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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs eines Druckspeichers einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, die eine Arbeitshydraulik und eine hydraulische Lenkungseinrichtung aufweist, wobei zur Versorgung der Arbeitshydraulik eine Hydraulikpumpe vorgesehen ist und zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung der hydraulische Druckspeicher vorgesehen ist, wobei der Druckspeicher zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik verbindbar ist, wobei in einer Förderleitung der Hydraulikpumpe ein Prioritätsventil zur bevorzugten Versorgung des Druckspeichers mit Druckmittel angeordnet ist, wobei das Prioritätsventil eingangsseitig mit der Förderleitung der Hydraulikpumpe und ausgangsseitig mit einer zu der Arbeitshydraulik geführten Zulaufleitung sowie mit einer zu dem Druckspeicher geführten Ladeleitung verbunden ist, wobei in der von dem Prioritätsventil zum Druckspeicher geführten Ladeleitung ein den Ladebetrieb des Druckspeichers steuerndes Ladeventil angeordnet ist, das als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil ausgebildet ist und zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht, die mit einer den Ladedruck des Druckspeichers erfassenden Sensoreinrichtung in Wirkverbindung steht.
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Aus der
DE 10 2013 113 206 A1 ist eine als Flurförderzeug ausgebildete mobile Arbeitsmaschine bekannt, die eine Arbeitshydraulik mit einen oder mehreren Verbrauchern umfasst, zu deren Versorgung mit Druckmittel eine Hydraulikpumpe vorgesehen ist. Die Arbeitsmaschine weist weiterhin eine hydraulische Lenkungseinrichtung auf, die mit Druckmittel aus einem Druckspeicher versorgt wird, der über eine Speicherladesektion von der Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik mit Druckmittel aufgeladen wird. Die Speicherladesektion umfasst ein Prioritätsventil, das die bevorzugte Versorgung des Druckspeichers sicherstellt. Die Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik versorgt somit über das Prioritätsventil der Speicherladesektion den Druckspeicher mit Priorität gegenüber den Steuerventilen und somit den Verbrauchern der Arbeitshydraulik. Die Speicherladesektion umfasst weiterhin ein den Ladebetrieb des Druckspeichers steuerndes Ladeventil, das in einer von dem Prioritätsventil zu dem Druckspeicher geführten Ladeleitung angeordnet ist. Das Ladeventil ist als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil ausgebildet und steht zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung. Von der elektronischen Steuereinrichtung kann hierdurch durch entsprechende Ansteuerung des Druckminderventils das Laden des Druckspeichers betätigt werden.
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Um die Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit Druckmittel aus dem Druckspeicher sicherzustellen, beträgt bei derartigen Arbeitsmaschinen der Speicherladevolumenstrom zum Laden des Druckspeichers kurzzeitig bis zu 50% des maximalen Förderstroms, den die Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik liefern kann.
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Bei derartigen Arbeitsmaschinen können Betriebszustände auftreten, bei denen gleichzeitig eine Betätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik erfolgt, die durch den Fahrer der Arbeitsmaschine durch Betätigung eines Steuerventils der Arbeitshydraulik betätigt wird und bei der der maximale Förderstrom der Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik angefordert wird, beispielsweise ein Hebenbetrieb eines Hubantriebs der Arbeitshydraulik mit maximaler Hebengeschwindigkeit, und ein Ladebetrieb des Druckspeichers erfolgt, der von der elektronischen Steuereinrichtung durch Ansteuerung des Druckminderventils betätigt wird. In derartigen Betriebszuständen mit einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und dem gleichzeitigen Laden des Druckspeichers kann es vorkommen, dass über das Prioritätsventil der Speicherladesektion kurzzeitig bis zu 50% des von der Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik gelieferten Förderstroms vom Volumenstrom für den betätigten Verbraucher der Arbeitshydraulik abgezweigt wird, um den Druckspeicher zu laden. In der Folge wird kurzzeitig die Betätigungsgeschwindigkeit des betätigten Verbrauchers der Arbeitshydraulik, beispielsweise die Hubgeschwindigkeit bei einem Hebenbetrieb des Hubantriebs der Arbeitshydraulik, um bis zu 50% reduziert. Dies wird von dem Fahrer der Arbeitsmaschine als störendes Rucken des Verbrauchers der Arbeitshydraulik empfunden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem bei einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und dem gleichzeitigen Laden des Druckspeichers ein störendes Rucken des Verbrauchers der Arbeitshydraulik verhindert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von der elektronischen Steuereinrichtung bei einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers durch eine Ansteuerung des Einstelldruckes des Druckminderventils eine Volumenstromsteuerung des Ladevolumenstroms des Druckspeichers durchgeführt wird, mit der der Druckspeicher mit einem Ladevolumenstrom geladen wird, der geringer als der maximal mögliche Ladevolumenstrom des Druckminderventils ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit bei der Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers durch entsprechende Ansteuerung des Druckminderventils der Ladevolumenstrom zum Laden des Druckspeichers verringert und somit bei der Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers der Druckspeichers nicht mit dem maximal mögliche Ladevolumenstrom aufgeladen, sondern mit einem verringerten Ladevolumenstrom. Bei der Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers kann somit durch die Verringerung des Ladevolumenstroms ein als störend empfundenes Rucken in der Bewegung des Verbrauchers der Arbeitshydraulik verringert bzw. vermieden werden. Da für die Verringerung des Ladevolumenstroms bei der Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers das bereits vorhandene, als Druckminderventil ausgebildete Ladeventil verwendet wird, ergibt sich auch kein zusätzlicher Bauaufwand, um das Rucken in der Bewegung des Verbrauchers der Arbeitshydraulik zu verringern bzw. zu vermieden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird von der elektronischen Steuereinrichtung das Druckminderventil auf einen Zieleinstelldruck eingestellt, der um einen geringfügigen Abstand über dem Ladedruck des Druckspeichers liegt. Hierdurch kann auf einfache Weise bei der Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und einem Ladebetrieb des Druckspeichers der Ladevolumenstrom zum Laden des Druckspeichers unterhalb des maximal möglichen Ladevolumenstroms des Druckminderventils verringert werden.
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Vorteilhafterweise sind hierbei in der elektronischen Steuereinrichtung Ansteuerströme des Druckminderventils für unterschiedliche Abstände des Zieleinstelldruckes zu dem Ladedruck des Druckspeichers hinterlegt. Hierdurch wird es auf einfache Weise, an dem Druckminderventil neben dem maximal möglichen Ladevolumenstrom des Druckminderventils mehrere unterschiedliche Ladevolumenströme einzustellen, die voneinander verschieden und jeweils niedriger als der maximal mögliche Ladevolumenstroms des Druckminderventils sind. Sofern von der elektronischen Steuereinrichtung ein Ladebetrieb des Druckspeichers durchgeführt wird und eine entsprechende Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik erkannt wird, kann somit aus dem von der Hydraulikpumpe gelieferten Förderstrom und dem von dem Verbraucher der Arbeitshydraulik angeforderten Volumenstrom bei der Parallelbetätigung eine entsprechende Reduzierung des Ladevolumenstroms des Druckspeichers berechnet werden, mit der ein Rucken des Verbrauchers der Arbeitsfunktion verhindert bzw. verringert wird, und das Druckminderventil auf den entsprechenden verringerten Ladevolumenstrom angesteuert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird von der elektronischen Steuereinrichtung im Ladebetrieb des Druckspeichers der Zieleinstelldruck entsprechend des Anstiegs des mittels der Sensoreinrichtung erfassten Ladedruckes des Druckspeichers erhöht. Sofern sich durch den verringerten Ladevolumenstrom der Ladedruck des Druckspeichers erhöht, kann dies von der elektronischen Steuereinrichtung mittels der Sensoreinrichtung erfasst und erkannt werden und der Zieleinstelldruck gemäß dem Anstieg des Ladedrucks des Druckspeichers erhöht werden, um ein langsames Laden des Druckspeichers auf einen erforderlichen Ladedruck mit dem verringerten Ladevolumenstrom zu erzielen. Über die Ansteuerung des Druckminderventils wird somit eine Steuerung des verringerten Ladevolumenstroms für die Dauer des Ladevorgangs des Druckspeichers erzielt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung wird der maximale Ladevolumenstrom erreicht, wenn an dem Druckminderventil ein Einstelldruck vorgegeben wird, der der Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers und einem Druckgefälle in der Ladeleitung zwischen dem Ausgang des Druckminderventils und dem Eingang des Druckspeichers entspricht, wobei von der elektronischen Steuereinrichtung das Druckminderventil auf einen Zieleinstelldruck eingestellt wird, der