ermittelt werden und durch Ansteuerung des Ladeventils ein Zusatzvolumenstrom zum Behälter abgeführt werden, um die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit zu erzielen und einzuhalten.
Die elektronische Steuereinrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass im Senkenbetrieb bei vollständig in eine Senkenstellung betätigter Steuerventileinrichtung die mittels der Sensoreinrichtung erfasste Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs mit einer in der Steuereinrichtung hinterlegten maximalen Senkengeschwindigkeit verglichen wird und bei Nicht-Erreichen der maximalen Senkengeschwindigkeit ein zum Erreichen der maximalen Senkengeschwindigkeit benötigter Zusatzvolumenstrom berechnet wird und das Ladeventil derart angesteuert wird, dass über den zusätzlichen Senkenpfad der benötigte Zusatzvolumenstrom zum Behälter abgeführt wird. In der elektronischen Steuereinrichtung ist bevorzugt eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit von beispielsweise 0,6 m/s, die durch Normen oder Gesetze vorgeschrieben ist, hinterlegt. Durch Vergleich der erfassten Senkengeschwindigkeit im Senkenbetrieb des Hubantriebs bei vollständig in die Senkenstellung betätigter Steuerventileinrichtung mit der hinterlegten maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit kann auf einfache Weise ein Unterschreiten der Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs ermittelt werden und von der elektronischen Steuereinrichtung ein Zusatzvolumenstrom berechnet werden, der über den zusätzlichen Senkenpfad abgeführt werden muss, um die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit zu erzielen. Weiterhin kann die elektronische Steuereinrichtung durch entsprechende Ansteuerung des als Proportionalventil ausgebildeten Ladeventils, das Ladeventil derart ansteuern, dass der berechnete Zusatzvolumenstrom über das Ladeventil zum Behälter abgeführt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung steht die elektronische Steuereinrichtung eingangsseitig mit einer den Lastdruck des Hubantriebs erfassenden Sensoreinrichtung in Verbindung.
Die elektronische Steuereinrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet, dass anhand der Blendengleichung und mittels des erfassten Lastdruckes des Hubantriebs der Druck stromab der Blende für den benötigten Zusatzvolumenstrom berechnet wird und das Proportionaldruckregelventil entsprechend auf den berechneten Druck angesteuert wird. Bei Verwendung einer Blende als Drosseleinrichtung in dem zusätzlichen Senkenpfad und der Ausführung des Ladeventils als Proportionaldruckregelventil kann hierdurch von der elektronischen Steuereinrichtung auf einfache Weise eine druckgesteuerte Volumenstromregelung und somit eine Dosierbarkeit des über den zusätzlichen Senkenpfad abströmenden Zusatzvolumenstroms erzielt werden.
Die Blendengleichung für die in dem zusätzlichen Senkenpfad angeordnete Blende lautet folgendermaßen:
wobei

Q_Blende: der benötigte Zusatzvolumenstrom über die Blende in dem zusätzlichen Senkenpfad,
α: eine Durchflusszahl der Blende (Konstante),
A: die bekannte Blendenfläche der Blende,
Δp: die Druckdifferenz an der als Blende in dem zusätzlichen Senkenpfad,
ρ: die Viskosität des Druckmittels

Sofern von der elektronischen Steuereinrichtung ein bestimmter benötigter Zusatzvolumenstrom berechnet wurde, der zur Erzielung der maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit über den zusätzlichen Senkenpfad abgeführt werden muss, kann anhand dieser Blendengleichen von der elektronischen Steuereinrichtung bei bekannter Durchflusszahl α, bekannter Blendenfläche A und bekannter Viskosität ρ des Druckmittels die Druckdifferenz Δp an der Blende berechnet werden, die erforderlich ist, um den berechneten Zusatzvolumenstrom über die Blende des zusätzlichen Senkenpfades abführen zu können.
Für die Druckdifferenz an der Blende in dem zusätzlichen Senkenpfad gilt folgende Beziehung: Δp = p1 – p2 wobei

Δp: die Druckdifferenz an der als Blende ausgebildeten Drosseleinrichtung,
p1: der Lastdruck des Hubantriebs stromauf der Blende,
p2: der Druck stromab der Blende und an dem Ladeventil

Durch die Erfassung des Lastdruckes des Hubantriebs mittels der Sensoreinrichtung kann somit von der elektronischen Steuereinrichtung anhand der berechneten Druckdifferenz Δp auf einfache Weise der Druck p2 stromab der Blende berechnet werden, auf den das Proportionaldruckregelventil eingestellt werden muss, um bei dem vorhandenen Lastdruck des Hubantriebs den berechneten Zusatzvolumenstrom über die Blende zum Behälter abführen zu können.
Zweckmäßigerweise ist das Schaltventil elektrisch betätigbar und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung.
