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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydraulikdruckentlastung in einem Hydraulikkreis eines Arbeitsfahrzeugs, wie zum Beispiel eines Radladers, eines Kompaktladers, eines Teleskopladers, eines Telehandlers, eines Dumpers, eines Baggers oder eines Baggerladers.
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Derartige Arbeitsfahrzeuge sind bekannt. So gibt es Radlader mit einem starren Fahrzeugrahmen, durch den die beiden Radachsen parallel zueinander gehalten werden. An wenigstens einer der Radachsen können lenkbare Räder aufgehängt sein. Ebenso sind auch Allrad-gelenkte Arbeitsfahrzeuge bekannt.
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Radlader mit besonderer Beweglichkeit können einen Vorderwagen und einen Hinterwagen aufweisen, sowie ein zwischen dem Vorderwagen und dem Hinterwagen angeordnetes Gelenk zum Koppeln des Hinterwagens mit dem Vorderwagen, derart, dass der Vorderwagen und der Hinterwagen um wenigstens eine Hochachse des Arbeitsfahrzeugs relativ zueinander bewegbar sind. Da somit der Vorderwagen und der Hinterwagen relativ zueinander eine Art „Knickbewegung“ machen können, wird in diesem Zusammenhang auch von knickgelenkten Radladern gesprochen. Das Knicken zwischen Vorderwagen und Hinterwagen ermöglicht eine Lenkbewegung und damit Kurvenfahrten, da die an Vorder- und Hinterwagen angeordneten Räder bzw. Radachsen in einen Winkel zueinander gestellt werden können.
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Das Arbeitsfahrzeug kann mehrere Hydraulikkreise aufweisen. So kann ein erster Hydraulikkreis dazu dienen, einen Fahrantrieb mit Hydraulikfluid zu versorgen. Zu diesem Zweck kann eine Hydraulikpumpe durch einen Diesel- oder Elektromotor angetrieben werden, um unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu erzeugen. Das Hydraulikfluid wird entsprechenden Hydromotoren zugeführt, die an den Radnaben sitzen, so dass die dort vorhandenen Räder in Drehbewegung versetzt werden.
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Ein zweiter Hydraulikkreis kann als Arbeitsantrieb dazu genutzt werden, eine Hebe- bzw. Ladeanlage mit Hydraulikfluid zu versorgen. Insbesondere kann eine Schwinge, zum Beispiel mit angesetzter Schaufel durch diesen Hydraulikkreis bewegt werden.
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Ein dritter Hydraulikkreis, zum Beispiel auch als dritter Steuerkreis bezeichnet, ermöglicht es, weitere Arbeitsgeräte an dem Arbeitsfahrzeug anzuschließen, die unter Druck stehendes Hydraulikfluid benötigen, um ihre Funktionen zu erfüllen.
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Es ist nicht erforderlich, dass das Arbeitsfahrzeug stets alle drei Hydraulikkreise aufweist. So kann ohne weiteres ein Arbeitsfahrzeug auch nur mit dem sogenannten dritten „Steuerkreis“ versehen sein, während es aber keinen Hydraulikkreis für den Fahrbetrieb oder die Ladeanlage gibt, weil dort andere Antriebsprinzipien verwirklicht sind. Die Bezeichnung "dritter Steuerkreis" dient somit alleine der eindeutigen Zuordnung, erfordert aber nicht das Vorhandensein eines "ersten Steuerkreises" oder eines "zweiten Steuerkreises". Häufig wird statt der Bezeichnung „dritter Steuerkreis“ auch der Begriff „Zusatzsteuerkreis“ genutzt.
