EP1659087A2 - Hydraulische Anordnung - Google Patents

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EP1659087A2
EP1659087A2 EP05111001A EP05111001A EP1659087A2 EP 1659087 A2 EP1659087 A2 EP 1659087A2 EP 05111001 A EP05111001 A EP 05111001A EP 05111001 A EP05111001 A EP 05111001A EP 1659087 A2 EP1659087 A2 EP 1659087A2
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EP
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hydraulic
pressure
line
control pressure
hydraulic cylinder
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EP05111001A
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Marcus Bitter
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Deere and Co
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Deere and Co
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    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic arrangement for a suspension system, comprising a hydraulic cylinder, a filling pressure generating means, a hydraulic tank, a controller connected to the conveyor and the hydraulic tank, a first line connecting the controller to a first chamber of the hydraulic cylinder, one in the first Line arranged load holding device and connected to the first line hydraulic accumulator.
  • a hydraulic suspension system that cushions the boom or the rocker to achieve overall on the vehicle improved suspension comfort, especially while driving.
  • the lifting side of a hydraulic cylinder is connected to a hydraulic accumulator to effect a suspension through the hydraulic accumulator.
  • the lowering side of the hydraulic cylinder is connected to a hydraulic tank to prevent on the one hand cavitation on the lower side and on the other to allow free movement of the piston rod during the suspension process.
  • these suspension systems to protect the hydraulic cylinder against hose breaks, be provided with load-holding devices.
  • a hydraulic arrangement for such a suspension system is disclosed in EP 1 157 963 A2. It is proposed a suspension system for the boom of a telehandler, which provides a load-holding device to secure a pressure drop in a hydraulic cylinder and in a hydraulic accumulator.
  • the load-holding device essentially comprises a check valve, which can be bypassed in combination with a controllable pressure relief valve by the pressure relief valve is brought by means of control pressure lines from a closed normal position to an open position.
  • the load-holding device is arranged on the supply side in front of the hydraulic cylinder and the hydraulic accumulator.
  • the disadvantage is that thereby only a load-holding device for securing two pressure-loaded hydraulic components is provided. A pipe break occurring between the hydraulic cylinder and the hydraulic accumulator would lead to a drop of the boom and is thus not secured by the load-holding device.
  • the object underlying the invention is seen to provide a hydraulic arrangement of the type mentioned, which makes it possible to ensure a separate protection of the hydraulic cylinder and the hydraulic accumulator, while providing a suspension function.
  • a hydraulic arrangement of the type mentioned is designed such that in the first line between the load holding device and the control device, a first switching valve is arranged, the hydraulic accumulator between the load holding device and the first switching valve is connected to the first line and the load holding device and the first Switching valve are controlled synchronously independently of a filling pressure of the hydraulic cylinder, wherein the load holding device can be brought from an opening in the direction of the control unit to an opening position and the first switching valve from an opening to a closing in the direction of the controller position.
  • the first switching valve between the hydraulic accumulator and the control unit and the load-holding device between the hydraulic accumulator and the hydraulic cylinder are arranged a separate fuse of the hydraulic cylinder and the hydraulic accumulator is ensured.
  • the first switching valve is designed such that it closes leak-free in the direction of the control device in the closing position. Furthermore, the fact that the switching valve and the load-holding device are synchronously switchable such that an opening of the load-holding device is connected to a closure of the first switching valve, ensures that a suspension function can be performed by the hydraulic accumulator for the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic arrangement is provided with a hydraulic control pressure device, which is fed by means of a control pressure generating conveyor.
  • a control pressure line for hydraulically switched valves is connected via a control pressure valve either with the conveyor or the hydraulic tank. It is conceivable, several To arrange control pressure lines, which can be operated independently of each other via further control pressure valves, so that a plurality of hydraulically switchable switching valves are independently switchable. For example, then the load-holding device and the first switching valve can be controlled via independent control pressure lines.
  • pressure-controlled means in the form of a shuttle valve are provided.
  • the shuttle valve is connected on one input side to a first control pressure line of the control pressure device and on another input side to a second control pressure line connected to a chamber of the hydraulic cylinder. According to the pressure occurring in the control pressure lines, the shuttle valve is thereby fed either on the hydraulic cylinder side or on the control pressure device side.
  • the shuttle valve is connected to a second chamber of the hydraulic cylinder.
  • the first switching valve is preferably connected to the control pressure device via a third control pressure line, which branches off from the first control pressure line. This ensures that the first switching valve and the pressure-controlled means are substantially simultaneously or parallel controlled.
  • the trained as a shuttle valve pressure-controlled means are on the output side via a fourth control pressure line connected to the load-holding device, so that the load-holding device can be controlled or opened, for example, via the pressure acting in the second chamber of the hydraulic cylinder or the pressure generated by the control pressure device.
