DE2318872A1 - Verbesserungen an oder im zusammenhang mit hydraulischen betaetigungskreisen - Google Patents

Verbesserungen an oder im zusammenhang mit hydraulischen betaetigungskreisen

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DE2318872A1
DE2318872A1 DE2318872A DE2318872A DE2318872A1 DE 2318872 A1 DE2318872 A1 DE 2318872A1 DE 2318872 A DE2318872 A DE 2318872A DE 2318872 A DE2318872 A DE 2318872A DE 2318872 A1 DE2318872 A1 DE 2318872A1
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Description

IiANOER BOSS LIMITED, Grovebury Road, leighton Buzzard, Bedfordshire, England
Verbesserungen an oder im Zusammenhang mit hydraulischen Botätigungskreisen
Gegenstand dieser Erfindung sind hydraulische Betätigungen kreise für Hub- und Transportfahrzeuge mit Eigenantrieb, κ ie etwa Gabel stapl ei*.
Die hautpsächlichen Funktionen, die ein Hub- und Trans·· portfahrzeug wie etwa ein Gabelstapler auszuführen hat, sind Fahren, Lenken, Heben der Gabeln und Neigen des Hubmastes. Heben und Neigen werden durch den Druck hydrau» lischen Fluids in einem ICreis veranlasst, der auf mit den Neigmast verbundene Hydraulikzylinder wirkt« Ist das
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Fahrzeug mit Servolenkung ausgerüstet, so wird auch diese durch Fluiddruck in einem Hydraulikkreis" betätigt.
Dei einigen bekannten Bauformen von Gabelstaplern ist nur ein einziger Motor vorhanden, ,der sowohl zum Vorwärtsbewegen des Fahrzeuges als auch zum Antreiben der Hydraulikpumpe benutzt wird, die die Kraft für die Hub- und Lastbeförderungs-Funktionen des Fahrzeugs liefert. Es ist eine Kupplung vorhanden, um den Motor von den Rädern trennen zu können, wenn Leistung für die Hydraulik benötigt wird. Diese Anordnung ist im allgemeinen auf Fahrzeuge beschränkt, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden} die Erfindung kann zwar auch auf derartige Fahrzeuge Anwendung finden, ist jedoch ganz besonders für Elektrofahrzeuge geeignet.
Elektrofahrzeuge sind im allgemeinen mit einem oder mehreren elektrischen Fahrmotoren, die das Fahrzeug selbst antreiben, und mit einem zusätzlichen Elektromotor zum Antreiben der Hydraulikpunipe ausgerüstet. Diese Motoren entnehmen den Strom aus einer wideraufladbaren. Batterie, die auf das Fahrzeug montiert ist. Da die aus der Batterie verfügbare Energie begrenzt ist, ist es sehr wichtig, soviel elektrische Energie wie möglich einzusparen. Aus diesem . Grunde wird der Motor für die Hydraulikpumpe gewöhnlich nur dann in Betrieb gesetzt, wenn eine Funktion ausgeführt wird, d.h. der Pumpenmotor wird nur bei Betätigung der Bedienungsorgane für Heben und Neigen in Betrieb gesetzt.
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Es dürfte dabei klar sein, dass unterschiedliche Funktionen des Fahrzeuges unterschiedliche Förderleistungen der Pumpe erfordern. So erfordert z.B. das Neigen nur einen Teil der Förderleistung der Pumpe, während das Heben oft die volle Leistung verlangen wird. Um Energievergeudung zu verhüten, ist daher vorgeschlagen worden, die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der jeweils erforderlichen Funktion zu variieren. Man hat das dadurch erreicht, dass die .Drehzahl des Pumpenmotors automatisch in- Abhängigkeit davon gesteuert wird, ob die Bedienüngsorgane für Heben oder für Neigen betätigt werden. Wird z.B. das Bedienungsorgaii für Neigen am Fahrzeug betätigt, so wird der Motor in Betrieb■gesetzt und auf eine Drehzahl von 1000 U/min hochgefahren. Dadurch wird genug hydraulische Kraft zum Betätigen des Neigmechanisnms erzeugt. V/ird dann das Bodienungsorgan für Heben betätigt, so wird der Motor veranlasst, die Drehzahl auf 3500 U/min zu erhöhen, um die zusätzliche Kraft zu erzeugen, die für das Heben benötigt wird.
