DE19742187A1 - Hydrostatisches Antriebssystem - Google Patents
Hydrostatisches AntriebssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem für ein Fahrzeug,
insbesondere ein Flurförderzeug, mit einem hydrostatischen Fahrantrieb, einer
Arbeitshydraulik und einer hydraulischen Lenkung.
Bei derartigen Antriebssystemen für ein Fahrzeug, beispielsweise für einen
Gabelstapler oder einen Radlader, weist in der Regel der hydrostatische Fahrantrieb
eine im Fördervolumen verstellbare Pumpe und mindestens einen an die Pumpe im
geschlossenen Kreislauf angeschlossenen Fahrmotor auf. Zur Versorgung der
Arbeitshydraulik ist eine weitere Pumpe mit konstantem Fördervolumen vorgesehen,
die im offenen Kreislauf aus einem Behälter Druckmittel ansaugt und bei unbetätigter
Arbeitshydraulik in den Behälter zurückfördert. Die Lenkung wird von einer weiteren
Pumpe mit Druckmittel versorgt, die ebenfalls ein konstantes Fördervolumen aufweist
und im offenen Kreislauf betrieben wird.
Bei derartigen Antriebssystemen sind somit mehrere Pumpen, beispielsweise drei
Pumpen, notwendig, um die hydraulischen Verbraucher mit Druckmittel zu versorgen.
Es ergibt sich somit ein großer Platzbedarf für das Antriebssystem. Zudem werden alle
Pumpen von einem Antriebsmotor ständig angetrieben, obwohl in der Regel nur eine
oder zwei Pumpen während des Betriebs des Fahrzeugs gleichzeitig genutzt werden.
Dadurch entstehen entsprechende Leerlaufverluste, die zu einem schlechten
Wirkungsgrad des Antriebssystems führen. Darüber hinaus ergibt sich durch den
ständigen Betrieb aller Pumpen unnötiger Verschleiß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, das einen geringen Bauraumbedarf aufweist
und bei dem die Energieausnutzung innerhalb des Antriebssystems verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Versorgung des
Fahrantriebs, der Arbeitshydraulik sowie der Lenkung eine im offenen Kreislauf
arbeitende hydraulische Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen vorgesehen ist. Der
erfindungswesentliche Gedanke besteht somit darin, anstelle mehrerer Pumpen eine
einzige Pumpe vorzusehen, die im offenen Kreislauf betrieben wird und der
gleichzeitigen Versorgung des Fahrantriebs, der Arbeitshydraulik und der Lenkung
dient. Durch den Wegfall zusätzlicher Pumpen ergibt sich ein geringer Bauraumbedarf.
Zudem kann durch die Verwendung lediglich einer im Fördervolumen verstellbaren
Pumpe der Förderstrom der Pumpe dem Förderstrombedarf der Verbraucher in
entsprechenden Betriebssituationen angepaßt werden, wodurch sich eine verbesserte
Energieausnutzung ergibt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Pumpe an eine
Förderleitung angeschlossen ist, in der mindestens ein Fahrventil vorgesehen ist,
wobei stromauf des Fahrventils in der Förderleitung der Pumpe ein Prioritätsventil für
die Arbeitshydraulik angeordnet ist und stromauf des Prioritätsventils der
Arbeitshydraulik ein Prioritätsventil für die Lenkung vorgesehen ist. In der Förderleitung
der Pumpe ist somit zuerst das Prioritätsventil der Lenkung, das Prioritätsventil der
Arbeitshydraulik und an letzter Stelle das Fahrventil angeordnet. Dadurch wird mit
oberster Priorität die Lenkung versorgt. Die Lenkung als sicherheitsrelevantes Bauteil
eines Fahrzeugs wird somit in allen Betriebszuständen mit ausreichend Druckmittel
versorgt, so daß das Fahrzeug jederzeit manövrierfähig ist. Nach der Lenkung wird die
Arbeitshydraulik mit Druckmittel versorgt. Dadurch wird sichergestellt, daß in
Betriebszuständen, in denen beispielsweise der Fahrantrieb und die Arbeitshydraulik
gleichzeitig betätigt werden, zuerst die Arbeitshydraulik mit Druckmittel versorgt wird
und das von der Arbeitshydraulik nicht benötigte Druckmittel zur Versorgung des
Fahrantriebs zur Verfügung steht. Durch die vorrangige Versorgung der Lenkung und
der Arbeitshydraulik kann hierbei eine Pumpe verwendet werden, deren
Fördervolumen lediglich geringfügig größer als das Fördervolumen einer aus dem
Stand der Technik bekannten Pumpe zur Versorgung des Fahrantriebs ist.
Bei einem Antriebssystem mit einer Einspeiseeinrichtung für den hydrostatischen
Fahrantrieb ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß an die
Förderleitung zwischen dem Prioritätsventil der Lenkungshydraulik und dem
Prioritätsventil der Arbeitshydraulik eine Speiseleitung der Einspeiseeinrichtung
angeschlossen ist. Die Einspeiseeinrichtung stellt sicher, daß im hydrostatischen
Fahrantrieb Lecköl ausgeglichen wird und somit ausreichend Druckmittel zur
Verfügung steht. Dadurch wird Kavitation und ein Trockenlaufen des Fahrantriebs
verhindert, da derartige Zustände zu beträchtlichen Schäden am Fahrantrieb führen
können. Durch die Anordnung der Speiseleitung stromab des Prioritätsventils der
Lenkung wird die Einspeiseeinrichtung mit zweiter Priorität versorgt. Die
Arbeitshydraulik wird dadurch mit dritter Priorität nach der Lenkung und der
Einspeiseeinrichtung mit Druckmittel beaufschlagt. Es wird somit sichergestellt, daß
fehlendes Druckmittel im Fahrantrieb ergänzt wird und Kavitation an den Fahrmotoren
vermieden wird.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Lenkung als Load-Sensing-Lenkung
ausgebildet ist und das Prioritätsventil für die Lenkung in Richtung einer die
Förderleitung mit der Zulaufleitung der Lenkung verbindenden Schaltstellung von einer
Feder und dem Lastdruck der Lenkung beaufschlagbar ist und in Richtung einer die
Förderleitung mit der Zulaufleitung der Lenkungshydraulik sowie der zu dem
Prioritätsventil der Arbeitshydraulik führenden Förderleitung in Verbindung bringbaren
Schaltstellung von dem Druck in der Zulaufleitung der Lenkung beaufschlagbar ist.
Eine als Load-Sensing-Lenkung ausgebildete Lenkung benötigt keinen konstanten
Förderstrom und entnimmt lediglich bei der Betätigung der Lenkung Druckmittel aus
der Förderleitung der Pumpe. Ein derartiges Prioritätsventil stellt sicher, daß die
Zulaufleitung der Lenkung in allen Betriebssituationen mit Druckmittel beaufschlagt ist
und erst bei Überschreiten des durch die Feder bzw. bei betätigter Lenkung durch die
Feder und den Lastdruck der Lenkung vorgegebenen Druckwerts die stromab des
Prioritätsventils angeordneten Verbraucher, d. h. die Einspeiseeinrichtung, die
Arbeitshydraulik und der Fahrantrieb, mit dem von der Lenkung nicht benötigten
Druckmittel versorgt werden.
Mit besonderem Vorteil ist das Prioritätsventil für die Arbeitshydraulik in Richtung einer
die Förderleitung mit der Zulaufleitung der Arbeitshydraulik verbindenden
Schaltstellung von einer Feder und dem Lastdruck der Arbeitshydraulik und in
Richtung einer die Förderleitung mit der Zulaufleitung der Arbeitshydraulik sowie der
zu dem Fahrventil führenden Förderleitung in Verbindung bringbaren Schaltstellung
von dem Druck in der Zulaufleitung der Arbeitshydraulik beaufschlagbar. Das
Prioritätsventil der Arbeitshydraulik stellt somit auf einfache Weise sicher, daß die
Arbeitshydraulik vor dem Fahrantrieb mit Druckmittel versorgt wird.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn in der Speiseleitung ein Druckminderventil
vorgesehen ist. Durch das Druckminderventil kann der Druck in der Speiseleitung auf
einfache Weise auf übliche Werte vermindert werden.