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Derartige Arbeitsfahrzeuge weisen häufig einen Hydraulikkreis (den sogenannten dritten Steuerkreis) auf, an dem zusätzliche Arbeitsgeräte anschließbar sind, die ihrerseits unter Druck stehendes Hydraulikfluid benötigen, um die gewünschte Arbeitsbewegung zu vollziehen. Diese Arbeits- bzw. Anbaugeräte können über eine mechanische Kopplung an dem Arbeitsfahrzeug angekoppelt werden, zum Beispiel an einer an dem Arbeitsfahrzeug vorgesehenen Ladeanlage. Zudem muss eine hydraulische Kopplung erfolgen, um die Hydraulikschläuche des Arbeitsgerätes mit dem Hydraulikkreis des Arbeitsfahrzeugs zu verbinden. Die Verbindung erfolgt häufig über Schnellkupplungen, die sogar eine automatische Ankopplung ermöglichen.
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Wenn jedoch in dem Hydraulikkreis des Arbeitsfahrzeugs ein hoher Druck herrscht, besteht die Möglichkeit, dass sich die Anschlussventile (Schnellverschlüsse) nicht öffnen lassen, weil die dort vorgesehenen Ventilelemente rückwärtig durch den hohen Hydraulikdruck beaufschlagt sind. Ein hoher Druck kann z.B. dadurch entstehen, dass ein Schnellwechselzylinder vor dem Abkoppeln auf Block fährt, dass Zylinder an einem Anbaugerät absinken (Erzeugen von statischem Druck) oder auch durch thermisch bedingte Expansion des Hydrauliköls. Da das Hydrauliksystem geschlossen ist, kann der aufgebaute Druck nicht ohne weiteres entlastet werden.
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Die Ventilelemente können sich dann gegen die Wirkung des Hydraulikdrucks nicht verlagern, so dass eine Ankopplung der Steckverschlüsse nicht möglich ist. Aus diesem Grund ist es bekannt, unter Druck stehendes Hydraulikfluid in den Leitungen des Hydraulikkreises (des sogenannten dritten Steuerkreises) durch ein zusätzliches Ventil in den Hydrauliktank zu entlasten. Hierfür sind jedoch zusätzliche Verschlauchungen und ein elektrisch vorgesteuertes Ventil notwendig.
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Wenn keine integrierte Druckentlastung vorgesehen ist, müssen die unter Druck stehenden Leitungen mit Hilfe von separaten Werkzeugen entlastet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit für eine Druckentlastung für einen Hydraulikkreis in einem Arbeitsfahrzeug ohne zusätzlichen baulichen Aufwand zu verbessern und den Bedienkomfort für einen Bediener zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein mit dem Verfahren betriebenes Arbeitsfahrzeug wird im nebengeordneten Anspruch definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wird ein Verfahren zur Hydraulikdruckentlastung in einem Hydraulikkreis eines Arbeitsfahrzeugs angegeben, mit den Schritten Bereitstellen eines Signalgebers zum Betätigen durch einen Bediener, Eingeben eines Entlastungssignals zur Hydraulikentlastung durch den Bediener durch Betätigen des Signalgebers, Unterbrechen eines Volumenstroms in dem Hydraulikkreis bei Vorliegen des Entlastungssignals, Öffnen eines Steuerventils und damit Öffnen des Hydraulikkreises zu einem Hydraulikfluid-Sammelbehälter.
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Mit Hilfe des Verfahrens ist es möglich, den Hydraulikkreis eines Hydrauliksystems hinsichtlich seines Hydraulikdrucks zu entlasten. Der Bediener betätigt den Signalgeber, zum Beispiel einen Taster, woraufhin der Volumenstrom in geeigneter Weise unterbrochen wird. Die Unterbrechung des Volumenstroms kann – wie später noch erläutert wird – auf verschiedene Weise erreicht werden. Zum Beispiel kann der Antrieb für die Hydraulikpumpe abgeschaltet werden.
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Wenn der Volumenstrom unterbrochen ist, kann das Steuerventil geöffnet werden, woraufhin der Hydraulikkreis zu dem Hydraulikfluid-Sammelbehälter, zum Beispiel einem Hydrauliktank druckentlastet wird.