Bei diesei' Auslegung ist os bisher nicht möglich gewesen, einen hydraulischen Lenkkreis in den gleichen Kreis wie don UH)- und Neig-Kreis mit einzubeziehen. Da das Fahrzeug Jederzeit lenkbar sein muss, erfordert dies bei Servolenkung, dass die den Lenkkreis versorgende Pumpe ständig läuft. Infolge der Schwierigkeiten, einen einzigen Kreis für Heben, Neigen und Xenken auszuführen, sind
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-k-
bei Fahrzeugen mit Servolenkung bisher zwei getrennte Ilydrnulikkrcise erforderlich gewesen, wobei der ICreis zum Lenken einen besonderen Motor und eine besondere Pumpe umfasst,- die ständig laufen; diese zusätzlichen Elemente führen unausweichlich zu höheren Kosten.
I2s ist nun das Hauptziel dieser Erfindung, einen hydraulischen Betätigungskreis für ein Hubfahrzeug zu erhalten, der die oben erwähnten Nachteile verringert oder ganz vermeidet. ■
Erfindungsgemäss wird ein hydraulischer Betätigungskreis ■für ein Hub fahrzeug, mit Eigenantrieb wie etwa einen Gabelstapler erhalten, der aus einem Behälter für Hydraulikfluid, einem ersten, an den Behälter angeschlossenen Versorgungskreis zum Versorgen von am Fahrzeug angebrachten Hub- und Neigzylindern, einem zweiten, an den Behälter angeschlossenen Lenkversorgungskreis, der servounterstützte Lonkeinrichtungeii am Fahrzeug versorgt, einer Pumpe zum Ilerumpunipen von Fluid um diese beiden Versorgungskreise, von einem Fahrer betntigbare Ventileinrichtungen zum Steuern des Zustroms von Fluid zu den Hub- und Neigzylindern, einer Steuereinheit für die Pumpe, die so tätig werden kann, dass sie den Output"-der Pumpe in Abhängigkeit von der Betätigung der Ventileinrichtungen automatisch verändert, und aus Zumesseinrichtungen im Lenkbetätigvmgskreis zum Aufrechterhalten eines ständig gemessenen Stroms von Fluid in diesem Lenkbetätigungskreis besteht, wenn die Pumpe in Betrieb ist. ' _ M _ Ä .. _
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Durch den Einbau von Zumesseinrichtungen in den Lenkbetätigungskreis wird ein ständig gemessener Strom von Hydraulikfluid im Lenkbetätigungskreis aufrechterhalten. Wenn die Pumpe läuft, steht jederzeit Servokraft für das Lenken zur Verfügung. Die Pumpe läuft dabei ständig mit derjenigen Mindestförderleistung, die zur Betätigung der Lenkung erforderlich ist und wird nur dann zur Erhöhung des Output veranlasst, wenn die Ventileinrichtungen für die Neigoder Hubzylinder betätigt werden.
Die Zuraesseinrichtungen bestehen vorzugsweise aus einer Messblende stromabwärts der Pumpe und einem Rückflussventil stromabwärts der Messblende, wobei der Auslass des Rückfliissventils zwischen der Pumpe und dem Behälter für Ilydraxilikfluid an den Ilydraulikkreis angeschlossen ist. Bei dieser Anordnung ist der Betätigungskreis für die Hub- und Neigzylinder zwischen der Pumpe und der Messblende angeschlossen.
