-
Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Flurförderzeug entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Flurförderzeug mit einem solchen Hydrauliksystem.
-
Ein derartiges Hydrauliksystem ist beispielweise bekannt geworden durch die
DE 10 2010 024 551 A1 . Dieses Dokument offenbart ein Hydrauliksystem einer mobilen Arbeitsmaschine zur Ansteuerung einer Hubfunktionalität, bei dem in einer Rücklaufleitung der Hubfunktion eine Wärmetauschereinrichtung zur Kühlung der Hydraulikflüssigkeit angeordnet ist. Parallel zur Wärmetauschereinrichtung ist ein Umgehungspfad mit einem Überdruckventil angeordnet, so dass bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes in der Rücklaufleitung Hydraulikflüssigkeit durch das Überdruckventil an der Wärmetauschereinrichtung vorbei in den Hydrauliktank zurückgeführt wird. Bei dem hierin beschriebenen Hydrauliksystem eines hydrostatischen Antriebssystems wird eine bedarfsabhängige Kühlung der Hydraulikflüssigkeit erreicht, indem eine Verstellpumpe mit variablem spezifischem Fördervolumen, also geförderter Volumenmenge pro Umdrehung, verwendet und das spezifische Fördervolumen je nach Kühlbedarf gewählt wird. Auf diese Weise kann unabhängig von der Drehzahl der Pumpe die über die Wärmetauschereinrichtung geleitete Menge an Hydraulikflüssigkeit variiert werden.
-
Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass die Wärmetauschereinrichtung in der Rückleitung der Hubfunktionalität eine Drossel bildet. Da Hubfunktionen bei mobilen Arbeitsmaschinen üblicherweise als einfach wirkende Hydraulikfunktionen ausgebildet sind, wird durch den zusätzlichen Widerstand der Wärmetauschereinrichtung in der Rückleitung der Senkenvorgang verlangsamt, insbesondere beim Senken ohne Last. Dies führt zu einer unerwünschten Verringerung der Umschlagleistung, da der Volumenstrom in der Rückleitung wegen des zusätzlichen Widerstandes verringert und damit die Senkengeschwindigkeit reduziert wird.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydrauliksystem eines Flurförderzeugs mit einer Kühleinheit zu schaffen, bei dem eine durch den Kühlvorgang hervorgerufene, unerwünschte Verlangsamung von Hydraulikfunktionen, insbesondere einer Heben-/Senken-Funktion, verhindert wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Es ist ein Hydrauliksystem zum Betätigen zumindest einer Hauptfunktion als Arbeitshydraulik vorgesehen, mit einer Pumpe zur Versorgung der zumindest einen Hauptfunktion, wobei die Pumpe aus einem Hydrauliktank gespeist wird, mit einer ersten Rücklaufleitung zur Rückführung von Hydrauliköl in den Hydrauliktank, mit einer Kühleinheit in der ersten Rücklaufleitung, wobei die Kühleinheit umfasst:
- eine Kühlvorrichtung, die in einem Hauptzweig angeordnet ist, ein druckbetätigtes Ventil, das in einem Nebenzweig angeordnet ist, so dass Hydraulikflüssigkeit an dem Hauptzweig vorbei durch den Nebenzweig fließt, wenn der Druck in der Rücklaufleitung einen Grenzwert überschreitet. Die Pumpe wird durch einen Motor angetrieben. Es kann sich hierbei um einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor handeln. Die Pumpe ist als Konstantpumpe oder Verstellpumpe ausgeführt.
-
Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine zweite Rücklaufleitung vorgesehen und ist weiter vorgesehen, dass der Hydraulikrücklauf aus der Hauptfunktion mittels der zweiten Rücklaufleitung in den Hydrauliktank geführt wird. Es sind also eine erste und eine zweite Rücklaufleitung vorgesehen, wobei eine Kühleinheit in der ersten Rücklaufleitung angeordnet ist und wobei der Hydraulikrücklauf der Hauptfunktion mittels der zweiten Rücklaufleitung und damit an der Kühleinheit vorbei in den Hydrauliktank geführt wird, so dass durch die Drosselwirkung der Kühlvorrichtung der Kühleinheit die Geschwindigkeit der Hauptfunktion nicht reduziert wird.
