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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Lenkungseinrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, wobei die Lenkungseinrichtung einen Lenkgeber und eine in Abhängigkeit von der Betätigung des Lenkgebers betätigte Lenksteuerventileinrichtung aufweist, die zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung in Verbindung steht und einen hydraulischen Aktuator, insbesondere einen Lenkzylinder, betätigt, wobei die Lenksteuerventileinrichtung mittels mindestens einer elektrischen Betätigungseinrichtung elektrisch betätigt ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, umfassend die hydrostatische Lenkungseinrichtung.
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Bei als Flurförderzeugen, beispielsweise Gegengewichtsgabelstaplern ausgebildeten Flurförderzeugen, sind verschiedene Lenkkonzepte bekannt.
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Bei als Gegengewichtsgabelstaplern ausgebildeten Flurförderzeugen ist es bekannt, die Lenkungseinrichtung als voll-elektrische Lenkungseinrichtung auszuführen. Bei derartigen voll-elektrischen Lenkungseinrichtungen ist zur Erfassung der Betätigung des Lenkgebers an dem Lenkgeber ein elektrischer Sensor angebaut, der mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht. Die elektronische Steuereinrichtung steuert einen elektrischen Aktuator an, der in der Regel als Elektromotor ausgeführt ist und mit dem das zu lenkende Rad bzw. die zu lenkenden Räder gelenkt wird. Bei einer Ausbildung der Lenkungseinrichtung als Regelung ist zusätzlich zu dem als Sollwertsensor ausgeführten Sensor an dem Lenkgeber an dem elektrischen Aktuator bzw. dem gelenkten Rad ein Sensor als Istwertgeber erforderlich zur Erfassung und Rückmeldung des Lenkeinschlags des gelenkten Rades an die elektronische Steuereinrichtung. Bei einer derartigen voll-elektrischen Lenkungseinrichtung wird der Lenkgeber nur als Sollwertgeber genutzt und die Lenkung wird durch die elektronische Steuereinrichtung in Verbindung mit dem elektronischen Aktuator angesteuert. Derartige voll-elektrische Lenkungseinrichtungen sind technisch aufwändig und weisen einen hohen Bauaufwand auf. Ein weiterer Nachteil einer voll-elektrische Lenkungseinrichtung besteht darin, dass keine Notlenkungsfunktion vorgesehen ist, die für den Betrieb des Flurförderzeugs auf öffentlichen Straßen erforderlich und gesetzlich vorgeschrieben ist.
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Bei als Gegengewichtsgabelstaplern ausgebildeten Flurförderzeugen ist es weiterhin bekannt, die Lenkungseinrichtung als hydrostatische Lenkungseinrichtung mit hydraulischer Servounterstützung auszuführen. Eine derartige hydrostatische Lenkungseinrichtung mit hydraulischer Servounterstützung weist eine Lenksteuerventileinrichtung, beispielsweise ein Lenkorbitrol, auf, das von einem Lenkgeber mechanisch betätigt ist. Die Lenksteuerventileinrichtung steht zur Betätigung mit dem Lenkgeber in Verbindung, der in der Regel als Lenkrad ausgebildet ist, das über eine Lenksäule die Lenksteuerventileinrichtung betätigt. Die Lenksteuerventileinrichtung steuert bei einer Betätigung durch den Lenkgeber die Beaufschlagung eines hydraulischen Aktuators mit Druckmittel von einer Hydraulikpumpe, um eine Hilfskraftunterstützung und somit die Servounterstützung zu erzielen. Der hydraulische Aktuator ist in der Regel als Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotor ausgeführt und steht zur Betätigung mit dem zu lenkenden Rad bzw. den zu lenkenden Rädern in Wirkverbindung. Eine Lenkbewegung an dem gelenkten Rad wird somit ausgeführt, indem der hydraulische Aktuator mit Druckmittel beaufschlagt wird. Hierzu wird beim Drehen des Lenkrades die Lenksteuerventileinrichtung ausgelenkt, so dass durch die Versorgung mit Druckmittel von der Hydraulikpumpe die an dem Lenkrad von dem Fahrer des Flurförderzeugs vorgegebene Lenkbewegung unterstützt wird. Das von dem Lenkgeber mechanisch betätigte Lenkorbitrol ermöglicht bei einem Ausfall einer das Lenkorbitrol versorgenden Hydraulikpumpe einen Notlenkungsbetrieb der Lenkungseinrichtung mit erhöhtem Kraftaufwand an dem Lenkrad. Derartige hydrostatische Lenkungseinrichtung mit hydraulischer Servounterstützung ist für den Betrieb des Flurförderzeugs auf öffentlichen Straßen zugelassen.