Die elektronische Steuereinrichtung ist hierbei bevorzugt derart ausgebildet, dass zum Abführen des benötigten Volumenstroms über den zusätzlichen Senkenpfad zum Behälter das Schaltventil in die Durchflussstellung betätigt wird. Von der elektronischen Steuereinrichtung kann auf einfache Weise das Schaltventil in die Durchflussstellung betätigt werden, um im Senkenbetrieb den berechneten Zusatzvolumenstrom zum Behälter abführen zu können.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Erfindung ist das Schaltventil mittels einer Feder in die Sperrstellung und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung in die Durchflussstellung betätigbar. Hierdurch ergeben sich besondere Vorteile, da im Störungsfall, beispielsweise einem Ausfall der elektronischen Steuereinrichtung oder einem Stromausfall, das Sperrventil in die Sperrstellung betätigt ist, so dass ein unkontrollierter Senkenbetrieb des Hubantrieb über den zusätzlichen Senkenpfad und das Ladeventil vermieden werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
1 den Schaltplan eines erfindungsgemäßen Antriebssystems und
2 einen Ausschnitt der 1 in einer vergrößerten Darstellung.
In den 1 und 2 ist ein Schaltplan eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Flurförderzeugs, dargestellt.
Das Antriebssystem 1 umfasst eine Arbeitshydraulik 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Antriebssystem 1 weiterhin eine hydraulische Lenkungseinrichtung 3 und eine hydraulische Bremseinrichtung 4.
Die Arbeitshydraulik 2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hubantrieb 5, einen Neigeantrieb 6 eines Hubgerüstes und einen oder mehrere Zusatzverbraucher 7, 8, beispielsweise einen Seitenschieber, als hydraulische Verbraucher.
Die Arbeitshydraulik 2 weist zur Versorgung der hydraulischen Verbraucher 5–8 mit Druckmittel eine Hydraulikpumpe 10 auf, die von einem Antriebsmotor 11 angetrieben ist. Die Hydraulikpumpe 10 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt Druckmittel über eine Ansaugleitung 12 aus einem Behälter 13 an und fördert das Druckmittel in eine Förderleitung 14. Die Förderleitung 14 ist an einen Anschluss P eines Steuerventilblocks 15 der Arbeitshydraulik 2 angeschlossen.
Der Steuerventilblock 15 der Arbeitshydraulik 2 enthält eine Steuerventileinrichtung 20 zur Steuerung des Hubantriebs 5, eine Steuerventileinrichtung 21 zur Steuerung des Neigeantriebs 6 und Steuerventileinrichtungen 22, 23 zur Steuerung der gegebenenfalls vorhandenen Zusatzverbrauchers 7, 8. Die Steuerventileinrichtung 20–23 sind jeweils als Steuerwegventile ausgebildet, beispielsweise als Längsschieberventile mit einem in einer Gehäusebohrung längsverschiebbaren Steuerschieber.
Der Anschluss P ist in dem Steuerventilblock 15 – wie in Verbindung mit der 2 näher ersichtlich ist – mit einer Zulaufleitung 25 verbindbar, an die mittels entsprechender Zweigleitungen die Steuerventileinrichtungen 20–23 der Arbeitshydraulik 2 angeschlossen sind. Ein Anschluss T des Steuerventilblocks 15, an den eine zu dem Behälter 13 geführte Tankleitung 26 angeschlossen ist, steht in dem Steuerventilblock 15 mit einer Behälterleitung 27 in Verbindung, an die mittels entsprechender Zweigleitungen die Steuerventileinrichtungen 20–23 angeschlossen sind. Die Steuerventileinrichtungen 20–23 sind als Load-Sensing-Wegeventil ausgebildet, wobei bei einer Ansteuerung der Steuerventileinrichtungen 20–23 und somit einer Betätigung der Verbraucher 5–8 der höchste Lastdruck der Verbraucher 5–8 in eine Lastdruckmeldeleitung 28 der Arbeitshydraulik 2 gemeldet wird.
Die Steuerventileinrichtungen 20–23 sind als vorgesteuerte Steuerwegeventile ausgebildet und im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils elektro-hydraulisch betätigbar. Hierzu sind zur Betätigung der Steuerventileinrichtung 20 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 20a, 20b, zur Betätigung der Steuerventileinrichtung 21 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 21a, 21b, zur Betätigung der Steuerventileinrichtung 22 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 22a, 22b und zur Betätigung der Steuerventileinrichtung 23 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 23a, 23b vorgesehen. Die Vorsteuerventile 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b sind beispielsweise als mittels eines Proportionalmagneten betätigbare Druckminderventile ausgebildet. Die Vorsteuerventile 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b stehen eingangsseitig zur Versorgung mit einem Steuerdruck mit einer Steuerdruckleitung 30 des Steuerventilblocks 15 in Verbindung. Bei einer elektrischen Ansteuerung und somit einer Betätigung erzeugen die Vorsteuerventile 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b aus dem in der Steuerdruckleitung 30 anstehenden Steuerdruck einen Betätigungsdruck, der die entsprechende Steuerventileirichtung 20–23 in eine entsprechende Steuerstellung zur Betätigung des Verbrauchers 5–8 beaufschlagt.