Mit besonderem Vorteil ist die Speiseleitung stromab des Druckminderventils an eine
Rücklaufleitung der Lenkung angeschlossen und an eine zum Behälter führende
Ablaufleitung anschließbar. Durch die Verbindung der Speiseleitung mit der
Rücklaufleitung der Lenkung wird erreicht, daß ausreichend Druckmittel in der
Speiseleitung vorhanden ist. Zudem strömt das Rücklauföl der Lenkung nicht
ungenützt in den Behälter, sondern dient zur Versorgung der Einspeiseeinrichtung.
Dadurch ergibt sich eine verbesserte Energieausnutzung des Antriebssystems. Durch
den Anschluß des Druckminderventils an den Behälter ist es möglich, den Druck in der
Speiseleitung auf einen oberen, festlegbaren Wert zu begrenzen, wobei bei Erreichen
des eingestellten Druckwertes die Speiseleitung mit dem Behälter verbunden wird.
Dadurch kann von der Einspeiseeinrichtung nicht benötigtes Druckmittel aus der
Rücklaufleitung der Lenkung zum Behälter abfließen.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Fahrventil als in Zwischenstellungen
drosselndes, federzentriertes Wegeventil mit einer geschlossenen Mittelstellung
ausgebildet, das je nach Auslenkung einen Zulaufquerschnitt und einen
Ablaufquerschnitt freigibt, wobei das Fahrventil an die Förderleitung und eine mit dem
Behälter in Verbindung stehende Ablaufleitung angeschlossen ist und mit den
Förderleitungen des Fahrantriebs sowie einer Lastdruckmeldeleitung in Verbindung
bringbar ist. Mit einem derartigen Fahrventil kann auf einfache Weise die
Fahrgeschwindigkeit und die Fahrtrichtung festgelegt werden sowie ein Bremsvorgang
gesteuert werden.
Mit besonderem Vorteil ist in der Ablaufleitung des Fahrventils ein Stromregler
vorgesehen, der in einer ersten Schaltstellung die Verbindung der Ablaufleitung des
Wegeventils mit dem Behälter unterbricht und in einer zweiten Schaltstellung die
Ablaufleitung mit einem Behälter verbindet, wobei der Stromregler in Richtung zur
ersten Schaltstellung von dem Druck in der Förderleitung stromauf des Fahrventils und
in Richtung zur zweiten Schaltstellung von der Kraft einer Feder sowie dem Druck in
der Ablaufleitung stromab des Fahrventils beaufschlagbar ist. Der Stromregler regelt
den von dem Fahrantrieb zum Behälter zurückfließenden Druckmittelstrom. Der
Öffnungsquerschnitt der Ablaufseite des Fahrventils bildet hierbei die Meßdrosselstelle
des Stromreglers. Dadurch wird erzielt, daß in Betriebszuständen, in denen der
Druckmittelstrom in der Ablaufseite des Fahrantriebs den an der Meßdrosselstelle des
Fahrventils eingestellten Druckmittelstrom übersteigt, der Stromregler in Richtung der
ersten Schaltstellung beaufschlagt wird und somit einen Bremsdruck aufstaut. Das
Fahrzeug hält somit im Bremsbetrieb die am Fahrventil eingestellte Geschwindigkeit
bei.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn der Stromregler in den Steuerschieber
des Fahrventils integriert ist. Dadurch benötigt das Fahrventil und der Stromregler
einen geringen Bauraum.
Der Zulaufquerschnitt und der Ablaufquerschnitt des Fahrventils sind vorzugsweise
gleich groß. Dadurch wird auf einfache Weise erzielt, daß in jeder Schaltstellung des
Fahrventils die den Fahrmotoren zuströmende Druckmittelmenge gleich der den
Fahrmotoren abströmende Druckmittelmenge ist und somit das Fahrzeug mit der am
Fahrventil eingestellten Sollgeschwindigkeit betreibbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Fahrventil ein Feinsteuerbereich vorgesehen ist,
bei dem bei einer geringer Auslenkung des Fahrventils der Ablaufquerschnitt kleiner
als der Zulaufquerschnitt des Fahrventils ist. Dadurch wird der Fahrantrieb verspannt,
wodurch bei geringer Fahrgeschwindigkeit ein feinfühliges Fahren des Fahrzeugs
ermöglicht wird.
Um bei hoher Fahrgeschwindigkeit die Verluste zu minimieren, kann zudem
vorgesehen werden, daß im Bereich der maximalen Auslenkung des Fahrventils der
Ablaufquerschnitt größer als der Zulaufquerschnitt des Fahrventils ist.
In einer Ausgestaltungsform ist das Fahrventil hydraulisch betätigbar, wobei von der
Speiseleitung stromab des Druckminderventils eine Steuerdruckleitung abzweigt, die
mit dem Fahrventil in Verbindung bringbar ist. Die Beaufschlagung der Steuerflächen
des Fahrventils erfolgt hierbei mittels eines Steuerdrucks, wobei das dazu benötigte
Druckmittel der Einspeiseeinrichtung entnommen wird. Die Pumpe wird somit ebenfalls
zur Versorgung des Steuerkreises des Fahrventils verwendet, wodurch mit geringem
Aufwand die Betätigung des Fahrventils erfolgen kann.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn in der Steuerdruckleitung ein Stellventil
vorgesehen ist, das mittels eines Betätigungselements betätigbar ist und zur
Rückmeldung der Auslenkung des Fahrventils mit dem Fahrventil in Wirkverbindung
steht. Durch das Stellventil werden die Steuerflächen des Fahrventils mit Steuerdruck
beaufschlagt. Durch die Rückmeldung der Auslenkung des Fahrventils wird bei
Erreichen der am Betätigungselement eingestellten Stellung das Fahrventil in der
entsprechenden Stellung gehalten. Dadurch kann auf einfache Weise eine gewünschte
Auslenkung der Betätigungselemente in eine entsprechende Stellung des Fahrventils
umgewandelt werden. Zudem sind durch die Vorsteuerung des Fahrventils mittels des
Stellventils die Betätigungselemente von dem Fahrventil entkoppelt, wodurch die im
Fahrventil entstehenden Strömungsgeräusche nicht auf die Betätigungselemente
übertragen werden. Zudem sind durch die Vorsteuerung die Betätigungselemente von
den Reibungskräften und den Strömungskräften im Fahrventil entkoppelt, wodurch ein
sicherer Betrieb des Fahrventils möglich ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in einer Ablaufleitung des
Stellventils ein Stromventil angeordnet ist. Dadurch kann der vom Stellventil zum
Behälter fließende Druckmittelstrom gesteuert werden. Der zum Behälter fließende
Druckmittelstrom bestimmt die Betätigungsgeschwindigkeit des Fahrventils, wodurch
durch das Stromventil eine gewünschte Bremsverzögerung erzielt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es hierzu, wenn in der Ablaufleitung des Stellventils ein
Umgehungsventil zum Stromventil vorgesehen ist, das von dem Druck in der
Ablaufleitung des Fahrventils stromauf des Stromreglers in Richtung zu einer
Sperrstellung und von der Kraft einer Feder in Richtung zu einer Durchflußstellung
beaufschlagbar ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die Bremsverzögerung erst
wirksam ist, wenn am Stromregler ein entsprechender Bremsdruck aufgebaut ist und
somit ein Bremsvorgang einsetzt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Fahrventil und das Stellventil als
Drehschieberventil ausgebildet sind. Ein als Drehschieberventil ausgebildetes
Stellventil kann auf einfache Weise mittels Betätigungselementen ausgelenkt werden.