-
Die Hauptfunktion ist insbesondere eine hydraulische Arbeitsfunktion, die mittels eines einfachwirkenden Hydraulikzylinders ausgeführt wird. Es kann sich hierbei bevorzugt um eine Heben-/Senken-Funktion des Flurförderzeugs handeln. Da die Rückführung des Hydrauliköls beim Ausführen der passiven Bewegung des Zylinders, insbesondere beim Ausführen der Senken-Funktionalität, durch die zweite Rücklaufleitung nicht durch die Kühleinheit geführt und die Fließgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit damit nicht gedrosselt wird, kann mittels des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems trotz der vorhandenen Kühleinheit im Hydrauliksystem eine hohe Senkengeschwindigkeit erreicht werden. Mit anderen Worten ist die zweite Rücklaufleitung frei von der Kühleinheit. Es wird also beim Rücklauf des Hydrauliköls aus der Hauptfunktion durch die zweite Rücklaufleitung kein unerwünschter Drosseleffekt durch eine Kühleinheit erzeugt.
-
Die Kühleinheit in der ersten Rücklaufleitung weist einen Hauptzweig mit einer Kühlvorrichtung auf. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Wärmetauscher oder eine vergleichbare Kühlanordnung zur Abgabe von Wärmeenergie handeln. Die Kühleinheit weist ferner einen Nebenpfad mit einem druckbetätigten Ventil auf. Bei dem druckbetätigten Ventil kann es sich insbesondere um ein Überdruckventil oder ein Druckbegrenzungsventil handeln. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Auslösedruck des druckbetätigten Ventils gewählt wird im Bereich zwischen 0,5 bar und 7,0 bar. Bei einer Wahl des Auslösedrucks aus diesem Bereich ist sichergestellt, dass die Menge an Hydrauliköl, die über die Kühlvorrichtung geleitet wird, groß genug ist für eine effektive Kühlung, ohne jedoch den Rücklauf zu stark zu drosseln. Der genaue Wert für den Auslösedruck ist von den spezifischen Gegebenheiten des Hydrauliksystems wie Leitungslängen und -querschnitten abhängig.
-
Die Verwendung eines druckbetätigten Ventils in einem Nebenpfad der Kühleinheit hat den Vorteil, dass bei zu großen Drücken an der Kühleinheit, ein alternativer Pfad in den Hydrauliktank geöffnet wird, sodass der Hydraulikfluss durch die Kühlvorrichtung nicht zu stark gedrosselt wird. Aufgrund der temperaturabhängigen Viskosität von Hydrauliköl, die Fließfähigkeit von Hydrauliköl steigt bzw. die Viskosität sinkt mit steigender Temperatur, öffnet das druckbetätigte Ventil bevorzugt bei niedrigen Temperaturen, wenn eine Kühlung des Hydrauliköls nicht notwendig oder sogar unerwünscht ist. Dagegen wird der Auslösedruck des druckbetätigten Ventils bei hohen Temperaturen des Hydrauliköls, wenn also die Fließfähigkeit des Hydrauliköls groß ist, in der Regel nicht erreicht und die Hydraulikflüssigkeit in aller Regel durch die Kühlvorrichtung geleitet.