höher als der Ladedruck des Druckspeichers aber niedriger als die Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers und dem Druckgefälle in der Ladeleitung zwischen dem Ausgang des Druckminderventils und dem Eingang des Druckspeichers ist. Der über das Druckminderventil und über die Ladeleitung in den Druckspeicher strömende Ladevolumenstrom ist Abhängig von dem Druckgefälle in der Ladeleitung zwischen dem Ausgang des Druckminderventils und dem Eingang des Druckspeichers, da die Ladeleitung wie eine Blende wirkt. Dieses Druckgefälle ist abhängig von der Leitungslänge, dem Durchflussquerschnitt der Ladeleitung und weiteren in der Ladeleitung angeordneten Ventilen. Der maximal mögliche Ladevolumenstrom, der von dem Druckminderventil zu dem Druckspeicher strömt, wird erzielt, wenn das Druckminderventil auf einen Einstelldruck eingestellt wird, der mindestens der Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers und dem Druckgefälle in der Ladeleitung zwischen dem Ausgang des Druckminderventils und dem Eingang des Druckspeichers entspricht. Da der Ladevolumenstrom in der als Blende wirkenden Ladeleitung gemäß der Blendengleichung proportional zur Wurzel des Druckgefälles (Q ~ √∆p) ist, kann durch Einstellen eines Bruchteils des Druckgefälles an dem Druckminderventil eine Verringerung des Ladevolumenstroms erzielt werden. Ein Bruchteil des Druckgefälles kann hierbei auf einfache Weise an dem Druckminderventil eingestellt werden, wenn der Zieleinstelldruck des Druckminderventils nur um einen geringfügigen Abstand über dem Ladedruck des Druckspeichers liegt, d.h. der Zieleinstelldruck höher als der Ladedruck des Druckspeichers ist aber niedriger als die Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers und dem Druckgefälle in der Ladeleitung zwischen dem Ausgang des Druckminderventils und dem Eingang des Druckspeichers für den maximalen Ladevolumenstrom ist.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und dem Ladebetrieb des Druckspeichers zu Beginn des Ladebetriebs das Druckminderventil von der elektronischen Steuereinrichtung auf einen Einstelldruck eingestellt wird, der um einen Druckabstandswert niedriger als der Ladedruck des Druckspeichers ist und anschließend der Einstelldruck des Druckminderventils kontinuierlich auf den Zieleinstelldruck erhöht wird. Das Druckminderventil wird somit von unten angesteuert. Hierdurch können auf einfache Weise Toleranzen an dem Druckminderventil und an der Sensoreinrichtung, die den Ladedruck des Druckspeichers erfasst, vorgehalten werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird von der elektronischen Steuereinrichtung anhand der Druckabfallgeschwindigkeit des Ladedrucks des Druckspeichers ein Parallelbetrieb der hydraulischen Lenkungseinrichtung erkannt und durch Ansteuerung des Druckminderventils der Ladevolumenstrom des Druckspeichers erhöht. Sofern bei einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers der Arbeitshydraulik und dem Ladebetrieb des Druckspeichers mit einem verringerten Ladevolumenstrom eine parallel und gleichzeitige Betätigung der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit einer entsprechenden Druckmittelentnahme aus dem Druckspeicher erfolgt, kann dies von der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung mit der Sensoreinrichtung anhand der Druckabfallgeschwindigkeit des Ladedrucks des Druckspeichers erkannt werden. Um bei der Parallelbetätigung der hydraulischen Lenkungseinrichtung die Versorgung der Lenkungseinrichtung mit Druckmittel sicherzustellen, wird von der elektronischen Steuereinrichtung durch Ansteuerung des Druckminderventils der Ladevolumenstrom des Druckspeichers entsprechend erhöht.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine und
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2 einen Ausschnitt der 1 in einer vergrößerten Darstellung.
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In den 1 und 2 ist ein Schaltplan einer Hydraulikanlage 1 einer erfindungsgemäßen mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines als Gegengewichtsgabelstaplers ausgebildeten Flurförderzeugs, dargestellt.
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Die Hydraulikanlage 1 der Arbeitsmaschine umfasst eine Arbeitshydraulik 2 und eine hydraulische Lenkungseinrichtung 3.
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Die Arbeitshydraulik 2 umfasst einen oder mehrere hydraulische Verbraucher 5, zu deren Versorgung mit Druckmittel eine Hydraulikpumpe 6 vorgesehen ist, die von einem Antriebsmotor 7 angetrieben ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 7 als Elektromotor ausgebildet. Alternativ kann der Antriebsmotor 7 als Verbrennungsmotor ausgebildet sein.