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Eine derartige hydrostatische Lenkungseinrichtung mit hydraulischer Servounterstützung bildet somit eine Hilfskraftlenkanlage. Dabei wird die Lenkbewegung aus der Muskelkraft über eine mechanische Kopplung zwischen Lenkrad und Lenksteuerventileinrichtung realisiert. Angetrieben von der Muskelkraft des Fahrers fungiert die Lenksteuerventileinrichtung dann als Pumpe, um Druckmittel in den Aktuator der Lenkungseinrichtung zu fördern. Die zusätzliche Hydraulikpumpe, die beispielsweise elektrisch angetrieben sein kann, fördert ebenfalls Druckmittel zur Lenksteuerventileinrichtung und reduziert durch den zusätzlichen Volumenstrom die maximal benötigte Lenkkraft am Lenkrad. Nachteilig an derartigen hydrostatischen Lenkungseinrichtung mit hydraulischer Servounterstützung ist die mechanische Kopplung des Lenksteuerventils mit dem Lenkgeber. Für ein den Lenkgeber mit der Lenksteuerventileinrichtung koppelndes Lenkgestänge, die Lenksteuerventileinrichtung und die an die Lenksteuerventileinrichtung angeschlossenen Hydraulikschläuche muss im Armaturenbrett der Arbeitsmaschine entsprechender Bauraum vorgehalten werden. Zusätzlich muss das als Lenkrad ausgebildete Lenkgeber eine bestimmte Mindestgröße haben, um gegebenenfalls bei Ausfall der von der Hydraulikpumpe bereitgestellten Hilfskraft aus der reinen Muskelkraft lenken zu können.
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Um die mechanische Kopplung des Lenkgebers und der Lenksteuerventileinrichtung zu vermeiden, ist es bereits bei gattungsgemäßen hydrostatischen Lenkungseinrichtungen bekannt, die Lenksteuerventileinrichtung mittels mindestens einer elektrischen Betätigungseinrichtung elektrisch zu betätigen. Eine gattungsgemäße hydrostatische Lenkungseinrichtung, bei der die Lenksteuerventileinrichtung mittels mindestens einer elektrischen Betätigungseinrichtung elektrisch betätigt ist, ist aus der
DE 10 2020 129 275 A1 bekannt. Bei der aus der
DE 10 2020 129 275 A1 bekannten hydrostatischen Lenkungseinrichtung ist die Lenksteuerventileinrichtung von einem Elektromotor betätigt, der zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht, die mit einer die Betätigung des Lenkgebers erfassenden Sensoreinrichtung in Verbindung steht.
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Eine derartige hydrostatischen Lenkungseinrichtung weist jedoch aufgrund der zur Ansteuerung der Lenksteuerventileinrichtung erforderlichen elektronischen Steuereinrichtung einen hohen Bauaufwand auf. Zudem ist im stromlosen Zustand der Arbeitsmaschine und somit im stromlosen Zustand der elektronischen Steuereinrichtung kein Betrieb der Lenksteuerventileinrichtung und somit der hydrostatischen Lenkungseinrichtung möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkungseinrichtung eingangs genannter Gattung zur Verfügung zu stellen, die einen geringen Bauaufwand aufweist und im stromlosen Zustand der Arbeitsmaschine einen Betrieb der Lenksteuerventileinrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lenkgeber mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist, insbesondere trieblich verbunden ist, und der elektrische Generator mit der mindestens einen elektrischen Betätigungseinrichtung der Lenksteuerventileinrichtung verbunden ist, wobei der elektrische Generator ausgebildet ist, bei einer Betätigung des Lenkgebers eine elektrische Leistung zur Ansteuerung, insbesondere Bestromung, der mindestens einen elektrischen Betätigungseinrichtung der Lenksteuerventileinrichtung zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß ist der Lenkgeber direkt mit einem Generator gekoppelt bzw. mit einem Generator versehen. Aus der Lenkbewegung des Fahrers am Lenkgeber wird über den Generator eine elektrische Leistung erzeugt und für die Bestromung der elektrischen Betätigungseinrichtung der Lenksteuerventileinrichtung und somit zur Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung verwendet. In Abhängigkeit von der Betätigungsrichtung und der Lenkgeschwindigkeit des Lenkgebers wird hierbei die Lenksteuerventileinrichtung entsprechend stark bestromt. Die erfindungsgemäße Lenkungseinrichtung weist einen geringen Bauaufwand auf, da keine elektronische Steuereinrichtung für die Ansteuerung und somit zur Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung erforderlich. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Lenkungseinrichtung auch im stromlosen Zustand der Arbeitsmaschine einen Betrieb der Lenksteuerventileinrichtung, da die elektrische Leistung zur Ansteuerung und Bestromung der Lenksteuerventileinrichtung von dem von dem Lenkgeber betätigten Generator erzeugt wird und nicht von einem elektrischen Fahrzeugbordnetz der Arbeitsmaschine bereitgestellt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere die Lenksteuerventileinrichtung an die Versorgungsleitung, an eine zu einem Behälter geführte Ablaufleitung, an eine zu einem ersten Druckraum des Aktuators geführte erste Verbindungsleitung und an eine zu einem zweiten Druckraum des Aktuators geführte zweite Verbindungsleitung angeschlossen ist, wobei die Lenksteuerventileinrichtung eine Neutralstellung aufweist, in der die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung abgesperrt ist, eine erste Lenkstellung aufweist, in der die erste Verbindungsleitung mit der Versorgungsleitung und die zweite Verbindungsleitung mit der Ablaufleitung verbunden ist, und eine zweite Lenkstellung aufweist, in der die zweite Verbindungsleitung mit der Versorgungsleitung und die erste Verbindungsleitung mit der Ablaufleitung verbunden ist, wobei die Lenksteuerventileinrichtung mittels einer ersten elektrischen Betätigungseinrichtung, insbesondere eines Proportionalmagneten, in Richtung der ersten Lenkstellung betätigbar ist und mittels einer zweiten elektrischen Betätigungseinrichtung, insbesondere eines Proportionalmagneten, in Richtung der zweiten Lenkstellung betätigbar ist, wobei die erste elektrische Betätigungseinrichtung mittels eines ersten elektrischen Anschlusskabels mit dem elektrischen Generator verbunden ist und die zweite elektrische Betätigungseinrichtung mittels eines zweiten elektrischen Anschlusskabels mit dem elektrischen Generator verbunden ist. Eine derartige Lenksteuerventileinrichtung, die bevorzugt als Vieranschluss-Dreistellung-Wegeventil (4/3-Wegeventil) ausgebildet ist und die von zwei elektrischen Betätigungseinrichtungen in die entsprechenden Lenkstellung betätigbar ist, kann in einfacher Weise von der von dem Generator, der von dem Lenkgeber betätigt ist, erzeugten elektrischen Leistung in die entsprechende Lenkstellung betätigt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere ein Druckmittelspeicher vorgesehen, der mit der Versorgungsleitung in Verbindung steht. Der Druckmittelspeicher dient bevorzugt dazu, das für die Betätigung des Aktuators erforderliche Druckmittel zur Verfügung zu stellen. Der Druckmittelspeicher bildet somit einen Pufferspeicher für die Bereitstellung der hydraulischen Energie in Form von Druck und Volumen zur Betätigung des Aktuators der Lenkungseinrichtung. Hierdurch werden weitere Vorteile erzielt, da im stromlosen Zustand der Arbeitsmaschine, beispielsweise bei Ausfall der Stromversorgung der Arbeitsmaschine, die Lenksteuerventileinrichtung weiterhin aus der Lenkbewegung des Fahrers der Arbeitsmaschine angesteuert werden wird und eine Bewegung des Aktuators der Lenkungseinrichtung solange erfolgen kann, bis die gespeicherte Energie aus dem Druckmittelspeicher aufgebraucht ist. Der Druckmittelspeicher kann insbesondere je nach benötigtem Speichervolumen in unterschiedlichen Kombinationen realisiert werden. Zum Beispiel können mehrere Druckmittelspeicher in variierender Bauweise, beispielsweise Kolbenspeicher, Blasenspeicher, Membranspeicher, vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere die Versorgungsleitung mit einer Hydraulikpumpe verbunden, die von einem Antriebsmotor, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben ist. Mit einer derartigen Hydraulikpumpe kann in einfacher Weise der Druckmittelspeicher aufgeladen werden, um das für die Betätigung des Aktuators erforderliche Druckmittel bereitstellen zu können. Erreicht beispielsweise der Druckmittelspeicher einen niedrigen Druck, kann dieser automatisch von der Hydraulikpumpe mit Druckmittel aus einem Behälter aufgeladen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere in der Verbindungsleitung zwischen der Hydraulikpumpe und dem Anschluss des Druckmittelspeichers ein in Richtung zur Lenksteuerventileinrichtung öffnendes Sperrventil, insbesondere ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil, angeordnet. Mit einem derartigen Sperrventil in der Verbindungsleitung kann in einfacher Weise die Hydraulikpumpe, insbesondere die abgeschaltete Hydraulikpumpe, von dem im Druckmittelspeicher anstehenden Druck entlastet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere eine den Antriebsmotor der Hydraulikpumpe ansteuernden Steuereinrichtung, insbesondere eine elektronische Steuereinrichtung, vorgesehen. Mit einer derartigen Steuereinrichtung kann in einfacher Weise der Antriebsmotor der Hydraulikpumpe angesteuert werden, um bei entladenem Druckmittelspeicher diesen wieder mit Druckmittel aufzuladen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere der Aktuator mit einem Wegsensor versehen, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt derart ausgebildet, aus dem Signal des Wegsensors die verbrauchte Energie aus dem Druckmittelspeicher und somit den Ladezustand des Druckmittelspeichers zu berechnen. Der Wegsensor an dem Aktuator der Lenkungseinrichtung dient somit als Messgröße, um die bereits verbrauchte Energie aus dem Druckspeicher zu errechnen, so dass der Druckmittelspeicher durch einen entsprechenden Betrieb der Hydraulikpumpe in einfacher Weise immer rechtzeitig nachgeladen werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere eine den Druck des Druckmittelspeichers erfassende Drucksensoreinrichtung vorgesehen, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Mit einer Drucksensoreinrichtung kann direkt der im Druckmittelspeicher vorhandene Druck erfasst werden, so dass der Druckmittelspeicher bei Erreichen eines Minimaldruckes durch einen entsprechenden Betrieb der Hydraulikpumpe in einfacher Weise immer rechtzeitig nachgeladen werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung steht insbesondere die Steuereinrichtung mit der mindestens einen Betätigungseinrichtung der Lenksteuerventileinrichtung in Verbindung und ist die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die mindestens eine Betätigungseinrichtung der Lenksteuerventileinrichtung anzusteuern. Hierdurch kann in einfacher Weise ein automatisierter Betrieb der Lenkungseinrichtung durch eine Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung durch die Steuereinrichtung erzielt werden und/oder durch einen Eingriff der Steuereinrichtung auf die Lenksteuerventileinrichtung eine erhöhte Sicherheit der Lenkungseinrichtung erzielt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung steht insbesondere die Steuereinrichtung mit einer die Betätigung des Lenkgebers erfassenden Sensoreinrichtung in Verbindung. Sofern die Steuereinheit mit einer die Betätigung des Lenkgebers erfassenden Sensoreinrichtung und einem Wegsensor verbunden ist, der die Betätigung des Aktuators erfasst, kann von der Steuereinrichtung in einfacher Weise ein Fehlerfall der Lenkungseinrichtung ermittelt werden und im Fehlerfall ein sicherer Zustand hergestellt werden, beispielsweise indem von der Steuereinrichtung die Lenksteuerventileinrichtung in die Neutralstellung betätigt wird und/oder die Arbeitsmaschine in den Stillstand abgebremst wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist insbesondere in der Versorgungsleitung zwischen dem Anschluss des Druckmittelspeichers und der Lenksteuerventileinrichtung ein elektrisch betätigtes Absperrventil angeordnet, das von der Steuereinrichtung angesteuert ist. Mit einem derartigen Absperrventil in der Versorgungsleitung kann in einfacher Weise die Druckmittelversorgung der Lenksteuerventileinrichtung durch den Druckmittelspeicher in einem Fehlerfall der Lenkungseinrichtung gestoppt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist insbesondere das Absperrventil eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung auf, wobei das Absperrventil mittels einer Feder in die Durchflussstellung beaufschlagt ist und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Schaltmagnet, in die Sperrstellung betätigbar ist. Ein derartiges Absperrventil kann von der Steuereinrichtung durch entsprechende Ansteuerung in einfacher und sicherer Weise in die Sperrstellung betätigt werden, um die Druckmittelversorgung der Lenksteuerventileinrichtung durch den Druckmittelspeicher in einem Fehlerfall der Lenkungseinrichtung zu stoppen.
