DE3709833A1 - Anordnung zum hydraulischen antrieb eines fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Fahrzeuge mit hydraulischen Radantrieben sind bekannt. Dabei wird mittels des hydraulischen Antriebes jeweils eine besondere Aufgabe gelöst. Im allgemeinen dient bei derartigen Fahrzeugen ein Verbrennungsmotor als primäre Antriebsmaschine, die eine Hy­ draulikpumpe antreibt. Demgemäß ist die Anwendung derartiger Fahrzeuge auf Einsätze im Freien beschränkt. Eine Verwendung entsprechender Fahrzeuge in Werks- oder Lagerhallen stößt haupt­ sächlich aufgrund der Abgase zunehmend auf Ablehnung. Die in Werks- und Lagerhallen weiterhin einsetzbaren Fahrzeuge mit bat­ teriegespeistem Elektroantrieb sind demgegenüber, trotz des re­ lativ hohen Wartungsbedarfes der Batterien, im allgemeinen ak­ zeptabel, wobei jedoch zu beachten ist, daß sich Probleme erge­ ben, wenn derartige Elektrofahrzeuge in explosiver Atmosphäre betrieben werden sollen. Der genannte Wartungsbedarf schlägt be­ sonders dann zu Buche, wenn die Elektrofahrzeuge im Mehr-Schich­ ten- Betrieb eingesetzt werden sollen. Der Ausfall zum Aufladen regelmäßig abzuziehender Fahrzeuge kann dabei nur durch Investi­ tionen für zusätzliche Batterien vermieden werden. Dabei wird dann zusätzlicher Aufwand durch den regelmäßigen Aus- und Einbau der Batterien verursacht.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Anordnung derart auszubilden, daß das betreffende Fahrzeug einen geringeren Wartungsaufwand verursacht, ohne Ver­ brennungsmotor auskommt und mit geringem Zusatzaufwand in einer explosiven Atmosphäre einsetzbar ist.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Anordnung gemäß Anspruch 1 weist insbesondere folgende vor­ teilhafte Merkmale auf.

• Gegenüber Antrieben mit Verbrennungsmotor:
• a) keine Abgase,
• b) weniger Lärm,
• c) geringer Aufwand für Explosionsschutz.
• Gegenüber Elektro-Antrieben mit Batterien:
• a) äußerst kurze Auflad-Phase,
• b) kein Stillstand während des Aufladens, da Aufladung während des Betriebes möglich,
• c) keine giftigen Stoffe (Blei, Säure),
• d) geringer Aufwand für Explosionsschutz.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und in der Beispielbeschreibung näher erläutert.