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Die Hydraulikpumpe 6 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt Druckmittel über eine Ansaugleitung 8 aus einem Behälter 9 an und fördert das Druckmittel in eine Förderleitung 10. Die Förderleitung 10 ist an einen Anschluss P eines Steuerventilblocks 11 angeschlossen, in dem die Steuerventile zur Betätigung der Verbraucher 5 angeordnet sind. Der Anschluss P steht in dem Steuerventilblock 11 mit einer Zulaufleitung 12 in Verbindung, an die mittels einer Förderzweigleitung 12a ein als Steuerwegeventil ausgebildetes Steuerventil 13 zur Steuerung des Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 angeschlossen ist. Ein Anschluss T des Steuerventilblocks 11, an den eine zu dem Behälter 9 geführte Tankleitung 14 angeschlossen ist, steht in dem Steuerventilblock 11 mit einer Behälterleitung 15 in Verbindung, an die mittels einer Behälterzweigleitung 15a das Steuerventil 13 angeschlossen ist. Das Steuerventil 13 ist als Load-Sensing-Wegeventil ausgebildet, wobei bei einer Ansteuerung des Steuerventils 13 und somit einer Betätigung des Verbrauchers 5 der Lastdruck des Verbrauchers 5 über eine Lastdruckzweigleitung 16a in eine Lastdruckmeldeleitung 16 der Arbeitshydraulik 2 gemeldet wird.
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Das Steuerventil 13 ist elektro-hydraulisch betätigbar. Hierzu sind zur Betätigung des Steuerwegeventils 13 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 17a, 17b vorgesehen. Die Vorsteuerventile 17a, 17b sind beispielsweise als mittels eines Proportionalmagneten betätigbare Druckminderventile ausgebildet. Die Vorsteuerventile 17a, 17b stehen eingangsseitig zur Versorgung mit einem Steuerdruck mittels einer Steuerdruckzweigleitung 18a mit einer Steuerdruckleitung 18 des Steuerventilblocks 11 in Verbindung. Bei einer Betätigung erzeugen die Vorsteuerventile 17a, 17b aus dem in der Steuerdruckleitung 18 anstehenden Steuerdruck einen Betätigungsdruck, der das Steuerventil 13 in eine entsprechende Steuerstellung zur Betätigung des Verbrauchers 5 beaufschlagt.
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In dem dargestellten Ausschnitt des Steuerventilblocks 11 ist lediglich ein Steuerventil 13 dargestellt. Es versteht sich, dass der Steuerventilblock 11 weitere als Steuerwegeventile ausgebildete Steuerventile zur Steuerung weiterer Verbraucher der Arbeitshydraulik 2 enthalten kann, die entsprechend mittels jeweils einer Förderzweigleitung an die Zulaufleitung 12, mittels einer Behälterzweigleitung an die Behälterleitung 15 sowie mittels einer Lastdruckzweigleitung an die Lastdruckmeldeleitung 16 angeschlossen sind sowie mittels elektrisch betätigbarer Vorsteuerventile, die eingangsseitig an die Steuerdruckleitung 18 angeschlossen sind, betätigbar sind.
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Die Lastdruckmeldeleitung 16 ist an eine Förderstromregeleinrichtung 20 des Steuerventilblocks 11 geführt. Die Förderstromregeleinrichtung 20 ist als Eingangsdruckwaage ausgebildet, die in einer die Zulaufleitung 12 mit der Behälterleitung 15 verbindenden Verbindungsleitung 21 angeordnet ist. Die Eingangsdruckwaage ist hierbei in Richtung einer Sperrstellung von dem in der Lastdruckmeldeleitung 16 anstehenden Lastdruck der Verbraucher und einer Feder 22 beaufschlagbar. In Richtung einer Durchflussstellung ist die Eingangsdruckwaage von dem in der Zulaufleitung 12 anstehenden Förderdruck beaufschlagbar.
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Der Steuerventilblock 11 weist zur Freigabe der Steuerventile 13 und der entsprechenden Bewegungen der Verbraucher 5 ein Freigabeventil 23 auf. Das Freigabeventil 23 steuert die Steuerdruckversorgungsleitung 18 und die Lastdruckmeldeleitung 16 an und ist elektrisch betätigbar.
