DE4026695C2 - Hydraulikfluid-Durchflußsteuerung für ein Hydrauliksystem eines Industriefahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulik- Durchflußsteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die in Industrie-Fahrzeugen wie z. B. einem Gabelstapler, einem Schaufellader etc., benutzt wird.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird dabei von einer gattungsgemäßen Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung ausgegangen, wie sie in der Druckschrift "Fördern und Heben, 33 (1983), Nr. 3, Seite 184-188", gezeigt ist.

Gemäß dieser Druckschrift wird die Förderleistung einer Verstellpumpe entsprechend der Stellung eines Fahrpedals an einem Gabelstapler hydraulisch derart eingestellt, daß ein ausreichender Fluiddruck an einem jeweiligen Verbraucher, in diesem Fall den hydraulischen Fahrzeugantriebsmotoren, anliegt. Der Hydraulikdruck zur Regelung der Verstellpumpe wird dabei durch eine Hilfspumpe erzeugt und zusätzlich über ein Geberventil begrenzt. Ferner weist diese bekannte Regeleinrichtung eine sogenannte Leerlaufautomatik in Form eines Drehzahlreglers für einen Antriebsmotor der Verstellpumpe auf, der über ein mechanisches Gestänge mit dem Fahrpedal verbunden ist und entsprechend der Fahrpedalstellung ausgelenkt wird. Bei unbetätigtem Fahrpedal wird der Pumpen-Antriebsmotor automatisch auf Leerlauf mit minimaler Umdrehungszahl eingestellt, um somit den Energieverbrauch bzw. den Hydraulikdruckverlust so gering wie möglich zu halten.

Dem Erfindungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, die Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei geringem vorrichtungstechnischen Aufwand die Durchflußmenge an Hydraulikfluid nach Bedarf steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des anliegenden Hauptanspruchs gelöst.

Gemäß diesem Anspruch 1 liegt der Kern der Erfindung prinzipiell darin, daß durch das Vorsehen einer elektronischen Regeleinrichtung, die Regelung der Hydraulikpumpe und des Antriebs nicht nur in Abhängigkeit der Schaltstellung des Steuerventils, sondern auch in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgt. Das heißt, daß bei geringer Umdrehungszahl des Motors automatisch die Förderleistung der Pumpe selbst erhöht werden kann und umgekehrt. Dieser technische Sachverhalt bietet nun die vom derzeit benannten Stand der Technik nicht gezeigte Möglichkeit, als Pumpenantrieb den eigentlichen Fahrzeugmotor zu verwenden, der bekanntlich in ständig unterschiedlichen Umdrehungszahlen unabhängig der Schaltstellung des Steuerventils betrieben wird und gleichzeitig durch die Anordnung des Drehzahlsensors und des Kupplungs-Ein/Aus-Sensors bzw. des Leerlaufsensors eine optimale Ausnutzung der bekannten Regelmöglichkeiten zur Einstellung der bedarfsmäßigen Fördermenge der Hydraulikpumpe zu erzielen. Durch die Erfindung läßt sich somit der Hydraulikverbrauch minimieren und die gesamte technische Vorrichtung vereinfachen.

Überdies bietet die erfindungsgemäße Steuervorrichtung die Möglichkeit, weitere wichtige Parameter wie z. B. die Öltemperatur durch Sensoren zu erfassen und in die Berechnung der Pumpenförderleistung mit einzubeziehen.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 zeigt ein Kreislauf-Diagramm für eine Hydraulikeinrichtung eines Gabelstaplers in einer ersten Entwicklungsvorstufe der erfindungsgemäßen Hydraulik- Durchflußsteuervorrichtung;

Fig. 2 ist eine schematische Übersicht, die die Art der Befestigung eines Potentiometers eines Hebelbetätigungsgradmeßfühlers zeigt;

Fig. 3 ist eine schematische Übersicht, die eine Steuer-Logik der Steuereinrichtung aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Helbebetätigungsgrad und der Ausströmkapazität einer Pumpe;