Die Abbildung zeigt eine Schaltung einer Anordnung zum hydrauli­ schen Antrieb eines Fahrzeuges mit einem Elektromotor 1, einer Hydraulikpumpe 2, die über ein Rückschlagventil 3 und einen Sicherheits- und Absperrventilblock 4 mit einem Druckspeicher 5 in Verbindung steht. Dabei ist die Pumpe 2 als verstellbare Ra­ dialkolbenpumpe ausgebildet. Der gezeigte Druckspeicher 5 be­ steht aus fünf einzelnen Blasenspeichern, worin die Flüssigkeit durch ein jenseits einer beweglichen Membran eingeschlossenes Gas, hier Stickstoff, unter Druck gesetzt wird. Der Speicher 5 ist über eine Leitung 6 mit einem Hydraulikmotor 7 verbunden, der zusammen mit einer Hydraulikpumpe 8 ein Druckwandler-Ag­ gregat 11 bildet, dem zwei Wegesitzventilblöcke 9 und 10 vorge­ schaltet sind. Die von der Hydraulikpumpe 2 in die Drucklei­ tung 6 geförderte Flüssigkeitsmenge wird einem Vorratsbehäl­ ter 13 über eine Leitung 14 entnommen. Die Rückführung der Hy­ draulikflüssigkeit vom Hydraulikmotor 7 zum Behälter 13 erfolgt über eine Leitung 12. Damit besteht der Hochdruckkreis im we­ sentlichen aus der Druckleitung 6 und der Rückleitung 12. Die vom Hydraulikmotor 7 angetriebene Hydraulikpumpe 8 saugt Hydrau­ likflüssigkeit über die Leitung 15 an und fördert diese in eine Druckleitung 16, so daß die Flüssigkeit über ein Rückschlagven­ til 17 und über die Wegesitzventilblöcke 9 und 10 in den aus einer Druckleitung 18 und einer Rückleitung 12 a gebildeten Nie­ derdruckkreis gelangt. Zur Rückführung von Leckageflüssigkeit aus dem Aggregat 11 und aus dem Fahrmotor 22 ist eine Leitung 19 vorgesehen. Sowohl der Hydraulikmotor 7 als auch die Hydraulik­ pumpe 8 sind mittels elektrischer Steuersignale verstellbar aus­ geführt und können von einer elektronischen Steuerung 20 aus derart angesteuert werden, daß je nach Betriebszustand optimale Wirkungsgrade des Aggregates 11 eingestellt werden. Hierzu wer­ den die Drehzahlen des Hydraulikmotors 7 und der Hydraulikpum­ pe 8 erfaßt und von der Steuerung 20 derart ermittelte Signale an die elektrischen Eingänge der in dem Hydraulikmotor 7 und in der Hydraulikpumpe 8 integrierten Regelventile 9 und 10 weiter­ geleitet, daß alle Drücke optimal aufeinander abgestimmt sind. An die Niederdruckleitung 18 und die Rückleitung 12 a sind über ein Schaltventil 21 ein Fahrmotor 22 und ein Lenkantrieb 23 an­ geschlossen. Dem Motor 22 und dem Lenkantrieb 23 ist je ein Steuerventil 24 bzw. 25 vorgeschaltet.

Zur Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird der Motor 1 an eine ex­ terne Stromquelle angeschlossen, so daß Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 13 in den Druckspeicher 5 gepumpt wird. Bei Erreichen des vorgeschriebenen Höchstdruckes schaltet ein nicht gezeigter Drucksensor über die elektronische Steuerung 20 den Motor 1 automatisch ab und der Druckspeicher 5 ist aufgeladen. Das Rückschlagventil 3 verhindert dabei, daß Druckflüssigkeit zurück in die Pumpe 2 strömt. Der im Behälter 5 herrschende Druck kann an einem Druckmesser 26 abgelesen werden. Zum Ein­ schalten des Fahrmotors 22 wird der Druck des Speichers 5 durch entsprechende Einstellung des Ventils 4 auf die Hochdruck-Lei­ tung 6 geschaltet. Dadurch dreht der Motor 7 und setzt die Hy­ draulikpumpe 8 in Gang, so daß Druckflüssigkeit über das Ven­ til 24 zum Fahrmotor 22 gelangen kann. Bei entsprechnender Stel­ lung des Ventils 24 werden die Antriebsräder des Fahrzeuges ge­ dreht. Infolge der Aufteilung der Anordnung in einen Hochdruck­ kreis und einen Niederdruckkreis wird beim Entladen des Druck­ speichers 5 nur eine geringe Menge von Hydraulikflüssigkeit um­ gesetzt, wohingegen der Motor 22 während dessen von einer rela­ tiv großen Flüssigkeitsmenge durchströmt wird. Bei vernachläs­ sigten Wirkungsgraden des Motors 7 und der Hydraulikpumpe 8 ver­ halten sich die Flüssigkeitsmengen umgekehrt wie die in den be­ treffenden Druckkreisen herrschenden Drücke. Hierdurch kann der Druckspeicher 5 für eine gegebene Leistung der Anordnung relativ klein gehalten werden.

Der Antrieb 23 für die Lenkung des Fahrzeuges ist durch einen Hydraulikzylinder realisiert, dessen geradlinige Bewegung sich leicht zur Lenkung der Fahrzeugräder nutzen läßt. Die Steuerung des Lenkantriebes 23 geschieht mittels eines Steuerventils 25, das mit einem Lenkrad, einem Steuerknüppel, einer Fernsteuerung oder dergleichen in Wirkverbindung stehen kann.

