-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch
betriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Flurförderzeugs, bei dem eine Hydraulikpumpe
eine hydraulische Lenkungsvorrichtung und über eine Speiseleitung einen
geschlossenen Fahrantriebskreislauf mit Hydrauliköl versorgt. Die
Erfindung betrifft aber auch ein für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildetes hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisch betriebenes
Fahrzeug, insbesondere ein Flurförderzeug,
mit einer Hydraulikpumpe, an deren Förderleitung eine Zulaufleitung
einer hydraulischen Lenkungsvorrichtung und eine Speiseleitung eines geschlossenen
Fahrantriebskreislaufs angeschlossen sind.
-
Hydrostatische
Antriebssysteme dieser Art werden z. B. bei Flurförderzeugen
eingesetzt und weisen bekanntermaßen mindestens eine Hydraulikpumpe
auf, die über
ihre Förderleitung
zunächst
die hydraulische Lenkungsvorrichtung mit Öl versorgt. Das von der Lenkungsvorrichtung
zurückfließende Öl wird über eine
Abflußleitung
zum Tank zurückgeführt. Die
Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung befindet sich somit auf dem niedrigen Druckniveau
des Tanks, was eine geringe Belastung der Dichtungen am Lenkungsgehäuse durch
Druck und Reibung zur Folge hat. Desweiteren ist die Förderleitung
der Hydraulikpumpe an die Speiseleitung des geschlossenen Fahrantriebskreislaufs
angeschlossen. Der geschlossene Fahrantriebskreislauf besteht in
der Regel aus einer verstellbaren Fahrantriebspumpe und zwei mit
den Antriebsrädern
verbundenen Fahrmotoren. Über
die Speiseleitung wird eine ausreichende Ölmenge innerhalb des geschlossenen
Fahrantriebskreislaufs sichergestellt und insbesondere die Versorgung
der verstellbaren Fahrantriebspumpe mit Speiseöl gewährleistet. Die Hydraulikpumpe
arbeitet in der Regel im offenen Kreislauf und saugt Öl aus einem
Tank an.
-
Ein
derartiges gattungsgemäßes hydrostatisches
Antriebssystem ist aus der
DE
34 27 436 C2 bekannt. Eine erste Hydraulikpumpe dient zur
Versorgung eines geschlossenen Fahrantriebskreislaufs. Eine zweite
Hydraulikpumpe fördert
in eine Förderleitung,
an die eine Zulaufleitung einer hydraulischen Lenkungseinrichtung
und eine Speiseleitung des geschlossenen Fahrantriebskreislaufs
angeschlossen sind.
-
Bei
gattungsgemäßen Antriebssystemen
für Flurförderzeuge
ist es erforderlich, die Hydraulikpumpe so groß zu dimensionieren, daß auch bei
maximalem Ölbedarf
der Lenkungsvorrichtung gleichzeitig eine ausreichende Menge an
Speiseöl
für den
geschlossenen Fahrantriebskreislauf zur Verfügung steht. Nur in wenigen
Betriebssituationen wird dabei das gesamte Fördervolumen einer dementsprechend groß dimensionierten
Hydraulikpumpe angefordert. In den übrigen Betriebssituationen
bedeutet der nicht benötigte
Teil des Fördervolumens
der Hydraulikpumpe eine unerwünschte
Verlustleistung.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
bzw. ein gattungsgemäßes hydrostatisches
Antriebssystem zur Verfügung
zu stellen, bei dem die Energieausnutzung innerhalb des Antriebssystems
des Flurförderzeugs
verbessert und eine Druckbelastung der Lenkungsvorrichtung über deren
Abflußleitung
vermieden wird.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß bei Überschreiten
eines bestimmten Druck-Grenzwerts in der Speiseleitung das von der
Lenkungsvorrichtung zurückfließende Öl einem Tank
zugeführt
wird, und bei Unterschreiten des Druck-Grenzwerts das zurückfließende Öl zumindest teilweise der Speiseleitung
zugeführt
wird.
