DE102020135108A1 - Hydraulisches System eines Flurförderzeugs - Google Patents

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Björn Bullermann
Sebastian Schanuer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System (1) eines Flurförderzeugs, wobei das hydraulische System (1) eine Arbeitshydraulik (2) aufweist, die zumindest einen Verbraucher (3; 4; 5) umfasst, wobei zur Versorgung der Verbraucher eine Hydraulikpumpe (15), insbesondere eine im Fördervolumen konstante Konstantpumpe, vorgesehen ist, die in eine Förderleitung (19) fördert, wobei an die Förderleitung (19) Steuerventileinrichtungen (10; 11; 12) zur Steuerung der Verbraucher (3; 4; 5) der Arbeitshydraulik (2) angeschlossen sind. Es wird vorgeschlagen, dass eine elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) vorgesehen ist, über die der die Verbraucher (3; 4; 5) betätigende Lastdruck variabel einstellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System eines Flurförderzeugs, wobei das hydraulische System eine Arbeitshydraulik aufweist, die zumindest einen Verbraucher umfasst, wobei zur Versorgung der Verbraucher eine Hydraulikpumpe, insbesondere eine im Fördervolumen konstante Konstantpumpe vorgesehen, ist, die in eine Förderleitung fördert, wobei an die Förderleitung Steuerventileinrichtungen zur Steuerung der Verbraucher der Arbeitshydraulik angeschlossen sind.
  • Bei hydraulischen Systemen, insbesondere hydraulischen Antriebssystemen, von Flurförderzeugen, beispielsweise Gabelstaplern, ist es bekannt, die Verbraucher der Arbeitshydraulik mittels einer als Konstantpumpe mit einem konstanten Fördervolumen ausgebildeten Pumpe mit Druckmittel zu versorgen. Zu den Verbrauchern der Arbeitshydraulik gehört beispielsweise ein Hubantrieb mit einem hydraulischen Hubzylinder zum Heben und Senken einer, insbesondere auf einem Lastaufnahmemittel angeordneten, Last. Das Lastaufnahmemittel kann beispielsweise Lastgabeln umfassen, die an einem höhenbeweglich an einem Hubgerüst angeordneten Hubschlitten befestigt sind. Ein weiterer Verbraucher kann ein Neigeantrieb des Hubgerüstes sein. Außerdem kann einer der Verbraucher auch von einer Zusatzhydraulik gebildet sein, beispielsweise einem Seitenschieberantrieb für das Lastaufnahmemittel.
  • Nach dem Stand der Technik wird der die Verbraucher betätigende Lastdruck durch eine Einstellung eines mechanischen Druckbegrenzungsventils begrenzt. Von Nachteil ist dabei, dass diese Einstellung des Druckbegrenzungsventils Toleranzen in der Fertigung des Druckbegrenzungsventils unterliegt. Außerdem besteht eine Volumenstrom- und Viskositätsabhängigkeit. Darüber hinaus ermöglicht die feste Einstellung des mechanischen Druckbegrenzungsventils keine Unterscheidung im Arbeitspunkt.
  • Geübte Fahrer schätzen beim Lasthandling das Lastgewicht und bewerten dieses im Bezug zur Fahrzeugtonnage des Flurförderzeugs. Hierbei muss der Fahrer die eingeschätzte Last sowohl mit der Fahrzeugtonnage des Flurförderzeugs abgleichen als auch mit dem Traglastdiagramm. Diese Einschätzung ist fehleranfällig und ist auch für ungeübte Fahrer teilweise aufgrund von komplexen Geometrien oder nicht einsehbaren Lasten nur schwer möglich. Dieses Problem kann zu Unfällen oder Performance-Verlust führen. Erschwerend kommt hinzu, dass mit einer Systemeinstellung zum Beispiel sowohl der Lastdruck eines Haupt-Hubzylinders als auch eines Frei-Hubzylinders und darüber hinaus auch Viskositätsunterschiede und variable Durchflussmengen des Druckbegrenzungsventils abgedeckt sein müssen.