Auf Grund dieser Auslegung wird ein zu starkes Ansteigen des Drucks im "Lenkkreis verhindert und ein Überschuss an Fluid, z.B. weil die Pumpe mit voller Förderleistung arbeitet^ stromaufwärts der Pumpe zurückgeleitet.
Bei einer vorzugsweisen Ausfütu-ungsform der Erfindung wird die Pumpe durch einen Elektromotor angetrieben und die Steuereinheit so betätigt, dass sie den Output der Pumpe durch Ändern der Antriebsdrehzahl des Motors steuert. Die . Ventileiiirichtungen bestehen vorzugsweise aus Schieber-
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νoutilen -für den Hub- bzw. Neigzylinder, wobei die Bewegung der Schiebei-ventilo an die Steuereinheit angeschlossene Schaltoreinrichtungen betätigt.
Werden die Schieberventile für den oder die Neigzylinder betätigt, so vei-anlasst die Steuereinheit den I1UmPeIImOtOr, seine Drehzahl bis auf einen vorgegebenen Pegel zu erhöhen, Wird das Schieberventil für die Hubzylinder betätigt, so veranlasst die Steuereinheit eine weitere Drehzahlerhöhung, tun maximale Kraft für den Hubvorgang zu erzeugen. Infolge des gemessenen Durchflusses im Lenkkreis, ist die Lenkbarkeit stets gewährleistet.
Die Drehzahl des Motors bei den verschiedenen Pegeln kann durch einen Trinimregler in der Steuereinheit vorgewählt werden. ■
Der Kreis ißt vorzugsweise in geeigneter Weise mit einem durch einen Fahrer betätigten Schalter zum Abstellen und Anlassen des Pumpenmotors durch die. Steuereinheit ausgerüstet. Dieser Schalter wird vorzugsweise durch die Handbremse des Fahrzeuges in der Weise betätigt, dass Lösen der Handbremse die Steuereinheit aktiviert, den Puinpenniotor bei der vorgegebenen liindestdrehzahl anzulassen, die für die Lenkbarkeit erforderlich ist.
In die Steuereinheit kann eine Sicherheitseinrichtung eingebaut werden, die so tätig werden kann, dass sie den Motor bei Ausfall eines Bauteils an volle Energie legt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Fahrer das Fahrzeug
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stets voll -unter Kontrolle hat.
Die Erfindung umfasst auch einen Gabelstapler, in dem Fall j wenn er mit oinem Betatiguiigskreis der vorstehend beschriebenen Art ausgerüstet ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun ein Ausfuhrungsbeispiel der letzteren anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Dabei zeigt:
-Cs '
Figur IA und IB die vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Betätigungskreisee für einen Gabelstapler, und
Figur 2 ein Schaubild der Abhängigkeit der Pumpen«** iίοtordrehzahl von den verschiedenen Funktionen des Fahrzeugs·
Fig. 1 zeigt einen hydraulischen Betätigungskreis für einen Gabelstapler mit einem Hydraulikfluid-Behälter lt einer Pumpe 2 zum Abpumpen des Fluids aus dem Behälter 1 und einem Elektromotor 3 zum Antreiben der Pumpe 2. Die Druckseite der Pumpe ist an eine Ilauptversorgungeleitung 4t angeschlossen.
An die Versorgungsleitung k ist ein allgemein mit 5 bezeichneter" Vqrsorgungskreis über die Leitung 6 angeschlossen und dient dazu, Hydraulikfluid von der Pumpe 2 zu einem Hubzylinder 7 und zwei Neigzylindern 8 und 9 zu fördern, wobei das Strömen von Fluid zum Zylinder 7 und zu den Zylindern 8 und 9 durch Schieberventile 10 bzw. 11 gesteuert
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wird. Beide Ventile werden durch eine Fedeihilfskraft in der auf der Zeichnung dargestellten Neutralstellung festgehalten, bei der sämtliche« Fluid aus der Leitung 6 durch die Ventile und durch eine Leitung 12 wieder zum Behälter 1 zurückfliegst, ohne in die Hub- oder Neigzylinder zu gelangen.