Zudem kann die Rückmeldung der Auslenkung des Fahrventils auf einfache Weise auf
das Stellventil erfolgen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Fahrantrieb eine
Feststellbremseinrichtung vorgesehen ist, die ein Feststellbremsventil und eine zur
Feststellbremseinrichtung führende Bremsleitung aufweist, wobei das
Feststellbremsventil mittels eines Betätigungselements betätigbar ist und die
Bremsleitung an die Förderleitung stromauf des Prioritätsventils für die Lenkung
angeschlossen ist. Dadurch steht an dem Feststellbremsventil der Druck in der
Förderleitung der Pumpe stromauf des Prioritätsventils der Lenkung an, wodurch die
Feststellbremseinrichtung, beispielsweise einer Federspeicherbremse, jederzeit gelöst
werden kann.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn das Feststellbremsventil als
Druckminderventil ausgebildet ist. Dadurch kann der Druck zum Lösen der
Feststellbremseinrichtung auf einfache Weise begrenzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein mit einer
Verstelleinrichtung der Pumpe in Wirkverbindung stehender Bedarfsstromregler
vorgesehen ist, der von einem stromab des Fahrventils anstehenden Lastdruck sowie
einer Feder in Richtung einer Förderstromerhöhung und in Richtung einer
Verringerung des Förderstroms von dem Druck in der Förderleitung stromauf des
Fahrventils beaufschlagbar ist. Dadurch kann der Förderstrom der Pumpe dem
Förderstrom bedarf der Verbraucher in entsprechenden Betriebssituationen angepaßt
werden, wodurch sich eine hohe Energieausnutzung des Antriebssystems ergibt und
Leerlaufverluste vermindert werden.
Von besonderem Vorteil ist in der Lastdruckmeldeleitung der Arbeitshydraulik ein
Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das auf den maximalen Druck der
Arbeitshydraulik eingestellt ist. Der Druck im Kreislauf der Arbeitshydraulik kann somit
auf einfache Weise begrenzt werden.
Mit besonderem Vorteil ist in der Lastdruckmeldeleitung der Lenkung ein
Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das auf den maximal zulässigen Druck der
Lenkung eingestellt ist. Dadurch kann ebenfalls der Druck im Lenkungskreislauf
begrenzt werden, indem beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils der Druck in
der Lastdruckmeldeleitung begrenzt wird und somit das Prioritätsventil in eine die
weiteren Verbraucher mit Druckmittel versorgende Schaltstellung beaufschlagt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine elektronische
Steuereinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Drehzahlstelleinrichtung des
Antriebsmotors, der zum Antrieb der Pumpe vorgesehen ist, in Wirkverbindung steht
und die Drehzahlstelleinrichtung des Antriebsmotors in Abhängigkeit der Sollwerte des
Fahrantriebs und/oder der Arbeitshydraulik steuert. Dadurch kann bei einer
Betätigung der Arbeitshydraulik oder des Fahrantriebs die Drehzahl des
Antriebsmotors und somit die Fördermenge der Pumpe entsprechend erhöht werden.
Besonders vorteilhaft ist es hierzu, wenn an den Wegeventilen der Arbeitshydraulik die
Auslenkung der Wegeventile erfassende Sensoreinrichtungen und/oder an dem
Betätigungselement der Fahrhydraulik eine die Auslenkung erfassende
Sensoreinrichtung zur Vorgabe eines Sollwerts für die elektronische Steuereinrichtung
vorgesehen sind. Die Steuereinrichtung kann somit entsprechend den Sollwertsignalen
der Sensoreinrichtungen die Drehzahl des Antriebsmotor verändern.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die elektronische Steuereinrichtung eine
Drückungsregelung aufweist, wobei eine die Istdrehzahl des Antriebsmotors
erfassende Sensoreinrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann erreicht werden, daß der
Antriebsmotor bei einer Überlastung beispielsweise durch eine Verringerung der
Fördermenge der Pumpe entlastet und somit ein Abwürgen des Antriebsmotors
vermieden wird.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein die Verstelleinrichtung der Pumpe
beeinflussendes Ventil vorgesehen ist, das in Richtung einer
Förderstromverminderung von dem Druck in der Förderleitung stromauf des
Prioritätsventils der Lenkung und in gegensinniger Richtung von der Kraft einer Feder
beaufschlagbar ist, wobei die Feder auf den maximalen Betriebsdruck des
Antriebssystems eingestellt ist. Dadurch kann eine Druckabschneidung erzielt werden,
indem bei Überschreiten des Maximaldruckes die Fördermenge der Pumpe verringert
wird. Dadurch kann auf ein Druckbegrenzungsventil verzichtet werden, das bei einer
Überschreitung des maximalen Druckes eine Verbindung der Förderleitung mit dem
Behälter herstellt und somit zu Verlusten führt.
Zweckmäßigerweise ist der Bedarfsstromregler oder das Ventil in Richtung einer
Förderstromverminderung von der elektronischen Steuerung beaufschlagbar. Dadurch
kann bei einer Drehzahldrückung des Antriebsmotors die Fördermenge der Pumpe auf
einfache Weise vermindert werden.
Mit besonderem Vorteil weist hierzu der Bedarfsstromregler oder das Ventil einen mit
der elektronischen Steuerung in Verbindung stehenden Proportionalmagnet auf.
Dadurch kann auf einfache ein Signal in eine Kraft zur Beaufschlagung des
Bedarfsstromreglers oder des Ventils umgewandelt werden und die Pumpe in Richtung
einer Förderstromverringerung verstellt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei ist in der Figur ein
Schaltplan eines erfindungsgemäßen Antriebssystems dargestellt.
Das in der Figur dargestellte Antriebssystem weist eine Pumpe 1 auf, die von einem
Antriebsmotor 2, beispielsweise einem Verbrennungsmotor angetrieben ist. Das
Fördervolumen der Pumpe 1 ist mittels einer auf die Verstelleinrichtung der Pumpe 1
einwirkenden, federbelasteten Zylinder-Kolben-Anordnung 3 einstellbar. Die Pumpe 1
arbeitet im offenen Kreislauf und saugt Druckmittel aus einem Behälter 4 über einen
Saugfilter 72 an und fördert in eine Förderleitung 5. Der Behälter 4 ist hierbei
vorgespannt.
In der Förderleitung 5 ist stromab der Pumpe 1 ein Prioritätsventil 6 angeordnet, das in
der gezeichneten Stellung die Förderleitung 5 mit der Zulaufleitung 7 einer als Load-
Sensing-Lenkung ausgebildeten Lenkung 8 verbindet. In dieser Schaltstellung wird der
Förderstrom der Pumpe 1 ausschließlich der Lenkung 8 zugeführt. Das Prioritätsventil
6 ist in Richtung dieser Schaltstellung von dem in einer Lastdruckmeldeleitung 9
geführten Lastdruck der Lenkung 8 sowie der Kraft einer Feder 10 beaufschlagbar. In
Richtung der in der Figur rechts dargestellten Schaltstellung ist das Prioritätsventil 6
durch den Druck in der Zulaufleitung 7 der Lenkung 8 beaufschlagt. Sobald die
Druckdifferenz zwischen der Zulaufleitung 7 und der Lastdruckmeldeleitung 9
ausreicht, um die Kraft der Feder 10 zu überwinden, wird das Prioritätsventil 7 in die in
der Figur rechts dargestellten Schaltstellung beaufschlagt, in der die weiteren
Verbraucher mit Druckmittel versorgt werden. Das von der Lenkung 8 nicht benötigte
Druckmittel strömt somit in die Förderleitung 5a, die stromab des Prioritätsventils 6
angeordnet ist. In der Lastdruckmeldeleitung 9 der Lenkung 8 ist ein
Druckbegrenzungsventil 50 vorgesehen, das auf den maximal zulässigen Druck in der
Lenkung 8 eingestellt ist.
Von der Förderleitung 5a zweigt eine Speiseleitung 11 ab, in der ein Druckminderventil
12 angeordnet ist. Das Druckminderventil 12 begrenzt den Druck in der Speiseleitung
11 auf den eingestellten Wert. An die Speiseleitung 11 ist stromab des
Druckminderventils 12 eine Rücklaufleitung 14 der Lenkung angeschlossen. Die
Rücklaufleitung 14 der Lenkung 8 ist weiterhin mit einer Leitung 73 an den Behälter 4
angeschlossen, wobei in der Leitung 73 ein in Richtung zur Rücklaufleitung 14 und
somit zur Speiseleitung 11 öffnendes Rückschlagventil 74 angeordnet ist. Das
Druckminderventil 12 ist weiterhin mit einer zu dem Behälter 3 führende Ablaufleitung
13 verbindbar. Übersteigt der Druck in der Speiseleitung 11 stromab des
Druckminderventils 12 einen eingestellten Wert, öffnet das Druckminderventil 12 die
Verbindung der stromabwärts des Druckminderventils 12 angeordneten Speiseleitung
11 zur Ablaufleitung 13, wodurch der Druck in der Speiseleitung 11 auf einen oberen
Wert begrenzt wird. In der zum Behälter 4 führenden Ablaufleitung 13 ist ein Kühler 70
und ein Umgehungsventil 71 zum Kühler 70 vorgesehen.