-
Bevorzugt ist zumindest eine Hydraulikfunktion mit pumpengetriebenem Hydraulikrücklauf vorgesehen, deren Hydraulikrücklauf mittels der ersten Rücklaufleitung in den Hydrauliktank geführt wird. Mit anderen Worten ist also die zumindest eine Hydraulikfunktion mit pumpengetriebenem Hydraulikrücklauf so mit der Pumpe des Hydrauliksystems verbunden, dass wenn die Hydraulikfunktion zur Rückführung von Hydrauliköl in den Hydrauliktank betätigt wird, der Hydraulikrücklauf angetrieben von der Pumpe erfolgt. Auf diese Weise kann eine effektive Kühlung des Hydrauliköls erfolgen, da wegen des pumpengetriebenen Rücklaufs der Hydraulikfunktion Druckverluste in der Rücklaufleitung keinen nennenswerten Einfluss auf die Geschwindigkeit der Hydraulikfunktion haben. Hierdurch ist eine maximale Geschwindigkeit der passiven Bewegung der Hauptfunktion, insbesondere einer Senken-Funktion sichergestellt, wobei trotz dessen eine effektive Kühlung des Hydrauliköls erfolgt, nämlich in der ersten Rücklaufleitung der zumindest einen Hydraulikfunktion mit pumpengetriebenem Rücklauf.
-
Besonders vorteilhaft ist zusätzlich zur Hauptfunktion zumindest eine Nebenfunktion als Arbeitshydraulik in dem Hydrauliksystem angeordnet, welche ebenfalls durch die Pumpe gespeist wird. Die zumindest eine Nebenfunktion wird durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder betätigt und der Rücklauf der Nebenfunktion wird mittels der ersten Rücklaufleitung durch die Kühleinheit in den Hydrauliktank geführt. Da die Nebenfunktion mittels eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders betätigt wird, erfolgt die Rückführung des Hydrauliköls in den Hydrauliktank durch die erste Rücklaufleitung damit pumpengetrieben, so dass die Durchleitung des Hydrauliköls durch die drosselnde Kühlvorrichtung und der damit verbundene Druckverlust keine signifikante Verzögerung der Bewegung der Nebenfunktion verursacht. Auf diese Weise kann einerseits eine maximale Geschwindigkeit der passiven Bewegung der Hauptfunktion, beispielsweise der Senkenfunktion, erreicht und andererseits eine effektive Kühlung des Hydrauliköls mittels Rückführung des pumpengetriebenen Rücklaufs der Nebenfunktion durch die erste Rücklaufleitung und damit durch die Kühlvorrichtung erreicht werden.
-
Bei der zumindest einen Nebenfunktion, die bevorzugt mittels eines doppelwirkenden Hydraulikzylinders ausgeführt ist, kann es sich insbesondere um eine Seitenschub-, Schwenkschub-, Mastvorschub- oder Neigefunktion handeln.
-
Weiter vorteilhaft ist zwischen der von der Pumpe zu der Hauptfunktion führenden Förderleitung und der ersten Rücklaufleitung zumindest eine Druckwaage angeordnet, die als Eingangsdruckwaage der Hauptfunktion und/oder der Nebenfunktionen ausgebildet ist, wobei der Ausgang der Druckwaage mittels der ersten Rücklaufleitung mit dem Hydrauliktank verbunden ist. Mit anderen Worten wird der Ölvolumenstrom von der Druckwaage mittels der ersten Rücklaufleitung in den Hydrauliktank geführt. Die Druckwaage dient zur Einstellung eines Drucks im Vorlauf der Haupt- und/oder Nebenfunktionen, so dass bei Überschreiten eines Grenzdrucks oder Grenzdifferenzdruck Hydrauliköl aus dem Vorlauf über die Druckwaage und die erste Rücklaufleitung in den Hydrauliktank zurückgeführt wird. Die Druckwaage öffnet bei einem Grenzdruck bzw. Grenzdifferenzdruck und leitet dann Hydrauliköl über die erste Rücklaufleitung zum Hydrauliktank und damit durch die Kühleinheit, so dass auch hierbei die Durchleitung durch die Kühleinheit mit einem Mindestdruck und damit sehr effektiv erfolgt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Druckwaage um eine Hydraulikfunktion mit pumpengetriebenem Hydraulikrücklauf. Weiter kann durch entsprechende Betätigung des Motors und damit der Pumpe ein gewünschter Durchfluss durch die Druckwaage und damit durch die Kühleinheit eingestellt werden und damit eine Kühlung des Hydrauliköls. Je größer das Fördervolumen der Pumpe, beispielsweise mittels Einstellung der Drehzahl, gewählt wird, je größer ist der Volumenstrom, der von der Druckwaage über die Kühleinheit in den Tank zurückgeleitet wird.