Die Steuerventileinrichtung 20 zur Steuerung des Hubantriebs 5 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das – wie in der 2 näher ersichtlich ist – mittels einer von der Förderleitung 14 bzw. der Zulaufleitung 25 abzweigenden Zweigleitung 25a mit der Pumpe 10 und mittels einer von der Behälterleitung 27 abzweigenden Zweigleitung 27a mit dem Behälter 13 in Verbindung steht. Die Steuerventileinrichtung 20 steht weiterhin mittels einer Zweigleitung 28a mit der Lastdruckmeldeleitung 28 in Verbindung.
Die Steuerventileinrichtung 20 steht mittels einer Verbindungsleitung 35 mit dem Hubantrieb 5 in Verbindung. In der Verbindungsleitung 35 ist ein Lasthalteventil 36 angeordnet, das als mittels eines Vorsteuerventils 37 entsperrbares Rückschlagventil ausgebildet ist. Das Vorsteuerventil 37 ist hierbei in einer Steuerleitung 38 angeordnet, die von einem in Richtung einer Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum 39 des Lasthalteventils 36 an die Verbindungsleitung 35 zwischen dem Lasthalteventil 36 und der Steuerventileinrichtung 20 angeschlossen ist. Das Vorsteuerventil 37 ist als entsperrbares Sperrventil ausgebildet.
Die Steuerventileinrichtung 20 weist eine Neutralstellung 20c auf, in der die Verbindung der Verbindungsleitung 35 mit der Zweigleitung 25a und der Zweigleitung 27a abgesperrt ist. In einer Nebenstellung 20d für den Nebenbetrieb des Hubantriebs 5 ist die Verbindungsleitung 35 über eine Stromregeleinrichtung der Steuerventileinrichtung 20 mit der Zweigleitung 25a und somit der Zulaufleitung 25 verbunden, die mit der Förderleitung 14 der Hydraulikpumpe 10 verbindbar ist. Entsprechend ist in einer Senkenstellung 20e für den Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 die Verbindungsleitung 35 über die Stromregeleinrichtung an die Zweigleitung 27a und somit an die mit dem Behälter 13 verbundene Behälterleitung 27 angeschlossen.
Das Vorsteuerventil 20a steuert hierbei die Steuerventileinrichtung 20 in Richtung der Senkenstellung 20e. Entsprechend steuert Vorsteuerventil 20b die Steuerventileinrichtung 20 in Richtung der Nebenstellung 20d.
Das Vorsteuerventil 37 des Lasthalteventils 36 ist von dem von dem Vorsteuerventil 20a erzeugten Steuerdruck, der die Steuerventileinrichtung 20 in Richtung der Senkenstellung 20e beaufschlagt, in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar, um im Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 das Lasthalteventil 36 zu entsperren.
Die Lastdruckmeldeleitung 28 ist an eine Förderstromregeleinrichtung 40 des Steuerventilblocks 15 geführt. Die Förderstromregeleinrichtung 40 ist als Eingangsdruckwaage ausgebildet, die in einer die Zulaufleitung 25 mit der Behälterleitung 27 verbindenden Verbindungsleitung 41 angeordnet ist. Die Eingangsdruckwaage ist hierbei in Richtung einer Sperrstellung von dem in der Lastdruckmeldeleitung 28 anstehenden Lastdruck der Verbraucher 5–8 und einer Feder 42 beaufschlagbar. In Richtung einer Durchflussstellung ist die Eingangsdruckwaage von dem in der Zulaufleitung 25 anstehenden Förderdruck beaufschlagbar.
Der Steuerventilblock 15 weist zur Freigabe der Steuerventileinrichtungen 20–23 und der entsprechenden Bewegungen der Verbraucher 5–8 ein Freigabeventil 45 auf. Das Freigabeventil 45 steuert die Steuerdruckleitung 30 und die Lastdruckmeldeleitung 28 an und ist elektrisch betätigbar.
Die hydraulische Lenkungseinrichtung 3 umfasst einen hydraulischen Lenkzylinder 50, der mittels eines Lenkventils 51 betätigbar ist. Das Lenkventil 51 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Lenkorbitrol ausgebildet, das mechanisch betätigbar ist und zur Betätigung mit einem Lenkbetätigungsorgan 52, beispielsweise einem Lenkrad, in mechanischer Wirkverbindung steht. Das Lenkventil 52 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung 53 in Verbindung. Ein Ausgang des Lenkventils 51 ist an eine zu einem Behälter 13 geführte Ablaufleitung 54 angeschlossen.