Fig. 5 ist ein Kreislauf-Diagramm einer Hydraulikeinrichtung eines Gabelstaplers, gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ist eine schematische Übersicht, die eine Steuer-Logik der Steuereinrichtung aus Fig. 5 zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Übersicht, die eine Steuer-Logik einer Steuereinrichtung zeigt, die einem abgeändertem Beispiel der Erfindung entspricht;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Hebelbetätigungsgrad und der Ausströmkapazität einer Pumpe zeigt, falls ein Endschalter als Hebelbetätigungsgradmeßfühler verwendet wird.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 wird eine prinzipielle Hydraulikeinrichtung für einen Gabelstapler gezeigt, die einer ersten Entwicklungsvorstufe der eigentlichen Erfindung entspricht. Diese Hydraulikeinrichtung besteht aus einem Öltank 6, einer mittels eines Motors 2 angetriebenen Hydraulikpumpe 30, einem Konstantdurchfluß-Mengenteiler 32 einer Steuereinheit 8, der mit der Auslaßöffnung der Hydraulikpumpe 30 verbunden ist, sowie einem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 mit einem Servobremsgerät, das an die Konstantdurchfluß-Auslaßöffnung 32a des Mengenteilers 32 angeschlossen ist, einer Servokupplung 22 und einem Servolenkgetriebe 24. Eine Überschuß- Auslaßöffnung 32b des Mengenteilers 32 steht mit einem Hubsteuerventil 8L und einem Kippsteuerventil 8T in Verbindung, die ihrerseits mit einem Hubzylinder 14 und einem Kippzylinder 16 verbunden sind. Der Mengenteiler 32 öffnet die Überschuß-Auslaßöffnung 32b und führt dem Hub- 8L und Kippsteuerventil 8T Hydraulikfluid zu, wenn die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe eine vorbestimmte Menge Q₁ überschreitet, die der Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 benötigt. Diese Anordnungen sind im wesentlichen genauso wie bei der herkömmlichen Einrichtung, ausgenommen daß die Hydraulikpumpe bei der vorliegenden Hydraulikeinrichtung vom Typ her eine verdrängungsvariable Hydraulikpumpe ist. In der gezeigten Hydraulikeinrichtung wird eine Taumelscheibenradialtauchkolbenpumpe als verdrängungsvariable Hydraulikpumpe 30 eingesetzt, und der Winkel einer Taumelscheibe 34 wird mittels einer Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 reguliert, womit die Auslaßkapazität der Pumpe pro einer Umdrehung verändert wird.

Ein Hubsteuerhebel 10 und ein Kippsteuerhebel 12 sind jeweils mit dem Steuerventil 8L und 8T verbunden und werden betätigt, um eine benötigte Menge an Hydraulikfluid dem Hub- 14 und Kippzylinder 16 zuzuführen oder zu entnehmen. Potentiometer 38 und 40 sind als Hebelbetätigungsgradmeßfühler vorgesehen, die jeweils den Betätigungsgrad der Steuerhebel 10 und 12 erfassen. Die Befestigung der Potentiometer 38 und 40 kann mittels einer bekannten Vorrichtung erfolgen. Zum Beispiel kann dies mit einer Vorrichtung erfolgen, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei ein Potentiometer 38 in der Nähe der Steuerventileinheit 8 an einem Rahmen 42 befestigt ist, ein Arm 48 zwischen dem Steuerhebel 10 und der Spule 44 der Steuerventile 8T und 8L an einer Stange 46 angeschweißt ist, und der Arm 48 an der beweglichen Welle 50 des Potentiometers 38 angekoppelt ist. In diesem Fall werden Signale von den Potentiometern 38 und 40 erzeugt, die den Bewegungen der jeweiligen Steuerhebel 10 und 12 entsprechen, indem, wenn die Steuerhebel 10 und 12 betätigt werden, ihre Bewegungen auf die bewegliche Welle 50 des Potentiometers 38 mittels der Stange 46 und des Arms 48 übertragen werden.

Die Potentiometer 38 und 40 sind an die Eingabeeinheit einer Steuereinrichtung 52 (z. B. eines Mikrocomputers) angeschlossen. Die Ausgabeeinheit der Steuereinrichtung 52 ist an die Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 der Hydraulikpumpe 30 angeschlossen, und die Steuereinrichtung 52 gibt Steuersignale an die Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 weiter, die im Ansprechen auf die Signale von den Potentiometern 38 und 40 den Winkel der Taumelscheibe 34 reguliert.