  • the load holding device Via a fifth control pressure line, which is connected to the first chamber of the hydraulic cylinder, the load holding device can be controlled via the pressure acting in the first chamber. This ensures that the load-holding device opens when, for example, a pressure overloading the hydraulic cylinder is reached (for example due to excessively high loads), so that hydraulic fluid can flow out of the first chamber in a controlled manner.
  • a second switching valve is provided, which can be brought into an opening or in a one-sided or bilateral closing position.
  • the hydraulic accumulator can be connected via the second switching valve so that the hydraulic cylinder can spring when the load holding device is open.
  • the second switching valve is designed such that it closes leak-free, wherein it closes in a one-sided closing position only in the direction of the hydraulic accumulator.
  • one-sided closing training of the second switching valve ensures that a pressure equalization can be done by the hydraulic accumulator.
  • a pressure relief valve having a line which can be arranged between the second switching valve and the hydraulic accumulator, an additional hedge of the hydraulic accumulator can be done.
  • the line connects the hydraulic accumulator with the Hydraulic tank.
  • pressure peaks occurring in the hydraulic accumulator for example, which can occur when the hydraulic cylinder is subjected to excessive suspension movements, can be reduced.
  • the hydraulic accumulator is protected against overpressure by the overpressure valve. Similar arrangements are available, for example, to secure the conveyor against over-pressure.
  • the hydraulic arrangement is provided with a second line which connects the control unit to the second chamber.
  • a second line By a second line, the hydraulic cylinder can be pressurized on both sides, so that a controlled by the control unit pressurized lifting and lowering of the hydraulic cylinder is made possible.
  • a third conduit provided with a third switching valve communicating with the second chamber and the hydraulic tank allows drainage of hydraulic fluid from the second chamber of the hydraulic cylinder independently of the position of the controller.
  • a third switching valve By opening the third switching valve, for example, in a neutral position of the controller (first and second line are closed) a spring movement of the hydraulic cylinder in both directions, without on the one hand, a negative pressure in the second chamber (descent spring movement) and on the other hand, a spring-locking overpressure in the second chamber (ascending spring movement) can adjust.
  • the third switching valve can be closed.
  • the first chamber of the hydraulic cylinder can advantageously be brought into communication with the hydraulic accumulator via a fourth line.
  • the fourth line is preferably provided with a check valve which closes leak-free in the direction of the hydraulic accumulator.
  • pressure equalization can take place on the part of the hydraulic accumulator, resulting in advantages in the suspension function (a jerky lifting of the hydraulic cylinder when the suspension function is switched on is avoided).
  • the second switching valve should be designed such that it closes leak-free in the closed position in both directions.
  • a sensor In order to check whether the hydraulic cylinder is in a preferred position for activation of the suspension, for example in a fully lowered position, a sensor may be provided.
  • the sensor can be designed as a contact switch or angle sensor with the movement of the hydraulic cylinder and is thus coupled with its position. Depending on the sensor, the suspension function can then be released or blocked.
  • a pressure sensor or pressure switch may be provided. Depending on the sensor or switch, the suspension function can then be released or blocked.
  • one or more switching valves can be controlled.
  • the load-holding device and the first switching valve are controlled via the first control pressure line and via the shuttle valve, so that a synchronous circuit is ensured here.
  • other switching valves such as. B. the second and the third switching valve are controlled via the first control pressure line, so that by switching the first control pressure valve, the load holding device and the first to third switching valve are synchronously switchable.
  • the load holding device and the first switching valve via the first control pressure line or via the first control pressure valve and the second and third switching valve via a second control pressure line or via a second control pressure valve be controlled.
  • other drive combinations and variants are conceivable.
  • one or more switching valves may be electrically energized.
  • the load holding device and the first switching valve are controlled via the control pressure device, wherein the first control pressure valve and the second and third switching valve are electrically switched.
  • the suspension is then activated by electrically switching the first control pressure valve and the second and third switching valves.
  • an electronic control unit or an electrical control unit can be used.
  • the pressure compensation device provides pressure equalization of the hydraulic accumulator with the first chamber of the hydraulic cylinder by providing a line provided with a non-return valve opening in the direction of the hydraulic accumulator, which line is arranged parallel to a pressure compensator.
  • the pressure compensator is controlled as a function of the pressure prevailing in the hydraulic cylinder and in the hydraulic accumulator.
  • Such pressure compensation devices are state of the art and are offered for example by the company HYDAC.
  • the conveying means generating a control pressure and the conveying means generating a filling pressure may be a common or two or more separate conveying means.
