DE102022131859A1 - Hydraulikanordnung - Google Patents

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Hendrik von Eichel-Streiber
Haiping Zhang
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit einer Pumpe (1), einem Reservoir (2) für ein Hydraulikfluid und zumindest einem hydraulisch betreibbaren Zylinder mit einem ersten Fluidkreislauf (7) für einen ersten Zylinderabschnitt (4) und einem zweiten Fluidkreislauf (8) für einen zweiten Zylinderabschnitt (11), wobei der erste Fluidkreislauf (7) eine erste Zuflussleitung (3) zwischen Pumpe (1) und erstem Zylinderabschnitt (4) aufweist sowie eine erste Rückflussleitung (6) zwischen erstem Zylinderabschnitt (4) und Reservoir (2), wobei in der ersten Rückflussleitung (6) ein variables erstes Drosselelement (13) angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, dass das hydraulische System schnell und bedarfsgerecht auf unterschiedliche Betriebszustände anspricht und zudem energiesparend wirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtungen werden im Bereich der Abfallentsorgung genutzt, um Abfallbehälter in einen Sammelcontainer zu entleeren. Je nach Einleerhöhe wird der Abfallbehälter angehoben und in einer drehenden Bewegung kopfüber gekippt, so dass der darin enthaltene Abfall in den Sammelcontainer fällt. Derartige Vorrichtungen kommen insbesondere an Abfallsammelfahrzeugen zum Einsatz und sind dann beispielsweise in deren Heckbereich angeordnet.
  • Die Bewegung der Vorrichtung ist zumeist hydraulisch getrieben. Das bedeutet, dass der Abfallbehälter von einem Hubwagen aufgenommen wird und zusammen mit dem Hubwagen durch eine geeignete Hydraulik angehoben und/oder gekippt wird. Nach dem Entleeren wird der Abfallbehälter wieder in seine normale Position gekippt und zurück auf den Boden abgesenkt.
  • In den meisten Betriebssituationen kann das Zurückkippen und Absetzen schwerkraftgetrieben erfolgen, so dass das Zurückkippen und Absetzen ohne aktiv getriebene Bewegung des jeweiligen Hydraulikzylinders funktioniert. Einige wenige Betriebssituationen machen aber eine aktive Absenkbewegung erforderlich. Wenn beispielsweise ein als Hecklader ausgestaltetes Abfallsammelfahrzeug in Fahrtrichtung bergab steht, kann es passieren, dass der Abfallbehälter in seiner Entleerposition über den Kipppunkt hinausgekippt verharrt. Dann muss der Abfallbehälter erst wieder über den Kipppunkt zurückgekippt werden, damit die Absetzbewegung erfolgen kann. Dazu ist es notwendig, den Hydraulikzylinder auf der entsprechenden Seite mit Druck zu beaufschlagen, um diese Rückwärtsbewegung einzuleiten.
  • Diese aktive Absenkbewegung ist aber wie vorstehend erwähnt in vielen Betriebssituationen nicht notwendig. Dennoch muss die Druckbeaufschlagung der des Zylinders stets vorgehalten werden, um diese Betriebssituationen abzudecken. Dies ist jedoch energieaufwändig und damit teuer, da dafür die das System antreibende Pumpe stets laufen muss. Um dies zu kompensieren, könnte die Pumpe selbst reguliert werden und nur in den notwendigen Situationen auf eine entsprechende Leistung hochgefahren werden. Das bringt Nachteile mit sich, etwa langsame Ansprechzeiten und damit Zeitverlust und teure Regelungsschaltungen. Sowohl beim Anheben als auch beim Absetzen des Abfallbehälters gestaltet sich eine situationsadäquate Geschwindigkeitsregelung aufwändig und muss beispielsweise über ein Senkbremsventil realisiert werden. Die genannten Maßnahmen verursachen zudem Widerstände im System, was Energie kostet.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine energiesparende, schnell ansprechende Hydraulikschaltung vorzustellen, die eine bedarfsgerechte Ansteuerung der Hydraulik ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein hydraulisches System zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.
  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit einer Pumpe, einem Reservoir für ein Hydraulikfluid und zumindest einem hydraulisch betreibbaren Zylinder mit einem ersten Fluidkreislauf für einen ersten Zylinderabschnitt und einem zweiten Fluidkreislauf für einen zweiten Zylinderabschnitt, wobei der erste Fluidkreislauf eine erste Zuflussleitung zwischen Pumpe und erstem Zylinderabschnitt aufweist sowie eine erste Rückflussleitung zwischen erstem Zylinderabschnitt und Reservoir, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Rückflussleitung ein variables erstes Drosselelement angeordnet ist.