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Die hydraulische Lenkungseinrichtung 3 umfasst einen hydraulischen Lenkzylinder 25, der mittels eines Lenkventils 26 betätigbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lenkungseinrichtung 3 als rein hydraulische Lenkungseinrichtung ausgebildet, bei der das Lenkventil 26 mechanisch betätigt ist. Das Lenkventil 26 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Lenkorbitrol ausgebildet, das zur mechanischen Betätigung mit einem Lenkbetätigungsorgan 27, beispielsweise einem Lenkrad, in mechanischer Wirkverbindung steht. Das Lenkventil 26 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Zulaufleitung 28 in Verbindung. Ein Ausgang des Lenkventils 26 ist an eine zu dem Behälter 9 geführte Ablaufleitung 29 angeschlossen. Alternativ kann die Lenkungseinrichtung 3 als elektro-hydraulisch Lenkungseinrichtung mit einem elektrisch betätigten Lenkventil ausgebildet sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine ist zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel ein hydraulischer Druckspeicher 50 vorgesehen ist, der zum Laden mit Druckmittel mit der Hydraulikpumpe 6 der Arbeitshydraulik 2 verbindbar ist.
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Zum Laden des Druckspeichers 50 ist der Steuerventilblock 11 der Arbeitshydraulik 2 mit einer Speicherladesektion 51 versehen. Die Speicherladesektion 51 weist ein Prioritätsventil 52 auf, das die bevorzugte Versorgung des Druckspeichers 50 mit Druckmittel der Hydraulikpumpe 7 sicherstellt. Das Prioritätsventil 52 ist in der Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 angeordnet und steht eingangsseitig direkt mit der Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 in Verbindung. Das Prioritätsventil 52 ist ausgangsseitig an die zu den Steuerventilen 13 der Arbeitshydraulik 2 geführten Zulaufleitung 12 sowie an eine zu dem Druckspeicher 50 geführten Ladeleitung 53 angeschlossen.
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Das Prioritätsventil 52 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das eine erste Steuerstellung 52a aufweist, in der die Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 mit der Ladeleitung 53 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 10 mit der Zulaufleitung 12 der Arbeitshydraulik 2 abgesperrt ist, und eine zweite Steuerstellung 52b aufweist, in der die Förderleitung 10 der Hydraulikpumpe 6 mit der Zulaufleitung 12 der Arbeitshydraulik 2 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 10 mit der Ladeleitung 53 abgesperrt ist. In einer zwischen den Steuerstellungen 52a, 52b ausgebildeten Zwischenstellung, ist die Förderleitung 10 an die Ladeleitung 53 und an die Zulaufleitung 12 angeschlossen.
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Das Prioritätsventil 52 ist von dem in der Ladeleitung 53 stromauf eines Ladeventils 55, das in der Ladeleitung 53 angeordnet ist und mittels dem der Ladebetrieb des Druckspeichers 50 gesteuert werden kann, anstehenden Druck in Richtung der zweiten Steuerstellung 52b betätigbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 56 vorgesehen, die an die Ladeleitung 53 stromauf des Ladeventils 55 angeschlossen ist und zu einer in Richtung der zweiten Steuerstellung 52b wirkenden Steuerfläche des Prioritätsventils 52 geführt ist. In Richtung der ersten Steuerstellung 52a ist das Prioritätsventil 52 von einer Feder 57 sowie dem in der Ladeleitung 53 stromab des Ladeventils 55 anstehenden Druck betätigbar. Hierzu ist an eine in Richtung der ersten Steuerstellung 52a wirkenden Steuerfläche des Prioritätsventils 52 eine Steuerdruckleitung 58 angeschlossen ist, die mit der Ladeleitung 53 am Ausgang des Ladeventils 55 in Verbindung steht.
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Das Ladeventil 55 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil 60 ausgebildet. Das Druckminderventil 60 ist als 3-Wege-Proportional-Druckminderventil ausgebildet. Das Druckminderventil 60 steht an einem Eingang mit dem zu dem Prioritätsventil 52 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53 in Verbindung und an einem Ausgang mit dem zu dem Druckspeicher 50 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53. Ein weiterer Ausgang des Druckminderventils ist mittels einer Behälterzweigleitung 15b mit der Behälterleitung 15 verbunden.