Fig. 3 zeigt die Steuerlogik der Steuereinrichtung 52. Die Steuereinrichtung 52 empfängt von den Potentiometern 38 und 40 Signale, die den Bewegungen der Steuerhebel 10 und 12 entsprechen und berechnet die Auslaßkapazitäten q_2L und q_2T pro Umdrehung, die die Hub- 14 und Kippzylinder 16 benötigen. Dann vergleicht ein Vergleicher die Auslaßkapazitäten q_2L und q_2T, wählt die größere aus und legt eine wirkliche Auslaßkapazität q₂ fest, die für Be- und Entladevorgänge notwendig ist. Die Steuereinrichtung addiert zusätzlich eine Auslaßkapazität q₁ pro Umdrehung zur Auslaßkapazität q₂, um eine Auslaßkapazität q pro Umdrehung zu ermitteln, die von der gesamten Hydraulikeinrichtung benötigt wird und gibt ein dazu entsprechendes Steuersignal v an die Verdrängungsveränderungs- Einrichtung 36 aus; q₁ entspricht dabei einer Menge Q₁, die vom Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 benötigt wird. Im Ergebnis wird der Winkel der Taumelscheibe 34 der Hydraulikpumpe 30 reguliert, und die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe 30 entspricht einer Menge Q, die zum Be-/Entladen und zur Antriebssteuerung nötig ist. Bei dieser ersten Ausführungsform ist zu bemerken, daß der Motor bei einer Bezugsdrehzahl n₀ betrieben wird.

Wenn keine Be-/Entladevorgänge ausgeführt werden, ist die Be-/ Entlade-Menge Q₂ gleich Null. Dementsprechend wird die von der Hydraulikeinrichtung benötigte Menge Q nur die Menge Q₁ des Antriebssteuersystem-Kreislaufs sein. Deshalb wird durch die Kontrolle der Steuereinrichtung 52 die Pumpenauslaßkapazität Q₀ auf Q₁ gesetzt.

Falls die Hydraulikpumpe 30, wie oben beschrieben, gesteuert wird, so wird die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe 30 nur in Übereinstimmung mit dem Anwachsen des Hebelbetätigungsgrads erhöht; dies zeigt Fig. 4 schematisch. Dementsprechend wird überschüssiges Hydraulikfluid in der Hydraulikeinrichtung im wesentlichen vermieden und das von der Steuerventileinheit 8 durch das Ablaufrohr 26 zurückgeführte Hydraulikfluid reduziert.

Da das Volumen des Hydraulikfluids oder Arbeitsöls sich der Temperatur und dem Druck entsprechend verändert, ist z. B. eine Öltemperaturmeßvorrichtung 54 im Öltank 6 angeordnet und eine Druckmeßvorrichtung 56 in einem Kanal 28 auf der Auslaßseite der Hydraulikpumpe 30 vorgesehen. Die von der Öltemperaturmeßvorrichtung 54 und der Druckmeßvorrichtung 56 erfaßten Werte sind Eingabewerte für die Steuereinrichtung 52, die z. B. mittels der folgenden Gleichung eine Korrektur der Auslaßkapazität q pro Umdrehung durchführt, um eine genauere Durchflußmenge zuzuführen.

q′ = q/(α _* β)
v = f(q′)

mit
q: benötigte Auslaßkapazität
q′: korrigierte, benötigte Auslaßkapazität
α: Temperatur-Ausgleichs-Koeffizient
β: Druck-Ausgleichs-Koeffizient
f(q′): Umwandlungs-Berechnungs-Funktion für das Steuersignal v

Bei der oben beschriebenen ersten Studie wurde die Drehzahl des Motors vorbestimmt, und die Auslaßkapazität q pro Umdrehung wurde in Übereinstimmung mit diesem vorbestimmten Wert berechnet. Wenn jedoch die Drehzahl des Motors 2 nicht der Bezugsdrehzahl n₀ entspricht, wird die Auslaßkapazität der Pumpe unzureichend oder übermäßig.

In Fig. 5 ist nunmehr die Hydraulikeinrichtung gemäß der eigentlichen Erfindung dargestellt, die diese letztgenannte Schwierigkeit überwindet. Diese Hydraulikeinrichtung hat im wesentlichen die gleiche Anordnung wie die in Fig. 1 gezeigte Hydraulikeinrichtung. Die Unterschiede von der in der Fig. 1 gezeigten liegen in folgenden Punkten: Es ist ein Drosselklappenstellantrieb 80 vorgesehen, der am Motor 2 angeordnet ist; es ist ein Kupplungs- EIN/AUS-Sensor 84 vorgesehen, der den EIN/AUS-Zustand der Kupplung 82 erfaßt; es ist ein Leerlaufsensor 86 vorgesehen, der feststellt, ob sich ein Getriebe (nicht dargestellt) im Leerlauf oder nicht im Leerlauf befindet; und es ist ein Motordrehzahlmeßfühler 60 vorgesehen. Der Kupplungs-EIN/AUS- Sensor 84, der Leerlaufsensor 86 und der Motordrehzahlmeßfühler 60 sind an die Eingabeeinheit der Steuereinrichtung 52 angeschlossen. Der Drosselklappenstellantrieb 80 ist mit der Ausgabeeinheit der Steuereinrichtung 52 verbunden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, empfängt die Steuereinrichtung 52 von den Potentiometern 38 und 40 Signale, die dem Betätigungsgrad der zugehörigen Steuerhebel 10 und 12 entsprechen, und berechnet aus den Signalen die Mengen Q_2L und Q_2T, die vom Hub- 14 und Kippzylinder 16 benötigt werden. Dann vergleicht ein Vergleicher die Mengen Q_2L und Q_2T, wählt die größere aus und legt eine wirklich benötigte Menge Q₂ fest, die für Be- und Entladevorgänge notwendig ist. Die Steuereinrichtung addiert zusätzlich die notwendige Menge Q₁, die vom Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 benötigt wird zur Menge Q2, um eine Menge Q zu ermitteln, die von der gesamten Hydraulikeinrichtung benötigt wird. Andererseits empfängt die Steuereinrichtung 52 ein Signal vom Motordrehzahlmeßfühler 60, dividiert die Menge Q durch die Drehzahl n des Motors 2, um eine Auslaßkapazität q pro Umdrehung der Hydraulikpumpe 30 zu ermitteln und gibt ein der Auslaßkapazität q entpsrechendes Steuersignal v an die Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 aus.