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Der Schritt des Eingebens des Entlastungssignals kann wenigstens einen der folgenden Schritte umfassen: Detektieren einer Betätigung des Signalgebers durch den Bediener; Erzeugen des Entlastungssignals, wenn das Betätigungsverhalten des Bedieners einer Betätigungsvorschrift entspricht. Das bedeutet, dass sich der Bediener in einer gewissen Weise verhalten muss, um das Entlastungssignal erzeugen zu können. Nur dann, wenn der Bediener den Signalgeber in einer vorgegebenen Weise bedient, wird überhaupt das Entlastungssignal erzeugt. Dadurch soll verhindert werden, dass eine unbeabsichtigte Druckentlastung, die nicht dem Willen des Bedieners entspricht, erfolgt.
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Insbesondere kann der Schritt des Erzeugens des Entlastungssignals wenigsten einen der folgenden Schritte umfassen: Bestimmen einer Betätigungs-Zeitdauer, während der der Signalgeber betätigt wird, Vergleichen der Zeitdauer mit einem vorgegebenen Zeit-Schwellwert, Erzeugen des Entlastungssignals und damit Freigeben der Druckentlastung nur dann, wenn die Betätigungs-Zeitdauer größer als der Zeit-Schwellwert ist.
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Bei dieser Lösung erfordert die Betätigungsvorschrift somit, dass der Bediener den Signalgeber über eine bestimmte Zeitdauer betätigt. Nur dann, wenn die Betätigungszeit größer ist als der vordefinierte Zeit-Schwellwert, kann eine Druckentlastung erfolgen. Ein versehentliches, nur kurzzeitiges Betätigen des Tasters löst somit keine Druckentlastung aus. Auch das Unterbrechen des Volumenstroms erfolgt erst dann, wenn die vorgeschriebene Zeitdauer erreicht wurde.
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Der Schritt des Unterbrechens des Volumenstroms in dem Hydraulikkreis kann wenigstens einen der folgenden Schritte umfassen: Abschalten einer Hydraulikpumpe, die zum Erzeugen des Hydraulikdrucks in dem Hydraulikkreis dient; Abschalten eines Antriebs, der zum Antreiben der Hydraulikpumpe dient; Verstellen der Hydraulikpumpe, derart, dass die Hydraulikpumpe keinen Hydraulikdruck bzw. Volumenstrom erzeugt; Unterbrechen einer Drehmomentverbindung zwischen dem Antrieb und der Hydraulikpumpe.
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Bei dem Antrieb kann es sich zum Beispiel um einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor handeln, die mit der Hydraulikpumpe gekoppelt sind, um sie anzutreiben.
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Ebenso ist es möglich, dass die Hydraulikpumpe verstellbar ist, so dass sie auch in einem Leerlaufbetrieb betrieben werden kann, ohne dass sie Hydraulikdruck erzeugt oder Hydraulikfluid fördert.
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Ebenso ist es möglich, zwischen dem Antrieb und der Hydraulikpumpe eine Drehmomentverbindung, zum Beispiel eine Kupplung vorzusehen, die gegebenenfalls die Drehmomentübertragung zwischen dem Antrieb und der Hydraulikpumpe unterbricht.
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Alle die vorgenannten Maßnahmen sind geeignet, den Volumenstrom des Hydraulikfluids zu unterbrechen.
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Der Schritt des Öffnens des Steuerventils kann die folgenden Schritte umfassen: Bereitstellen eines Vorsteuerventils und eines durch das Vorsteuerventil ansteuerbaren Hauptventils; Ansteuern des Vorsteuerventils derart, dass das Hauptventil geöffnet wird und eine Druckentlastung des Hydraulikkreises zu dem Hydraulikfluid-Sammelbehälter erfolgt. Diese Anordnung macht insbesondere dann Sinn, wenn das Vorsteuerventil dazu dient, das eigentliche, die Leistung aufnehmende Hauptventil zu schalten. Das Hauptventil dient dann als oben genanntes Steuerventil, das geöffnet werden kann, um Hydraulikfluid in den Tank zu leiten. Generell ist es erfindungsgemäß möglich, nicht nur ein Ventil zu öffnen, sondern auch mehrere, d.h. mindestens zwei Ventile, zu öffnen.