  • Das erfindungsgemäße hydraulische System kann sowohl an einem ortsfesten Abfallcontainer als auch an einem Abfallsammelfahrzeug zum Einsatz kommen. Im Betrieb wird Hydraulikfluid durch die Pumpe aus dem Reservoir über die erste Zuflussleitung in den ersten Zylinderabschnitt gefördert. Dadurch wird der Kolben des Zylinders bewegt und die Hub-Kipp- oder Kipp-Bewegung ausgeführt, wodurch ein Abfallsammelbehälter gekippt und entleert wird. Es ist also der erste Zylinderabschnitt, der mit Druck beaufschlagt wird, um die Anhebebewegung für den Abfallsammelbehälter auszuführen. Üblicherweise handelt es sich bei dem ersten Zylinderabschnitt um die Kolbenseite des Hydraulikzylinders, während es sich bei dem zweiten Zylinderabschnitt um die Stangenseite des Hydraulikzylinders handelt. Es ist aber auch möglich, die beiden Seiten je nach Bedarf umzukehren. Nach dem Entleeren fließt das Hydraulikfluid über die erste Rückflussleitung aus dem ersten Zylinderabschnitt wieder zurück in das Reservoir und der Abfallsammelbehälter wird auf inverser Trajektorie wieder zurückgekippt und abgesetzt.
  • Das erste Drosselelement ist variabel in dem Sinne, dass die Drosselungswirkung unterschiedlich stark einstellbar ist. Damit lässt sich beispielsweise die Absenkgeschwindigkeit des Abfallsammelbehälters steuern. Ist die Drosselungswirkung schwach, fließt das Hydraulikfluid schnell zurück in das Reservoir, was eine schnelle Absenkbewegung zur Folge hat. Bei stärkerer Drosselungswirkung ist die Absenkbewegung entsprechend verlangsamt. Sogar ein vollständiges Stoppen der Absenkbewegung ist so möglich, indem das Drosselelement vollständig geschlossen wird. Dies kann notwendig sein, wenn sich zum Beispiel Personen während des Entleerzyklusses in den Bereich der Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung bewegen und damit ihre Gesundheit gefährden.
  • Auch die Geschwindigkeit beim Anheben kann über das Drosselelement bei gleichbleibender Pumpenleistung gesteuert werden. Ist das Drosselelement vollständig geschlossen, fließt keine Hydraulikflüssigkeit zurück in das Reservoir und der erste Zylinderabschnitt wird mit dem maximal möglichen Volumenstrom beaufschlagt, was in einer schnellen Anhebebewegung resultiert. Ist die Drosselwirkung schwächer, fließt ein entsprechender Teil der Hydraulikflüssigkeit zurück in das Reservoir und der Volumenstrom zum ersten Zylinderabschnitt wird geringer und damit auch die Anhebegeschwindigkeit.
  • Diese Regulierung erfolgt ohne entsprechende Steuerung der Pumpe und damit mit geringerer Ansprechzeit. Man kann damit auf die konkrete Entleersituation schneller reagieren und die Anhebegeschwindigkeit ohne Zeitverluste von der Größe des Abfallbehälters, dessen Füllgrad oder auch der darin enthaltenen Abfallfraktion abhängig machen.
  • Durch die Positionierung des Drosselelements in der Rückflussleitung, wird der Druckverlust zwischen Pumpe und erstem Zylinderabschnitt auf ein Minimum reduziert. Damit einher geht auch eine Reduzierung des Energieverbrauchs.
  • Die erste Rückflussleitung kann vollständig verschieden von der ersten Zuflussleitung sein, aber auch zumindest abschnittsweise mit ihr identisch sein. In letzterem Fall ist es vorteilhaft, wenn die erste Rückflussleitung zwischen Pumpe und erstem Zylinderabschnitt von der ersten Zuflussleitung abzweigt. Dadurch kann die Länge der Hydraulikleitungen minimiert und Leistungsverlusten vorgebeugt werden.
  • Das erfindungsgemäße System bietet damit eine schnelle Ansprechbarkeit, wobei durch die geringe Anzahl von Komponenten auch ein geringer Leistungsverlust bewirkt wird, was zu Energieeinsparungen führt.
  • Bevorzugt ist das erste Drosselelement als Proportionaldrosselventil oder Stromregelventil ausgestaltet, das vorzugsweise elektrisch schaltbar ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Drosselelement einfach und bedarfsgerecht reguliert werden kann. Damit kann die Geschwindigkeit der Anhebe- oder Absenkbewegung kontinuierlich angepasst werden und es ist kein zusätzliches Element wie ein Senkbremsventil notwendig, was ebenfalls zur Energieeinsparung beiträgt.
  • Alternativ kann das erste Drosselelement mehrere parallel angeordnete schaltbare Wegeventile mit jeweils in Reihe angeordneter Blende aufweisen. Damit werden diskrete Schaltungszustände geschaffen, so dass festgelegte Anhebe- und Absenkgeschwindigkeiten eingestellt werden können. Bevorzugt sind die Wegeventile als schaltbare 2/2-Wege-Ventile ausgeführt. Diese Variante ist steuertechnisch einfacher zu realisieren. Die Variabilität wird durch wechselnde Verschaltung der Ventil-Blende-Kombinationen erzeugt. Je mehr Ventil-Blende-Kombinationen vorhanden sind, desto mehr diskrete Zustände sind möglich. Durch unterschiedliche Blendendurchmesser kann zusätzliche Variabilität erzeugt werden. Vorzugsweise haben die Blenden einen Durchmesser von 0,5 bis 5 Millimeter.
  • Weiterhin kann diese Ausgestaltung der Erfindung mit Stromregelventilen an Stelle der Blenden ausgeführt sein, wodurch die Absenkgeschwindigkeit unabhängig vom Gewicht der Last eingestellt werden kann.