Ein allgemein mit 13 bezeichneter Lenkversorgungskreis ist mit der Pumpe 2 durch die HauptVersorgungsleitung k über ein Lenkversorgungsventil 14 verbunden, wobei dieses Ventil 14 beim Betätigen der Lenksäule 17 in herkömmlicher Weise die Lenkzylinder 15 und 16 betätigt, um ein servounterstütztes Lenken des Fahrzeugs zu ermöglichen*
Eine allgemein mit 18 bezeichnete Zumesseinheit liegt in der Hauptversorgungsleitung k zwischen der Pumpe und dem Ventil Ik und dient dazu, für einen ständig gemessenen Zufluss von Hydraulikfluid zum Lenkkreis zu sorgen, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Dadurch ist die ständige Versorgung des Lenkkreises mit hydraulischer" Kraft gewährleistet*
Die Zumesseinheit besteht aus einer Messblende 20 in der Leitung k und einem Überdruckventil 21, das in diesem Beispiel auf 2000 psi eingestellt ist. Die Messblende 20 begrenztxden Fluiddurchfluss im Lenkkreis auf den'erforderlichen Betrag; das llückflussventil arbeitet so, dass es den Druck im Lenkteil des Kreises auf den vorgegebenen Pegel hält. Das Überdruckventil ist stromabwärts der Messblende an die Leitung A angeschlossen, wobei seine Aus-
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gangsleitung 22 zwischen dem Behälter 1 und der Pumpe angeschlossen ist, so dass überschüssiges Flui.d sti"omaufwärts der Puraxie in den Kreis aurückgepuript wird. Der ' Rückfluss von Fluid aus dem Ilauptteil des Lenlckreiüos zum Behälter X erfolgt durch die Leitung 19·
Die Leitung 6 für den Hub- und Neigkreis ist an eier liossblende 20 an die Leitung k angeschlossen, so dass die Messblende als Vbrzugs-Strömungsteiler wirkt und dadurch bevorzugte Strömungsrichtung stets die in den Lenkkreis ι ist, jedoch der grösste Teil überschüssigen Fluid von der Pumpe stets in die Leitung 6 gelangt.
Betrieb und Steuerung des Pumpenniotors erfolgen durch die Steuereinheit 25 in Abhängigkeit von Signalen, die von den Schalten* 26, 27 und 23 etap fangen vier den. Dabei werden die Schalter 27 und 2o durch Betätigen der Hub- und Neigventile 10 bzw, 11 betätigt, während der Schalter mit der Handbremse des Fahrzeuges derart verbunden ist, daes bei angezogener Bremse dem 1-lotor 3 keine Energie zugeführt wird« Wird öie Handbremse gelöst, so wird Schalter 26 geschlossen, und die Steuerinheit 25 lässt den Motor 3 mit einer vorgegebenen Drehzahl (in diesem Beispiel 600 U/min) anlaufen, um eine Pumpenförderleistung von etwa 2 Gallonen/min zu erhalten. Diese Förderleistung reicht zum Betätigen der Lenkung aus; Fluid beginnt in den Lenkversorgung skr eis 13 zu strömen. Bei dieser Förderleistung fliesst in der Leitung 6 praktisch kein Fluid.
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Wird sum Einleiten des Neigvorganges des Fahrzeugmastes
der Neighebel 30 betätigt, so bewegt sich das Schieberventil 11 in der Darstellung von Fig. 1 nach links und
stellt die Verbindung zwischen den Leitungen zu den Neigzylindern G und 9 und Leitung 6 her. Gleichzeitig wird
der Schalter 28 betätigt, und die Steuereinheit 25 fährt den Motor 3 auf 1200 U/min hoch. Das ergibt eine For derloistung von 1I Gallonen/min vom Motor. Unter der Wirkung der Messblende 20 gelangen die zusätzlichen 2 Gallonen/min, in die Leitung 6 und liefern Kraft für die Neigzylinder. Bewegt sich das Schieberventil 11 in der Darstellung
der Fog. 1 nach rechts, um das Neigen des Mastes in entgegengesetzter Richtung einzuleiten, so wird der Schalter 2o ebenfalls betätigt.