Falls, wie oben dargelegt, die Hydraulikpumpe 30 so angesteuert wird, wird eine dem Betätigungsgrad der Steuerhebel 10 und 12 entsprechende, passende Menge Hydraulikfluid zugeführt, und überschüssiges Hydraulikfluid wird wirksam verhindert, selbst wenn die Motordrehzahl n nicht der Bezugsdrehzahl n₀ entspricht. Sogar wenn die Motordrehzahl kleiner als die Bezugsdrehzahl n₀ ist, wird die benötigte Menge Q zugeführt, so daß schnellere Be-/Entladevorgänge möglich sind. Falls keine Be-/ Entladevorgänge ausgeführt werden, wird die Auslaßkapazität Q₀ der Pumpe auf die Menge Q₁ gesetzt, die der Antriebssteuersystem- Kreislauf 18 benötigt, und da die Menge Q₁ bereits über einen vorbestimmten Wert mittels eines Drehzahlsignals gesteuert wird, werden überschüssige Mengen reduziert, die infolge eines Anwachsens der Drehzahl entstehen würden.

Die Steuereinheit 52 stellt ebenso fest, ob die Kupplung 82 EIN ist und ob das Getriebe sich im Leerlauf befindet, entsprechend den Signalen vom Kupplungs-EIN/AUS-Sensor 84 und vom Leerlaufsensor 86. Falls die Kupplung 82 EIN ist und das Getriebe nicht im Leerlauf ist, so erzeugt die Steuereinrichtung 52 ein Steuersignal v für die Verdrängungsveränderungs- Einrichtung 36 entsprechend der vorher berechneten Auslaßkapazität q, ähnlich der Ausführungsform aus Fig. 1, um die Menge der Hydraulikpumpe 30 zu steuern. Andererseits gibt die Steuereinrichtung 52, falls die Kupplung 82 AUS ist oder sich das Getriebe im Leerlauf befindet und die Be-/ Entladesteuerhebel 10 und 12 betätigt sind, ein die Motordrehzahl erhöhendes Kommando an den Drosselklappenstellantrieb 80 aus, um die Drehzahl des Motors 2 zu erhöhen und hält den Motor 2 auf dieser Drehzahl, wenn der erfaßte Wert vom Motordrehzahlmeßfühler 60 einen vorbestimmten Wert erreicht. Diese Drehzahl ist vorzugsweise eine Bezugsdrehzahl n₀, die für die Be-/Entladevorgänge notwendig ist. Die Steuereinrichtung erzeugt ebenfalls das Motordrehzahl erhöhende Kommando für den Drosselklappenstellantrieb 80 und erzeugt gleichzeitig ein Steuersignal v im Ansprechen auf den Betätigungsgrad der Hebel für die Verdrängungsveränderungs- Einrichtung 36, um die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe 30 zu erhöhen. Somit kann, falls Be-/Entladevorgänge bei Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt werden, die Drehzahl des Motors 2 automatisch erhöht werden, indem lediglich die Steuerhebel 10 und 12 betätigt werden, sogar wenn das Gaspedal nicht gedrückt wird, um die notwendigen Be-/Entladevorgänge durchzuführen.

Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß überschüssiger Hydraulikfluid-Durchfluß in der Hydraulikeinrichtung verringert, indem die Auslaßkapazität der Hydraulikpumpe in einer für Be-/Entladevorgänge notwendigen Menge erhöht wird, wenn Be-/Entladevorgänge durchgeführt werden. Dementsprechend werden Durchfluß-Verluste und Druckverluste bemerkenswert reduziert, die Leistungsfähigkeit des hydraulischen Systems erhöht und der Kraftstoff-Verbrauch verbessert. Da der Temperaturanstieg des Hydraulikfluids verhindert wird, können verschiedene Nachteile, die durch einen Hydraulikfluidtemperaturanstieg verursacht werden, verhindert werden, wie z. B. Abdichtungsprobleme, Dichtungsbeschädigung und Pumpenabnutzung, wodurch die Lebensdauer der hydraulischen Bauteile und die Zuverlässigkeit des ganzen Fahrzeugs verbessert wird.

Die Kipp- und Hubsteuerhebel können durch Steuerhebel anderer Anordnungen für spezielle Arbeiten ersetzt werden. Falls mehr als zwei Steuerhebel benutzt werden, wird die erforderliche Menge nach dem Steuerhebel mit dem größten Betätigungsgrad ermittelt.

Beim oben beschriebenen erfindungsgemäßen System wird die Menge Q₂ an Hydraulikfluid entsprechend einem Betätigungsgrad der Be-/Entladehebel festgelegt, die vom Antriebssteuersystem- Kreislauf benötigte Menge Q₁ wird zur Menge Q₂ addiert und die Auslaßkapazität Q der Hydraulikpumpe gesteuert. Es kann jedoch diese Steuerung der Auslaßkapazität Q der Hydraulikpumpe mit der Steuerung der ersten Entwicklungsvorstufe zur Erfindung kombiniert werden. Genauer gesagt, es wird die Auslaßkapazität q pro Umdrehung der Hydraulikpumpe 30 berechnet, indem die Auslaßkapazität q₁, die mittels Division der Menge Q₁ für den Antriebssteuersystem-Kreislauf durch die Motordrehzahl n erhalten wird, zur Auslaßkapazität q₂ addiert wird; das Steuersignal v wird zur Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 weitergeleitet und entspricht einer berechneten Auslaßkapazität q; q₂ entspricht dem Betätigungsgrad der Steuerhebel. Auf diese Weise wird die Hydraulikpumpe 30 so gesteuert, daß die Menge des Antriebssteuersystem-Kreislaufs 18 auf einen vorbestimmten Wert festgelegt wird, unabhängig von der Drehzahl des Motors, wenn keine Be-/Entladevorgänge ausgeführt werden, und dadurch wird die Wirkung herausgestellt, daß eine überschüssige Menge an Hydraulikfluid beseitigt wird. Eine Bedienperson kann beides steuern: einerseits die Auslaßkapazität der Pumpe pro Umdrehung, entsprechend dem Betätigungsgrad der Hebel, d. h. den Winkel der Taumelscheibe 34; andererseits die Drehzahl des Motors, die durch das Drücken des Gaspedals festgelegt wird. Dementsprechend wird eine einfache Durchflußmengen-Steuerung ermöglicht, d. h. gleichmäßige Be-/Entladevorgänge, ununterbrochene Be-/Entladevorgänge etc., wodurch die betriebliche Leistungsfähigkeit erhöht wird.

Weiterhin kann in einer modifizierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler verwendet werden und an die Steuereinrichtung 52 angeschlossen werden. Diese modifizierte Ausführungsform entstand nach der Betrachtung folgender Punkte: Es ist wünschenswert, die vom Antriebssteuersystem- Kreislauf aktuell benötigte Menge im Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verändern; und insbesondere ist es wünschenswert, die Servolenkunterstützung während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt auf einen kleinen Wert zu halten, um das Fahrzeug vor einem Umkippen zu bewahren.

Wie Fig. 7 zeigt, empfängt die Steuereinrichtung 52 dieser modifizierten Ausführungsform ein Signal von den Potentiometern 38 und 40, das dem Betätigungsgrad des Hub- 10 und Kipphebels 12 entspricht, und berechnet mittels des Signals Mengen Q_2L, Q_2T, die vom Hub- 14 und Kippzylinder 16 benötigt werden. Dann vergleicht ein Vergleicher die Mengen Q_2L, Q_2T, wählt die größere davon aus und gibt eine Menge Q₂ aus, die für Be-/ Entladevorgänge notwendig ist. Gleichzeitig wird das Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßfühler 62 in eine Fahrzeuggeschwindigkeit umgewandelt, und es wird eine Menge Q₁ im Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, die vom Antriebssteuersystem- Kreislauf 18 benötigt wird. Falls Q₂ gleich Null ist, d. h. die Steuerhebel 10, 12 nicht betätigt sind, wird die von der ganzen Hydraulikeinrichtung benötigte Menge Q zur vorher ermittelten Menge Q₁; und falls Q₂ nicht gleich Null ist, wird die notwendige Menge Q ermittelt, indem Q₂ zur maximalen Menge (z. B. Q_1max) addiert wird, die dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 mittels dem Durchfluß- Mengenteiler in der Steuerventileinheit 8 zugeführt wird. Dann wird die Auslaßkapazität q pro Umdrehung der Hydraulikpumpe 30 mittels eines Signals vom Motordrehzahlmeßfühler 60 berechnet, ähnlich der Steuerlogik, die in Fig. 6 gezeigt ist, und das Steuersignal v wird entsprechend der Auslaßkapazität q an die Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36 ausgegeben.