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Das elektrisch ansteuerbare Druckminderventil 60 weist eine elektrische Betätigungseinrichtung 61 auf, beispielsweise einen Proportionalmagnenten, mittels dem das Druckminderventil 60 in eine die Ladeleitung 53 freigebende Steuerstellung beaufschlagbar. Das Druckminderventil 60 ist entgegen der elektronischen Betätigungseinrichtung 61 von dem am Ausgang des Druckminderventils 60 in der Ladeleitung 53 anstehenden Druck beaufschlagt. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 62 vom Ausgang des Druckminderventils 60 an eine Steuerfläche des Druckminderventils 60 geführt, die das Druckminderventil 60 in eine Steuerstellung betätigt, in der der Ausgang des Druckminderventils 60 und somit der zu dem Druckspeicher 50 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53 mit der Behälterzweigleitung 15b verbunden ist. Durch entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 61 wird somit das Druckminderventil 60 auf einen Einstelldruck eingestellt und mittels der Steuerdruckleitung 62 ausgeregelt, der am Ausgang des Druckminderventils 60 in dem zu dem Druckspeicher 50 geführten Abschnitt der Ladeleitung 53 ansteht.
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Das elektrisch ansteuerbare Druckminderventil 60 steht zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung 65 in Wirkverbindung.
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Zur Erfassung des in dem Druckspeicher 50 vorhandenen Ladedruckes ist eine als Drucksensor ausgebildete Sensoreinrichtung 66 vorgesehen, die mit der elektronischen Steuereinrichtung 65 in Verbindung steht.
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In der Ladeleitung 53 ist stromab des Ladeventils 55 ein in Richtung zum Druckspeicher 50 öffnenden Sperrventil 59 angeordnet. Das Sperrventil 59 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil, beispielsweise federvorgespanntes Rückschlagventil, ausgebildet.
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Zur Absicherung eines maximalen Ladedruckes des Druckspeichers 50 ist ein Druckabschneideventil 70, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen, das der Steuerdruckleitung 58 zugeordnet ist. Das Druckabschneideventil 70 verbindet im geöffneten Zustand die Steuerdruckleitung 58 mit der Behälterleitung 15 und ist auf einen Ansprechdruck eingestellt, der dem maximalen Ladedruck des Druckspeichers 50 entspricht.
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Zur Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel aus dem Druckspeicher 50 ist die Zulaufleitung 28 der Lenkungseinrichtung 3 an die Ladeleitung 53 zwischen dem Sperrventil 59 und dem Druckspeicher 50 angeschlossen.
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Der Druckspeicher 50 bildet weiterhin die Steuerdruckquelle 30 zur Vorsteuerung der Steuerventile 13 der Arbeitshydraulik 2. Hierzu ist die Steuerdruckleitung 18 des Steuerventilblocks 11 an die Ladeleitung 53 zwischen dem Sperrventil 59 und dem Druckspeicher 50 angeschlossen.
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Die Betätigung der Steuerventile 13 und somit der Verbraucher 5 der Arbeitshydraulik 2 ist mittels eines Betätigungsorgangs 80, beispielsweise eines oder mehrerer Joysticks, durch den Fahrer der Arbeitsmaschine möglich. Das von dem Fahrer der Arbeitsmaschine betätigbare Betätigungsorgangs 80 steht hierzu mit der elektronischen Steuereinrichtung 65 in Wirkverbindung, die in Abhängigkeit von der Betätigung des Betätigungsorgangs 80 die Vorsteuerventile 17a, 17b zur Betätigung des Steuerventils 13 ansteuert.
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Der in der Ladeleitung 53 vom Ausgang des Druckminderventils 60 zum Eingang des Druckspeichers 50 strömende Ladevolumenstrom Q wird – wie in der 2 verdeutlicht ist – von dem Druckgefälle ∆p in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 bestimmt, da die Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 wie eine Blende B1 wirkt. Der an dem Druckminderventil 60 durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Betätigungseinrichtung 61 eingestellte Einstelldruck und somit das an dem Druckminderventil 60 angesteuerte Druckniveau wird über das Prioritätsventil 52 und die Rückführung des von dem Druckminderventil 60 geregelten Druck über die Steuerdruckleitung 58 auf die Federseite des Prioritätsventils 52 bereit gestellt. Im Ladebetrieb des Druckspeichers 50 zieht sich hierdurch der Ladedruck des Druckspeichers 50 hoch.
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Ist der Einstelldruck des Druckminderventils 60 ausreichend, um ein bestimmtes Druckgefälle ∆p abzudecken, beispielsweise 6 bar, kann das Druckminderventil 60 den maximalen Ladevolumenstrom Qmax zum Laden des Druckspeichers 50 liefern, beispielsweise 20l/min.
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Da gemäß der Blendengleichung (Q ~ √∆p) der Ladevolumenstrom Q in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 proportional zur Wurzel des Druckgefälles ∆p ist, kann durch ein geringeres Druckgefälle ∆p der Ladevolumenstrom Q zum Druckspeicher 50 verringert werden.