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Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
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Bei der erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung ist keine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkgeber und der Lenksteuerventileinrichtung erforderlich.
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Zwischen dem am Lenkgeber angeordneten Generator und der Lenksteuerventileinrichtung sind lediglich elektrische Anschlusskabel anstelle von Hydraulikschläuchen erforderlich, wodurch der notwenige Bauraum reduziert werden kann.
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Die Lenksteuerventileinrichtung kann dezentral außerhalb des Armaturenbrettes in der Arbeitsmaschine eingebaut werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung werden weiterhin die an dem Lenkgeber aufzubringen Notlenkkräfte deutlich reduziert, da die Bewegung des Aktuators der Lenkungseinrichtung aus der hydraulischen Energie des Druckspeichers und nicht aus der Muskelkraft am Lenkgeber realisiert wird. Aus der Bewegung des Lenkgebers wird nur durch entsprechende Betätigung des Generators der Steuerstrom für die Ansteuerung und die Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung erzeugt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung wird weiterhin die Reaktionszeit der Lenkungseinrichtung verbessert, da die hydraulische Energie zur Betätigung des Aktuators aus dem Druckmittelspeicher direkt abrufbar ist.
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Weiterhin wird bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung das Geräuschniveau reduziert, da die Hydraulikpumpe nur zum Nachladen des Druckmittelspeichers betrieben werden muss und kein Neutralumlauf mit einer Mindestdrehzahl der Hydraulikpumpe benötigt wird. Weiterhin kann die Drehzahl der Hydraulikpumpe begrenzt werden, da die Hydraulikpumpe für das Laden des Druckmittelspeichers nach einer Lenkbewegung auch länger laufen kann. Hierdurch wird eine erhöhte Energieeffizienz der Lenkungseinrichtung erzielt.
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Bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung ist zudem ein Verschleiß der Hydraulikpumpe erkennbar und unkritisch. Verschleißt die Hydraulikpumpe, dann verlängert sich die Ladezeit des Druckmittelspeichers, was erkannt werden kann. Der Verschleiß der Hydraulikpumpe hat jedoch bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung keinen direkten Einfluss auf die Lenkbewegungen des Aktuators.
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Die erfindungsgemäße Lenkungseinrichtung ist zudem durch eine zusätzliche elektronische Steuereinrichtung in einfacher Weise automatisierbar.
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Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lenkungseinrichtung in einfacher Weise an unterschiedliche Fahrzeugbaureihen der Arbeitsmaschinen anpassbar, indem beispielsweise lediglich für unterschiedliche Fahrzeugbaureihen entsprechende Druckmittelspeicher mit unterschiedlichen Speichervolumen erforderlich sind, die jeweils ein an den Druckmittelbedarf des Aktuators der Lenkungseinrichtung einer entsprechende Fahrzeugbaureihe angepasstes Speichervolumen aufweisen. Für unterschiedliche Baureihen der Arbeitsmaschinen kann somit ein hoher Gleichteileanteil erzielt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, umfassend eine hydrostatische Lenkungseinrichtung wie vorstehend beschrieben.
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Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des weiteren Aspekts und der möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen verwiesen.
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Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele werden beispielhaft anhand der schematischen Figuren erläutert. Hierbei zeigt
- 1 einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine,
- 2 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine,
- 3 einen Schaltplan einer dritten Ausführungsform einer elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine,
- 4 einen Schaltplan einer vierten Ausführungsform einer elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine,
- 5 einen Schaltplan einer fünften Ausführungsform einer elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine und
- 6 einen Schaltplan einer sechsten Ausführungsform einer elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung einer mobilen Arbeitsmaschine.