  • Weiterhin ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Pumpe über ein Wegeventil mit dem ersten und/oder dem zweiten Fluidkreislauf verbindbar ist. Bevorzugt ist das Wegeventil als schaltbares 3/2-Wege-Ventil ausgestaltet, wodurch auf einfache Weise und mit kürzestem Ansprechverhalten zwischen der Druckbeaufschlagung des ersten und des zweiten Fluidkreislaufs gewechselt werden kann. Weiterhin bevorzugt ist das Wegeventil ein 2/2-Wegeventil, das in dem zweiten Fluidkreislauf angeordnet ist, wodurch die Druckbeaufschlagung der zweiten Fluidkreislaufs einfach und schnell geschaltet werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist in der ersten Zuflussleitung ein Rückschlagventil angeordnet. Damit kann bei geöffnetem Wegeventil im zweiten Fluidkreislauf eine ungewollte Druckbeaufschlagung im ersten Fluidkreislauf vermieden werden. Ebenso wird ein Rückfluss des Hydraulikfluids von dem ersten Zylinderabschnitt zurück in das Reservoir und ein damit verbundenes ungewolltes Absenken des Hubwagens vermieden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Fluidkreislauf eine zweite Zuflussleitung zwischen Pumpe und zweitem Zylinderabschnitt aufweist sowie eine zweite Rückflussleitung zwischen zweitem Zylinderabschnitt und Reservoir, wobei in der zweiten Rückflussleitung ein Wegeventil angeordnet ist. Durch die zweite Zuflussleitung kann der zweite Zylinderabschnitt mit Druck beaufschlagt werden, indem Hydraulikfluid aus dem Reservoir über die Pumpe in den zweiten Zylinderabschnitt gefördert wird. Mit anderen Worten kann der Kolben des Zylinders in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Das Wegeventil in der Rückflussleitung ist vorzugsweise als schaltbares 2/2-Wegeventil ausgeführt, und weist somit zumindest zwei mögliche Stellungen auf. In einer ersten Stellung ist das Ventil offen, so dass Hydraulikfluid zurück in das Reservoir fließen kann, beispielsweise während einer Anhebebewegung. In einer zweiten Stellung ist das Ventil geschlossen und der direkte Rückfluss in das Reservoir blockiert, etwa wenn bei einer Absenkbewegung der zweite Zylinderabschnitt mit Hydraulikfluid versorgt werden soll.
  • Weiterhin bevorzugt ist in der zweiten Rückflussleitung ein zweites Drosselelement angeordnet. Das zweite Drosselelement bewirkt eine zusätzliche Kontrolle des Rückflusses des Hydraulikfluides. Insbesondere bei geschlossenem Wegeventil kann der Volumenstrom zum zweiten Zylinderabschnitt kontrolliert werden.
  • Besonders bevorzugt ist daher das zweite Drosselelement parallel zu dem Wegeventil angeordnet.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Rückflussleitung zwischen Pumpe und zweitem Zylinderabschnitt von der zweiten Zuflussleitung abzweigt. Auch hier ist dann die zweite Zuflussleitung abschnittsweise identisch mit der zweiten Rückflussleitung, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass die Länge der Hydraulikleitungen minimiert und Leistungsverlusten vorgebeugt wird.
  • Darüber hinaus eröffnet diese Abzweigung weitere Möglichkeiten, das hydraulische System zu betreiben. Bei einer Absenkbewegung fließt Hydraulikfluid vom Reservoir, respektive der Pumpe, zum zweiten Zylinderabschnitt. Überschüssiges Hydraulikfluid kann unmittelbar zurück in das Reservoir fließen. Ist das Wegeventil geöffnet, wird lediglich der Anteil an Hydraulikfluid zum Zylinder geleitet, der notwendig ist, um den durch die Kolbenbewegung freiwerdenden Raum zu füllen. Der Rest des Hydraulikfluids fließt in das Reservoir. Das Ergebnis ist eine rein vom Gewicht des Abfallbehälters und der Behälteraufnahme getriebene Absenkbewegung, die rein passiv erfolgt. Ist das Wegeventil geschlossen, wird der zweite Zylinderabschnitt mit Druck beaufschlagt und der Kolben aktiv bewegt, so dass bedarfsgerecht eine aktive Absenkbewegung erzeugt werden kann, um beispielsweise einen Abfallbehälter über den Kipppunkt wieder zurückzukippen. Das führt zu einer geringeren Belastung der Leitungen und geringerem Leistungsbedarf, da nicht stets der Volumenstrom für den zweiten Zylinderabschnitt aufrechterhalten werden muss. Vielmehr wird er durch einfache Ventilschaltungen und - anordnungen bedarfsgerecht bereitgestellt, wodurch das System sehr energiesparend ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Drosselelement ein Druckbegrenzungsventil oder eine Blende. Damit kann der Druck im zweiten Zylinderabschnitt kontrolliert werden. Im Falle einer Blende hat diese einen Durchmesser von 0,5 bis 5 Millimeter, bevorzugt 2,5 bis 3,5 Millimeter, besonders bevorzugt 2,9 bis 3,1 Millimeter.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Dabei werden gleiche Merkmale mit beziehungsweise Merkmale mit gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Es zeigen:
    • 1 eine erste Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine Anhebebewegung,
    • 2 eine erste Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine passive Absenkbewegung,
    • 3 eine erste Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für einen Stoppvorgang,
    • 4 eine zweite Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine Anhebebewegung,
    • 5 eine zweite Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine passive Absenkbewegung,
    • 6 eine zweite Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine aktive Absenkbewegung,
    • 7 eine zweite Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für einen Stoppvorgang,
    • 8 eine dritte Ausführung eines hydraulischen Systems mit einer Schaltung für eine Anhebebewegung.