Die Speiseleitung 11 führt zu einer aus kombinierten Druckbegrenzungs- und
Nachsaugeventilen gebildeten Einspeiseeinrichtung 15 des Fahrantriebs 16. Der
Fahrantrieb 16 besteht aus beispielsweise zwei Fahrmotoren 17a, 17b, wobei beide
Seiten des Fahrantriebs 16 mittels der Einspeiseeinrichtung 15 miteinander in
Verbindung bringbar ist. Die Einspeiseeinrichtung 15 schützt die Fahrmotoren 17a, 17b
mittels der Druckbegrenzungsventile vor Überlastung und ermöglicht über die
Nachsaugeventile eine Versorgung der Fahrmotoren 17a, 17b mit Speiseöl aus der
Speiseleitung 11. Die Fahrmotoren 17a, 17b sind hierbei mit konstantem
Fördervolumen ausgebildet, können jedoch ebenfalls mit verstellbarem Fördervolumen
ausgebildet werden. Zudem ist jede beliebige Anzahl von Fahrmotoren möglich.
In der Förderleitung 5a ist stromab der Speiseleitung 11 ein Prioritätsventil 18
vorgesehen, das in der in der Figur gezeichneten Schaltstellung die Förderleitung 5a
mit der Zulaufleitung 19 einer Arbeitshydraulik 20 verbindet. In der in der Figur rechts
dargestellten Schaltstellung ist die Förderleitung 5a an die Zulaufleitung 19 sowie die
Förderleitung 5b stromab des Prioritätsventils 18 anschließbar. Das Prioritätsventil 18
ist in Richtung der gezeigten Schaltstellung durch den Druck in einer
Lastdruckmeldeleitung 21 der Arbeitshydraulik 20 und der Kraft einer Feder 22
beaufschlagbar. In Richtung der anderen Schaltstellung ist das Prioritätsventil 22 mit
dem Druck in der Zulaufleitung 19 beaufschlagbar. Der Förderstrom der Pumpe 1 in
der Förderleitung 5a wird somit auf die Zulaufleitung 19 und die Förderleitung 5b
aufgeteilt, sobald die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Zulaufleitung 19 und
der Lastdruckmeldeleitung 21 ausreicht, die Kraft der Feder 22 zu überwinden. Die
Arbeitshydraulik 20 weist für jeden Verbraucher, beispielsweise dem Hubzylinder und
dem Neigungszylinder eines Hubmastes eines Flurförderzeugs und gegebenenfalls
weiteren Verbrauchern jeweils ein Wegeventil 64 auf. Der höchste der stromab der
Wegeventile 64 anstehende Lastdruck der Verbraucher wird mittels einer
Wechselventilkette der Lastdruckmeldeleitung 21 zugeführt. In der
Lastdruckmeldeleitung 21 ist ein Druckbegrenzungsventil 51 vorgesehen, das auf den
maximal in der Arbeitshydraulik zulässigen Druck eingestellt ist. Eine Ablaufleitung 13a
der Arbeitshydraulik 20 ist an die vom Druckminderventil 12 zum Behälter 4 führende
Ablaufleitung 13 angeschlossen.
In der Förderleitung 5b ist stromab des Prioritätsventils 18 ein Fahrventil 23
angeordnet. An das Fahrventils 23 sind Förderleitungen 24a, 24b angeschlossen, die
zu den Anschlüssen der Fahrmotoren 17a, 17b geführt sind. An das Fahrventil 23 ist
weiterhin eine Lastdruckmeldeleitung 25 angeschlossen, die den stromab der
Drosselstelle des Fahrventils 23 anstehenden Lastdruck der Fahrmotoren 17a, 17b
erfaßt. Das Fahrventils 23 ist weiterhin an eine zur Ablaufleitung 13 führende
Rücklaufleitung 26 anschließbar. In der Rücklaufleitung 26 ist ein Stromregler 27
angeordnet, der in Richtung einer Durchflußstellung von dem Druck in der
Ablaufleitung 26 sowie der Kraft einer Feder und in Sperrstellung von dem Druck in der
Förderleitung 24b bzw. 24a und somit dem Druck stromauf der Drosselstelle des
Fahrventils 23 in der Rücklaufleitung 26 beaufschlagbar ist.
In der gezeigten Mittelstellung des Fahrventils 23 sind die Anschlüsse gesperrt,
wodurch der Fahrantrieb 16 blockiert ist. In den in der Figur links bzw. rechts gezeigten
Schaltstellungen ist die Förderleitung 5b mit der Förderleitungen 24a bzw. 24b und die
Rücklaufleitung 26 mit den Förderleitungen 24b bzw. 24a verbunden, wodurch die
Fahrmotoren 17a, 17b in beiden Richtungen betreibbar sind.
Zur Betätigung des Fahrventils 23 ist ein Stellventil 28 vorgesehen, das an eine von
der Speiseleitung 11 abzweigenden Steuerdruckleitung 29 angeschlossen ist. Der
Ventilkörper des Stellventils 29 ist mittels eines Betätigungselements 30,
beispielsweise einer Doppelpedalanordnung, betätigbar. Bei einer Auslenkung des
Betätigungselements wird ein Steuerdruck in den Steuerdruckzweigleitungen 31a bzw.
31b aufgebaut, der an den Steuerflächen des Fahrventils 23 an steht und somit dieses
entsprechend auslenkt. Zur Rückmeldung der Auslenkung des Fahrventils 23 steht
beispielsweise das Ventilgehäuse des Stellventils 28 mit dem Fahrventil 23 in
Wirkverbindung. Dadurch werden bei Erreichen der mittels des Betätigungselements
30 am Stellventil 28 eingestellten Auslenkung des Fahrventils 23 die Steuerkanten des
Stellventils 28 geschlossen und die Auslenkung des Fahrventils 23 begrenzt. Die
gezeigte Schaltstellung des Stellventils 28 bildet eine Schwimmstellung, so daß das
Fahrventil 23 durch die Kraft der Federn in die Mittelstellung ausgelenkt wird.
In einer zu einem Behälter führenden Ablaßleitung 32 des Stellventils 28 ist ein als
Mengenregelventil ausgebildetes Stromventil 33 vorgesehen, das die
Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrventils 23 steuert und somit die
Bremsverzögerung des Fahrantriebs 16 bestimmt. Zum Stromventil 33 ist ein
Umgehungsventil 34 an die Ablaßleitung 32 angeschlossen, das eine
Durchflußstellung und eine Sperrstellung aufweist. In Richtung der Durchflußstellung
ist das Umgehungsventil 34 von der Kraft einer Feder beaufschlagt. Eine in Richtung
der Sperrstellung wirkende Steuerfläche des Umgehungsventils 34 ist mittels einer
Leitung 35 an die Rücklaufleitung 26 stromauf der Stromregler 27 angeschlossen.
Die Vorsteuerung des Fahrventils 23 durch das mechanisch betätigte Stellventil 28
bewirkt, daß bei einer Beschädigung der Steuerdruckleitungen 31a, 31b oder der
Steuerdruckleitung 29 und somit einem Druckabfall an den Steuerflächen des
Fahrventils 23, das Fahrventil 23 durch die Kraft der Rückstellfedern in die
Mittelstellung ausgelenkt und dort gehalten wird. Die Druckmittelzuführung zu den
Fahrmotoren 17a, 17b ist somit auf beiden Seiten unterbrochen. Durch die
Nachsaugeventile der Einspeiseeinrichtung 15 kann jedoch Druckmittel auf die
Saugseite der Fahrmotoren 17a, 17b strömen, wodurch Kavitation und somit Schäden
an den Fahrmotoren vermieden werden.