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In den 1 bis 6 ist jeweils ein Schaltplan einer erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen Lenkungseinrichtung 1 einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines als Gegengewichtsgabelstapler ausgebildete Flurförderzeugs, dargestellt. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Geberseitig weist die erfindungsgemäße hydrostatische Lenkungseinrichtung 1 einen Lenkgeber 2 auf. Der Lenkgeber 2 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen beispielsweise von einem Lenkrad 3 gebildet.
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Nehmerseitig weist die hydrostatische Lenkungseinrichtung 1 einen hydraulischen Aktuator 5 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als hydraulischer Lenkzylinder 6 ausgebildet ist und mit dem mindestens ein gelenktes Rad der Arbeitsmaschine Flurförderzeugs zu dessen Lenkung in Wirkverbindung steht.
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Die Lenkungseinrichtung 1 weist eine in Abhängigkeit von der Betätigung des Lenkgebers 2 betätigte Lenksteuerventileinrichtung 10 auf, die den hydraulischen Aktuator 5 betätigt.
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Die Lenksteuerventileinrichtung 10 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung 11 in Verbindung und ist an eine zu einem Behälter 12 geführte Ablaufleitung 13 angeschlossen. Die Lenksteuerventileinrichtung 10 ist weiterhin an eine zu einem ersten Druckraum 5a des Aktuators 5 geführte erste Verbindungsleitung 14a und an eine zu einem zweiten Druckraum 5b des Aktuators 5 geführte zweite Verbindungsleitung 14b angeschlossen.
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Die Lenksteuerventileinrichtung 10 weist eine Neutralstellung 10a, in der die erste Verbindungsleitung 14a, die zweite Verbindungsleitung 14b, die Versorgungsleitung 11 und die Ablaufleitung 13 abgesperrt sind. Die Lenksteuerventileinrichtung 10 weist eine erste Lenkstellung 10b auf, in der die erste Verbindungsleitung 14a mit der Versorgungsleitung 11 und die zweite Verbindungsleitung 14b mit der Ablaufleitung 13 verbunden ist. Die Lenksteuerventileinrichtung 10 weist eine zweite Lenkstellung 10c aufweist, in der die zweite Verbindungsleitung 14b mit der Versorgungsleitung 11 und die erste Verbindungsleitung 14a mit der Ablaufleitung 13 verbunden ist.
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Die Lenksteuerventileinrichtung 10 ist mittels mindestens einer elektrischen Betätigungseinrichtung 15a, 15b elektrisch betätigt. In den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lenksteuerventileinrichtung 10 mittels einer ersten elektrischen Betätigungseinrichtung 15a, beispielsweise eines Proportionalmagneten, in Richtung der ersten Lenkstellung 10b betätigbar und mittels einer zweiten elektrischen Betätigungseinrichtung 15b, beispielsweise eines Proportionalmagneten, in Richtung der zweiten Lenkstellung 10c betätigbar.
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In den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lenksteuerventileinrichtung 10 weiterhin von einer zwei Federn 16a, 16b umfassenden Federeinrichtung 16 in die als Mittelstellung ausgebildete Neutralstellung 10a beaufschlagt.
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In den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Lenkgeber 2 mit einem elektrischen Generator 20 gekoppelt, beispielsweise trieblich verbunden. Der elektrische Generator 20 ist mit der mindestens einen elektrischen Betätigungseinrichtung 15a, 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 verbunden. In den 1 bis 6 ist hierzu die erste elektrische Betätigungseinrichtung 15a mittels eines ersten elektrischen Anschlusskabels 21 a mit dem elektrischen Generator 20 verbunden und die zweite elektrische Betätigungseinrichtung 15b mittels eines zweiten elektrischen Anschlusskabels 21b mit dem elektrischen Generator 20 verbunden.
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Der elektrische Generator 20 wird bei einer Betätigung des Lenkgebers 2 angetrieben und erzeugt bei der Betätigung des Lenkgebers 2 eine elektrische Leistung, die zur Ansteuerung, beispielsweise Bestromung, der mindestens einen elektrischen Betätigungseinrichtung 15a, 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 verwendet wird.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 ist ein Druckmittelspeicher 25 vorgesehen, der mit der Versorgungsleitung 11 in Verbindung steht. Bei einer entsprechenden Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung 10 in die Lenkstellung 10b bzw. 10c wird der Aktuator 5 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 25 versorgt.
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Zum Aufladen und Nachladen des Druckmittelspeichers 25 mit Druckmittel ist in den 1 bis 6 eine Hydraulikpumpe 30 vorgesehen, die von einem Antriebsmotor 31, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben ist.