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes hydraulisches System in einer ersten Ausführungsform zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit einer Pumpe 1 und einem Reservoir 2 für ein Hydraulikfluid. Mit dem System werden zwei Zylinder 5 betätigt, die eine Aufnahmevorrichtung für einen Abfallbehälter anheben und/oder kippen. Von der Pumpe 1 führt eine erste Zuflussleitung 3 zum ersten Zylinderabschnitt 4 eines Zylinders 5. Die erste Zuflussleitung 3 bildet mit der ersten Rückflussleitung 6 einen ersten Fluidkreislauf 7, der den ersten Zylinderabschnitt 4 der Zylinder 5 mit Hydraulikfluid versorgt.
  • Ein zweiter Fluidkreislauf 8 besteht aus einer zweiten Zuflussleitung 9 und einer zweiten Rückflussleitung 10 und versorgt den zweiten Zylinderabschnitt 11 der Zylinder 5 mit Hydraulikfluid.
  • Bei dem ersten Zylinderabschnitt 4 handelt es sich in dieser Ausführung um die Kolbenseite der Zylinder 5, bei dem zweiten Zylinderabschnitt 11 um die Stangenseite der Zylinder 5.
  • Die Pumpe ist über das als 2/2-Wege-Ventil ausgeführte Wegeventil 12 mit dem zweiten Fluidkreislauf 8 verbindbar. Ist das 2/2-Wege-Ventil geschlossen fließt das gesamte von der Pumpe 1 geförderte Hydraulikfluid über das Rückschlagventil 20 zum ersten Zylinderabschnitt 4. Ist hingegen das 2/2-Wege-Ventil geöffnet, fließt das Hydraulikfluid in den zweiten Fluidkreislauf 5 und dort je nach Betriebssituation zu dem zweiten Zylinderabschnitt 11 oder zurück in das Reservoir 2. Das Rückschlagventil 20 ist dabei so gewählt, dass ein ungewollter Fluss des Hydraulikfluids in den ersten Fluidkreislauf 7 vermieden wird. Gleichzeitig wird auch verhindert, dass das Hydraulikfluid aus dem ersten Zylinderabschnitt 4 durch das Wegeventil 12 über die zweite Rückflussleitung 10 fließt und dadurch ungewollt eine Absenkbewegung erfolgt. Insbesondere im Zusammenspiel von Wegeventil 12 und Rückschlagventil 20 kann der Fluss der Hydraulikfluids in den ersten Fluidkreislauf 7 oder in den zweiten Fluidkreislauf 8 schnell und effizient gesteuert werden.
  • Das in 1 gezeigte System ist für eine Anhebebewegung geschaltet. Das Rückschlagventil 20 verbindet die Pumpe 1 mit dem ersten Fluidkreislauf 7. Das Wegeventil 12 blockiert den Weg für das Hydraulikfluid von der Pumpe zu der zweiten Rückflussleitung 10.
  • Hydraulikfluid wird aus dem Reservoir 2 in den ersten Fluidkreislauf 7 in den ersten Zylinderabschnitt 4 der Zylinder 5 geleitet, wo es den Kolben bewegt, um die Anhebebewegung zu erzeugen. Gleichzeitig wird der Raum im zweiten Zylinderabschnitt 11 verringert und das dort vorhandene Hydraulikfluid wird im zweiten Fluidkreislauf 8 über die zweite Rückflussleitung 10 in das Reservoir 2 geleitet.
  • Die erste Rückflussleitung 6 zweigt zwischen der Pumpe 1 und dem ersten Zylinderabschnitt 4 von der ersten Zuflussleitung 3 ab. Das bedeutet, dass in dem Leitungsabschnitt zwischen dem Abzweigpunkt und dem ersten Zylinderabschnitt 4 die erste Zuflussleitung 3 und die erste Rückflussleitung 6 identisch sind.
  • In der ersten Rückflussleitung 6 ist ein erstes Drosselelement 13 angeordnet, als Proportionaldrosselventil ausgeführt, mit dem die Geschwindigkeit der Anhebebewegung einfach, stufenlos und mit schnellem Ansprechverhalten gesteuert werden kann. Bei geschlossenem Drosselelement 13 wird der gesamte von der Pumpe erzeugte Volumenstrom zum ersten Zylinderabschnitt 4 geleitet und der Abfallbehälter mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Ist das Drosselelement 13 geöffnet, wird ein Teil des Volumenstroms direkt in die erste Rückflussleitung 6 abgezweigt und der in den ersten Zylinderabschnitt 4 fließende Volumenstrom ist geringer und damit auch die Anhebegeschwindigkeit. Je weiter das Drosselelement 13 geöffnet ist, desto langsamer erfolgt die Anhebebewegung.