Zur Beaufschlagung der Zylinder-Kolben-Anordnung 3 der Verstelleinrichtung der
Pumpe 1 ist ein an die Förderleitung 5 mittels einer Förderzweigleitung 5c
angeschlossener Bedarfsstromregler 36 vorgesehen. Der Bedarfsstromregler 36 ist in
Richtung einer Förderstromverringerung der Pumpe 1 von dem Druck in einer
Steuerdruckleitung 37 beaufschlagbar, in der der Druck stromab des Prioritätsventils
18 und somit in der Förderleitung 5b ansteht. In Richtung einer Förderstromerhöhung
der Pumpe ist der Bedarfsstromregler 36 durch den in der Lastdruckmeldeleitung 25
anstehenden Lastdruck des Fahrantriebs 16 sowie einer Feder beaufschlagbar. Ein
weiteres an die Förderzweigleitung 5c stromab des Bedarfsstromreglers 36
angeschlossenen Ventil 38 ist in Richtung einer Fördermengenverringerung von dem
Druck in der Förderleitung 5c beaufschlagbar. In Richtung einer Erhöhung des
Förderstroms der Pumpe 1 ist das Ventil 38 durch die Kraft einer Feder
beaufschlagbar, die beispielsweise auf einen dem maximalen Druck des
Antriebssystem entsprechenden Wert eingestellt ist. Dadurch wird bei Überschreiten
des maximalen Druckes in der Förderleitung 5 die Pumpe 1 in Richtung einer
Förderstromverringerung beaufschlagt, wodurch eine Druckabschneidung erzielt
werden kann.
An den Fahrmotoren 17a, 17b ist jeweils eine Feststellbremseinrichtung 40a bzw. 40b,
beispielsweise eine Federspeicherbremse, vorgesehen, die mittels eines in einer
Bremsleitung 41 anstehenden Druckes gelöst werden kann. Die Bremsleitung 41 ist an
die Förderleitung 5 stromauf des Prioritätsventils 6 angeschlossen und weist ein
Feststellbremsventil 42 auf, das mittels eines Betätigungselements 43, beispielsweise
eines Pedals, betätigbar ist. Das Feststellbremsventil 42 ist als Druckminderventil
ausgebildet, wodurch der zum Lösen der Feststellbremseinrichtung 40a, 40b in der
Bremsleitung 41 anstehende Druck begrenzbar ist.
Desweiteren ist eine elektronische Steuereinrichtung 60 vorgesehen, die
ausgangsseitig mit einer Drehzahlstelleinrichtung 61 des Antriebsmotors 2 und dem
Ventil 38 in Wirkverbindung steht. Das Ventil 38 weist hierzu einen Proportionalmagnet
62 auf, mit dem das Ventil 38 in Richtung einer Förderstromverringerung der Pumpe 1
übersteuerbar ist. Eingangsseitig steht die elektronische Steuereinrichtung 60 mit einer
die Auslenkung des Betätigungselements 30 erfassenden Sensoreinrichtung 63,
beispielsweise einem Potentiometer, in Verbindung. Zudem sind an den Wegeventilen
64 der Arbeitshydraulik 20 die Auslenkung der Wegeventile 64 erfassende
Sensoreinrichtungen 65 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein die Istdrehzahl des
Antriebsmotors 2 erfassende Sensoreinrichtung 66 vorgesehen, die beispielsweise an
der Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 angeordnet werden kann.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem arbeitet wie folgt:
In der Ausgangsstellung befinden sich der Bedarfsstromregler 36, das Ventil 38, das Prioritätsventil 6 und 18 sowie das Fahrventil 23 durch die Kraft der entsprechenden Federn in den gezeigten Stellungen. Die Pumpe 1 fördert somit Druckmittel in die Förderleitung 5, wodurch der Druck in der Förderleitung 5 ansteigt. Sobald der Druck in der Förderleitung 5 und somit in der Zulaufleitung 7 der Lenkung 8 ausreicht, die Kraft der Feder 10 am Prioritätsventil 6 zu überwinden, wird das Prioritätsventil 6 in die in der Figur rechts dargestellte Schaltstellung beaufschlagt, wodurch das Druckmittel der Förderleitung 5a und der Speiseleitung 11 zuströmt. Das Druckminderventil 12 begrenzt den Druck in der Speiseleitung 11 auf den eingestellten Wert, wodurch an der Einspeiseeinrichtung 15 Druckmittel ansteht. Übersteigt der Druck in der Förderleitung 5a und somit in der Zulaufleitung 19 den Wert der Feder 22 des Prioritätsventils 18, wird dieses nach der in der Figur rechts gezeigten Schaltstellung ausgelenkt, wodurch weiterhin die Förderleitung 5b mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch steigt der Druck in der Steuerdruckleitung 37 an, wodurch der Bedarfsstromregler 36, sobald der Druck in der Steuerdruckleitung 37 den Wert der Regelfeder des Ventils 36 übersteigt, in die in der Figur linke Schaltstellung ausgelenkt wird. Dadurch wird der Kolbenraum der Zylinder-Kolben-Anordnung 3 mit dem Druck in der Förderleitung 5 beaufschlagt und somit die Verstelleinrichtung der Pumpe 1 in eine die Fördermenge vermindernde Stellung ausgelenkt. Ist kein Verbraucher betätigt, befindet sich das Antriebssystem in einem derartigen Stand-By-Zustand, in dem der Druck in der Förderleitung 5 auf einen Druckwert entsprechend der Kraft der Feder der Zylinder-Kolben-Anordnung eingestellt ist. Dadurch steht in der Bremsleitung 41 der Feststellbremseinrichtung 40a, 40b und der Speiseleitung 11 ausreichend Druckmittel zur Verfügung.
In der Ausgangsstellung befinden sich der Bedarfsstromregler 36, das Ventil 38, das Prioritätsventil 6 und 18 sowie das Fahrventil 23 durch die Kraft der entsprechenden Federn in den gezeigten Stellungen. Die Pumpe 1 fördert somit Druckmittel in die Förderleitung 5, wodurch der Druck in der Förderleitung 5 ansteigt. Sobald der Druck in der Förderleitung 5 und somit in der Zulaufleitung 7 der Lenkung 8 ausreicht, die Kraft der Feder 10 am Prioritätsventil 6 zu überwinden, wird das Prioritätsventil 6 in die in der Figur rechts dargestellte Schaltstellung beaufschlagt, wodurch das Druckmittel der Förderleitung 5a und der Speiseleitung 11 zuströmt. Das Druckminderventil 12 begrenzt den Druck in der Speiseleitung 11 auf den eingestellten Wert, wodurch an der Einspeiseeinrichtung 15 Druckmittel ansteht. Übersteigt der Druck in der Förderleitung 5a und somit in der Zulaufleitung 19 den Wert der Feder 22 des Prioritätsventils 18, wird dieses nach der in der Figur rechts gezeigten Schaltstellung ausgelenkt, wodurch weiterhin die Förderleitung 5b mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch steigt der Druck in der Steuerdruckleitung 37 an, wodurch der Bedarfsstromregler 36, sobald der Druck in der Steuerdruckleitung 37 den Wert der Regelfeder des Ventils 36 übersteigt, in die in der Figur linke Schaltstellung ausgelenkt wird. Dadurch wird der Kolbenraum der Zylinder-Kolben-Anordnung 3 mit dem Druck in der Förderleitung 5 beaufschlagt und somit die Verstelleinrichtung der Pumpe 1 in eine die Fördermenge vermindernde Stellung ausgelenkt. Ist kein Verbraucher betätigt, befindet sich das Antriebssystem in einem derartigen Stand-By-Zustand, in dem der Druck in der Förderleitung 5 auf einen Druckwert entsprechend der Kraft der Feder der Zylinder-Kolben-Anordnung eingestellt ist. Dadurch steht in der Bremsleitung 41 der Feststellbremseinrichtung 40a, 40b und der Speiseleitung 11 ausreichend Druckmittel zur Verfügung.