  • Eine andere bekannte Methode zur Lastdruckbegrenzung besteht darin, die Last auf den Lastgabeln durch den wirkenden Lastdruck im Hubzylinder, welcher mittels eines Drucksensors in der Hydraulikleitung zum Hubzylinder erfasst wird, zu bestimmen. Bei Überschreitungen eines Grenz-Lastdrucks im Hubzylinder ist es geläufig, die Hydraulikzufuhr zu unterbinden. Dies kann auf zwei Arten geschehen, entweder mittels Abschaltens eines elektrisch angesteuerten Ventils in der Heben-Sektion des Hubantriebs oder mittels Abschaltens des Pumpenantriebs.
  • Diese Methode hilft Fahrern beim Einschätzen, ob die Last vom Flurförderzeug gehandelt werden kann oder nicht. Allerdings kann diese Methode nicht verhindern, dass zu große Lasten überhaupt aufgenommen werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass auch bei veränderlichen Betriebsbedingungen eine zuverlässige Lastdruckbegrenzung ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, über die der die Verbraucher betätigende Lastdruck variabel einstellbar ist.
  • Dabei sieht eine besonders zweckmäßige Variante der Erfindung vor, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung als elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Druckbegrenzungsventil in Richtung einer Sperrstellung von einer mechanisch vorgegebenen Federkraft beaufschlagt und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung in Richtung der Sperrstellung oder in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt, insbesondere einem Elektromagneten mit einer Spule. Dabei ist die Spule mittels eines elektrischen Steuerstroms ansteuerbar, wobei im stromlosen Zustand der Spule eine Systemabsicherung durch die Federkraft ermöglicht wird und im strombeaufschlagten Zustand der Spule eine variable Lastdruckeinstellung ermöglicht wird.
  • Mit der Federkraft kann der minimale Systemdruck abgesichert werden. Zweckmäßigerweise ist hierzu die mechanisch vorgegebene Federkraft auf eine Systemabsicherung mit einem Lastdruck von ca. 0 bar bis ca. 25 bar, insbesondere von ca. 20 bar, ausgelegt.
  • Mit der Federkraft kann alternativ der maximale Systemdruck abgesichert werden. Zweckmäßigerweise ist hierzu die mechanisch vorgegebene Federkraft auf eine Systemabsicherung mit einem Lastdruck von ca. 200 bar bis ca. 300 bar, insbesondere von ca. 280 bar, ausgelegt.
  • Bevorzugt ist die elektrische Betätigungseinrichtung vorteilhafterweise auf eine variable Lastdruckeinstellung von ca. 0 bar bis ca. 280 bar, insbesondere von ca. 20 bar bis ca. 250 bar, ausgelegt.
  • Sofern mit der Federkraft der minimale Systemdruck abgesichert wird, wird somit zur variablen Lastdruckeinstellung der Systemdruck durch Ansteuerung der elektrischen Betätigungseinrichtung erhöht. Sofern alternativ mit der Federkraft der maximale Systemdruck abgesichert wird, wird somit zur variablen Lastdruckeinstellung der Systemdruck durch Ansteuerung der elektrischen Betätigungseinrichtung reduziert.
  • Die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung kann direkt an die Förderleitung angeschlossen sein, um die variable Lastdruckeinstellung zu ermöglichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Förderleitung eine Umlaufdruckwaage zugeordnet, die mittels einer Lastdruckmeldekette von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt ist.
  • Eine andere zweckmäßige Variante der Erfindung sieht hierbei vor, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung ein fest eingestelltes, mechanisches Druckbegrenzungsventil und ein elektrisch ansteuerbares Steuerungsventil umfasst. Dabei steuert das elektrisch ansteuerbare Steuerungsventil die Umlaufdruckwaage, wobei im stromlosen Zustand des Steuerungsventils die Umlaufdruckwaage in einen hydraulischen Umlaufbetrieb geschaltet ist, in dem die Förderleitung mit einem Behälter verbunden ist, und im strombeaufschlagten Zustand des Steuerungsventils die Umlaufdruckwaage mit variablem Lastdruck beaufschlagt ist.