Falls nur ein Lenkvorgang ausgeführt wird, so wird die Menge Q₂, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist gleich Null. Dementsprechend wird nur die Menge Q₁, die vom Antriebssteuersystem- Kreislauf 18 im Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt wird von der Hydraulikpumpe 30 geliefert; die gesamte Menge Q₁ des Hydraulikfluids wird vom Durchfluß-Mengenteiler dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 zugeführt. Deshalb ist die Menge an Hydraulikfluid klein, die der Servolenkung 24 bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit zugeführt wird, so daß plötzliche Lenkvorgänge vermieden und das Fahrzeug beim Lenken in hoher Geschwindigkeit vor einem Umkippen bewahrt wird.

Falls nur Be-/Entladevorgänge ausgeführt werden, so wird die Menge Q, die durch Addition der Menge Q_1max zur Menge Q₂ ermittelt wird, gleich der Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe 30; Q_1max wird dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 zugeführt; Q₂ ist die Menge, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist. In diesem Fall kann das Fahrzeug sehr gleichmäßig von Be-/ Entladevorgängen auf Lenkvorgänge umgeschaltet werden, da das Hydraulikfluid oder Arbeitsöl der Menge Q_1max immer mittels des Durchfluß-Mengenteilers dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 zugeführt wird. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Durchfluß-Mengenteiler ein Konstantdurchfluß-Mengenteiler. Es kann jedoch auch ein Durchfluß-Mengenteiler mit einer Durchfluß-Steuereinrichtung verwendet werden, um die dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 zugeführte Menge Q₁ zu regulieren. Während Be-/Entladevorgänge stattfinden, kann die Menge Q₁, die dem Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 zugeführt wird, mittels des regulierbaren Durchfluß-Mengenteilers geregelt werden. Mit anderen Worten, da nur die Menge an Hydraulikfluid, die zum Fahren notwendig ist, an den Antriebssteuersystem- Kreislauf 18 zugeführt werden kann, wenn zusammen mit dem Fahren Be-/Entladevorgänge stattfinden, wird die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe 30 auf einen Wert gesetzt, der durch Addition der Menge Q₂ und Q₁ ermittelt wird, wodurch überschüssige Mengen verrmieden werden können; Q₂ ist die Menge, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist; Q₁ ist die Menge, die zum Fahren notwendig ist. Wenn die Auslaßkapazität der Pumpe ihr Maximum erreicht hat, kann die Menge Q₂ an Hydraulikfluid für Be-/Entladevorgänge um (Q_1max-Q₁) erhöht werden.

Zur Erfassung des Betätigungsgrads der Steuerhebel 10, 12 können auch andere Einrichtungen anstatt der Potentiometer verwendet werden. Zum Beispiel können Endschalter anstatt der Potentiometer benutzt werden. In diesem Fall, wenn der Hebel einen vorbestimmten Weg bewegt wird, um Be-/Entladevorgänge auszuführen, wird der Endschalter geschlossen und erhält die Steuereinrichtung 52 sein Signal und erzeugt ein Steuersignal für die Verdrängungsveränderungs-Einrichtung 36, um die Auslaßkapazität q pro Umdrehung der Hydraulikpumpe 30 zu vergrößern. Falls keine Be-/Entladevorgänge ausgeführt werden, bleibt der Endschalter offen, und da die Steuereinrichtung 52 die Hydraulikpumpe 30 so steuert, daß die Auslaßkapazität q möglichst klein ist, tritt ein unnötiger Rückfluß des Hydraulikfluids nicht auf, ausgenommen zum Zeitpunkt von Be-/ Entladevorgängen. Dies zeigt Fig. 8.