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Vor dem Öffnen des Steuerventils kann ergänzend eine Sicherheitsüberprüfung durchgeführt werden, wobei bei der Sicherheitsüberprüfung Zustände von Komponenten des Arbeitsfahrzeugs ermittelt und mit Soll-Zuständen verglichen werden. Wie oben erläutert, ist es eine wesentliche Voraussetzung, dass der Bediener den Signalgeber in einer vorschriftsgemäßen Weise (zum Beispiel über eine ausreichende Zeitdauer) betätigt. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, weitere Bedingungen zu erfüllen, bevor schließlich das Steuerventil geöffnet wird und die Druckentlastung stattfindet.
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Die Sicherheitsüberprüfung kann zwischen dem Schritt des Unterbrechens des Volumenstroms und dem Schritt des Öffnens des Steuerventils erfolgen. Ebenso ist es möglich, verschiedene Teilaspekte der Sicherheitsüberprüfung bereits vor dem Unterbrechen des Volumenstroms vorzunehmen.
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Die Sicherheitsüberprüfung kann wenigstens einen der folgenden Schritte umfassen:
- – Überprüfen, ob ein Haupt-Bedienelement des Arbeitsfahrzeugs in einer Neutralstellung steht. Das Haupt-Bedienelement kann zum Beispiel ein Joystick sein, dessen Stellung überprüft wird, um eine Bedienung von Arbeitseinrichtungen des Fahrzeugs auszuschließen, bevor die Druckentlastung erfolgt.
- – Überprüfen, ob elektrisch betätigbare Hydraulikventile in einem sicheren Zustand stehen. Als sicherer Zustand wird insbesondere eine Neutralstellung der elektrischen Ventile angesehen. Dabei kann überprüft werden, dass die Ventile noch schaltbar sind, sich also nicht verklemmt haben.
- – Überprüfen, ob ein Fahrersitz unbesetzt ist. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe eines Sitzkontaktschalters erfolgen. Eine Druckentlastung darf nur dann durchgeführt werden, wenn sich kein Fahrer auf dem Fahrersitz befindet, um ein unerwünschtes Losfahren des Fahrzeugs zu vermeiden.
- – Überprüfen, ob eine Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs Null ist. Eine weitere Voraussetzung kann es sein, dass das Arbeitsfahrzeug steht, um eine Gefährdung für andere auszuschließen. Zu diesem Zweck sollte sichergestellt werden, dass die Fahrgeschwindigkeit Null ist.
- – Überprüfen, ob sich eine Feststellbremse des Arbeitsfahrzeugs in einem Bremszustand befindet. Zum Beispiel kann geprüft werden, ob die Feststellbremse, zum Beispiel eine Handbremse angezogen ist. Ebenso kann auch der Zustand einer anderen Bremsbauart, zum Beispiel einer elektrisch lösbaren Federkraftbremse, überprüft werden. So kann als eine Sicherheitsbedingung festgesetzt werden, dass eine Druckentlastung nur dann stattfinden darf, wenn das Arbeitsfahrzeug durch die Bremse gesichert ist.
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Weiterhin wird ein Arbeitsfahrzeug angegeben, mit einer Anschlusseinrichtung zum Anschließen eines hydraulisch betreibbaren Arbeitsgeräts, wobei das Arbeitsgerät an einen Hydraulikkreis des Arbeitsfahrzeugs anschließbar ist, der Hydraulikkreis durch ein in der obigen Weise angegebenes Verfahren druckentlastbar ist, und wobei ein Signalgeber vorgesehen ist, zum Betätigen durch einen Bediener zum Eingeben eines Entlastungssignals.
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Bei dem Hydraulikkreis kann es sich um den sogenannten „dritten Steuerkreis“ (siehe auch obige Erläuterung) handeln, an den ein Arbeitsgerät anschließbar ist, das für den Arbeitsbetrieb Hydraulikfluid benötigt, welches über den dritten Steuerkreis durch das Arbeitsfahrzeug zur Verfügung gestellt wird.