  • designed as a hydraulic pump conveying means may be designed and arranged such that on the one hand, a filling pressure for the hydraulic accumulator and on the other hand via a pressure control means, for example via a pressure accumulator, which always provides a constant control pressure and is charged via the conveyor, also a control pressure for Control pressure device supplies.
  • a pressure control means for example via a pressure accumulator, which always provides a constant control pressure and is charged via the conveyor, also a control pressure for Control pressure device supplies.
  • FIG. 1 hydraulic arrangement 10 shows an inventive embodiment for the realization of a suspension.
  • the hydraulic assembly 10 includes a switchable via an actuator 11 control unit 12, for example, a slide valve, which is connected via hydraulic lines 14, 16 with a conveyor 18, such as a hydraulic pump, and a hydraulic tank 20, wherein the control unit 12 preferably in three operating positions, lifting -, Neutral and Senk ein, is switchable.
  • the switching of the control unit 12 is preferably carried out manually, but can also be done electrically, hydraulically or pneumatically.
  • the control unit 12 Via a first and second supply line 22, 24, the control unit 12 is connected to a hydraulic cylinder 26, wherein the first supply line 22 leads into a first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26 and the second supply line 24 into a second chamber 30 of the hydraulic cylinder 26.
  • a piston 29 separates the two chambers 28, 30 from each other.
  • the first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26 represents the piston-bottom side or stroke-side chamber, whereas the second chamber 30 represents the piston rod side and the lower side chamber of the hydraulic cylinder.
  • the load holding device 32 includes a pressure and spring-controlled pressure relief valve 34, and a non-return valve 36 which opens to the hydraulic cylinder side and which is arranged via a bypass line 38 parallel to the pressure limiting valve 34.
  • a control pressure line 40 Via a control pressure line 40, a pressure connection is made by the pressure limiting valve 34 to the hydraulic cylinder side portion of the first supply line 22.
  • Via a further control pressure line 42 is a pressure connection from the pressure relief valve 34, which is held by a spring 43 in the closed position, given to a shuttle valve 44.
  • the shuttle valve 44 is connected on the output side to the control pressure line 42 and on the input side to a further control pressure line 45.
  • the control pressure line 45 connects the shuttle valve 44 with the second supply line 24.
  • a hydraulic line 46 connects the first supply line 22 to a hydraulic accumulator 48, wherein the not connected to the hydraulic accumulator 48 end 50 of the hydraulic line 46 between the load holding device 32 and the switching device 12 is arranged.
  • a switching valve 52 is arranged in the hydraulic line 46.
  • the switching valve 52 is an electrically switchable seat valve, which is held by a spring 54 in the closed position and can be brought via a solenoid 56 in an open position.
  • the switching valve 52 can also be formed hydraulically switchable.
  • the switching valve 52 seals in the closed position in the direction of the hydraulic accumulator 48.
  • the switching valve 52 may also be designed such that it seals leak-free in both directions. In the open position, a hydraulic flow in both directions is ensured to produce a suspension function between the hydraulic cylinder 26 and the hydraulic accumulator 48.
  • a further switching valve 60 is provided in the first supply line 22.
  • the switching valve 60 is held in its normal position by a spring 62 in an open position.
  • the second switching valve 60 can be brought into a closed position, wherein the switching valve in the direction of the control unit 12 closes leak-free.
  • the switching valve 60 it is also possible for the switching valve 60 to be electrically switchable.
  • the second supply line 24 is connected via a further line 66 to the hydraulic tank 20, wherein in the conduit 66, a switching valve 68 is arranged.
  • the switching valve 68 is preferably designed as a seat valve and is electrically switchable in an open position or in a closing direction of the hydraulic tank 20 position can be brought. It is also possible to form the switching valve 68 hydraulically or pneumatically switchable.
  • the hydraulic arrangement 10 is provided with a control pressure device 70.
  • the control pressure device 70 has a further conveying means 72, which is connected to the hydraulic tank 20. Furthermore, the Control pressure device 70, a control pressure valve 74, which is connected via a supply line 76 to the conveyor 72 and a further supply line 78 to the hydraulic tank 20.
  • the control pressure valve 74 can be switched in such a way that a control pressure line 80 can be connected either to the conveying means 72 or to the hydraulic tank 20.
  • the control pressure line 80 is connected on the input side to the shuttle valve 44. Furthermore, the control pressure line 80 is connected to the control pressure line 64 of the switching valve 60.
  • a sensor 82 which detects the position of the hydraulic cylinder 26.
  • the sensor 82 may be formed as a contact switch, which signals a specifiable position of the piston 29.