Wird der Neighebel 30 losgelassen, so bewegt sich das
Ventil wieder in die in der Zeichnung dargestellte
Stellung zurück; der Schalter 28 wird geöffnet. Dadurch
wird dem Motor automatisch weniger Energie zugeführt.
Die Arbeitsweise des llubmechanxsmus ist ähnlich der im
Zusammenhang mit dem Neigmeehanismus beschriebenen. Wird der Hubhebel 31 in die Stellung "Heben" gebracht, so
verschiebt sich das Vwntil in der Darstellung von Fig. 1 nach links, und der Hubzylinder 7 wird mit der Versorgungsleitung 6 verbunden. Durch die Bewegung des Ventils wird der Schalter 27 geschlossen. Der Motor wird durch die
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Steuerinlieit veranlasst, seine Drehzahl auf 3OOO U/min Ku erhöhen, um eine Föi-derleisttmg von 11 Gallonen/min. z,u ergeben. Das zusätzliche Fluid gelangt in die Leitung und liefert ausreichend Kraft, um die Nennlast des Fahrzeugs zu heben. Das Absenken der Gabeln wird dadurch bewirkt, dass man den Hebel auf der Darstellung der Fig» I nach rechts bewegt, um einen Ausströmweg für das Fluid in Zylinder 7 zn schaffen. Diese Bewegung unterbricht die zusätsliche Energie zum Motor durch Öffnen des Schalters 27· Sollen Heben und Neigen gleichzeitig erfolgen, so "wird der Zufluss cu den Zylindern geteilt.
Die Vorwahl der Motordrehzahl on erfolgt durch einen Triramrogler ^h bekannter Konstruktion, der an der Steuereinheit montiert ist. Gegebenenfalls kann es wünschenswert sein« dass die Steuereinheit selbst so tätig werden kann, dass sie die Pumpe auf volle Förderleistung schaltet, falls eines oder mehrere ausgewählte Bauelemente ausfallen, so dass der Fahrer das Fahrzeug jederzeit unter Kontrolle behält.
Die Figux- 2 ist ein Schaubild, das Drehzahl und Förderleistung des llotors 3 i*i Abhängigkeit von der durch den Kreis durchzuführenden Funktion darstellt.
Der Motor ist solange axisser Betrieb, bis der Schalter durch die Handbremse betätigt wird. Beim Lösen der Handbremse wird der Motor auf eine Drehzahl von 6OO U/min mit'
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Förderleistung von 2 Gallonen/min angelassen. Das Scliliessen von Schalter 23 infolge Betätigung, der Neig-Bedienungsorgnne veranlasst die Mo tor drehzahl, auf 1200 U/tnin. zix gehen, wobei 'i Gallonen/inin gefördert werden und 2 Gallonen/min zur Betätigung des Neigmechanismus erforderlich sind.
Eine Betätigung der Hub-Bedienungsorgane veranlasst eine weitere Erhöhung auf 3^00 U/min, wobei 11 Gallonen/min gefördert werden; das ist ausi'eichend, um die Nennlast des Fahrzeuges zu heben. Werden die Neig- und Hub-Bedie- mmgsorgane wieder in Neutralstellung gebracht, so veranlasst dies eine Verminderung der Drehzahl des ilotors auf 2 Gallonen/min, so dass die Lenkbarkeit des Fahrzeugs aufrechterhalten wird. Der Motor wird abgeschaltet, we mi" die Handbremse angezogen wird. ■
Der Lenkversorsungslcreis bleibt während des Betriebes stets mit der Pumpe 2 in Verbindung, so dass der Servolenkung ständig Fluid zugeführ't wird.