Die hydraulische Bremseinrichtung 4 weist als Verbraucher eine Bremse 55 auf, beispielsweise eine Federspeicherbremse, die angetriebenen Rädern 56a, 56b der Arbeitsmaschine zugeordnet ist und mittels eines Bremsventils 57 betätigbar ist. Das Bremsventil 57 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als mechanisch betätigbares Druckregelventil ausgebildet, das den Bremsluftdruck in einer Bremsleitung 58 steuert, die an einen in Richtung einer Lösestellung wirkenden Druckraum der Federspeicherbremse angeschlossen ist. Das Bremsventil 57 steht zur Betätigung mit einem Bremsbetätigungsorgan 59, beispielsweise einem Bremspedal, in mechanischer Wirkverbindung. Das Bremsventil 57 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung 60 in Verbindung. Das Bremsventil 57 ist weiterhin an eine zu dem Behälter 13 geführte Ablaufleitung 61 und an die Bremsleitung 58 angeschlossen.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 umfasst einen hydraulischen Druckmittelspeicher 65, der zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe 10 der Arbeitshydraulik 2 verbindbar ist.
Zum Laden des Druckmittelspeichers 65 ist eine Ladeschaltung 66 vorgesehen. Die Ladeschaltung 66 ist in einer Speicherladesektion 67 eingebaut, die an den Steuerventilblock 15 der Arbeitshydraulik 2 angebaut ist.
Die Ladeschaltung 66 weist – wie in den 2 näher dargestellt ist – ein Vorspannventil 68 auf, das die bevorzugte Versorgung des Druckmittelspeichers 65 mit Druckmittel der Hydraulikpumpe 10 sicherstellt. Das Vorspannventil 68 steht eingangsseitig mit der Förderleitung 14 der Hydraulikpumpe 10 in Verbindung. Das Vorspannventil 68 ist ausgangsseitig an die zu den Steuerventileinrichtungen 20–23 der Arbeitshydraulik 2 geführte Zulaufleitung 25 sowie an eine zu dem Druckmittelspeicher 66 geführte Ladeleitung 70 angeschlossen.
In der Ladeleitung 70 ist zur Steuerung des Ladebetriebs des Druckmittelspeichers 65 ein Ladeventil 71 der Ladeschaltung 66 angeordnet, mittels dem der Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 65 steuerbar ist. Das Ladeventil 71 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Proportionalventil 72, bevorzugt als Proportionaldruckregelventil 73, ausgebildet. Das Proportionaldruckregelventil 73 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als 3-Wege-Proportionaldruckregelventil 73 ausgebildet. Das Proportionalventil 72 steht an einem ersten Anschluss mit dem zu dem Druckmittelspeicher 65 geführten Abschnitt der Ladeleitung 70 und an einem zweiten Anschluss mit dem zu dem Vorspannventil 68 geführten Abschnitt der Ladeleitung 70 in Verbindung, der über das Vorspannventil 68 mit der Förderleitung 14 der Hydraulikpumpe 10 verbindbar ist. Ein dritter Anschluss des Proportionalventils 72 ist mit der Behälterleitung 27 verbunden.
Das Ladeventil 71 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch betätigbar.
Das Proportionaldruckregelventil 73 ist von dem in der Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Druckmittelspeicher 65 anstehenden Druck in eine erste Steuerstellung beaufschlagbar, in der die Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Druckmittelspeicher 65 mit der zum Behälter 13 geführten Behälterleitung 27 verbunden ist. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 75 vorgesehen, die von der Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Druckmittelspeicher 65 an eine entsprechende in Richtung der ersten Steuerstellung wirkende Steuerdruckfläche des Proportionaldruckregelventils 73 geführt ist. Über die Steuerdruckleitung 75 wird eine Druckbegrenzungsfunktion des Proportionaldruckregelventils 73 erzielt, mittels der die Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Druckmittelspeicher 65 zum Behälter 13 entlastbar ist.
Das Proportionaldruckregelventil 73 ist mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 74, beispielsweise einem Proportionalmagnenten, in Richtung einer zweiten Steuerstellung betätigbar, in der die Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Vorspannventil 68 mit der Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Druckmittelspeicher 65 verbunden ist und somit die Ladeleitung 70 geöffnet ist, um über das Vorspannventil 68 einen Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 65 mit von der Hydraulikpumpe 10 gefördertem Druckmittel zu erzielen. Durch entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 74 kann somit weiterhin der Öffnungsdruck der Druckbegrenzungsfunktion des Proportionaldruckregelventils 73 eingestellt und vorgegeben werden.
Das Vorspannventil 68 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das eine erste Steuerstellung 68a aufweist, in der die Förderleitung 14 der Hydraulikpumpe 10 mit der Ladeleitung 70 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 14 mit der Zulaufleitung 25 der Arbeitshydraulik 2 abgesperrt ist, und eine zweite Steuerstellung 68b aufweist, in der die Förderleitung 14 der Hydraulikpumpe 10 mit der Zulaufleitung 25 der Arbeitshydraulik 2 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 14 mit der Ladeleitung 70 abgesperrt ist. In einer zwischen den Steuerstellungen 68a, 68b ausgebildeten Zwischenstellung, ist die Förderleitung 14 an die Ladeleitung 70 und an die Zulaufleitung 25 angeschlossen.