  • Grundsätzlich kann die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung an unterschiedlichen Stellen des hydraulischen Systems untergebracht sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung der Umlaufdruckwaage in der Lastdruckmeldekette vorgeschaltet. Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil ist hierzu eingangsseitig an eine den höchsten Lastdruck der Verbraucher führende Lastdruckleitung angeschlossen und von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagt.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung der Förderleitung zugeordnet ist, insbesondere der Umlaufdruckwaage in der Förderleitung vorgeschaltet ist. Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil ist hierzu eingangsseitig an die Förderleitung der Hydraulikpumpe angeschlossen und von dem in der Förderleitung anstehenden Förderdruck in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagt.
  • Zur Ansteuerung der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, welche mit der Druckbegrenzungseinrichtung in Wirkverbindung steht.
  • Die elektronische Steuereinrichtung kann gemäß einer Weiterbildung mit mindestens einer, den Lastdruck erfassenden, Sensoreinrichtung in Wirkverbindung stehen.
  • Dabei ist die elektronische Steuereinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, einen von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Wert des Lastdrucks mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen, Maximalwert des Lastdrucks zu vergleichen, einen Sollwert des Lastdrucks der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung vorzugeben und den Sollwert so zu regeln, dass der erfasste Ist-Wert den zulässigen Maximalwert nicht übersteigt.
  • Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Sollwert des Lastdrucks iterativ zu erhöhen, bis der Ist-Wert des Lastdrucks den Maximalwert des Lastdrucks erreicht.
  • Der Maximalwert des Lastdrucks kann beispielsweise in der Steuereinrichtung hinterlegt sein.
  • Vorteilhafterweise wird der Lastdruck bei der Ansteuerung eines Verbrauches und somit beim Einschalten einer Arbeitshydraulikachse mittels Vorsteuerung dynamisch begrenzt.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Maximalwert des Lastdrucks betriebsabhängig aus vorgegebenen Betriebspunktdiagrammen auszulesen. Auf diese Weise kann für jede Betriebssituation der passende Maximalwert des Lastdrucks gewählt werden.
  • Die Erfindung ermöglicht es, insbesondere beim Aufnehmen einer unzulässig hohen Last mit der Lastaufnahmeeinrichtung des Flurförderzeugs, die Bewegung, insbesondere die Hubbewegung, der Lastaufnahmeeinrichtung zu unterbinden, ohne den Antrieb der Arbeitshydraulik zu unterbrechen.
  • Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Systems lässt sich anhand der folgenden drei Systembestandteile erläutern:
    1. 1. Sensorik:
      • Die Sensorik ermittelt den Lastdruck der aufgenommenen Last. Hierzu ist die mindestens eine, den Lastdruck erfassende, Sensoreinrichtung vorgesehen.
      • Die Sensoreinrichtung kann zum Beispiel als Lastdrucksensor in einer Hydraulikleitung oder als Sensoreinrichtung ausgebildet sein, mit der das
      • Drehmoment eines die Hydraulikpumpe der Arbeitshydraulik antreibenden Antriebsmotors ermittelt werden kann.
      • Das erfindungsgemäße hydraulische System funktioniert jedoch ebenfalls ohne zusätzliche Sensorik, die den Lastdruck der aufgenommenen Last ermittelt.
    2. 2. Signalverarbeitung:
      • Die Sensorsignale der Sensoreinrichtung werden in der Steuereinrichtung ausgewertet. Dabei vergleicht die Steuereinrichtung den ermittelten Ist-Wert des Lastdrucks mit dem maximal zulässigen Maximalwert des Lastdrucks des Flurförderzeugs. Der Maximalwert des Lastdrucks ist in der Steuereinrichtung hinterlegt oder kann von der Steuereinrichtung ausgelesen werden. Anstelle eines harten Grenzwertes für den Maximalwert des Lastdrucks kann auch ein Werte-Intervall definiert sein.
      • Die Steuereinrichtung regelt über den Systemeingriff den Ist-Wert des Lastdrucks der aufgenommen Last bis auf den zulässigen Maximalwert des Lastdrucks.
      • Zweckmäßigerweise wird erst die maximale Hubkraft für die Hubbewegung der Lastaufnahmeeinrichtung des Flurförderzeugs von der Steuereinrichtung frei geschaltet, nachdem mittels eines in der Steuereinrichtung programmierten Algorithmus verifiziert wurde, dass die Erhöhung der Hubkraft nicht zur Überschreitung des in der Steuereinrichtung hinterlegten Maximalwerts des Lastdrucks führt.