Wenn jedoch nur ein Endschalter für die Be-/Endlade-Steuerhebel 10 und 12 vorgesehen ist, so kann die Auslaßkapazität Q₀ nur in zwei Stufen reguliert werden (wie Fig. 8 zeigt, eine große und eine kleine Menge), so daß eine überschüssige Menge erzeugt wird, falls die Menge Q₂, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist, klein ist. Deshalb ist das Vorsehen einer Vielzahl von Endschaltern, um die Auslaßkapazität Q₀ der Hydraulikpumpe in vielen Stufen zu schalten und eine bessere Wirkung zu erzielen, für den Fachmann leicht durchführbar.

Anstelle der in Fig. 5 gezeigten Hydraulikpumpe 30 ist es auch möglich, daß alternativ hierzu eine Tandemhydraulikpumpe verwendet wird. Die Tandemhydraulikpumpe besteht dabei aus einer großen und kleinen Hydraulikpumpe, die vom gleichen Motor angetrieben werden, wobei die große Hydraulikpumpe mit großem Verdrängungsvolumen in diesem Fall an die Steuerventileinheit 8 angeschlossen ist. Der Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 ist dann mit der mit kleinem Verdrängungsvolumen ausgestatteten Hydraulikpumpe verbunden. Die beiden Hydraulikpumpen sind verdrängungsveränderliche Hydraulikpumpen.

Mit dieser alternativen Anordnung erfaßt die Steuereinrichtung 52 die Drehzahl des Motors 2 mittels des Motordrehzahlmeßfühlers 60 und den Betätigungsgrad der Hebel mittels der Potentiometer 38, 40 und steuert die Auslaßkapazitäten der beiden Hydraulikpumpen. Genauer gesagt, da die Hydraulikpumpe mit großem Verdrängungsvolumen ausschließlich für Be-/Entladevorgänge benutzt wird, ist die Auslaßkapazität dieser großen Hydraulikpumpe auf Null begrenzt oder minimal, wenn keine Be-/Entladevorgänge durchgeführt werden. Die Verdrängungsveränderungs- Einrichtung wird, wie oben beschrieben, zum Zeitpunkt der Be-/Entladevorgänge im Ansprechen auf den Betätigungsgrad der Steuerhebel 10, 12 und in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert, um die Auslaßkapazität der großen Hydraulikpumpe zu erhöhen. Da die Hydraulikpumpe mit kleinem Verdrängungsvolumen ausschließlich für den Antriebssteuersystem-Kreislauf 18 benutzt wird, wird, wenn der Motor 2 eine bestimmte Drehzahl, wie z. B. die Leerlauf-Drehzahl oder mehr erreicht, die Verdrängungsveränderungs- Einrichtung der kleinen Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert, so daß ihre Auslaßkapazität auf einem konstanten, vorbestimmten Wert gehalten wird.

Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung und viele ihrer begleitenden Vorteile aus der vorstehenden Beschreibung deutlich werden; es ist offensichtlich, daß unterschiedliche Veränderungen an der Form, der Konstruktion und der Anordnung durchgeführt werden können, ohne sich jedoch dabei vom Kern der Erfindung zu lösen. Die beschriebene Form ist lediglich eine bevorzugte oder beispielhafte Ausführungsform.

Eine Steuereinrichtung für eine Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung legt entsprechend einem Signal eines Hebelbetätigungsgradmeßfühlers eine (Fluid-)Menge fest, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist, und steuert eine Verdrängungsveränderungs- Hydraulikpumpe, um diese (Fluid-)Menge zu erhalten. Dementsprechend wird unnötiger Hydraulikfluid-Durchfluß in der Hydraulikeinrichtung reduziert.

Die Steuereinrichtung erfaßt entsprechend einem Signal eines Kupplungs-EIN/AUS-Sensors oder eines Leerlaufsensors, wenn das Fahrzeug angehalten wird, und kann die Drehzahl des Motors erhöhen. Deshalb besteht keine Notwendigkeit das Gaspedal zu betätigen, falls Be-/Entladevorgänge durchgeführt werden, während das Fahrzeug steht.

Claims (8)

1. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung für ein Hydrauliksystem eines Industriefahrzeugs mit mehreren Verbrauchern und einem manuell betätigbaren Steuerventil (8), über das ein Verbraucher (14, 16) mit einem geforderten Hydraulikfluidstrom versorgbar ist, der von einer, von einem Motor (2) angetriebenen, Hydraulikpumpe (4, 30) mit variablem Verdrängungsvolumen lieferbar ist, deren Hydraulikfluidstrom entsprechend der Schaltstellung des Steuerventils (8) einstellbar ist, indem die Umdrehungszahl des Motors (2) und/oder das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe (4, 30) pro Umdrehung auf einen höheren oder niedrigeren Wert regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) als ein über eine schaltbare Kupplung (82) mit einem Fahrzeuggetriebe verbindbarer Fahrzeugantriebsmotor ausgebildet ist und einen Motordrehzahlsensor (60), einen Kupplungs-Ein/Aus-Sensor (84) und/oder einen Fahrzeuggetriebe-Leerlaufsensor (86) aufweist, wobei die Sensoren mit einer elektronischen Steuereinrichtung (52) elektrisch verbunden sind, die entsprechend der Schaltstellung des Steuerventils (8), der Motordrehzahl und dem Betriebszustand der schaltbaren Kupplung das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe (4, 30) pro Pumpenumdrehung sowie die Drehzahl des Fahrzeugantriebsmotors so regelt, daß der geforderte Hydraulikfluidstrom lieferbar ist.

2. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (52) die größte der Mengen an Hydraulikfluid, als eine für Be-/Entladevorgänge notwendige Menge auswählt, die von den Verbrauchern benötigt wird.

3. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellung des Steuerventils (8) mittels einem Potentiometer (38, 40) erfaßbar ist, das mit einem Steuerhebel (10, 12) des Steuerventils (8) in Wirkverbindung steht.

4. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellung des Steuerventils (8) mittels einem Endschalter erfaßbar ist, der feststellt, ob sich ein Steuerhebel des Steuerventils (8) eine vorbestimmte Strecke bewegt.

5. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Konstantdurchfluß-Mengenteiler (32), der zwischen dem Steuerventil (8) und der Hydraulikpumpe (30) angeordnet ist, und einen Antriebssteuersystem-Kreislauf (18), der am Konstantdurchfluß-Auslaß (32a) des Mengenteilers (32) angeschlossen ist, während das Steuerventil (8) am Überschußmengen-Auslaß (32b) des Mengenteilers (32) angeschlossen ist, wobei die Auslaßkapazität an Hydraulikfluid der Hydraulikpumpe (30) lediglich eine solche Menge ist, die vom Antriebssteuersystem-Kreislauf (18) benötigt wird, falls keine Be-/Entladevorgänge ausgeführt werden.

6. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, wobei die Steuereinrichtung (52)
ausgehend von einem Signal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors eine Menge an Hydraulikfluid festlegt, die vom Antriebssteuersystem- Kreislauf (18) benötigt wird, und
ausgehend von einem Signal des Schaltstellungsmeßfühlers (38, 40) das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Be-/ Entladevorgängen ermittelt, und
eine Auslaßkapazität an Hydraulikfluid der Hydraulikpumpe (30) festlegt, wenn Be-/Entladevorgänge stattfinden, indem eine Menge, die für Be-/Entladevorgänge notwendig ist, zu einer Maximalmenge an Hydraulikfluid, die vom Antriebssteuersystem-Kreislauf (18) benötigt wird, addiert wird, und
eine Auslaßkapazität an Hydraulikfluid der Hydraulikpumpe (30) festlegt, die der festgelegten Menge entspricht, die der Antriebsteuersystem-Kreislauf (18) benötigt, falls Be-/ Entladevorgänge nicht stattfinden.

7. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hydraulikpumpe (30) eine erste Pumpe für Be-/ Entladevorgänge ist, und eine zweite verdrängungsvariable Hydraulikpumpe vorgesehen ist, an deren Auslaßöffnung der Antriebssteuersystem-Kreislauf (18) angeschlossen ist und die in Tandem-Anordnung mit der ersten Pumpe gekoppelt ist, wobei
die Steuereinrichtung (52) eine Auslaßkapazität an Hydraulikfluid pro Umdrehung der zweiten Pumpe so festlegt, daß diese Auslaßkapazität einer Menge gleichkommt, die vom Antriebssteuersystem-Kreislauf (18) benötigt wird, und
die Steuereinrichtung (52) ein dieser festgelegten Auslaßkapazität entsprechendes Signal ausgibt, und
die zweite Pumpe eine Veränderungseinrichtung hat, die die Auslaßkapazität pro Umdrehung der zweiten Pumpe ausgehend von einem Signal der Steuereinrichtung (52) verändert, um diese festgelegte Auslaßkapazität zu erhalten.

8. Hydraulikfluid-Durchflußsteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Fluidtemperaturmeßfühler (54) und einem Fluiddruckmeßfühler (56), wobei die Steuereinrichtung (52) eine Ausgleichseinrichtung hat, die eine Volumenänderung des Hydraulikfluids ausgleicht, ausgehend von Veränderungen der erfaßten Fluidtemperatur und des erfaßten Fluiddrucks.