Ein mit einer derartigen Anordnung ausgerüstetes abgasfreies Fahrzeug ist sehr vorteilhaft in Werk- und Lagerhallen, bei­ spielsweise zum Transportieren von Gütern, einsetzbar. Es sind auch andere Anwendungen der Anordnung denkbar, wie z. B. für Gabelstapler oder fahrbare Flurförderzeuge. Dabei kann die vorbeschriebene Anordnung um einen Antrieb, etwa in Form eines Hydraulikzylinders 26, für eine Hubeinrichtung erweitert werden. Dieser Zylinder 26 ist über ein Ventil 27 an den Niederdruck­ kreis der Anordnung angeschlossen und wird bei entsprechender Einstellung des Ventils 27 zum Heben einer Last vom Niederdruck­ kreis her mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Zum Absenken der Last wird das Ventil 27 geöffnet, wobei infolge eines von der elektronischen Regelung 20 ausgehenden entsprechenden Steuersig­ nals die Wegesitzventilblöcke 9 und 10 der Hydraulikpumpe 8 und des Motors 7 derart eingestellt werden, daß der Motor 7 nunmehr mit dem Niederdruckkreis und die Pumpe 8 mit dem Hochdruckkreis verbunden ist. Dabei wird die potentielle Energie der Last ge­ nutzt, um Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher 5 zurückzu­ fördern. Aufgrund des hierbei stattfindenden Energierückgewinns kann die Einsatzdauer zwischen zwei mittels der Hydraulikpumpe 2 auszuführenden Aufladevorgängen wesentlich verlängert werden.

In Abwandlung der vorbeschriebenen Anordnung können die bei­ spielhaft angegebenen hydraulischen Organe durch gleichwertige Organe ersetzt werden. So ist es ohne weiteres denkbar, daß der Lenkantrieb 23 durch einen über ein Gestänge auf die Räder wir­ kenden Schwenkmotor realisiert wird. Weiterhin ist denkbar, daß für jedes zu lenkende Rad ein eigener Schwenkmotor vorgesehen ist, wobei durch eine übliche Regelschaltung sichergestellt wird daß der anhand von Stellungsgebern ermittelte Schwenkwinkel je Rad mit dem per Schaltsignal vorgegebenen Wert übereinstimmt. Die Regelung bzw. Steuerung der hydraulischen Vorgänge geschieht durch fachübliche Maßnahmen der Elektronik, wobei sowohl digita­ le als auch analoge Schaltungen denkbar sind. Die elektronische Regelung 20 weist einen Datenspeicher auf, der die einzelnen bei bestimmten Betriebszuständen einzuhaltenden Parameter in abge­ speicherter Form enthält.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Beispielausführung beschränkt. Sie umfaßt vielmehr alle im Rah­ men der Ansprüche denkbaren Ausgestaltungen.

Claims (7)

1. Anordnung zum hydraulischen Antrieb eines Fahrzeuges mit mindestens einem Druckspeicher für eine geeignete Druckflüs­ sigkeit zur Versorgung mindestens eines mit den Antriebsrädern gekoppelten Hydraulikmotors, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckspeicher (5) einem Hochdruckkreis und der Hydraulikmotor (22) einem Niederdruckkreis zugeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hochdruckkreis mit dem Niederdruckkreis über einen Druckwandler (11) in Verbindung steht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Aufladen des Druckspeichers (5) eine an einen Motor (1) gekoppelte Hydraulikpumpe (2) vorgesehen ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckwandler (11) als ein aus einem Hochdruckmotor (7) und einer Niederdruckpumpe (8) beste­ hendes Aggregat ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fahrzeug mindestens einen an den Niederdruckkreis angeschlossenen hydraulischen Lenkan­ trieb (23) aufweist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Motoren (7) und (22) sowie die Pumpen (2) und (8) als hubverstellbare Maschinen ausgeführt sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fahr­ zeug als Kranwagen, Gabelstapler oder dergleichen mit einer Ein­ richtung zum Heben und Senken von Lasten ausgebildet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Antrieb zum Heben der Lasten im wesentlichen aus einem Hydraulikantrieb besteht, der mit dem Hochdruckkreis derart zusammenwirkt, daß der beim Absen­ ken von Lasten erzielbare Energierückgewinn zum Aufladen des Druckspeichers (5) dient.