-
Wenn
in der Speiseleitung ein ausreichender Hydraulikdruck vorhanden
ist, wird das von der Lenkung zurückfließende Öl analog dem gattungsgemäßen Verfahren
in den drucklosen Tank geleitet. In den meisten Betriebssituationen
befindet sich somit die Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung auf niederem Druckniveau, die Dichtungen
am Lenkungsgehäuse werden
somit kaum belastet. Nur wenn der Druck in der Speiseleitung unter
den Grenzwert abfällt,
wird das von der Lenkung zurückfließende Öl der Speiseleitung
zugeführt.
Es ist somit jederzeit eine ausreichende Ölmenge in der Speiseleitung
sichergestellt, während
die Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung nur kurzzeitig mit dem Speisedruck belastet
wird.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mindestens ein weiterer
Verbraucher von der Hydraulikpumpe mit Hydrauliköl versorgt. Als weiterer Verbraucher
kommen bei einem Flurförderzeug
beispielsweise ein Hubzylinder oder eine Neigevorrichtung für ein Hubgerüst in Frage.
Es können somit
alle hydraulischen Verbraucher des Flurförderzeugs von der Hydraulikpumpe
versorgt werden.
-
Zweckmäßigerweise
wird das von der Hydraulikpumpe geförderte Öl mit oberster Priorität der Lenkungsvorrichtung
zugeführt.
Die Lenkungsvorrichtung, als sicherheitsrelevantes Bauteil, erhält damit
in jeder Betriebssituation den erforderlichen Ölstrom. Somit ist die Manövrierbarkeit
des Flurförderzeugs
jederzeit gewährleistet.
-
Ebenso
ist es zweckmäßig, daß das von
der Hydraulikpumpe geförderte Öl mit zweiter
Priorität der
Speiseleitung zugeführt
wird. Neben der Versorgung der Lenkungsvorrichtung ist es von großer Wichtigkeit,
die Speiseleitung des Fahrantriebs jederzeit mit Hydrauliköl zu versorgen,
da ein Trockenlaufen des geschlossenen Fahrantriebskreislauf schwere
Beschädigungen
am Antriebssystem nach sich ziehen würde.
-
Mit
besonderem Vorteil ist die Lenkungsvorrichtung als Load-Sensing-Lenkung
mit geschlossener Mittelstellung ausgeführt. Eine derartige an sich bekannte
Lenkungsvorrichtung benötigt
keinen konstant vorgehaltenen Förderstrom,
sondern entnimmt dem Kreislauf nur während des Lenkvorgangs Öl.
-
Die
Lösung
der Aufgabe, der die Erfindung zugrundeliegt, erfolgt bei einem
gattungsgemäßem hydrostatischen
Antriebssystem dadurch, daß in
einer Abflußleitung
der hydraulischen Lenkungsvorrichtung ein Rückstauventil angeordnet ist
und daß die
Abflußleitung
mit der Speiseleitung des Fahrantriebskreislaufs verbindbar ist.
Das zum Tank abfließende Öl aus der
hydraulischen Lenkungsvorrichtung kann mittels des Rückstauventils
aufgestaut werden, so daß in
der Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung Druck aufgebaut wird. Die Abflußleitung ist
mit der Speiseleitung des Fahrantriebskreislaufs verbindbar, so
daß der
in der Abflußleitung
vorhandene Öldruck
zur Speiseleitung übertragen
wird.
-
Zweckmäßigerweise
ist das Rückstauventil als
2/2-Wegeventil ausgeführt,
welches in Schließrichtung
mit Federkraft und in Öffnungsrichtung
mit einem vom Druck in der Speiseleitung abhängigen Signal beaufschlagbar
ist. Wenn in der Speiseleitung ein für die Versorgung des Fahrantriebskreislaufes ausreichendes
Druckniveau vorhanden ist, wird das Wegeventil entgegen der Federkraft
in Offenstellung gehalten. Die Abflußleitung der Lenkungsvorrichtung ist
dann mit dem Tank verbunden. Fällt
der Druck in der Speiseleitung ab, so bewegt die Feder das 2/2-Wegeventil
in Schließrichtung.