      • In der Steuereinrichtung kann dieser Arbeitspunkt bei jedem Hubvorgang neu ermittelt werden oder sich adaptiv auf vorherige Arbeitspunkte beziehen. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Vorsteuerung, um sowohl Performance-Arbeitspunkte anzusteuern als auch unzulässige Lastdruckerhöhungen zu verhindern.
    3. 3. Systemeingriff:
      • Über den Systemeingriff kann der Lastdruck variabel eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Hubkraft reduziert. Hierzu ist erfindungsgemäß das üblicherweise verwendete mechanische Druckbegrenzungsventil durch die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung ersetzt, die eine proportionale Regelung des Lastdrucks ermöglicht.
  • Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
    • Die Aufnahme und/oder das Anheben von zu hohen Lasten wird zuverlässig verhindert. Das Flurförderzeug nimmt der Bedienperson die komplexe Selbsteinschätzung/-bewertung ab. Das Flurförderzeug kann nicht mit zu hohen Lasten verfahren werden. Einflüsse des mechanischen Druckbegrenzungsventils, wie fertigungsbedingte Toleranzbehaftung, Volumenstrom- und Viskositätsabhängigkeit, werden eliminiert. Die manuelle Einstellung des mechanischen Druckbegrenzungsventils entfällt. Die Hydraulikpumpe behält stetig die Förderung bei, wodurch sich eine Standzeiterhöhung ergibt.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass erfindungsgemäß die Lastdruckbegrenzung arbeitspunktunabhängig ist. Mit dieser neuartigen arbeitspunktunabhängigen Lastdruckbegrenzung werden sowohl ein Überschreiten des maximal zulässigen Lastdrucks sowie mechanische Überbeanspruchungen verhindert. Somit hilft die Erfindung sowohl die Sicherheit des Flurförderzeugs zu erhöhen als auch die Komponenten zu schützen. Besonders die Unterscheidung der Querschnittsunterschiede, die mechanisch notwendig sind, um Hubstufen, beispielweise eines Freihubs und eines Masthubs, gesteuert nacheinander ausfahren zu können, individual zu begrenzen sowie die Temperatur- und die Volumenstromunabhängigkeit ergeben eine Performance-Steigerung des Flurförderzeugs.
  • Vorteilhaft gegenüber den bereits verfügbaren Lösungen ist auch, dass das Lastheben kontrolliert lastabhängig in den Stillstand gefahren werden kann. Dabei kann als Stellgröße die Last reduziert werden. Hierbei ist besonders hervorzuheben, dass erfindungsgemäß verhindert werden kann, zu viel Last auf zu nehmen.
  • Der erfindungsgemäße Einsatz der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung hat außerdem den Vorteil, dass die Hydraulikpumpe im komponentenschonenden Betrieb bleibt, weiterhin Druckmittel fördert und somit die interne Lagerschmierung aufrecht hält. Dies bewirkt ebenfalls eine Standzeiterhöhung. Zusätzlich kann verhindert werden, dass die Hydraulikpumpe beim Einschalten mit hohen Systemdrücken und somit Lastdrücken beaufschlagt wird.
  • Alle Sektionen des hydraulischen Systems können durch die variable Lastdruckbegrenzung individuell beschränkt beziehungsweise limitiert werden. Dies gilt insbesondere für die Hubhydraulik, das Vor- und Rückneigen des Hubgerüstes sowie Zusatzhydrauliken, deren Lastdrücke jeweils individuell begrenzt werden können. So wird bei Mastwechsel oder wechselndem Anbaugerät auch ein jeweiliger maximal zulässiger Lastdruck hinterlegt.
  • Die Konstantpumpe kann zum Antrieb mit einem als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor in trieblicher Verbindung stehen. Das erfindungsgemäße hydraulische Antriebssystem kann somit in Flurförderzeugen mit einem elektrischen, beispielsweise batterie-elektrischen, Antriebssystem eingesetzt werden.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
    • 1 einen Schaltplan eines hydraulischen Systems eines Flurförderzeugs in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    • 2 eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung und
    • 3 eine dritte alternative Ausführungsform der Erfindung.