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Die Hydraulikpumpe 30 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt Druckmittel aus dem Behälter 12 an und fördert dieses in die Verbindungsleitung 11, an die der Druckmittelspeicher 25 angeschlossen ist.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 6 ist weiterhin eine den Antriebsmotor 31 der Hydraulikpumpe 30 ansteuernden Steuereinrichtung 32, beispielsweise eine elektronische Steuereinrichtung, vorgesehen.
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In den Ausführungsbeispielen der 2 bis 6 ist zusätzlich in der Verbindungsleitung 11 zwischen der Hydraulikpumpe 30 und dem Anschluss des Druckmittelspeichers 25 ein in Richtung zur Lenksteuerventileinrichtung 10 öffnendes Sperrventil 35 angeordnet. In den Ausführungsbeispielen der 2 bis 6 ist das Sperrventil 35 beispielsweise als federbeaufschlagtes Rückschlagventil 36 ausgebildet.
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In den Ausführungsbeispielen der 3 und 6 ist zusätzlich der Aktuator 5 mit einem Wegsensor 40 versehen, der mit der Steuereinrichtung 32 verbunden ist.
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In den Ausführungsbeispielen der 4 und 6 ist zusätzlich eine den Druck des Druckmittelspeichers 25 erfassende Drucksensoreinrichtung 45 vorgesehen, die mit der Steuereinrichtung 32 verbunden ist.
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In den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 steht die Steuereinrichtung 32 mittels entsprechender Anschlusskabel 50a, 50b mit den Betätigungseinrichtungen 15a, 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 in Verbindung und ist ausgebildet, die Betätigungseinrichtungen 15a, 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 anzusteuern.
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In den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 steht die Steuereinrichtung 32 weiterhin mit einer die Betätigung des Lenkgebers 2 erfassenden Sensoreinrichtung 55 in Verbindung.
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In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist zusätzlich in der Versorgungsleitung 11 zwischen dem Anschluss des Druckmittelspeichers 25 und der Lenksteuerventileinrichtung 10 ein elektrisch betätigtes Absperrventil 60 angeordnet, das von der Steuereinrichtung 32 angesteuert ist.
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Das Absperrventil 60 weist eine Sperrstellung 60a und eine Durchflussstellung 60b auf. In dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Absperrventil 60 mittels einer Feder 61 in die Durchflussstellung 60b beaufschlagt und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung 62, beispielsweise einem Schaltmagnet, in die Sperrstellung 60a betätigbar.
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In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist weiterhin in der Versorgungsleitung 11 ein Filter 70 angeordnet.
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Die Lenkungseinrichtung 1 der 1 bis 6 arbeitet wie folgt.
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Die erfindungsgemäße Lenkungseinrichtung 1 weist keine mechanische Kopplung und somit keine mechanische Verbindung des Lenkgebers 2 mit der Lenksteuerventileinrichtung 10 auf.
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Zur Betätigung der Lenksteuerventileinrichtung 10 ist der Lenkgeber 2 direkt mit dem Generator 20 gekoppelt. Von dem Generator 20 wird aus der Lenkbewegung des Fahrers an dem Lenkgeber 2 eine elektrische Leistung erzeugt und für die Bestromung der Betätigungseinrichtungen 15a bzw. 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 verwendet. Je nach Richtung und Lenkgeschwindigkeit an dem Lenkgeber 2 wird die Lenksteuerventileinrichtung 10 somit durch entsprechende Bestromung der Betätigungseinrichtung 15a bzw. 15b in Richtung der Lenkstellung 10a bzw. 10b betätigt.
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Der Druckmittelspeicher 25 dient als Pufferspeicher für die Bereitstellung der hydraulischen Energie in Form von Druck und Volumen zur Betätigung des Aktuators 5.
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Erreicht der Druckmittelspeicher 5 einen niedrigen Druck, wird dieser automatisch von der Hydraulikpumpe 30 mit Druckmittel aus dem Behälter 12 aufgeladen.
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Um den Druckmittelspeicher 25 immer rechtzeitig nachzuladen, kann von der Steuereinrichtung 32 mittels des Wegsensors 40 die bereits verbrauchte Energie aus dem Druckmittelspeicher 25 errechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann von der Steuereinrichtung 32 mit der Drucksensoreinrichtung 45 direkt der Druck des Druckmittelspeichers 25 erfasst werden, um bei einem Minimaldruck die Hydraulikpumpe 30 zu betreiben.