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Darüber hinaus kann wenigstens einer der folgenden Hydraulikkreise zusätzlich zum dem genannten Hydraulikkreis vorgesehen sein, nämlich zum Beispiel ein Fahrhydraulikkreis zum Verfahren des Arbeitsfahrzeugs und/oder ein Arbeitshydraulikkreis zum Betätigen einer Ladeanlage bzw. Hebeanlage des Arbeitsfahrzeugs.
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An dem Arbeitsfahrzeug kann ein Fahrerstand mit einem Fahrersitz vorgesehen sein, wobei der Signalgeber außerhalb des Fahrerstands mit einer Entfernung zum Fahrersitz angeordnet ist, derart, dass er von einem auf dem Fahrersitz sitzenden Bediener nicht erreichbar ist. Auch dadurch soll erreicht werden, dass die Druckentlastung nicht von einem Bediener, der sich im Fahrerstand befindet, ausgelöst werden kann.
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Zum Beispiel ist es möglich, den Signalgeber in der Nähe von dem Bereich vorzusehen, in dem auch die Kupplung für das anzukuppelnde Arbeitsgerät vorgesehen ist, also zum Beispiel an der Ladeanlage. Der Bediener hat dann die Möglichkeit, den Kuppelprozess zu beobachten.
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Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, eine Druckentlastung eines hydraulischen Steuerkreises über vorhandene Leitungen und Ventile zu verwirklichen, ohne dass zusätzliche Hydraulikkomponenten eingebaut werden müssen. Sämtliche Maßnahmen sind softwarebedingt und können im Wege einer Steuerung realisiert werden. Dabei wird zunächst der Hydraulikölvolumenstrom unterbrochen. Nach Durchlaufen verschiedener Abfragen und Prüfungen erfolgen der Abbau des Ölvolumenstroms und die Druckentlastung in Richtung der vorgesehenen Fließrichtung zum Tank.
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Das Funktionsprinzip muss nicht unbedingt für einen zusätzlichen Hydraulikkreislauf an einem Arbeitsfahrzeug, zum Beispiel einem Radlader angewendet werden. Das Prinzip lässt sich auch für andere Anwendungen realisieren, bei denen Hydraulikölleitungen über Schnellkupplungen verbunden werden müssen. Zudem kann das System allgemein verwendet werden, wenn ein unerwünscht hoher Druck in Leitungs-, Tank-, Betätigungs- und Speichersystemen von Fluidsystemen entstehen kann.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein Ablaufdiagramm mit dem Verfahren zur Druckentlastung in einem Hydraulikkreis eines Arbeitsfahrzeugs.
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Insbesondere zeigt 1 in der rechten Bildhälfte die Verfahrensschritte, die zur eigentlichen Druckentlastung notwendig sind, während in der linken Bildhälfte zusätzliche, also optionale Abfragen dargestellt sind, die die Sicherheit erhöhen können.
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In Schritt S1 erfolgt eine Betätigung eines Signalgebers, zum Beispiel einer Taste, durch den Bediener.
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In Schritt S2 wird geprüft, ob die Betätigungszeit, also die Dauer, während der der Bediener den Signalgeber betätigt, größer als eine vordefinierte Zeitschwelle ist.
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Wenn dies nicht der Fall ist, interpretiert das Verfahren die Betätigung der Druckentlastung als Versehen bzw. unerwünscht, so dass die weiteren Hydraulikkreise, nämlich der Fahrhydraulikkreis und der Arbeitshydraulikkreis in Schritt S3 freigegeben bleiben. Das Arbeitsfahrzeug kann dann normal verfahren werden. Zudem kann mit Hilfe der Arbeitshydraulik zum Beispiel auch die Ladeanlage bewegt werden.
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Wenn jedoch in Schritt S2 festgestellt wird, dass die Betätigungszeit ausreichend lang ist (z.B. länger als 3s oder 5s), folgt das Verfahren zu Schritt S4, in dem sowohl die Fahrhydraulik als auch die Arbeitshydraulik deaktiviert wird. Insbesondere kann im Schritt S4 softwaremäßig die Erzeugung des Hydraulikvolumenstroms unterbrochen werden. Es erfolgt dann keine Druckerzeugung mehr in dem Fahrhydraulikkreis oder dem Arbeitshydraulikkreis. Ebenso kann auch der Betrieb der Hydraulikpumpe unterbrochen werden, zum Beispiel durch Abschalten des Antriebs oder Entkuppeln der Pumpe vom Antriebsmotor.