  • In der 1 ist ein Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems 1 eines Flurförderzeugs, beispielsweise eines Gabelstaplers, dargestellt.
  • Das hydraulische System 1 weist eine Arbeitshydraulik 2 auf, die mehrere Verbraucher 3, 4, 5 umfasst. Der Verbraucher 3 ist beispielsweise als Hubantrieb ausgebildet, der zumindest einen hydraulischen Hubzylinder, der mit einem nicht näher dargestellten Lastaufnahmemittel der Flurförderzeugs zum Heben und Senken einer Last in Verbindung steht. Der Verbraucher 4 ist beispielsweise als Neigeantrieb eines Hubgerüstes ausgebildet. Der Verbraucher 5 ist von einer Zusatzhydraulik gebildet, beispielsweise einem Seitenschieberantrieb für das Lastaufnahmemittel.
  • Die Verbraucher 3, 4, 5 sind jeweils mittels einer Steuerventileinrichtung 10, 11 ,12, beispielsweise eines in Zwischenstellungen drosselnden Wegeventils, steuerbar, die in einem Steuerventilblock 13 zusammengefasst sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Steuerventileinrichtung 10 zur Steuerung der Senkenbewegung und der Hebenbewegung des als Hubantrieb ausgebildeten Verbrauchers 3 dargestellt. Zur Steuerung der Verbraucher 4, 5 ist jeweils eine Steuerventileinrichtung 11, 12 vorgesehen.
  • Zur Versorgung der Arbeitshydraulik 2 ist eine Hydraulikpumpe 15, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine im Fördervolumen konstante Konstantpumpe ausgebildet ist, vorgesehen, die zum Antrieb mit einem Antriebsmotor 16, beispielsweise einem Elektromotor, in Wirkverbindung steht. Die Hydraulikpumpe 15 ist im offenen Kreislauf betrieben, die Druckmittel mittels einer Ansaugleitung 17 aus einem Behälter 18 ansaugt und in eine Förderleitung 19 fördert, die zu dem Steuerventilblock 13 geführt ist und an die die Steuerventileinrichtungen 10, 11, 12 der Verbraucher 3, 4, 5 angeschlossen sind.
  • Der Förderleitung 19 ist eine Umlaufdruckwaage 25 zugeordnet. Die Umlaufdruckwaage 25 ist in einer von der Förderleitung 19 zu dem Behälter 18 geführten Zweigleitung 26 angeordnet. Die Umlaufdruckwaage 25 weist eine Sperrstellung 25a und eine Durchflussstellung 25b auf. In Richtung der Sperrstellung 25a ist die Umlaufdruckwaage 25 mittels einer Lastdruckmeldekette 27 von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher 3, 4, 5 beaufschlagt. In Richtung der Sperrstellung 25a ist die Umlaufdruckwaage 25 weiterhin von einer Feder 29 beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung 25b ist die Umlaufdruckwaage 25 von dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 15 beaufschlagt. Hierzu ist eine von der Förderleitung 19, im dargestellten Ausführungsbeispiel von der Förderzweigleitung 19b, abzweigende Steuerleitung 28 an eine in Richtung der Durchflussstellung 25b wirkende Steuerfläche der Umlaufdruckwaage 25 geführt.
  • An die Förderleitung 19 sind mittels entsprechender Förderzweigleitungen 19c, 19d, 19e die Steuerventileinrichtungen 10, 11, 12 und somit die Verbraucher 3, 4, 5 der Arbeitshydraulik 2 angeschlossen.
  • Die Lastdruckmeldekette 27 umfasst Wechselventile 44, 45, um den höchsten Lastdruck der Verbraucher 3, 4, 5 in eine Lastdruckleitung 42 zu melden, die an eine in Richtung der Sperrstellung 25a wirkende Steuerfläche der Umlaufdruckwaage 25 geführt ist.