Vor dem 2/2-Wegeventil baut sich dann Druck auf.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
zweigt stromauf des Rückstauventils
eine Verbindungsleitung von der Abflußleitung zur Speiseleitung
ab, wobei in der Verbindungsleitung ein in Richtung zur Speiseleitung öffnendes
Rückschlagventil
angeordnet ist. Der bei geschlossenem 2/2-Wegeventil aufgebaute
Druck wird über
das Rückschlagventil
so lang zur Speiseleitung hin übertragen,
wie der Druck in der Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung größer ist,
als der Druck in der Speiseleitung.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist parallel zum
Rückstauventil
eine Bypassleitung mit einem in Richtung zum Tank schließenden Rückschlagventil
angeordnet. Wenn die Versorgung der Lenkungsvorrichtung mit Hydrauliköl wegen
eines Defekts unterbrochen wird, ist, wie an sich bekannt, ein manuelles
Lenken mit Muskelkraft weiterhin möglich. Über die Abflußleitung
der Lenkungsvorrichtung und die Bypassleitung wird dann von der manuell
angetriebenen Lenkungsvorrichtung Öl angesaugt. Das Rückschlagventil
in der Bypassleitung bewirkt, daß ein Ölstrom nur in Richtung vom
Tank zur Lenkungsvorrichtung möglich
ist.
-
Mit
besonderem Vorteil ist die Lenkungsvorrichtung als Load-Sensing-Lenkung
mit geschlossener Mittelstellung ausgeführt. Im Hinblick auf eine optimale
Energieausnutzung wird Hydrauliköl
von der Lenkung nur dann angefordert, wenn tatsächlich ein Lenkvorgang zu verrichten
ist.
-
Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn die Hydraulikpumpe als Zwei-Stellungspumpe ausgeführt ist.
Bei einer Zwei-Stellungspumpe sind zwei Fördervolumina vorgesehen die
entsprechend dem aktuellen Ölverbrauch
gewählt
werden können.
Zwischenstellungen können
nicht eingestellt werden, wodurch sich die Fertigungskosten für die Hydraulikpumpe und
den Verstellmechanismus verringern. In diesem Anwendungsfall wird
die Hydraulikpumpe nur dann in der Stellung mit großem Fördervolumen
betrieben, wenn ein Hubzylinder als Verbraucher zugeschaltet wird.
In allen übrigen
Betriebssituationen wird die Hydraulikpumpe in der Stellung mit
kleinem Fördervolumen
betrieben. Das Fördervolumen
der Hydraulikpumpe wird somit stets an den aktuellen Bedarf angepaßt.
-
Von
besonderem Vorteil ist es, wenn in der Förderleitung der Hydraulikpumpe
ein Prioritätsventil für die Lenkungsvorrichtung
angeordnet ist. Das Prioritätsventil
stellt sicher, daß in
der Zulaufleitung der Lenkungsvorrichtung immer ein vorher festzulegender
Druckwert ansteht. Erst wenn dieser Druck vor der Lenkungsvorrichtung
erreicht ist, werden die übrigen
Verbraucher mit Hydrauliköl
versorgt.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
der Erfindung ist zwischen dem Prioritätsventil und der Speiseleitung
des Fahrantriebskreislaufs ein Druckminderventil für den Speisedruck
angeordnet. Mit dem Druckminderventil wird sichergestellt, daß der Druck
in der Speiseleitung einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
Der Wert des Speisedrucks bleibt somit im wesentlichen unabhängig von
der Belastung der übrigen
an die Hydraulikpumpe angeschlossenen Verbraucher.
-
Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der
schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
ist in der Figur ein Schaltplan zu einem erfindungsgemäßen hydrostatischen
Antriebssystem dargestellt.