Das Vorspannventil 68 ist von dem in der Ladeleitung 70 stromauf des Ladeventils 71 anstehenden Druck in Richtung der zweiten Steuerstellung 68b betätigbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 80 vorgesehen, die an die Ladeleitung 70 stromauf des Ladeventils 71 angeschlossen ist und zu einer in Richtung der zweiten Steuerstellung 68b wirkenden Steuerfläche des Vorspannventils 68 geführt ist. In Richtung der ersten Steuerstellung 68a ist das Vorspannventil 68 von einer Feder 81 sowie von dem in der Ladeleitung 70 stromab des Ladeventils 71 anstehenden Druck betätigbar. Hierzu ist an eine in Richtung der ersten Steuerstellung 68a wirkenden Steuerfläche des Vorspannventils 68 eine Steuerdruckleitung 82 angeschlossen, die mit der Ladeleitung 70 stromab des Ladeventils 71 in Verbindung steht.
Zur Absicherung eines maximalen Ladedruckes des Druckmittelspeichers 65 ist ein Druckabschneideventil 83, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen, das der Steuerdruckleitung 82 zugeordnet ist. Das Druckabschneideventil 83 verbindet im geöffneten Zustand die Steuerdruckleitung 82 mit der Behälterleitung 27 und ist auf einen Ansprechdruck eingestellt, der dem maximalen Ladedruck des Druckmittelspeichers 65 entspricht.
Das Ladeventil 71 steht zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung 85 in Wirkverbindung.
Die elektronische Steuereinrichtung 85 steht eingangsseitig mit einer die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5 erfassenden Sensoreinrichtung 86 in Verbindung. Weiterhin steht die elektronische Steuereinrichtung 85 mit einer den Lastdruck des Hubantriebs 5 erfassenden Sensoreinrichtung 87 in Verbindung.
Zur Erfassung des in dem Druckmittelspeicher 65 vorhandenen Druckes ist eine Sensoreinrichtung 88 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinrichtung 85 eingangsseitig in Verbindung steht.
Die elektronische Steuereinrichtung 85 steht eingangsseitig mit einem oder mehreren Bedienelementen 89, beispielsweise einem oder mehreren Joysticks, in Verbindung. Ein Bedienelement 89 dient zur Vorgabe einer Nebengeschwindigkeit und Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5. Die elektronische Steuereinrichtung 85 steuert hierzu die Vorsteuerventile 20a, 20b der Steuerventileinrichtung 20 entsprechend der Betätigung des Bedienelements 89 an. Weiterhin dienen die Bedienelemente zur Vorgabe einer Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit des Neigeantriebs 6 sowie der Zusatzverbraucher 7, 8. Die elektronische Steuereinrichtung 85 steuert hierzu die Vorsteuerventile 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b der Steuerventileinrichtung 21, 22, 23 entsprechend der Betätigung des entsprechenden Bedienelements an.
In der Ladeleitung 70 ist stromab des Ladeventils 71 ein in Richtung zum Druckmittelspeicher 65 öffnenden Sperrventil 90 angeordnet. Das Sperrventil 90 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil, beispielsweise federvorgespanntes Rückschlagventil, ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Druckmittelspeicher 65 zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel, wozu die Versorgungsleitung 53 an die Ladeleitung 70 stromab des Sperrventils 90 und somit an die Ladeleitung 70 zwischen dem Sperrventil 90 und dem Druckmittelspeicher 65 angeschlossen ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Druckmittelspeicher 65 weiterhin zur Versorgung der hydraulischen Bremseinrichtung 4 mit Druckmittel, wozu die Versorgungsleitung 60 an die Ladeleitung 70 stromab des Sperrventils 90 und somit an die Ladeleitung 70 zwischen dem Sperrventil 90 und dem Druckmittelspeicher 65 angeschlossen ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Druckmittelspeicher 65 weiterhin als Steuerdruckquelle zur Versorgung der Vorsteuerventile 20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b der Steuerventileinrichtungen 20–23. Die Steuerdruckleitung 30 des Steuerventilblocks 15 ist hierzu an eine Verbindungsleitung 95 angeschlossen, die an die Ladeleitung 70 stromab des Sperrventils 90 und somit an die Ladeleitung 70 zwischen dem Sperrventil 90 und dem Druckmittelspeicher 65 angeschlossen ist. Zur Mengenbegrenzung des aus dem Druckmittelspeicher 65 in die Verbindungsleitung 95 strömenden Druckmittelstroms ist in der Verbindungsleitung 95 eine Drosseleinrichtung 96, beispielsweise eine Blende, angeordnet. Zur Herabsetzung des Druckes des Druckmittelspeichers 65 auf das in der Steuerdruckleitung 30 anstehende Steuerdruckniveau ist in der Verbindungsleitung 95 weiterhin ein Druckminderventil 97 angeordnet.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 ist mit einem zusätzlichen Senkenpfad 100 versehen, mittels dem die Verbindungsleitung 35 des Hubantriebs 5 mit dem Behälter 13 verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist der zusätzliche Senkenpfad 100 mit der von dem Ladeventil 71 zu dem Druckmittelspeicher 65 geführten Ladeleitung 70 verbunden. Der zusätzliche Senkenpfad 100 ist hierbei mit der Ladeleitung 70 zwischen dem Ladeventil 71 und dem Sperrventil 90 verbunden im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zusätzliche Senkenpfad 100 von einer Verbindungsleitung gebildet, die von der Verbindungsleitung 35 zwischen dem Hubantrieb 5 und dem Lasthalteventil 36 zu der Ladeleitung 70 zwischen dem Ladeventil 71 und dem Sperrventil 90 geführt ist.