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Das Sperrventil 35 in der Versorgungsleitung 11 entlastet die abgeschaltete Hydraulikpumpe 30 von dem Druck des Druckmittelspeichers 25.
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Bei einem Ausfall der elektrischen Anlage und somit der elektrischen Stromversorgung der Arbeitsmaschine und somit bei einem Ausfall der Hydraulikpumpe 11 sowie einem Ausfall der gegebenenfalls vorhandenen Sensoren 40, 45, 55 und der gegebenenfalls vorhandenen Steuereinrichtung 32 erzeugt die Lenkbewegung an dem Lenkgeber 2 eine elektrische Leistung über den Generator 20 und es kann durch Bestromen der Betätigungseinrichtung 15a bzw. 15b die Lenksteuerventileinrichtung 10 in die Lenkstellung 10b bzw. 10c betätigt werden, wobei der Aktuator 5 aus dem Speichervolumen des Druckmittelspeichers 25 mit Druckmittel versorgt wird. Die Arbeitsmaschine kann somit bei einem Ausfall der elektrischen Anlage solange gelenkt werden, bis der Druckmittelspeicher 25 entleert ist. Es kann somit solange gelenkt werden und eine Bewegung des Aktuators 5 erzeugt werden, bis die gespeicherte Energie aus dem Druckmittelspeicher 5 aufgebraucht ist.
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Sofern bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung 1 die Lenksteuerventileinrichtung 10 beispielsweise aufgrund einer Verschmutzung in der Lenkstellung 10b oder 10c verklemmen sollte oder die Lenksteuerventileinrichtung 10 aufgrund einer fehlerhaften Bestromung einer der Betätigungseinrichtungen 15a, 15b sich bei nicht betätigtem Lenkgeber 2 in der Lenkstellung 10b oder 10c befinden sollte, tritt der Fehlerfall eines Selbstlenkers ohne Lenkabsicht auf. Die Steuereinrichtung 32 kann diesen Fehlerfall eines Selbstlenkers ohne Lenkabsicht anhand der Signale der Sensoreinrichtung 55 und des Wegsensors 40 erkennen und den Volumenstrom zum Aktuator 5 stoppen, beispielsweise durch eine Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 62 des Absperrventils 60 und somit durch eine Betätigung des Absperrventils 60 in die Sperrstellung 60a.
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Sofern bei der erfindungsgemäßen Lenkungseinrichtung 1 die Lenksteuerventileinrichtung 10 beispielsweise aufgrund einer Verschmutzung in der Neutralstellung 10a verklemmen sollte, tritt der Fehlerfall eines Ausfalls der Lenkungseinrichtung 1 auf. Die Steuereinrichtung 32 kann diesen Fehlerfall des Ausfalls der Lenkungseinrichtung 1 anhand der Signale der Sensoreinrichtung 55 und des Wegsensors 40 erkennen und die Arbeitsmaschine beispielsweise durch Abbremsen in den Stillstand in einen sicheren Zustand überführen.
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Zudem ist mit der Steuereinrichtung 32 in einfacher Weise durch eine entsprechende Ansteuerung der Betätigungseinrichtungen 15a, 15b der Lenksteuerventileinrichtung 10 in einfacher Weise eine Automatisierung der hydrostatischen Lenkungseinrichtung 1 möglich.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Anstelle der in den 1 bis 6 als 4/3-Proportionalwegentil ausgebildeten Lenksteuerventileinrichtung 10 kann die Lenksteuerventileinrichtung 10 beispielswiese in Form von zwei einzelnen 2/2-Wegeventilen aufgebaut werden, bei denen durch entsprechende Bestromung einer elektrischen Betätigungseinrichtung ein Querschnitt zwischen Druckmittelspeicher 25 und Aktuator 5 geöffnet wird.
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Anstelle der Ausführung des Lenkgebers 2 als Lenkrad 3 kann auch eine andere Ausführung des Lenkgebers 2 gewählt werden, bei der aus der Bewegung des Lenkgebers eine elektrische Leistung zum Ansteuern der Lenksteuerventileinrichtung 10 erzeugt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020129275 A1 [0006]