Wird ausgehend von diesem Zustand die Lenkung 8 betätigt, wird das Gleichgewicht
am Prioritätsventil 6 gestört, wodurch dieses in die in der Figur links gezeigte
Schaltstellung beaufschlagt wird und mit erster Priorität die Lenkung 8 mit Druckmittel
versorgt. Dadurch wird ebenfalls der Druck in der Förderleitung 5a und 5b und somit in
der Steuerdruckleitung 37 beeinflußt, wodurch das Gleichgewicht am
Bedarfsstromregler 36 gestört wird und die Pumpe in Richtung einer
Fördermengenerhöhung ausgelenkt wird. Sobald die aus dem Druck in der
Zulaufleitung 7 und dem in der Lastdruckmeldeleitung 9 anstehenden Lastdruck der
Lenkung 8 gebildete Druckdifferenz am Prioritätsventil 6 die Kraft der Feder 10
übersteigt, wird die Förderleitung 5a mit Druckmittel beaufschlagt. Dadurch steigt der
Druck in der Förderleitung 5a, 5b und der Steuerdruckleitung 37 wieder an, wodurch
der Bedarfsstromregler 36 in eine das Fördervolumen der Pumpe verringernde
Schaltstellung beaufschlagt wird. Die Pumpe 1 fördert somit den momentanen Bedarf
der Lenkung 8. Das von der Lenkung 8 in der Rücklaufleitung 14 zurückfließende
Druckmittel wird der Speiseleitung 11 zugeführt, wodurch ein Absinken des Drucks in
der Speiseleitung 11 vermieden und eine ausreichende Versorgung der
Einspeiseeinrichtung 15 mit Druckmittel ermöglicht wird. Das Druckminderventil 12
begrenzt den in der Speiseleitung 11 anstehenden Druck auf einen oberen Wert,
wobei bei einem Übersteigen dieses Druckwertes die Speiseleitung 11 mit der
Ablaufleitung 13 verbunden wird und überschüssiges Druckmittel in der
Rücklaufleitung 14 zum Behälter 4 strömen kann. Über die Leitung 73 und das
Rückschlagventil 74 wird sichergestellt, daß die Lenkung im Notfallbetrieb Druckmittel
aus dem Behälter ansaugen kann.
Bei einer alleinigen Betätigung eines oder mehrerer Wegeventile 64 der
Arbeitshydraulik 20 laufen die obenbeschriebenen Zusammenhänge ab, wodurch die
Pumpe 1 auf den momentanen Bedarf der Arbeitshydraulik 20 ausschwenkt.
Zusätzlich wird jedoch über die Sensoreinrichtungen 65 die Auslenkung der
Wegeventile 64 erfaßt, wodurch die elektronische Steuereinrichtung 60 auf die
Drehzahlstelleinrichtung 61 einwirkt und somit die Drehzahl des Antriebsmotors 2
erhöht wird. Dadurch wird eine ausreichende Versorgung der Arbeitshydraulik 20 mit
Druckmittel ermöglicht.
Bei einer alleinigen Betätigung der Lenkung 8 oder der Arbeitshydraulik 20 arbeitet die
Pumpe 1 somit im Load-Sensing-Betrieb, wodurch lediglich beim Auftreten einer
Drehzahldrückung, d. h. einer Unterschreitung der am Drehzahlstellglied 61
eingestellten Solldrehzahl durch die mittels der Sensoreinrichtung 66 gemessenen
Istdrehzahl des Antriebsmotors 2, die elektronische Steuereinrichtung 60 Einfluß auf
die Einstellung der Pumpe 1 nimmt. Hierbei übersteuert die elektronische
Steuereinrichtung 60 mittels des Proportionalmagneten 62 die Einstellung des Ventils
38, wodurch dieses in die in der Figur links dargestellte Stellung ausgelenkt wird und
somit die Fördermenge der Pumpe 1 verringert wird.
Bei der Betätigung des Betätigungselements 30 wird das Stellventil 28 in die
entsprechende Schaltstellung ausgelenkt, wodurch die Steuerdruckleitung 29 mit der
Steuerdruckzweigleitung 31a bzw. 31b verbunden wird und somit das Fahrventil 23
entsprechend ausgelenkt wird. Durch die mechanische Kopplung des Fahrventils 23
und des Stellventils 28 ist das Fahrventil entsprechend der durch das
Betätigungselement 30 vorgegebenen Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit
auslenkbar.
Druckmittel strömt somit über die Förderleitung 5b entsprechend der Schaltstellung
des Fahrventils 23 der die Zulaufseite bildende Förderleitung 24a bzw. 24b zu. Die
jeweils andere, die Ablaufseite darstellende Förderleitung 24b bzw. 24a ist an die
Rücklaufleitung 26 angeschlossen. Das Stromregler 27 befindet sich in der
Durchgangsstellung, so daß das Druckmittel in der Rücklaufleitung 26 zur
Ablaufleitung 13 und somit zum Behälter 4 strömt.
An der Lastdruckmeldeleitung 25 wird der Lastdruck der Fahrmotoren 17a, 17b erfaßt
und der Federseite des Bedarfsstromreglers 36 zugeführt. Dadurch wird das
Gleichgewicht am Ventil 36 gestört, wodurch dieses nach in der Figur links ausgelenkt
wird und somit die Pumpe ausschwenkt und den Bedarfsstrom des Fahrantriebs 16
fördert. Mittels der Sensoreinrichtung 63 wird die Auslenkung des Betätigungselements
30 erfaßt und die Drehzahl des Antriebsmotors 2 durch die elektronische
Steuereinrichtung 60 erhöht. Tritt beim Beschleunigen des Fahrzeugs eine
Drehzahldrückung auf, kann das Fördervolumen der Pumpe 1 mittels des am Ventil 38
angeordneten Proportionalmagneten 62 durch die elektronische Steuereinrichtung 60
verringert werden, so daß der Antriebsmotor 2 entlastet wird. Die Beschleunigung des
Fahrzeugs wird somit von der Drückungsregelung der elektronischen
Steuereinrichtung 60 bestimmt.
Bei der Bergabfahrt arbeiten die Fahrmotoren 17a, 17b als Pumpen und saugen
Druckmittel aus der Förderleitung 5a, 5b an. Dadurch fällt der Druck in der die
Zulaufseite bildenden Förderleitung 24a bzw. 24b ab. Die Fahrmotoren 17a, 17b
versuchen eine größere Druckmittelmenge durch die ablaufseitige Drosselstelle des
Fahrventils 23 zu fördern als es der an der ablaufseitigen Drosselstelle eingestellten
Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Dadurch steigt der ablaufseitige Druck
stromauf der Drosselstelle des Fahrventils 23, wodurch die Stromregler 27 in Richtung
der Sperrstellung beaufschlagt wird. In der Rücklaufleitung 26 wird somit ein
Bremsdruck aufgebaut, der das Fahrzeug abbremst und in der vorgegebenen
Fahrgeschwindigkeit hält. Durch den Druckabfall in der zulaufseitigen Förderleitung
24a bzw. 24b und somit in der Steuerdruckleitung 37 wird hierbei die Pumpe 1 durch
den Bedarfsstromregler 36 in Richtung einer Fördermengenerhöhung ausgeschwenkt.
Die elektronische Steuereinrichtung 60 hält den Antriebsmotor auf einer
entsprechenden Drehzahl, so daß die Pumpe 1 ausreichend Druckmittel fördert.
Dadurch steht an der Saugseite der Fahrmotoren 17a, 17b ausreichend Druckmittel
zur Verfügung.
Während eines Abbremsvorgangs, d. h. beim Zurücknehmen der Auslenkung des
Betätigungselements 30, wird am Fahrventil 23 die zulaufseitige und ablaufseitige
Drosselstelle durch die Bewegung des Fahrventils 23 in die Mittelstellung vermindert.