-
Es kann eine Steuereinheit vorgesehen sein zur Ansteuerung des Motors der Pumpe und eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Temperatur des Hydrauliköls des Hydrauliksystems, wobei die Sensoreinheit mittels der Steuereinheit auslesbar ist. Vorteilhaft wird die Drehzahl des Motors und damit der Fördervolumenstrom der Pumpe in Abhängigkeit der durch die Sensoreinheit ermittelten Temperatur des Hydrauliköls eingestellt. Hierdurch kann die durch die Druckwaage in die erste Rücklaufleitung und damit durch die Kühleinheit geleitete Menge an Hydrauliköl eingestellt und damit die Kühlung des Hydrauliköls geregelt werden, je nachdem wie hoch die durch die Sensoreinheit erfasste Temperatur des Hydrauliköls ist. Die Temperatur des Hydrauliköls kann beispielsweise im Bereich der Pumpe gemessen werden. In der Steuereinheit kann beispielsweise eine Kennlinie oder ein funktionaler Zusammenhang hinterlegt sein, der die Abhängigkeit der Pumpendrehzahl von der Temperatur angibt.
-
Weiter bevorzugt umfasst die Kühlvorrichtung einen Lüfter, der durch die Steuereinheit ansteuerbar ist, wobei die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit der von dem Temperatursensor erfassten Hydrauliköltemperatur von der Steuereinheit einstellbar ist. Auf diese Weise wird nicht nur der durch die Kühleinheit geführte Volumenstrom an Hydrauliköl in Abhängigkeit der Temperatur des Hydrauliköls eingestellt, sondern auch die Kühlleistung der Kühlvorrichtung anhand der Temperatur des Hydrauliköls durch die Steuereinheit geregelt. Auch bezüglich der Drehzahl des Ventilators kann beispielsweise eine Kennlinie oder ein funktionaler Zusammenhang in der Steuereinheit hinterlegt sein, der die Abhängigkeit der Ventilatordrehzahl von der Temperatur angibt.
-
Ebenfalls gelöst wird die gestellte Aufgabe für ein Flurförderzeug mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem.
-
Die Erfindung kann in Flurförderzeugen mit verbrennungsmotorisch und auch mit elektrisch angetriebenen Pumpen verwendet werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass im Falle von elektrisch angetriebenen Pumpen diese als Konstantpumpe ausgeführt ist, insbesondere als Zahnradpumpe, und der Fördervolumenstrom der Pumpe mittels der Drehzahl derselben einstellbar ist. Im Falle eines elektrischen Antriebs der Pumpe kann die Drehzahl der Pumpe vollkommen frei gewählt werden. Bei der Verwendung eines verbrennungsmotorischen Antriebs dagegen ist die Drehzahl abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors, so dass in diesem Fall bevorzugt Verstellpumpen zum Einsatz kommen, um das Fördervolumen in größerem Maße variieren zu können.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Figur, die ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem zeigt.