Die elßl-tronißche· Steuervorrichtung ist so ausgelegt, dass, wenn bei stehendem Fahrzeug die Handbremse angezogen ist, die Betätigung der Hub- oder Neig-Bedienungsorgane veranlasst, dass der Motor aus dem Stand anläuft, um die Ausführung dieser Funktionen zu ermöglichen. Die erwähnten 2 Gallonen/min werden noch immer um den Lenkkreis herum--
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geleitet. Da dieser sich jedoch im Neutralzustand befindet (d.h. keine Lenkkraft zur Anwendung kommt),wird im Kreis nur sehr wenig Druck auftreten; die vergeudete Energie ist vcrnachlcissigbar gering.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Hydraulischer Betätigungskreis für ein Hubfahrzetig wie etwa einen Gabelstapler, wobei dieser Betätigungskreis zu der Art gehört, die aus einem ersten Versorgungsirr eis zum Zuführen von Hydraulikfluid zu am Fahrzeug angebrachten Hub- und Neigzylindern, einem zweiten Lenkversorgungskreis zuri Versorgen von servounterstützten Lenkeinrichtungen am Fahrzeug und durch einen Fahrer beta'tigbaren Ventileinrichtungen besteht, die den Zustrom von Fluid zu diesen Hub- und Neigzylindern zu steuern vermögen, tind wobei dieser Betätigungskreis dadurch gekennzeichnet ist, dass beide Veraorgungskreise aus einem einzigen Behälter (1) gespeist werden, dass eine Pumpe (2) vorhanden ist, um Fluid um beide Versorgungskreise herumzupumpen, wobei diese Pumpe durch eine Steuereinheit (25) gesteuert wird, die so tätig werden kann, dass der Output der Pumpe in Abhängigkeit von der Betätigung der Ventileinrichtungen automatisch verändert wird, und dass Zumesseinrichtungen (lu) im Lenkversorgungskreis vorhanden sind, um einen ständig gemessenen Durchfluss von Fluid in diesem Lcixkversorgungskreis aufrechtzuerhalten, wenn die Pumpe in Betrieb ist.
    2. Hydraulischer Betätigungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumesseinrichtungen aus einer Hessblende (20) stromabwärts der Pumpe und aus einem
    30 98 4 3/0503
    liuckflussventil (21) stromabwärts der Messblonde be- - stehen, liobei der Auslass des lUickflussventils zwischen der Pumpe und dem Behälter an den Hydraulikkreis und der Versorgungskreis ΐϋν die Hub- und Neigzylinder zwischen der Pumpe und der Messblende angeschlossen ist.
    3· Hydraulischer Betätigungskreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Pumpe ein elektrischer Antriebsmotor-(3) vorhanden ist und die Steuereinheit so tätig werden kann, dass sie den Output der Pumpe durch Verändern der Drehzahl des Motors verändert.
    km Hydraulischer Betätigungskreis nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtungen aus einem Schieberventil (10, 11) für die Hub- bzw. 'Neigsylinder bestehen und die Bewegung der Schieberventile Schaltereinrichtungen (3O, 3I) betätigt, die an die Steuereinheit angeschlossen sind.
    5. Hydraulischer Botätigüngskreis nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Trimmreglei-(3'ΐ) uufnsst, der geeignet ist, die Drehzahl des Motors bei den verschiedenen Drehzahlpegeln vorzuwählen.
    6. Hydraulischer Detätigungskreis nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreis einen Schalter (26) umfasst, der den Pumpenmotor über die Steuereinheit aus- und einzuschalten vermag und durch die Handbremse des Fahrzeugs betätigt wird.
    3 09 8k3 /0503
    7. Hydraulischer Bctätigungskreis nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Sicherheitsvorrichtimg enthält, die so tätig werden kann, dass sie bei Ausfall eines Bestandteils den I1Iotor auf volle Leistung schaltet.
    u. Gabelstapler, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Betätxgiuigskroio nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgerüstet ist.
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