-
Das
in der Figur dargestellte hydrostatische Antriebssystem weist eine
Hydraulikpumpe 1 und eine Fahrantriebspumpe 2 auf,
die beide von einem Verbrennungsmotor 3 angetrieben werden.
Die im offenen Kreislauf arbeitende Hydraulikpumpe 1 saugt selbständig Öl aus einem
Tank 4 an. Die Hydraulikpumpe 1 ist als Zwei-Stellungspumpe
ausgeführt
und kann mittels eines Schaltzylinders 5 in ihre beiden Betriebsstellungen
geschaltet werden. Die Verdrängung
der stufenlos einstellbaren und reversierbaren Fahrantriebspumpe 2 wird
von einem Fahrgebergerät 6 gesteuert.
Das Fahrgebergerät 6 regelt über eine
Verstelleinrichtung 7 ebenfalls die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3.
Von der Fahrantriebspumpe 2 werden in einem geschlossenen
Fahrantriebskreislauf zwei Fahrmotoren 8a, 8b angetrieben.
Die beiden Seiten der Fahrantriebspumpe 2 sind mittels zweier
kombinierter Druckbegrenzungs-Rückschlagventile 9 miteinander
verbindbar. Dadurch werden die beiden Fahrmotoren 8a, 8b einerseits
vor Überdruck
geschützt.
Andererseits wird über
die zwischen die beiden Druckbegrenzungs-Rückschlagventile 9 mündende Speiseleitung 10 eine
Versorgung des Fahrantriebskreislaufs mit Speiseöl ermöglicht.
-
In
der Förderleitung 11 der
Hydraulikpumpe 1 ist ein Prioritätsventil 12 für die hydraulische
Lenkungsvorrichtung 13 angeordnet. In der eingezeichneten
Stellung des Prioritätsventils 12 wird
der Förderstrom
der Hydraulikpumpe ausschließlich
der Lenkungsvorrichtung 13 zugeführt. Erst wenn die Druckdifferenz
zwischen der Zulaufleitung 14 der Lenkungsvorrichtung 13 und
der Load-Sensing-Leitung 15 ausreicht, um die Kraft der
Feder 16 zu überwinden,
werden die übrigen
Verbraucher mit Öl
versorgt. Über
die Load-Sensing-Leitung 15 wird stets der aktuelle Lastdruck
der Lenkungsvorrichtung 13 an das Prioritätsventil 12 gemeldet.
Der Lenkungszylinder 17 wird somit über das Prioritätsventil 12 und die
Lenkungsvorrichtung 13 mit dem von der Hydraulikpumpe 1 geförderten Öl beaufschlagt.
-
Das
von der Lenkung nicht benötigte Öl wird in
die Förderleitung 11a geleitet
und verzweigt sich von dort in die Speiseleitung 10 und
die Arbeitsleitung 18. Das in der Arbeitsleitung 18 angeordnete Stauventil 19 wird
dann geöffnet,
wenn der an der Förderleitung 11a anstehende
Druck einen bestimmten Wert überschreitet.