-
Das Hydrauliksystem 1 dient zur Ansteuerung mehrerer Hydraulikfunktionen. Hierbei handelt es sich um eine Hauptfunktion und mehrere Nebenfunktionen. Die Hauptfunktion ist beispielsweise eine Heben-/Senken-Funktionalität, die mittels eines einfachwirkenden Hydraulikzylinders 2 betrieben wird. Die Nebenfunktionen können insbesondere eine Neigen-, eine Seitenschub- und eine Schwenkschubfunktionalität sein, welche mittels doppeltwirkender Hydraulikzylinder 3.1, 3.2, 3.n aktiviert werden. Die Anzahl der verwendeten Nebenfunktionen ist variabel. Die Hydraulikfunktionen werden durch die Pumpe 4 betrieben, welche aus einem Hydrauliktank 5 gespeist wird. Der Antrieb der Pumpe 4 erfolgt mittels des Motors 6, der durch eine Steuereinheit 7 angesteuert wird. Bei der Pumpe kann es sich beispielsweise um eine Konstantpumpe oder eine Verstellpumpe handeln. Bevorzugt wird das Hydrauliksystem in einem elektrisch angetriebenen Flurförderzeug verwendet, in dem die Pumpe eine elektrisch angetriebene Konstantpumpe ist und kann die Drehzahl und damit die Fördermenge der Pumpe somit frei eingestellt werden.
-
Das Ventil 8 dient der Aktivierung der Hauptfunktion in an sich bekannter Weise. Bei dem Ventil kann es sich beispielsweise um ein 3/2-Wegeventil handeln. Die Ventile 9.1, 9.2, 9.n dienen der Aktivierung der Nebenfunktionen. Es kann sich hierbei beispielsweise um 4/2-Wegeventile handeln, die ebenfalls in an sich bekannter Weise durch eine Steuereinheit zur Aktivierung der Nebenfunktionen angesteuert werden. Die Ventile 8, 9.1, 9.2, 9.n können beispielsweise durch nicht dargestellte Steuerleitungen von der Steuereinheit 7 angesteuert werden.
-
Die zweite Rücklaufleitung 10 dient zur Rückführung von Hydrauliköl aus der Hauptfunktion in den Hydrauliktank 5 während des Senkvorgangs. Die erste Rücklaufleitung 11 dient zur Rückführung von Hydrauliköl aus den Nebenfunktionen in den Hydrauliktank 5. Da die Nebenfunktionen mittels doppeltwirkender Hydraulikzylinder 3.1, 3.2, 3.n ausgeführt sind, erfolgt der Hydraulikrücklauf der Nebenfunktionen pumpengetrieben, da das Hydrauliköl aus der jeweiligen Kammer des Hydraulikzylinders mittels Pumpenkraft herausgedrückt wird. In der ersten Rücklaufleitung 11 befindet sich eine Kühleinheit 12 mit einem Hauptzweig 13 und einem Nebenzweig 14. Der Hauptzweig enthält eine Kühlvorrichtung 15, die insbesondere einen Wärmetauscher 16 und einen Lüfter 17 umfasst. Die Kühleinheit kühlt das durch den Hauptzweig 13 fließende Hydrauliköl, das hinter der Kühleinheit in den Hydrauliktank 5 geleitet wird. Der Nebenzweig 14 umfasst ein Überdruckventil 18, welches bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes in der ersten Rücklaufleitung einen alternativen Pfad in den Hydrauliktank 5 öffnet. Insbesondere bei kaltem Hydrauliköl, wenn die Viskosität sehr hoch und damit der Drosseleffekt durch den Wärmetauscher sehr groß ist, fließt eine vergleichsweise geringe Menge Hydrauliköl durch den Wärmetauscher 16, so dass der Kühleffekt eher gering ist, in diesem Fall spricht das Überdruckventil 18 also schnell an und ein großer Anteil des rückgeführten Hydrauliköls fließt über den Nebenzweig 14. Demgegenüber fließt bei hoher Temperatur und damit niedriger Viskosität des Hydrauliköls eine große Menge durch den Wärmetauscher 16 und das Öl wird effektiv gekühlt. Der Nebenzweig 14 und der Hauptzweig 13 können hinter der Kühlvorrichtung 15 und dem Überdruckventil 18 wie in der Figur dargestellt zusammengeführt oder separat in den Hydrauliktank 5 geführt werden.