In dem zusätzlichen Senkenpfad 100 ist eine Drosseleinrichtung 101, insbesondere eine Blende 102, angeordnet. Weiterhin ist in dem zusätzlichen Senkenpfad 100 ein Schaltventil 105 angeordnet, das zwischen einer Sperrstellung 105a und einer Durchflussstellung 105b betätigbar ist. Das Schaltventil 105 ist elektrisch betätigbar und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 85 in Verbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 105 mittels einer Feder 106 in die Sperrstellung 105a und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 107, beispielweise einem Schaltmagnet, in die Durchflussstellung 105b betätigbar.
In dem zusätzlichen Senkenpfad 100 ist weiterhin ein in Richtung zur Verbindungsleitung 35 sperrendes Sperrventil 108, beispielsweise ein Rückschlagventil, angeordnet.
Mit dem zusätzlichen Senkenpfad 100 wird es ermöglicht, im Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 unter Umgehung der Steuerventileinrichtung 20 bei in die Durchflussstellung 105b betätigtem Schaltventil 105 einen zusätzlichen Druckmittelstrom von dem Hubantrieb 5 in die Ladeleitung 70 und über das Ladeventil 71 in den Behälter 13 abzuführen. Bei der Ausführung des Ladeventils 71 als Proportionaldruckregelventil 73 wird der zusätzliche Druckmittelstrom aus dem Senkenpfad 100 auf die Ablaufseite des Proportionaldruckregelventils 73 geführt. Durch den Anschluss des zusätzlichen Senkenpfades 100 an die Ladeleitung 70 zwischen dem Proportionaldruckregelventil 73 und dem Sperrventil 90 wird die Druckbegrenzungsfunktion des Proportionaldruckregelventils 73 bei rückwärtiger Durchströmung genutzt, um im Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 den zusätzlichen Druckmittelstrom von dem Hubantrieb 5 zum Behälter 13 abzuführen. Durch entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 74 des Ladeventils 71 ist der zusätzliche, vom Hubantrieb 5 zum Behälter 13 abführbare Druckmittelstrom im dem zusätzlichen Strömungspfad 100 dosierbar. Bei der Ausführung des Ladeventils 71 als Proportionaldruckregelventil 73 erfolgt in Verbindung mit der als Blende 102 ausgebildeten Drosseleinrichtung 101 eine druckgesteuerte Volumenstromregelung des in dem zusätzlichen Senkenpfad 100 abströmenden Druckmittelstroms.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 arbeitet wie folgt.
Bei maximaler Betätigung des den Hubantrieb 5 steuernden Bedienelements 89 in Senkenrichtung wird von der elektronischen Steuereinrichtung 85 die Steuerventileinrichtung 20 maximal in die Senkenstellung 20e betätigt. In der elektronischen Steuereinrichtung 85 ist eine maximale Senkengeschwindigkeit hinterlegt und abgespeichert, beispielsweise eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s. Von der elektronischen Steuereinrichtung 85 wird im Senkenbetrieb bei vollständiger Betätigung des den Hubantrieb 5 steuernden Bedienelements 89 in Senkenrichtung und somit bei vollständig in die Senkenstellung 20e betätigter Steuerventileinrichtung 20 mittels der Sensoreinrichtung 86 die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5 erfasst und mit der in der Steuereinrichtung 85 hinterlegten maximalen Senkengeschwindigkeit verglichen. Wird die maximale Senkengeschwindigkeit vom Hubantrieb 5 bei vollständig in die Senkenstellung 20e betätigter Steuerventileinrichtung 20 nicht erreicht, wird von der elektronischen Steuereinrichtung 85 ein zum Erreichen der maximalen Senkengeschwindigkeit benötigter Zusatzvolumenstrom berechnet, der über den zusätzlichen Senkenpfad 100 abgeführt werden muss. Von der Steuereinrichtung 100 wird das Sperrventil 105 in dem zusätzlichen Senkenpfad 100 in die Durchflussstellung 105b beaufschlagt und das Ladeventil 71 derart angesteuert, dass über den zusätzlichen Senkenpfad 100 der benötigte und berechnete Zusatzvolumenstrom von der Verbindungsleitung 35 zum Behälter 13 abgeführt wird. Dadurch wird ermöglicht, den Hubantrieb 5 im Senkenbetrieb mit der maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit zu betreiben.