  • Zur Lastdruckbegrenzung ist erfindungsgemäß eine elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung 31 vorgesehen, die in die Lastdruckleitung 42 eingeschaltet und der Umlaufdruckwaage 25 in der Lastdruckmeldekette 27 vorgeschaltet ist. Die Druckbegrenzungseinrichtung 31 ist als elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil 33 ausgebildet. Das Druckbegrenzungsventil 33 ist ein Proportionalventil mit elektromagnetischer Steuerung, das beliebige Zwischenstellungen zwischen offen und geschlossen annehmen kann.
  • Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil 33 ist eingangsseitig an die Lastdruckleitung 42 angeschlossen und steht ausgangsseitig mit dem Behälter 18 in Verbindung. In Richtung einer Sperrstellung ist das Druckbegrenzungsventil 33 von einer mechanisch vorgegebenen Federkraft einer Federeinrichtung 50 und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung 51 beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung ist das Druckbegrenzungsventil 33 von dem in der Lastdruckleitung 42 anstehenden höchsten Lastdruck der Verbraucher 3, 4, 5 beaufschlagt. Die Betätigungseinrichtung 51 ist bevorzugt als Elektromagnet, beispielsweise Proportionalmagnet, mit einer Spule ausgebildet, die mittels eines elektrischen Steuerstroms ansteuerbar ist. Im stromlosen Zustand der Betätigungseinrichtung 51 ist eine Systemabsicherung durch die Federkraft der Federeinrichtung 50 ermöglicht und im strombeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung 51 eine variable Lastdruckeinstellung ermöglicht. Im stromlosen Zustand der Betätigungseinrichtung 51 erfolgt bevorzugt eine Systemabsicherung durch eine mechanische Voreinstellung des Druckbegrenzungsventils 33 auf einen Mindestdruck von beispielsweise 20 bar. Im strombeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung 51 wird der Lastdruck durch das Druckbegrenzungsventil 33 variabel auf 20 bar bis 250 bar eingestellt.
  • Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil 33 steht zur Ansteuerung mit einer, in der 1 nicht dargestellten, elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung. Außerdem steht die Steuereinrichtung mit einer, in der Figur nicht dargestellten, den Lastdruck erfassenden, Sensoreinrichtung in Wirkverbindung.
  • Dabei ist die elektronische Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Wert des Lastdrucks mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen, Maximalwert des Lastdrucks zu vergleichen, einen Sollwert des Lastdrucks der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung vorzugeben und den Sollwert so zu regeln, dass der erfasste Ist-Wert den zulässigen Maximalwert nicht übersteigt. Dabei wird der Sollwert des Lastdrucks mittels eines in der Steuereinrichtung programmierten Algorithmus iterativ erhöht, bis der Ist-Wert des Lastdrucks den Maximalwert des Lastdrucks erreicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die maximale Hubkraft für die Hubbewegung der Lastaufnahmeeinrichtung des Flurförderzeugs erst von der Steuereinrichtung frei geschaltet wird, nachdem mittels des Algorithmus verifiziert wurde, dass die Erhöhung der Hubkraft nicht zur Überschreitung des in der Steuereinrichtung hinterlegten Maximalwerts des Lastdrucks führt.
  • In der 2 ist eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die als elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil 33 ausgebildete Druckbegrenzungseinrichtung 31 in die Förderleitung 19 eingeschaltet ist.
  • Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil 33 steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung, deren Funktion bereits oben erläutert wurde.
  • Das elektrisch ansteuerbare Druckbegrenzungsventil 33 ist eingangsseitig an die Förderleitung 19 der Hydraulikpumpe 15 angeschlossen und steht ausgangsseitig mit dem Behälter 18 in Verbindung. In Richtung einer Sperrstellung ist das Druckbegrenzungsventil 33 von einer mechanisch vorgegebenen Federkraft der Federeinrichtung 50 und von der elektrischen Betätigungseinrichtung 51 beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung ist das Druckbegrenzungsventil 33 von dem in der Förderleitung 19 anstehenden Förderduck der Hydraulikpumpe 15 beaufschlagt. Die Betätigungseinrichtung 51 ist bevorzugt als Elektromagnet, beispielsweise Proportionalmagnet, mit einer Spule ausgebildet, die mittels eines elektrischen Steuerstroms ansteuerbar ist. Im stromlosen Zustand der Betätigungseinrichtung 51 ist eine Systemabsicherung durch die Federkraft der Federeinrichtung 50 ermöglicht und im strombeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung 51 eine variable Lastdruckeinstellung ermöglicht. Im stromlosen Zustand der Betätigungseinrichtung 51 erfolgt bevorzugt eine Systemabsicherung durch eine mechanische Voreinstellung des Druckbegrenzungsventils 33 auf einen Mindestdruck von beispielsweise 20 bar. Im strombeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung 51 wird der Lastdruck durch das Druckbegrenzungsventil 33 variabel auf 20 bar bis 250 bar eingestellt.