-
Zusätzlich ist zwischen der von der Pumpe 4 zu der Hauptfunktion 2 führenden Förderleitung 19 und der ersten Rücklaufleitung 11 eine mit einem Load-Sensing-System 20 verbundene Druckwaage 21 angeordnet, die als Eingangsdruckwaage der Hauptfunktion und der Nebenfunktionen ausgebildet ist, wobei der Ölvolumenstrom von der Druckwaage 20 mittels der ersten Rücklaufleitung in den Hydrauliktank geführt wird. Die Druckwaage dient der Einstellung des Drucks am Eingang der Hydraulikfunktionen in an sich bekannter Weise und ist hier lediglich schematisch dargestellt.
-
Je nach Betriebssituation der Hauptfunktion 2 und der Nebenfunktionen 3.1, 3.2 und 3.n sowie der Fördermenge der Pumpe 4 ist die Druckwaage stärker oder weniger stark geöffnet, um den gewünschten Druck in der zu den Haupt- und Nebenfunktionen führenden Hydraulikleitungen einzustellen. Somit fließt je nach Betriebssituation mehr oder weniger Hydrauliköl über die Druckwaage 21 und die erste Rücklaufleitung 11 sowie die Kühleinheit 12 in den Hydrauliktank 5 zurück. Die vom jeweiligen Durchfluss durch die Kühleinheit 12 abhängende Kühlleistung kann entsprechend durch Anpassung der Drehzahl der Pumpe 4 eingestellt werden. Somit handelt es sich bei der Druckwaage 21 um eine Hydraulikfunktion mit pumpengetriebenem Hydraulikrücklauf.
-
Zum Zweck der Einstellung der Pumpendrehzahl ist die Steuereinheit 7 mittels einer Mess- und einer Steuerleitung mit dem Motor 6 verbunden und wird ein Thermometer 22 von der Steuereinheit 7 mittels eines Messleitung ausgelesen und je nach Temperatur des Hydrauliköls der Motor 6 zum Antrieb der Pumpe 4 durch die Steuereinheit 7 angesteuert, so dass bei hoher Temperatur eine große Menge Hydrauliköl durch die Pumpe 4 gefördert und durch die Kühleinheit 12 transportiert wird und bei niedriger Temperatur des Hydrauliköls wenig Flüssigkeitsvolumen gefördert wird. Weitere Kriterien für die Ansteuerung des Motors 4 bzw. der Pumpe 6 ist der aktuelle Leistungsbedarf zur Ansteuerung der Hydraulikfunktionen, welcher beispielsweise anhand der Stellung eines nicht dargestellten Bedienelementes durch die Steuereinheit 7 erfasst werden kann. Die Temperatur des Hydrauliköls wird im Bereich der Pumpe 4 gemessen, kann jedoch beispielsweise auch im Hydrauliktank 5 ermittelt werden. Zusätzlich wird zur Einstellung der Kühlleistung der Kühlvorrichtung 15 ein am Wärmetauscher 16 angeordneter Ventilator 17 je nach benötigter Kühlleistung durch die Steuereinheit 7 mittels eines Steuerleitung angesteuert und die Drehzahl des Lüfters 17 so eingestellt, dass die Kühlleistung des Wärmetauschers 16 je nach Bedarf erhöht oder abgesenkt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hydrauliksystem
- 2
- einfachwirkender Hydraulikzylinder
- 3.x
- doppeltwirkende Hydraulikzylinder
- 4
- Pumpe
- 5
- Hydrauliktank
- 6
- Motor
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Ventil (Hauptfunktion)
- 9.x
- Ventile (Nebenfunktionen)
- 10
- zweite Rücklaufleitung
- 11
- erste Rücklaufleitung
- 12
- Kühleinheit
- 13
- Hauptzweig
- 14
- Nebenzweig
- 15
- Kühlvorrichtung
- 16
- Wärmetauscher
- 17
- Lüfter
- 18
- Überdruckventil
- 19
- Förderleitung
- 20
- Load-Sensing-System
- 21
- Druckwaage
- 22
- Thermometer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010024551 A1 [0002]