Bei der Ausführung des Ladeventils 71 als Proportionaldruckregelventil 73 wird von der elektronischen Steuereinrichtung 85 anhand der Blendengleichung und der bekannten Blendenfläche der als Blende ausgeführten Drosseleinrichtung 101 für den berechneten benötigten Zusatzvolumenstroms die Druckdifferenz an der als Blende ausgebildeten Drosseleinrichtung 101 berechnet. Mithilfe des von der Sensoreinrichtung 87 erfassten Lastdruckes des Hubantriebs 2 und somit des Druckes stromauf der Drosseleinrichtung 101 kann von der elektronischen Steuereinrichtung 85 aus der berechneten Druckdifferenz an der als Blende ausgebildeten Drosseleinrichtung 101 der Druck stromab der Drosseleinrichtung 101 berechnet werden, der über die Ladeleitung 70 an dem Proportionaldruckregelventil 73 ansteht und der anzusteuernden Druckeinstellung des Proportionaldruckregelventils 73 für den erforderlichen Zusatzvolumenstrom entspricht. Die elektronische Steuereinrichtung 85 steuert anschließend durch entsprechende Bestromung der Betätigungseinrichtung 74 das Proportionaldruckregelventil 73 auf den berechneten Druck stromab der Drosseleinrichtung 101 an.
Mittels des Sperrventils 108 in dem zusätzlichen Senkenpfad 100 kann eine Rückwirkung des in dem Druckmittelspeichers 65 anstehenden Speicherdruckes auf die Verbindungsleitung 35 und somit den Hubantrieb 5 verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 weist eine Reihe von Vorteilen auf.
Mittels des zusätzlichen Senkenpfades 100 kann im Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 mit geringem Bauaufwand mittels einer Drosselsteuerung über das für den Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 65 bereits vorhandene Ladeventil 71, beispielsweise ein Proportionaldruckregelventil 73, der Speicherladeschaltung 66 ein zusätzlicher Druckmittelstrom zum Behälter 13 abgeführt werden, um bei vollständig in die Senkenstellung befindlicher Steuerventileinrichtung 20 eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5 zu erzielen. Durch die Verwendung des als Proportionalventil ausgebildeten Ladeventils 71 der Speicherladeschaltung 66 zur Steuerung und Einstellung der für die Erzielung der maximal zulässige Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5 benötigten Zusatzvolumenstroms über den zusätzlichen Senkenpfad 100 ist lediglich in dem zusätzlichen Senkenpfad 100 ein einfach aufgebautes und kostengünstiges Schaltventil 105 erforderlich, um den zusätzlichen Senkenpfad 100 im Bedarfsfall öffnen zu können.
Mit dem erfindungsgemäßen zusätzlichen Senkenpfad 100 ist keine Vergrößerung der Steuerventileinrichtung 20 mit erhöhtem Durchflussquerschnitt (Nenngröße) erforderlich, um die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs 5 zu erzielen. Vielmehr kann bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 für die Herstellung der den Senkenbetrieb steuernden Steuerventileinrichtung ein Durchflussquerschnitt (Nenngröße) von beispielsweise 0,56 m/s mit einem Toleranzfeld von +/–0,04 m/s gelten, um eine kompakt bauende Steuerventileinrichtung 20 zu erhalten, wobei bei einer Steuerventileinrichtung, die sich am unteren Ende des Toleranzfeldes befindet mit dem zusätzlichen Senkenpfad 100 mit geringem zusätzlichen Bauaufwand ermöglicht wird, die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit zu erzielen.
Zudem wird mit dem zusätzlichen Senkenpfad 100 auf einfache Weise ermöglicht, bei niedrigen Betriebstemperaturen die maximal zulässige Senkengeschwindigkeit im Senkenbetrieb zu erzielen.
Durch die Ausnutzung der maximal zulässigen Senkengeschwindigkeit wird eine Erhöhung der Umschlagsleitung der Arbeitsmaschine erzielt.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 kann zudem auf einfache Weise im Senkenbetrieb des Hubantriebs 5 eine Rekuperation der Senkenenergie erfolgen, wenn über den zusätzlichen Senkenpfad 100 der Druckmittelspeicher 65 mit Druckmittel aus dem Hubantrieb 5 aufgeladen wird.