  • In der 2 ist weiterhin die Umlaufdruckwaage 25 vorgesehen. Bei einem Anschluss des elektrisch ansteuerbaren Druckbegrenzungsventils 33 an die Förderleitung 19 der Hydraulikpumpe 15 gemäß der 2 ist jedoch ebenfalls eine Variante ohne Umlaufdruckwaage 25 möglich.
  • Die 3 zeigte eine dritte alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung 31 ein fest eingestelltes, mechanisches Druckbegrenzungsventil 32 und ein elektrisch ansteuerbares Steuerungsventil 34 umfasst. Die Druckbegrenzungseinrichtung 31 ist in die Lastdruckleitung 42 eingeschaltet und der Umlaufdruckwaage 25 in der Lastdruckmeldekette 27 vorgeschaltet. Das Druckbegrenzungsventil 32 ist eingangsseitig an die Lastdruckleitung 42 angeschlossen und steht ausgangsseitig mit dem Behälter 18 in Verbindung. In Richtung einer Sperrstellung ist das Druckbegrenzungsventil 32 von einer mechanisch vorgegebenen Federkraft der Federeinrichtung 50 beaufschlagt. In Richtung der Durchflussstellung ist das Druckbegrenzungsventil 32 von dem in der Lastdruckleitung 42 anstehenden höchsten Lastdruck der Verbraucher 3, 4, 5 beaufschlagt. Das elektrisch ansteuerbare Steuerungsventil 34 steuert die Verbindung der Federseite der Umlaufdruckwaage 25 mit der Lastdruckleitung 42 bzw. mit dem Behälter 18. Das elektrisch ansteuerbare Steuerungsventil 34 weist eine erste Steuerstellung 34a, in der die Lastdruckleitung 42 abgesperrt ist und die Federseite der Umlaufdruckwaage 25 zum Behälter 18 entlastet ist, und eine zweite Steuerstellung 34b auf, in der die Lastdruckleitung 42 mit der Federseite der Umlaufdruckwaage 25 verbunden ist. Das Steuerungsventil 34 ist von einer Feder 60 in die erste Steuerstellung 34a und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung 61, beispielsweise einem Elektromagnet, insbesondere einem Proportionalmagnet, in die zweite Steuerstellung 34b beaufschlagt.
  • Das Steuerungsventil 34 steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung, deren Funktion bereits oben erläutert wurde.
  • Im stromlosen Zustand des Steuerungsventils 34 (erste Steuerstellung 34a) ist die Umlaufdruckwaage 25 in einen hydraulischen Umlaufbetrieb mit Förderung des Druckmittels in den Behälter 18 geschaltet, wobei die Verbraucher 3, 4, 5 umgangen werden. Für die Systemabsicherung in diesem Neutralumlauf sorgt die Umlaufdruckwaage 25 mit einem voreingestellten Mindestdruck an der Feder 29 von beispielsweise 8 bar. Im strombeaufschlagten Zustand des Steuerungsventils 34 (zweite Steuerstellung 34b) ist das der Lastdruckleitung 32 zugeordnete Druckbegrenzungsventil 32 aktiv und die Umlaufdruckwaage 25 mit variablem Lastdruck beaufschlagt. Eine Softwarelogiktabelle der elektronischen Steuereinrichtung im Hintergrund sorgt für die variable Einstellung.