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Bei der Erfindung wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 ein geringeres Druckgefälle ∆p in der Ladeleitung 53 über das Druckminderventil 60 durch einen Abgleich mit dem mittels der Sensoreinrichtung 66 erfassten aktuellen Ladedruck des Druckspeichers 50 erzeugt, um eine Verringerung des Ladevolumenstroms Q zu dem Druckspeicher 50 zu erzielen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Zahlenbeispiels erklärt:
Das Druckminderventil 60 liefert bei einem Druckgefälle ∆p von beispielsweise 6bar in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 einen maximalen Ladevolumenstrom Qmax zum Laden des Druckspeichers 50 von 20l/min. Der mittels der Sensoreinrichtung 66 erfasste Ladedruck des Druckspeichers 50 sei 60bar. Der Druckspeicher 50 soll aufgeladen werden.
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Wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 das Druckminderventil 60 somit auf einen Einstelldruck von mindestens 66bar angesteuert und eingestellt (Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers 50 von 60bar und einem Druckgefälle ∆p von 6bar in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50) liefert das Druckminderventil 60 den maximalen Ladevolumenstrom Qmax von 20l/min.
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Wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 das Druckminderventil 60 auf einen Zieleinstelldruck angesteuert und eingestellt, der höher als der Ladedruck des Druckspeichers 50 von 60bar aber niedriger als 66bar ist (Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers 50 von 60bar und dem Druckgefälle ∆p von 6bar in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 für den maximalen Ladevolumenstrom Qmax), beispielsweise auf einen Zieleinstelldruck von 60,6bar, d.h. der Zieleinstelldruck liegt nur um einen geringfügigen Abstand von 0,6bar über dem gemessenen Ladedruck des Druckspeichers 50, wird nur ein Druckgefälle ∆p von 0,6bar (1/10 des Druckgefälles ∆p von 6bar für den maximalen Ladevolumenstrom Qmax) für die Ladeleitung 53 bereitgestellt. Bei diesem reduzierten Druckgefälle ∆p von 0,6bar kann über die Ladeleitung 53 von dem Druckminderventil 60 zu dem Druckspeicher 50 entsprechend der Blendengleichung (Q ~ √∆p) und der Proportionalität des Volumenstroms Q zur Wurzel aus dem Druckgefälle ∆p nur ein anteiliger Ladevolumenstrom Q gefördert werden, der niedriger als der maximal mögliche Ladevolumenstrom Qmax ist, im vorliegenden Zahlenbeispiel ein Ladevolumenstrom Q von 20l/min:√10 = ca. 6l/min.
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Wird somit von der elektronischen Steuereinrichtung 65 das Druckminderventil 60 auf einen Zieleinstelldruck angesteuert und eingestellt, der höher als der Ladedruck des Druckspeichers 50 aber niedriger als die Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers 50 und dem Druckgefälle ∆p in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 für den maximalen Ladevolumenstrom Qmax ist, liefert das Druckminderventil 60 nur einen Anteil des maximal möglichen Ladevolumenstroms Qmax und der Druckspeicher 50 wird mit einem Ladevolumenstrom Q geladen, der geringer als der maximal mögliche Ladevolumenstrom Qmax des Druckminderventils 60 ist. Bei der Erfindung wird durch die entsprechende Ansteuerung des Druckminderventils 60 ein gegenüber dem maximalen Ladevolumenstrom Qmax verringerter Ladevolumenstrom Q eingestellt, wenn eine Parallelbetätigung und somit eine gleichzeitige Betätigung eines Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2, beispielsweise ein Hebenbetrieb eines Hubantriebs mit hoher Hebengeschwindigkeit, und ein gleichzeitiger Ladebetrieb des Druckspeichers 50 vorliegt. Die von dem Fahrer betätigte Betätigung des Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 kann von der elektronischen Steuereinrichtung anhand des Ausgangssignals des Betätigungsorgangs 80 ermittelt werden.
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Um verschieden hohe Ladevolumenströme Q bereitstellen zu können, die jeweils niedriger als der maximal mögliche Ladevolumenstroms Qmax des Druckminderventils 60 sind, sind in der elektronischen Steuereinrichtung 65 mehrere Ansteuerströme des Druckminderventils 60 für unterschiedliche Abstände des Zieleinstelldruckes zu dem Ladedruck des Druckspeichers 50 hinterlegt. Jeder Zieleinstelldruck ist hierbei höher als der Ladedruck des Druckspeichers 50, jedoch niedriger als die Summe aus dem Ladedruck des Druckspeichers 50 und dem Druckgefälle ∆p in der Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 für den maximalen Ladevolumenstrom Qmax.