In einer in der Figur nicht dargestellten alternativen Variante
wird das Stauventil 19 in Öffnungsrichtung mit dem Druck
der Speiseleitung 10 beaufschlagt. Die an der Arbeitsleitung 18 angeschlossenen
Steuerblöcke 20a, 20b für hydraulische
Verbraucher werden somit nur dann mit Öl versorgt, wenn in der Speiseleitung
ein ausreichender Druck vorhanden ist. Der nicht näher dargestellte Steuerblock 20a, 20b weist
für jeden
Verbraucher, z. B. Hubzylinder oder Neigezylinder für einen
Hubmast, ein hydraulisches Wegeventil auf. Mit Hilfe einer im Anschlußteil 21 des
Steuerblocks 20a, 20b angeordneten, nicht dargestellten
Eingangsdruckwaage wird das von den Verbrauchern nicht benötigte Öl direkt
von der Arbeitsleitung 18 über die Tankleitung 22 in
den Tank 4 zurückgeführt. Der
Steuerventilblock 20a für
den hydraulischen Hubzylinder ist mit einer Meldeleitung 23 versehen,
die genau dann mit Druck beaufschlagt wird, wenn Öl zum Ausfahren
der Hubzylinder angefordert wird. Dieses Signal wird einerseits
dem Fahrgebergerät 6 und
andererseits dem Wegeventil 24 zugeführt. Infolge des Drucks in
der Meldeleitung 23 wird das Wegeventil 24 in
eine Stellung bewegt, bei der die Hydraulikpumpe 1 über den hydraulischen
Schaltzylinder 5 in ihre Stellung mit großem Hubvolumen
geschwenkt wird. Über
das Fahrgebergerät 6 wird
zusätzlich
der Verbrennungsmotor in Richtung höherer Drehzahl beeinflußt. Diese beiden
Maßnahmen
bewirken eine wesentliche Erhöhung
des Fördervolumens
der Hydraulikpumpe zum Ausfahren des Hubzylinders, da dabei eine
vergleichsweise große Ölmenge erforderlich
ist.
-
Zwischen
der Förderleitung 11a und
der Speiseleitung 10 ist ein Druckminderventil 25 angeordnet,
durch welches der in der Speiseleitung vorherrschende Druck auf
einen bestimmten Wert begrenzt wird. Damit ist der Druck in der
Speiseleitung weitgehend unabhängig
von den übrigen
an der Hydraulikpumpe angeschlossenen Verbrauchern. Vor allem bei
einer niedrigen Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 und geringem
Fördervolumen
der Hydraulikpumpe 1 kann jedoch das Problem auftreten, daß die von
der Hydraulikpumpe 1 geförderte Ölmenge lediglich für die Versorgung
der mit oberster Priorität
bedienten Lenkungsvorrichtung 13 ausreicht.
-
Um
ein starkes Absinken des Drucks in der Speiseleitung 10 zu
verhindern, ist erfindungsgemäß in der
Ablaufleitung 26 der Lenkungsvorrichtung 13 ein
Rückstauventil 27 angeordnet.
Dieses Rückstauventil 27 wird
entgegen der Kraft einer Feder mit dem in der Speiseleitung 10 vorherrschenden
Druck in Öffnungsrichtung
beaufschlagt. Im normalen Betrieb ist das Rückstauventil 27 somit
stets geöffnet,
so daß das
von der Lenkung zurückfließende Öl ungehindert zum
Tank 4 geleitet wird. Wenn jedoch der Druck in der Speiseleitung 10 unter
einen bestimmten Wert absinkt, bewegt sich das Rückstauventil durch Federkraft
in Richtung seiner Zu-Stellung, so daß vor dem Rück stauventil in der Abflußleitung 26 Druck aufgebaut
wird. Sobald der so aufgebaute Druck größer ist als der in der Speiseleitung 10 vorhandene Druck,
wird das von der Lenkungsvorrichtung 13 zurückfließende Öl über das
Rückschlagventil 28 und die
Verbindungsleitung 29 der Speiseleitung 10 zugeführt. Somit
ist gewährleistet,
daß in
der Speiseleitung immer ein ausreichendes Druckniveau und eine ausreichende Ölmenge vorhanden
sind. Desweiteren wird die Rücklaufleitung 26 der
Lenkungsvorrichtung 13 nur dann mit Druck belastet, wenn
dies angesichts der Druckverhältnisse
im hydraulischen Antriebssystem erforderlich ist. Die Belastung
der Dichtungen am Lenkungsgehäuse
wird somit auf ein Minimum reduziert.
-
Parallel
zu dem Rückstauventil 27 ist
eine Bypassleitung 30 mit einem Rückschlagventil 31 angeordnet.
Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß die Lenkvorrichtung 13 im
Notfall-Handbetrieb über
die Abflußleitung 26 Öl aus dem
Tank ansaugen kann.