  • Durch das schnelle Ansprechverhalten des ersten Drosselelements 13 kann die Anhebegeschwindigkeit schnell und effizient beispielsweise auf das Gewicht des Abfallbehälters beziehungsweise das Gewicht des Inhalts das Abfallbehälters eingestellt werden. Dies kann auch automatisiert auf Basis von Sensordaten erfolgen, indem Behälterart und/oder -inhalt sensorisch erfasst werden und folgend die Anhebegeschwindigkeit angepasst wird.
  • 2 zeigt das vorstehend beschriebene hydraulische System für eine Absenkbewegung geschaltet. Das bedeutet, dass die Absenkbewegung nur durch das Eigengewicht des Abfallbehälters schwerkraftgetrieben und nicht durch eine Druckbeaufschlagung des zweiten Zylinderabschnitts 11 erfolgt.
  • Das Wegeventil 12 ist geöffnet, und weil das Rückschlagventil 20 wegen des im Gegensatz zum Pumpendruck höheren Drucks in den Zylindern 5 einen Fluss des Hydraulikfluids in die erste Zuflussleitung 3 verhindert, wird das gesamte von der Pumpe 1 geförderte Hydraulikfluid in den zweiten Fluidkreislauf 8 geleitet. Der Kolben der Zylinder 5 wird durch die Gewichtskraft der Abfallsammelbehälter bewegt. Der sich vergrößernde Raum des zweiten Zylinderabschnitts 11 wird mit Hydraulikfluid über die zweite Zuflussleitung 9 befüllt. Das überschüssige Hydraulikfluid wird über die zweite Rückflussleitung 10 in das Reservoir 2 geleitet. Dies erfolgt rein passiv, es wird kein Druck im zweiten Zylinderabschnitt 11 durch die Pumpe 1 erzeugt, was energiesparend und materialschonend ist.
  • Durch die Bewegung des Kolbens in dem Zylinder 5 wird das im ersten Zylinderabschnitt 4 vorhandene Hydraulikfluid verdrängt. Es fließt über die erste Rückflussleitung 6 durch das erste Drosselelement 13 zurück in das Reservoir 2. Die Geschwindigkeit der Absenkbewegung ist über das erste Drosselelement 13 steuerbar. Je weiter das erste Drosselelement 13, hier Proportionaldrosselventil, geöffnet ist, desto schneller kann das Hydraulikfluid aus dem ersten Zylinderabschnitt 4 abfließen und desto schneller ist die Absenkbewegung. Damit kann auch beim Absenken die Geschwindigkeit an den Bedarf angepasst und auf Behälterart und/oder -inhalt eingestellt werden.
  • Ein Anhalten der Abwärtsbewegung ist möglich, indem das erste Drosselelement 13 vollständig geschlossen wird wie in 3 dargestellt. Das Hydraulikfluid kann nun nicht mehr aus dem ersten Fluidkreislauf 7 abfließen, da auch das Rückschlagventil 20 geschlossen ist und der Kolben, und mit ihm der Abfallbehälter, bleibt stehen. Damit wird eine äußerst schnelle Notabschaltung ermöglicht, wenn sich beispielsweise Passanten unbedacht in den Arbeitsraum der Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung bewegen und damit ihre Gesundheit gefährden. Diese Notabschaltung kann manuell oder automatisch basierend auf Sensordaten erfolgen.
  • 4 zeigt ein hydraulisches System in einer zweiten Ausführungsform zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit einer Pumpe 1 und einem Reservoir 2 für ein Hydraulikfluid. Das System ist dergestalt, dass damit zwei Zylinder 5 betätigt werden, die eine Aufnahmevorrichtung für einen Abfallbehälter anheben und/oder kippen. Von der Pumpe 1 führt eine erste Zuflussleitung 3 zum ersten Zylinderabschnitt 4 eines Zylinders 5. Die erste Zuflussleitung 3 bildet mit der ersten Rückflussleitung 6 einen ersten Fluidkreislauf 7, der den ersten Zylinderabschnitt 4 der Zylinder 5 mit Hydraulikfluid versorgt.
  • Ein zweiter Fluidkreislauf 8 besteht aus einer zweiten Zuflussleitung 9 und einer zweiten Rückflussleitung 10 und versorgt den zweiten Zylinderabschnitt 11 der Zylinder 5 mit Hydraulikfluid.
  • Bei dem ersten Zylinderabschnitt 4 handelt es sich in dieser Ausführung um die Kolbenseite der Zylinder 5, bei dem zweiten Zylinderabschnitt 11 um die Stangenseite der Zylinder 5.
  • Über das als 3/2-Wege-Ventil ausgeführte Wegeventil 12 ist die Pumpe 1 je nach Schaltzustand mit dem ersten Fluidkreislauf 7 und dem zweiten Fluidkreislauf 8 verbindbar.