Durch die kinetische Energie des Fahrzeugs sind jedoch die Fahrmotoren bestrebt,
eine größere Druckmittelmenge in die Rücklaufseite zu fördern, als es der am
ablaufseitigen Drosselquerschnitt des Fahrventils eingestellten Druckmittelmenge
entspricht. Es laufen somit die obenbeschriebenen Vorgänge ab, wodurch die
Stromregler 27 einen Bremsdruck aufbaut. Um einen definierten Bremsvorgang, d. h.
ein ruckfreies Abbremsen zu ermöglichen, ist in der Ablaufleitung des Stellventils 28
das Mengenregelventil 33 angeordnet, das die Rückstellbewegung des Fahrventils 23
in die Mittelstellung steuert und somit eine Bremsverzögerung vorgibt. Die
Verzögerung wird wirksam, sobald das Umgehungsventil 34 durch den in der Leitung
35 aufgestauten Bremsdruck in die Sperrstellung beaufschlagt ist. Die
Bremsverzögerung wird somit erst aktiv, wenn die Bremswirkung durch den
Stromregler 27 einsetzt. Dadurch wird zuerst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an
die durch die ablaufseitige Drosselstelle des Fahrventils 23 vorgegebene
Geschwindigkeit angepaßt und danach definiert abgebremst. Während eines
Abbremsvorgangs wird von der elektronischen Steuereinrichtung 60 die Drehzahl des
Antriebsmotors 2 vermindert.
Bei einer gleichzeitigen Betätigung des Fahrantriebs 16 und der Lenkung 8 wird
aufgrund des Lastdrucks der Lenkung 8 das Gleichgewicht am Prioritätsventil 6
gestört, so daß die Lenkung 8 vorrangig mit Druckmittel versorgt wird. Das von der
Lenkung 8 nicht benötigte Druckmittel strömt der Förderleitung 5a und somit dem
Fahrventil 23 zu. Durch den sich dadurch einstellenden Druckabfall in der
Steuerdruckleitung 37 wird die Verstelleinrichtung der Pumpe 1 in Richtung einer
Fördervolumenerhöhung verstellt, so daß die Pumpe 1 den Bedarf der Lenkung
zusätzlich fördert, sofern das Fördervolumen der Pumpe 1 erhöht werden kann. Das
Fördervolumen kann hierbei derart bemessen sein, daß bei höchster
Fahrgeschwindigkeit eine Schwenkwinkelreserve und somit ein zusätzlicher
Förderstrom für die Lenkung 8 sowie die Einspeiseeinrichtung 15 zur Verfügung steht.
Übersteigt der von dem Fahrantrieb 15 und der Lenkung 8 angeforderte Förderstrom
den von der Pumpe 1 lieferbaren Förderstrom wird die Lenkung 8 mit erster Priorität
und die Einspeisung 15 mit zweiter Priorität versorgt. Das von diesen Verbrauchern
nicht benötigte Druckmittel steht dem Fahrantrieb 16 zur Verfügung, so daß sich der
Vortrieb des Fahrzeugs vermindert. Der Fahrantrieb 16 befindet sich hierbei in einem
Freilaufzustand, in dem das Fahrzeug durch die kinetische Energie weiterrollt. Hierbei
wird durch die Nachsaugeventile der Einspeiseeinrichtung 15 die Saugseite der
Fahrmotoren 17a, 17b mit Speiseöl versorgt und somit Kavitation an der Zulaufseite
der Fahrmotoren 17a, 17b vermieden. Das Fahrzeug vermindert durch ein Ausrollen
die Fahrgeschwindigkeit, bis die Fahrgeschwindigkeit an die für den Fahrantrieb zur
Verfügung stehenden Förderstrom der Pumpe angepaßt ist.
Beim gleichzeitigen Betrieb der Arbeitshydraulik 20 und des Fahrantriebs 16 laufen im
wesentlichen die oben beschriebenen Zusammenhänge ab und die Pumpe 1 fördert
den Bedarf der Arbeitshydraulik 20 zusätzlich, sofern das Fördervolumen der Pumpe
erhöht werden kann. Die elektronische Steuereinrichtung 60 bildet aus den von den
Sensoreinrichtungen 65 und 30 anstehenden Sollwerten für die
Bewegungsgeschwindigkeit der Verbraucher der Arbeitshydraulik 20 und des
Fahrantriebs 16 einen Gesamtförderbedarf der Pumpe 1. Die Auslenkung der
Wegeventile 64 und des Betätigungselements 30, die von den Sensoreinrichtungen
65, 63 erfaßt werden, stellen hierbei jeweils einen bestimmten Druckmittelbedarf dar.
Dadurch kann in der elektronischen Steuereinrichtung 60 durch Addition ein
Gesamtförderbedarf errechnet werden und somit der Förderstrom der Pumpe 1 durch
eine Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors 2 bis auf einen Maximalwert erhöht
werden. Durch die Anordnung der Prioritätsventile 6, 12 und 18 wird die
Arbeitshydraulik 20 nach der Lenkung 8, der Einspeisung 15 und vor dem Fahrantrieb
16 mit Druckmittel versorgt.
Bei höchster Fahrgeschwindigkeit und gleichzeitiger Betätigung beispielsweise des
Hubzylinders der Arbeitshydraulik 20 reicht jedoch die Fördermenge der Pumpe 1 nicht
aus, den Druckmittelbedarf der Arbeitshydraulik 20 und des Fahrantriebs 16 zu
decken. Der Fahrantrieb 16 geht in einen Freilaufzustand. Nach der
Feststellbremseinrichtung 40a, 40b und der Lenkung 8 wird Druckmittel in die
Speiseleitung 11 gefördert, wodurch über die Nachsaugeventile der
Einspeiseeinrichtung 15 die Saugseite der Fahrmotoren 17a, 17b mit Druckmittel
versorgt werden. Das restliche Druckmittel wird in die Zulaufleitung 19 der
Arbeitshydraulik 20 gefördert. Durch den fehlenden Vortrieb im Freilaufzustand
vermindert das Fahrzeug durch Ausrollen die Fahrgeschwindigkeit, wodurch die
Restfördermenge für die Arbeitshydraulik 20 ansteigt. Das Fahrzeug vermindert hierbei
die Fahrgeschwindigkeit solange, bis an der Arbeitshydraulik 20 der angeforderte
Druckmittelstrom zur Verfügung steht. Diese Geschwindigkeit wird beibehalten,
solange die Arbeitshydraulik 20 betätigt ist. Nach Wegfall der Betätigung der
Arbeitshydraulik 20 steht der Förderstrom der Pumpe wieder dem Fahrantrieb 16 zur
Verfügung, wodurch das Fahrzeug auf die höchste Geschwindigkeit beschleunigt.
Sofern bei der gleichzeitigen Betätigung des Fahrantriebs 16, der Arbeitshydraulik 20
und gegebenenfalls der Lenkung 8 ein Drückung des Antriebsmotors auftritt, wird die
Pumpe 1 in Richtung einer Förderstromverminderung verstellt, wodurch aufgrund der
Anordnung der Prioritätsventile 6,18 zuerst der dem Fahrantrieb 16 zuströmende
Förderstrom vermindert wird. Um hierdurch eine Geschwindigkeitsverminderung des
Fahrzeugs zu vermeiden, kann die Drehzahl des Antriebsmotors bis zur maximalen
Drehzahl angehoben werden und somit die Fördermenge der Pumpe erhöht werden.
Claims (29)
1. Hydrostatisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein
Flurförderzeug, mit einem hydrostatischen Fahrantrieb, einer Arbeitshydraulik und
einer hydraulischen Lenkung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung des
Fahrantriebs (16), der Arbeitshydraulik (20) sowie der Lenkung (8) eine im offenen
Kreislauf arbeitende, hydraulische Pumpe (1) mit verstellbarem Fördervolumen
vorgesehen ist.
2. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe (1) an eine Förderleitung (5b) angeschlossen ist, in der mindestens ein
Fahrventil (23) vorgesehen ist, wobei stromauf des Fahrventils (23) in der
Förderleitung (5b) der Pumpe (1) ein Prioritätsventil (18) für die Arbeitshydraulik
(20) angeordnet ist und stromauf des Prioritätsventils (18) der Arbeitshydraulik
(20) ein Prioritätsventil (6) für die Lenkung (8) vorgesehen ist.
3. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei für den
hydrostatischen Fahrantrieb eine Einspeiseeinrichtung vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß an die Förderleitung (5a) stromab dem Prioritätsventil (6) der
Lenkungshydraulik (8) und stromauf dem Prioritätsventil (18) der Arbeitshydraulik
(20) eine Speiseleitung (11) der Einspeiseeinrichtung (15) angeschlossen ist.
4. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lenkung als Load-Sensing-Lenkung ausgebildet ist und
das Prioritätsventil (6) der Lenkung (8) in Richtung einer die Förderleitung (5) mit
der Zulaufleitung (7) der Lenkung (8) verbindenden Schaltstellung von einer Feder
(10) und dem Lastdruck der Lenkung (8) beaufschlagbar ist und in Richtung einer
die Förderleitung (5) mit der Zulaufleitung (7) der Lenkung (8) sowie der zu dem
Prioritätsventil (18) der Arbeitshydraulik (20) führenden Förderleitung (5a) in
Verbindung bringbaren Schaltstellung von dem Druck in der Zulaufleitung (7) der
Lenkung (8) beaufschlagbar ist.
5. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (18) für die Arbeitshydraulik (20) in
Richtung einer die Förderleitung (5a) mit der Zulaufleitung (19) der
Arbeitshydraulik (20) verbindenden Schaltstellung von einer Feder (22) und dem
Lastdruck der Arbeitshydraulik (20) und in Richtung einer die Förderleitung (5a)
mit der Zulaufleitung (19) der Arbeitshydraulik (20) sowie der zu dem Fahrventil
(23) führenden Förderleitung (5b) in Verbindung bringbaren Schaltstellung von
dem Druck in der Zulaufleitung (19) der Arbeitshydraulik (20) beaufschlagbar ist.
6. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Speiseleitung (11) ein Druckminderventil (12)
vorgesehen ist.
7. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Speiseleitung (11a) stromab des Druckminderventils (12) an eine
Rücklaufleitung (14) der hydraulischen Lenkung (8) angeschlossen ist und an eine
zu einem Behälter (4) führende Ablaufleitung (13) anschließbar ist.
8. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fahrventil (23) als in Zwischenstellungen drosselndes,
federzentriertes Wegeventil mit einer geschlossenen Mittelstellung ausgebildet ist,
das je nach Auslenkung einen Zulaufquerschnitt und einen Ablaufquerschnitt
freigibt, wobei das Fahrventil (23) an die Förderleitung (5b) und eine mit einem
Behälter (4) in Verbindung stehende Ablaufleitung (26) angeschlossen ist und mit
den Förderleitungen (24a, 24b) des Fahrantriebs (16) sowie einer
Lastdruckmeldeleitung (25) in Verbindung bringbar ist.
9. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Ablaufleitung (26) des Fahrventils (23) ein Stromregler
(27) vorgesehen ist, der in einer ersten Schaltstellung die Verbindung der
Ablaufleitung (26) des Fahrventils (23) mit dem Behälter (4) unterbricht und in
einer zweiten Schaltstellung die Ablaufleitung (26) mit dem Behälter (4) verbindet,
wobei der Stromregler (27) in Richtung zur ersten Schaltstellung von dem Druck in
der Förderleitung (24a; 24b) stromauf des Fahrventils (23) und in Richtung zur
zweiten Schaltstellung von der Kraft einer Feder sowie dem Druck in der
Ablaufleitung (26) stromab des Fahrventils (23) beaufschlagbar ist.
10. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stromregler (27) in den Steuerschieber des Fahrventils (23) integriert ist.
11. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zulaufquerschnitt und der Ablaufquerschnitt des
Fahrventils (23) gleich groß sind.
12. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß am Fahrventil (23) ein Feinsteuerbereich vorgesehen ist, bei
dem bei einer geringer Auslenkung des Fahrventils (23) der Ablaufquerschnitt
kleiner als der Zulaufquerschnitt des Fahrventils ist.
13. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der maximalen Auslenkung des Fahrventils (23)
der Ablaufquerschnitt größer als der Zulaufquerschnitt des Fahrventils (23) ist.
14. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fahrventil (23) hydraulisch betätigbar ist, wobei von der
Speiseleitung (11) eine Steuerdruckleitung (29) abzweigt, die mit dem Fahrventil
(23) in Verbindung bringbar ist.
15. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Steuerdruckleitung ein Stellventil (28) angeordnet ist, das mittels eines
Betätigungselements (30) betätigbar ist und zur Rückmeldung der Auslenkung des
Fahrventils (23) mit dem Fahrventil (23) in Wirkverbindung steht.
16. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
in einer Ablaufleitung (32) des Stellventils (28) ein Stromventil (33) angeordnet ist.
17. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Ablaufleitung (32) des Stellventils (28) ein Umgehungsventil (34) zum
Stromventil (33) vorgesehen ist, das von dem Druck in der Ablaufleitung (26) des
Fahrventils (23) stromauf des Stromreglers (27) in Richtung zu einer Sperrstellung
und von der Kraft einer Feder in Richtung zu einer Durchflußstellung
beaufschlagbar ist.
18. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fahrventil (23) und das Stellventil (28) als
Drehschieberventile ausgebildet sind.
19. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrantrieb mit einer Feststellbremseinrichtung
versehen ist, die ein Feststellbremsventil und eine zur Feststellbremseinrichtung
führende Bremsleitung aufweist, wobei das Feststellbremsventil (42) mittels eines
Betätigungselements (43) betätigbar ist und die Bremsleitung (41) an die
Förderleitung (5) stromauf des Prioritätsventils (6) für die Lenkung (8)
angeschlossen ist.
20. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
das Feststellbremsventil (42) als Druckminderventil ausgebildet ist.
21. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Lastdruckmeldeleitung (21) der
Arbeitshydraulik (20) ein Druckbegrenzungsventil (51) vorgesehen ist, das auf den
maximalen Druck der Arbeitshydraulik (20) eingestellt ist.
22. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Verstelleinrichtung der Pumpe (1) in
Wirkverbindung stehender Bedarfsstromregler (36) vorgesehen ist, der von einem
stromab des Fahrventils (23) anstehenden Lastdruck in Richtung einer
Förderstromerhöhung der Pumpe (1) und in Richtung einer Verringerung des
Förderstroms der Pumpe (1) von dem Druck in der Förderleitung (5b) stromauf
des Fahrventils (23) beaufschlagbar ist.
23. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Lastdruckmeldeleitung (9) der Lenkung (8)
ein Druckbegrenzungsventil (50) vorgesehen ist, das auf den maximal zulässigen
Druck der Lenkung (8) eingestellt ist.
24. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinrichtung (60)
vorgesehen ist, die mit einer Drehzahlstelleinrichtung (61) des Antriebsmotors (2)
in Wirkverbindung steht und die Drehzahlstelleinrichtung (61) in Abhängigkeit der
Betätigung des Fahrantriebs (16) und/oder der Arbeitshydraulik (20) ansteuert.
25. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß
an den Wegeventilen (64) der Arbeitshydraulik (20) die Auslenkung der
Wegeventile (64) erfassende Sensoreinrichtungen (65) und/oder an dem
Betätigungselement (30) der Fahrhydraulik (16) eine die Auslenkung erfassende
Sensoreinrichtung (63) zur Vorgabe eines Sollwerts für die elektronische
Steuereinrichtung (60) vorgesehen sind.
26. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (60) eine
Drückungsregelung aufweist, wobei eine die Istdrehzahl des Antriebsmotors (2)
erfassende Sensoreinrichtung (66) vorgesehen ist.
27. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein die Verstelleinrichtung der Pumpe (1)
beeinflussendes Ventil (38) vorgesehen ist, das in Richtung einer
Förderstromverminderung von dem Druck in der Förderleitung (5) und in Richtung
einer Förderstromerhöhung von der Kraft einer Feder beaufschlagbar ist, wobei
die Feder des Ventils (38) auf den maximalen Betriebsdruck des Antriebssystems
eingestellt ist.
28. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 26 oder 27, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bedarfsstromregler (36) oder das Ventil (38) in Richtung
einer Förderstromverminderung von der elektronischen Steuereinrichtung (60)
beaufschlagbar ist.
29. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bedarfsstromregler (36) oder das Ventil (38) einen mit der elektronischen
Steuereinrichtung (60) in Verbindung stehenden Proportionalmagnet (62) aufweist.
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