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Durch die Maßnahmen in Schritt S4 wird sichergestellt, dass das Fahrzeug nicht mehr bewegt werden kann.
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Dem Schritt S4 schließen sich die in der linken Bildhälfte von 1 gezeigten Sicherheitsabfragen an.
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In Schritt S5 wird für das Hauptbedienelement des Arbeitsfahrzeugs, nämlich den Joystick geprüft, ob er in Neutralstellung steht. Mit Hilfe des Joysticks kann zum Beispiel die Ladeanlage betätigt, also angehoben und abgesenkt werden. Wenn jedoch der Joystick in der Neutralstellung steht, bewegt sich auch die Ladeanlage nicht mehr.
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In Schritt S6 wird geprüft, ob sich die elektrischen Ventile in Neutralstellung befinden. Dabei kann insbesondere geprüft werden, ob die elektrischen Ventile nicht verklemmt oder in anderer Weise hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt sind.
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In Schritt S7 wird geprüft, ob der Fahrersitz des Arbeitsfahrzeugs besetzt ist. Zu diesem Zweck kann in dem Fahrersitz ein Sitzkontaktschalter vorgesehen sein. Wenn ein Fahrer auf dem Sitz sitzt, ist der Sitzkontaktschalter geschlossen. Eine Sicherheitsbedingung ist es daher, dass der Sitzkontaktschalter offen und somit der Fahrersitz nicht besetzt ist.
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In Schritt S8 wird geprüft, ob das Fahrzeug steht, also seine Fahrgeschwindigkeit Null beträgt. Hierbei kann einerseits die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden. Andererseits kann auch die Stellung einer Handbremse oder Feststellbremse überprüft werden.
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Nur dann, wenn die Sicherheitsabfragen in den Schritten S5 bis S8 zu positiven Ergebnissen geführt haben, schreitet das Verfahren zu Schritt S9 fort.
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Wenn hingegen in einer der Sicherheitsabfragen S5 bis S8 eine negative Antwort ermittelt wurde, geht das Verfahren zurück zu Schritt S2 und die Abfragen beginnen erneut.
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Vor Erreichen des Schritts S9 steht fest, dass nunmehr der Hydraulikkreis druckentlastet werden kann. Zu diesem Zweck wird in Schritt S9 das Vorsteuerventil des Hydraulikkreises (Zusatzkreis) betätigt, das seinerseits leistungsarm ist und das leistungsstarke Hauptsteuerventil in Schritt S10 betätigt.
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In Schritt S10 erfolgt die eigentliche Druckentlastung zum Tank. Über das Hauptventil (Bezeichnung „Ventil" in Schritt S10) kann Hydraulikfluid zum Tank abgebaut werden.
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Die Schritte S9 und S10 beziehen sich auf einen getrennten Aufbau eines Vorsteuerventils einerseits und eines Hauptventils andererseits. Bei anderen technischen Lösungen ist es auch möglich, direkt das Hauptventil anzusteuern, zum Beispiel mit Hilfe einer elektrischen Ansteuerung. In diesem Fall ist der Schritt S9 nicht erforderlich, weil dann auch kein Vorsteuerventil vorhanden ist.
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In Schritt S11 wird ergänzend geprüft, dass das Vorsteuerventil lange genug geöffnet bleibt, um auch das Hauptventil in Schritt S10 offen zu halten. Das Vorsteuerventil darf also in Schritt S9 nicht nach zu kurzer Zeit wieder schließen.
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Danach fährt das Verfahren mit Schritt S3 fort, der oben bereits erläutert wurde. In Schritt S3 kann das gesamte System, also auch der Fahrhydraulikkreis und der Arbeitshydraulikkreis wieder hochgefahren werden. Die Druckentlastung ist dann bereits erfolgt.