  • Die erste Rückflussleitung 6 zweigt zwischen der Pumpe 1 und dem ersten Zylinderabschnitt 4 von der ersten Zuflussleitung 3 ab. Das bedeutet, dass in dem Leitungsabschnitt zwischen dem Abzweigpunkt und dem ersten Zylinderabschnitt 4 die erste Zuflussleitung 3 und die erste Rückflussleitung 6 identisch sind. Bei einer Anhebebewegung fließt also Hydraulikfluid von der Pumpe 1 über die erste Zuflussleitung 3 in den ersten Zylinderabschnitt 4 der Zylinder 5 und bewegt den Kolben, so dass der Abfallbehälter angehoben und/oder gekippt wird. Bei der nachfolgenden Absenkbewegung nach dem Entleeren des Abfallbehälters fließt das Hydraulikfluid von dem ersten Zylinderabschnitt 4 zurück, am Abzweigpunkt in die erste Rückflussleitung 6 und in das Reservoir 2.
  • In der ersten Rückflussleitung 6, in dieser Ausführung nach dem Abzweigpunkt in Richtung Reservoir 2, ist ein variables erstes Drosselelement 13 angeordnet. Dieses ist hier als Proportionaldrosselventil ausgeführt. Durch dieses erste Drosselelement 13 wird der Volumenstrom des Hydraulikfluids zum Reservoir 2 kontrolliert.
  • Die zweite Rückflussleitung 10 zweigt zwischen Pumpe 1 und dem zweiten Zylinderabschnitt 4 von der zweiten Zuflussleitung 9 ab. Das bedeutet, dass in dem Leitungsabschnitt zwischen dem Abzweigpunkt und dem zweiten Zylinderabschnitt 11 die zweite Zuflussleitung 9 und die zweite Rückflussleitung 10 identisch sind. Bei einer Absenkbewegung fließt also Hydraulikfluid von der Pumpe 1 über die zweite Zuflussleitung 9 in den zweiten Zylinderabschnitt 11 der Zylinder 5. Bei einer Anhebebewegung zum Entleeren des Abfallbehälters fließt das Hydraulikfluid von dem zweiten Zylinderabschnitt 11 zurück, am Abzweigpunkt in die zweite Rückflussleitung 10 und in das Reservoir 2.
  • In der zweiten Rückflussleitung, in dieser Ausführung nach dem Abzweigpunkt in Richtung Reservoir 2, sind ein Wegeventil 14 und ein zweites Drosselelement 15 angeordnet. Das Wegeventil 14 ist als 2/2-Wege-Ventil ausgeführt. Das zweite Drosselelement 15 ist als Blende mit einem Durchmesser von 3 Millimetern ausgeführt. Das zweite Drosselelement 15 ist parallel zu dem Wegeventil 14 angeordnet.
  • Das in 4 dargestellte hydraulische System ist für eine Anhebebewegung geschaltet. Das Wegeventil 12 verbindet die Pumpe 1 mit dem ersten Fluidkreislauf 7. Hydraulikfluid wird aus dem Reservoir 2 über den ersten Fluidkreislauf 7 in den ersten Zylinderabschnitt 4 der Zylinder 5 geleitet, wo es den Kolben bewegt, um die Anhebebewegung zu erzeugen. Gleichzeitig wird der Raum im zweiten Zylinderabschnitt 11 verringert und das dort vorhandene Hydraulikfluid wird im zweiten Fluidkreislauf 8 über die zweite Rückflussleitung 10 in das Reservoir 2 geleitet. Dafür ist das Wegeventil 14 geöffnet.
  • Die Geschwindigkeit der Anhebebewegung kann einfach, stufenlos und mit schnellem Ansprechverhalten über das erste Drosselelement 13 gesteuert werden. Ist das Proportionaldrosselventil 13 geschlossen, so wird der gesamte von der Pumpe erzeugte Volumenstrom zum ersten Zylinderabschnitt 4 geleitet und der Abfallbehälter mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Ist das Drosselelement 13 geöffnet, wird ein Teil des Volumenstroms direkt in die erste Rückflussleitung 6 abgezweigt und der im Zylinder erzeugte Druck ist geringer und damit auch die Anhebegeschwindigkeit. Je weiter das Drosselelement 13 geöffnet ist, desto langsamer erfolgt die Anhebebewegung.
  • Das Proportionaldrosselventil 13 zeigt ein schnelles Ansprechverhalten, so dass die Anhebegeschwindigkeit schnell und effizient beispielsweise auf das Gewicht des Abfallbehälters beziehungsweise das Gewicht des Inhalts das Abfallbehälters eingestellt werden kann. Dies kann auch automatisiert auf Basis von Sensordaten erfolgen, indem Behälterart und/oder -inhalt sensorisch erfasst werden und folgend die Anhebegeschwindigkeit angepasst wird.
  • 5 zeigt das vorstehend beschriebene hydraulische System mit einer Schaltung, bei der die Absenkbewegung passiv erfolgt. Das bedeutet, dass die Absenkbewegung nur durch das Eigengewicht des Abfallbehälters schwerkraftgetrieben und nicht durch eine Druckbeaufschlagung des zweiten Zylinderabschnitts 11 erfolgt.
  • Das Wegeventil 12 verbindet die Pumpe mit dem zweiten Fluidkreislauf 8. Dabei ist das Wegeventil 14 geöffnet. Das in den zweiten Fluidkreislauf 8 geförderte Hydraulikfluid kann also unmittelbar über die zweite Rückflussleitung 10 zurück in das Reservoir 2 fließen.