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Bei der Erfindung wird vorteilhafterweise bei einer Parallelbetätigung eines Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 und dem Ladebetrieb des Druckspeichers 50 zu Beginn des Ladebetriebs des Druckspeichers 50 das Druckminderventil 60 von der elektronischen Steuereinrichtung 65 auf einen Einstelldruck eingestellt, der um einen Druckabstandswert niedriger als der gemessene Ladedruck des Druckspeichers 50 ist und anschließend der Einstelldruck des Druckminderventils 50 kontinuierlich auf den Zieleinstelldruck für den reduzierten Ladevolumenstrom Q erhöht. Der Druckabstandswert beträgt hierbei wenige bar, beispielsweise 2 bar. Bei dem oben genannten Zahlenbeispiel mit einem Ladedruck des Druckspeichers 50 von 60bar zu Beginn des Ladevorgangs des Druckspeichers 50 wird somit das Druckminderventil 60 auf einen Einstelldruck von 58bar eingestellt und anschließend der Einstelldruck auf den Zieleinstelldruck für den gewünschten reduzierten Ladevolumenstrom von beispielsweise 60,6 bar erhöht. Das Druckminderventil 60 wird somit im Einstelldruck von unten angesteuert. Sobald beim Erhöhen des Einstelldruckes ein höheres Druckniveau als im Druckspeicher 50 erreicht bzw. überschritten wird, steht ein Druckgefälle ∆p und ein Ladevolumenstrom Q in der Ladeleitung 53 an und es ergibt sich eine Druckerhöhung im Druckspeicher 50, die mittels der Sensoreinrichtung 66 erfasst werden kann.
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Im Ladebetrieb des Druckspeichers 50 wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 der Zieleinstelldruck entsprechend des Anstiegs des mittels der Sensoreinrichtung 66 erfassten Ladedruckes des Druckspeichers 50 erhöht, wobei der Abstand zu dem Ladedruck und somit das reduzierte Druckgefälle ∆p für den reduzierten Ladevolumenstrom Q beibehalten wird. Es erfolgt somit eine Steuerung des reduzierten Ladevolumenstroms Q. Der Druckspeicher 50 wird somit mit dem reduzierten Ladevolumenstrom Q auf ein gewünschtes Druckniveau von beispielsweise 200bar aufgeladen.
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Sofern im Parallelbetrieb eines Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 und dem Ladebetrieb des Druckspeichers 50 die Lenkungseinrichtung 3 betätigt wird und eine Druckmittelmenge aus dem Druckspeicher 50 zur Betätigung der Lenkungseinrichtung 3 entnommen wird, kann dies von der elektronischen Steuereinrichtung 65 mittels der Sensoreinrichtung 66 und der Druckabfallgeschwindigkeit des Ladedrucks des Druckspeichers 50 erkannt werden. Bei einer zusätzlichen Parallelbetätigung der hydraulischen Lenkungseinrichtung 3 wird von der elektronischen Steuereinrichtung 65 der Ladevolumenstrom Q erhöht bzw. der Betrieb mit der verringerten Ladevolumenstrom Q beendet und das Druckminderventil 60 derart angesteuert, dass der Druckspeicher 50 mit dem maximalen Ladevolumenstrom Qmax geladen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine Steuerung des Ladevolumenstroms Q in der Ladeleitung 53 zum Druckspeicher 50 über eine nachgeführte Steuerung des Druckgefälles ∆p erzielt, das über die Ladeleitung 53 zwischen dem Ausgang des Druckminderventils 60 und dem Eingang des Druckspeichers 50 (Blende B1) auftritt. Diese Steuerung des Ladevolumenstroms Q und die Verringerung des Ladevolumenstroms Q gegenüber dem maximalen Ladevolumenstrom Qmax wird durch entsprechende Ansteuerung des bereits vorhandenen Druckminderventils 60 mit geringem Zusatzbauaufwand erzielt. Hierdurch wird möglich, im Parallelbetrieb eines Verbrauchers 5 der Arbeitshydraulik 2 und einem Ladebetrieb des Druckspeichers 50 den Ladevolumenstrom Q des Druckspeichers 50 derart zu verringern, dass ein störendes Rucken in der Bewegung des Verbrauchers 2 der Arbeitshydraulik 2 verringert bzw. verhindert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013113206 A1 [0002]