Der zusätzliche Senkenpfad 100 kann – wie in den 1 und 2 dargestellt ist – in den Steuerventilblock 15 der Arbeitshydraulik 2 integral eingebaut sein. Alternativ ist es möglich, den zusätzlichen Senkenpfad 100 in einer aufgelösten Bauweise auszuführen, der in einem externen Ventilblock verwirklicht ist, der an den Steuerventilblock 15 angebaut ist oder mittels Leitungen mit dem Steuerventilblock 15 verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 kann bei einer batterie-elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine eingesetzt werden, bei der die Hydraulikpumpe 10 von einem als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor 11 angetrieben ist. Alternativ kann das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 bei einer verbrennungsmotorisch betriebenen Arbeitsmaschine eingesetzt werden, bei der die Hydraulikpumpe 10 von einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 11 angetrieben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10224741 A1 [0004]
DE 102012101949 A1 [0005, 0005]

Claims

Hydraulisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Hubantrieb (5) und einer den Hubantrieb (5) steuernden Steuerventileinrichtung (20), wobei die Steuerventileinrichtung (20) mit einer zu dem Hubantrieb (5) geführten Verbindungsleitung (35) in Verbindung steht, wobei die Steuerventileinrichtung (20) im Nebenbetrieb des Hubantriebs (5) die Verbindungsleitung (35) mit einer Förderleitung (14) einer Hydraulikpumpe (10) und im Senkenbetrieb die Verbindungsleitung (35) mit einer zu einem Behälter (13) geführten Behälterleitung (26) verbindet, und wobei ein zusätzlicher Senkenpfad (100) vorgesehen ist, mittels dem die Verbindungsleitung (35) mit dem Behälter (13) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (1) einen Druckmittelspeicher (65) aufweist, der von der Hydraulikpumpe (10) mit Druckmittel aufladbar ist, wobei zur Steuerung des Ladebetriebs des Druckmittelspeichers (65) ein Ladeventil (71) vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Senkenpfad (100) mit einer von dem Ladeventil (71) zu dem Druckmittelspeicher (65) geführten Ladeleitung (70) verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (71) als Proportionalventil (72) ausgebildet ist, das an die Ladeleitung (70) angeschlossen ist und mittels dem die Ladeleitung (70) zu dem Behälter (13) entlastbar oder mit der Hydraulikpumpe (10) verbindbar ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (71) als Proportionaldruckregelventil (73) ausgebildet ist, das von dem in der Ladeleitung (70) zwischen dem Proportionaldruckregelventil (73) und dem Druckmittelspeicher (65) anstehenden Druck in Richtung einer die Ladeleitung (70) mit dem Behälter (13) verbindende Steuerstellung beaufschlagt ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der von dem Ladeventil (71) zu dem Druckmittelspeicher (65) geführten Ladeleitung (70) ein in Richtung zum Druckmittelspeicher (65) öffnendes Sperrventil (90), insbesondere Rückschlagventil angeordnet ist, wobei der zusätzliche Senkenpfad (100) mit der Ladeleitung (70) zwischen dem Ladeventil (71) und dem Sperrventil (90) verbunden ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Senkenpfad (100) eine Drosseleinrichtung (101), insbesondere eine Blende (102), und ein zwischen einer Sperrstellung (105a) und einer Durchflussstellung (105b) betätigbares Schaltventil (105) angeordnet ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zusätzlichen Senkenpfad (105) ein in Richtung zur Verbindungsleitung (35) sperrendes Sperrventil (108), insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet ist.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (71) elektrisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung (85) in Verbindung steht, die eingangsseitig mit einer die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs (5) erfassenden Sensoreinrichtung (86) in Verbindung steht.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (85) derart ausgebildet ist, dass im Senkenbetrieb bei vollständig in eine Senkenstellung betätigter Steuerventileinrichtung (20) die mittels der Sensoreinrichtung (86) erfasste Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs (5) mit einer in der Steuereinrichtung (85) hinterlegten maximalen Senkengeschwindigkeit verglichen wird und bei Nicht-Erreichen der maximalen Senkengeschwindigkeit ein zum Erreichen der maximalen Senkengeschwindigkeit benötigter Zusatzvolumenstrom berechnet wird und das Ladeventil (71) derart angesteuert wird, dass über den zusätzlichen Senkenpfad (100) der benötigte Zusatzvolumenstrom zum Behälter (13) abgeführt wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (85) eingangsseitig mit einer den Lastdruck des Hubantriebs (5) erfassenden Sensoreinrichtung (87) in Verbindung steht.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (85) derart ausgebildet ist, dass anhand der Blendengleichung und mittels des erfassten Lastdruckes des Hubantriebs (5) der Druck stromab der Blende (102) für den benötigten Zusatzvolumenstrom berechnet wird und das Proportionaldruckregelventil (73) entsprechend auf den berechneten Druck angesteuert wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (105) elektrisch betätigbar ist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung (85) in Verbindung steht.
Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (85) derart ausgebildet ist, dass zum Abführen des benötigten Volumenstroms über den zusätzlichen Senkenpfad (100) zum Behälter (13) das Schaltventil (105) in die Durchflussstellung (105b) betätigt wird.
Hydraulisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (105) mittels einer Feder (106) in die Sperrstellung (105a) und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung (107) in die Durchflussstellung (105b) betätigbar ist.