  • Durch das Gewicht des Abfallbehälters wird der Kolben in dem Zylinder 5 bewegt und damit das im ersten Zylinderabschnitt 4 vorhandene Hydraulikfluid verdrängt. Es fließt über die erste Rückflussleitung 6 durch das erste Drosselelement 13 zurück in das Reservoir 2. Gleichzeitig vergrößert sich der Raum im zweiten Zylinderabschnitt 11, so dass über die zweite Zuflussleitung 9 Hydraulikfluid in den zweiten Zylinderabschnitt 11 gezogen wird. Dies erfolgt allerdings rein passiv und das nicht benötigte Hydraulikfluid wird über die zweite Rückflussleitung 10 in das Reservoir 2 geführt. Das bedeutet, dass die Pumpe 1 mit minimaler Leistung betrieben werden kann, da das im zweiten Zylinderabschnitt 11 benötigte Hydraulikfluid rein passiv herangeführt wird. Es muss daher nicht stets die für eine aktive Absenkbewegung, wie sie nachfolgend in Zusammenhang mit 6 beschrieben ist, notwendige Pumpenleistung vorgehalten werden. Das ist energiesparend und zusätzlich schonend für die Komponenten des hydraulischen Systems, die dann nicht ständig einem hohen Fluiddruck ausgesetzt sind.
  • Die Geschwindigkeit der Absenkbewegung ist ebenfalls über das erste Drosselelement 13 steuerbar. Je weiter das erste Drosselelement 13, hier Proportionalventil, geöffnet ist, desto schneller kann das Hydraulikfluid aus dem ersten Zylinderabschnitt 4 abfließen und desto schneller ist die Absenkbewegung. Damit kann auch beim Absenken die Geschwindigkeit an den Bedarf angepasst und auf Behälterart und/oder - inhalt eingestellt werden.
  • Es ist auch möglich, die Abwärtsbewegung vollständig zu stoppen, indem das erste Drosselelement 13 vollständig geschlossen wird. Diese Situation ist in 7 dargestellt. Dann kann das Hydraulikfluid gar nicht mehr abfließen und der Kolben, und mit ihm der Abfallbehälter, bleibt stehen. Dies ermöglicht eine äußerst schnelle Notabschaltung, wenn sich beispielsweise Passanten unbedacht in den Arbeitsraum der Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung bewegen und damit ihre Gesundheit gefährden. Diese Notabschaltung kann manuell oder automatisch basierend auf Sensordaten erfolgen.
  • 6 zeigt das vorstehend beschriebene hydraulische System, mit einer Schaltung, bei der die Absenkbewegung aktiv erfolgt. Im Gegensatz zu der Schaltung in 5 ist hier das Wegeventil 14 geschlossen. Das bedeutet, dass das von der Pumpe 1 geförderte Hydraulikfluid nicht mehr unmittelbar in das Reservoir 2 abfließen kann. Auch durch das zweite Drosselelement 15 ist nur ein geringer Fluss möglich. Es baut sich ein Staudruck auf und es entsteht ein Volumenstrom zum zweiten Zylinderabschnitt 11 der Zylinder 5 hin. Der Kolben wird durch den Druck auf der Seite des zweiten Zylinderabschnitts 11 bewegt und es entsteht eine angetriebene Abwärtsbewegung. Eine solche ist aber nicht bei jeder Entleersituation notwendig, da in aller Regel das Eigengewicht des Abfallbehälters und der Aufnahme für den Behälter ausreicht, um eine passive Absenkbewegung zu erzeugen. Ein Beispiel für eine besondere Situation ist das Entleeren mit einem bergabwärts orientierten Abfallsammelfahrzeug mit Hecklader. Dann befindet sich der Abfallbehälter in seiner Entleerposition in gekippter Stellung über seinem Kipppunkt und hängt gewissermaßen in Bergabrichtung. Folglich kann er nicht mehr mit seinem Eigengewicht abgesenkt werden, da zum Überwinden des Kipppunktes eine zusätzliche Kraft notwendig ist. Diese wird durch eine Druckbeaufschlagung im zweiten Zylinderabschnitt 11 erreicht. Durch das hier vorgestellte hydraulische System kann diese zusätzliche Kraft situationsadäquat und vor allem mit sehr kurzer Ansprechzeit aufgebracht werden. Die Absenkgeschwindigkeit kann zusätzlich wie weiter oben beschrieben durch die Einstellung des ersten Drosselelements 13 gesteuert werden.
  • In 8 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Schaltung ist identisch zu der in 4 gezeigten. Lediglich das erste Drosselelement 13 ist anders ausgeführt, die übrigen Komponenten sind identisch. Auch die anderen Schaltungen des hydraulischen Systems funktionieren analog den Darstellungen und Beschreibungen der 5 bis 7.