Claims (16)

  1. Hydraulisches System (1) eines Flurförderzeugs, wobei das hydraulische System (1) eine Arbeitshydraulik (2) aufweist, die zumindest einen Verbraucher (3; 4; 5) umfasst, wobei zur Versorgung der Verbraucher eine Hydraulikpumpe (15), insbesondere eine im Fördervolumen konstante Konstantpumpe, vorgesehen ist, die in eine Förderleitung (19) fördert, wobei an die Förderleitung (19) Steuerventileinrichtungen (10; 11; 12) zur Steuerung der Verbraucher (3; 4; 5) der Arbeitshydraulik (2) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) vorgesehen ist, über die der die Verbraucher (3; 4; 5) betätigende Lastdruck variabel einstellbar ist.
  2. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) als elektrisch ansteuerbares Druckbegrenzungsventil (33) ausgebildet ist.
  3. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (33) in Richtung einer Sperrstellung von einer mechanisch vorgegebenen Federkraft und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Elektromagneten mit einer Spule, beaufschlagt ist, welche mittels eines elektrischen Steuerstroms ansteuerbar ist, wobei im stromlosen Zustand der Spule eine Systemabsicherung durch die Federkraft ermöglicht wird und im strombeaufschlagten Zustand der Spule eine variable Lastdruckeinstellung ermöglicht wird.
  4. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch vorgegebene Federkraft auf eine Systemabsicherung mit einem Lastdruck von ca. 0 bar bis ca. 25 bar, insbesondere von ca. 20 bar, ausgelegt ist.
  5. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch vorgegebene Federkraft auf eine Systemabsicherung mit einem Lastdruck von ca. 200 bar bis ca. 300 bar, insbesondere von ca. 280 bar, ausgelegt ist.
  6. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Betätigungseinrichtung auf eine variable Lastdruckeinstellung von ca. 0 bar bis ca. 280 bar, insbesondere von ca. 20 bar bis ca. 250 bar, ausgelegt ist.
  7. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderleitung (19) eine Umlaufdruckwaage (25) zugeordnet ist, die mittels einer Lastdruckmeldekette (27) von dem höchsten Lastdruck der Verbraucher (3; 4; 5) in Richtung einer Sperrstellung (25a) beaufschlagt ist.
  8. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) ein fest eingestelltes, mechanisches Druckbegrenzungsventil (32) und ein elektrisch ansteuerbares Steuerungsventil (34) umfasst, welches die Umlaufdruckwaage (25) steuert, wobei im stromlosen Zustand des Steuerungsventils (34) die Umlaufdruckwaage (25) in einen hydraulischen Umlaufbetrieb geschaltet ist, in dem die Förderleitung (19) mit einem Behälter (18) verbunden ist, und im strombeaufschlagten Zustand des Steuerungsventils (34) die Umlaufdruckwaage (25) mit variablem Lastdruck beaufschlagt ist.
  9. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) der Umlaufdruckwaage (25) in der Lastdruckmeldekette (27) vorgeschaltet ist.
  10. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch steuerbare Druckbegrenzungseinrichtung (31) der Förderleitung (19) zugeordnet ist, insbesondere der Umlaufdruckwaage (25) in der Förderleitung (19) vorgeschaltet ist.
  11. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche mit der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung (31) in Wirkverbindung steht
  12. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Steuereinrichtung mit mindestens einer, den Lastdruck erfassenden, Sensoreinrichtung in Wirkverbindung steht.
  13. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, einen von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Wert des Lastdrucks mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen, Maximalwert des Lastdrucks zu vergleichen, einen Sollwert des Lastdrucks der elektronisch steuerbaren Druckbegrenzungseinrichtung (31) vorzugeben und den Sollwert so zu regeln, dass der erfasste Ist-Wert den zulässigen Maximalwert nicht übersteigt.
  14. Hydraulisches System (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Sollwert des Lastdrucks iterativ zu erhöhen, bis der Ist-Wert des Lastdrucks den Maximalwert des Lastdrucks erreicht.
  15. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert des Lastdrucks in der Steuereinrichtung hinterlegt ist.
  16. Hydraulisches System (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Maximalwert des Lastdrucks betriebsabhängig aus vorgegebenen Betriebspunktdiagrammen auszulesen.
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