  • Das erste Drosselelement 13 weist zwei parallel angeordnete schaltbare Wegeventile 16,17 mit jeweils einer in Reihe angeordneten Blende 18,19 auf. Die Ventile 16,17 sind als 2/2-Wege-Ventile ausgeführt. Die Blenden 18,19 können identische, aber auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem ersten Wegeventil 16 eine erste Blende 18 mit einem ersten Durchmesser zugeordnet. Dem zweiten Wegeventil 17 ist eine zweite Blende 19 mit einem zweiten Durchmesser zugeordnet, der verschieden von dem ersten Durchmesser ist. Es sind somit insgesamt vier Schaltungszustände möglich, wobei vier unterschiedliche Volumenströme ermöglicht werden. Entsprechend sind vier diskrete Geschwindigkeiten beim Anheben oder Absenken möglich. Es ist klar, dass mit einer größeren Anzahl von Ventil-Blende-Kombinationen weitere, feinere Abstufungen erreicht werden können. Im gezeigten Beispiel ist das erste Wegeventil 16 geöffnet und das zweite Wegeventil 17 geschlossen. Somit ist der Volumenstrom durch die erste Blende 18 bestimmt. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist insbesondere die einfache Ansteuerbarkeit der Wegeventile 16,17. Außerdem besteht eine gewisse Redundanz, so dass bei Ausfall eines der Wegeventile 16,17 des System dennoch weiter betrieben werden kann.
  • Das vorgestellte hydraulische System kann eine Hub-Kipp- oder Kopp-Vorrichtung bedarfsgerecht und zeiteffizient betrieben werden. Einzelne seltene, energieaufwändige Entleersituationen werden durch einfache Verschaltung adressiert, so dass die zur Verfügung stehende Energie zielgerichtet eingesetzt wird. Das System weist zudem eine geringe Ansprechzeit auf, wodurch ein komfortables und zeitsparendes Entleeren von Abfallbehältern erreicht wird. Durch die wenigen notwendigen Komponenten und optimierten Längen der Fluidleitungen werden Druckverluste minimiert. Das resultiert in geringerem Leistungsbedarf und damit geringerem Energieverbrauch. Besonders vorteilhaft wirkt sich das bei elektrisch betriebenen Abfallsammelfahrzeugen aus, die dadurch mehr Reichweite gewinnen oder geringere Batteriekapazitäten vorhalten müssen.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Pumpe
    2
    Reservoir
    3
    erste Zuflussleitung
    4
    erster Zylinderabschnitt
    5
    Zylinder
    6
    erste Rückflussleitung
    7
    erster Fluidkreislauf
    8
    zweiter Fluidkreislauf
    9
    zweite Zuflussleitung
    10
    zweite Rückflussleitung
    11
    zweiter Zylinderabschnitt
    12
    Wegeventil
    13
    erstes Drosselelement
    14
    Wegeventil
    15
    zweites Drosselelement
    16
    Wegeventil
    17
    Wegeventil
    18
    erste Blende
    19
    zweite Blende
    20
    Rückschlagventil

Claims (11)

  1. Hydraulisches System zum Antrieb einer Hub-Kipp- oder Kipp-Vorrichtung mit einer Pumpe (1), einem Reservoir (2) für ein Hydraulikfluid und zumindest einem hydraulisch betreibbaren Zylinder mit einem ersten Fluidkreislauf (7) für einen ersten Zylinderabschnitt (4) und einem zweiten Fluidkreislauf (8) für einen zweiten Zylinderabschnitt (11), wobei der erste Fluidkreislauf (7) eine erste Zuflussleitung (3) zwischen Pumpe (1) und erstem Zylinderabschnitt (4) aufweist sowie eine erste Rückflussleitung (6) zwischen erstem Zylinderabschnitt (4) und Reservoir (2), dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Rückflussleitung (6) ein variables erstes Drosselelement (13) angeordnet ist.
  2. Hydraulisches System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rückflussleitung (6) zwischen Pumpe (1) und erstem Zylinderabschnitt (4) von der ersten Zuflussleitung (3) abzweigt.
  3. Hydraulisches System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drosselelement (13) ein Proportionaldrosselventil oder ein Stromregelventil ist.
  4. Hydraulisches System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drosselelement (13) mehrere parallel angeordnete Wegeventile (16,17) mit jeweils in Reihe angeordneter Blende (18,19) aufweist.
  5. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) über ein Wegeventil (12) mit dem ersten (7) und/oder dem zweiten Fluidkreislauf (8) verbindbar ist.
  6. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zuflussleitung (3) ein Rückschlagventil (20) angeordnet ist.
  7. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidkreislauf (8) eine zweite Zuflussleitung (9) zwischen Pumpe (1) und zweitem Zylinderabschnitt (11) aufweist sowie eine zweite Rückflussleitung (10) zwischen zweitem Zylinderabschnitt (11) und Reservoir (2), wobei in der zweiten Rückflussleitung (10) ein Wegeventil (14) angeordnet ist.
  8. Hydraulisches System nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Rückflussleitung (10) ein zweites Drosselelement (15) angeordnet ist.
  9. Hydraulisches System nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drosselelement (15) parallel zu dem Wegeventil (14) angeordnet ist.
  10. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rückflussleitung (10) zwischen Pumpe (1) und zweitem Zylinderabschnitt (11) von der zweiten Zuflussleitung (9) abzweigt.
  11. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drosselelement (15) ein Druckbegrenzungsventil oder eine Blende ist.
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