  • this sensor 82 may also be designed as a pressure sensor or pressure switch (see FIG. 1), the pressure sensor or pressure switch reproducing or switching a signal at a predeterminable pressure of the first chamber 28.
  • the control unit 12 is connected to a switch or sensor 84, which detects the position of the control unit 12 and outputs a control signal to an electronic control unit 86. Further, an activation switch 88 is provided, which is connected to the control unit 86. About the control unit 86 For example, the electrically switchable switching valves 52, 68 or the control pressure valve 74 can be switched.
  • the lift, lower, and neutral operating states for the hydraulic cylinder 26 when the suspension is not activated, i. the switching valves 52, 68 are in the closed position and the control pressure valve 74 is connected such that the control pressure line 80 is connected to the hydraulic tank 20 are controlled as follows via the control unit 12 in corresponding operating positions. As shown in Figures 1 to 6, the controller 12 is maintained in neutral, i. H. it is closed and there is no hydraulic flow. Via a control signal or, as shown in Figures 1 to 6, by manual operation, the control unit 12 is brought by means of the actuator 11 from the neutral position in the raising or lowering position.
  • the actuating device 11 can also be operated electrically, hydraulically or pneumatically.
  • the connection of the first supply line 22 to the conveyor 18 and the connection of the second supply line 24 to the hydraulic tank 20 is made.
  • the conveying means 18 connected to the hydraulic tank 20 fills the first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26 via the first supply line 22 and via the switching valve 60 which is in the open position and via the check valve 36 of the load-holding device 32 (the pressure-limiting valve 34 of the load-holding device 32 is in the closed position)
  • the piston 29 moves in the direction of the second chamber 30 and presses the existing there oil through the second supply line 24 out in the hydraulic tank 20.
  • the controller 12 interrupts the connections to the conveyor 18 and the hydraulic tank 20, so that the pressure in the two chambers 28, 30 of the hydraulic cylinder 26 is maintained and the movement of the piston 29 is released.
  • the piston 29 stops.
  • the conveying means conveys oil into the second chamber 30 of the hydraulic cylinder 26, whereby the pressure building up in the second supply line 24 opens the pressure limiting valve 34 of the load holding device 32 via the control pressure line 45, the shuttle valve 44 and the control pressure line 42.
  • the piston 29 is moved in the direction of the first chamber 28, so that the oil flowing out of the first chamber 28 passes via the first supply line 22 and via the open pressure limiting valve 34 into the hydraulic tank 20.
  • the load holding device 32 thus ensures that the hydraulic cylinder 26 maintains its position in the neutral position or escape in the lifting and neutral position normally no oil from the pressurized first chamber 28 and that in the lowered position, the oil from the first chamber 28 via the open pressure relief valve 34th can drain away.
  • the load holding device 32 should be sensibly arranged as shown on the lifting side of the hydraulic cylinder 26, wherein the lifting side is the side of the hydraulic cylinder 26, in which a pressure for lifting a load is built up. In the embodiments illustrated in Figures 1 to 6, the lifting side is the first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26, wherein by turning the hydraulic cylinder 26, the second chamber 30 could serve as a lifting side.
  • the control pressure line 40 is an overload protection, so that at high operating pressures in the first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26, which may arise, for example, by excessive loads or by heating the hydraulic cylinder 26, a limit pressure is reached, which opens the pressure relief valve 34 to reduce pressure , In these normally deviating states, the pressure relief valve 34 can be opened via the control pressure line 40 in the lifting and neutral position.
  • the switching valve 60 is open in its normal position and allows a free flow in both directions.
  • the switching valve 60 is closed by a hydraulic control pressure, which moves the switching valve 60 in a switching position in which only a volume flow in the direction of the lifting cylinder 26 is allowed.
  • the switching valve 60 is so leak-proof that required standards for lowering a load can be met.
  • the shuttle valve 44 interconnects the control pressure lines 45, 80 coming from the control pressure valve 74 and the rod side of the lift cylinder 26 with the control pressure line 42 of the pressure relief valve 34 such that the pressure relief valve 34, which is part of the load holding device 32, can be controlled.
  • the control pressure valve 74 serves to direct the control pressure of the conveying means 72 to the pressure limiting valve 34 and to the switching valve 60, so that they are opened or closed.
  • the control pressure lines 42, 64, 80 are toward the hydraulic tank 20 relieved, so that the pressure relief valve 34 and the switching valve 60 are in the normal position (the pressure relief valve 34 is closed, the switching valve 60 is open).
  • the control pressure valve 74 is switched, hydraulic fluid flows via the control pressure lines 42, 64, 80 to the pressure limiting valve 34 and to the switching valve 60. In this case, the pressure limiting valve 34 is opened and the switching valve 60 is closed.
  • the hydraulic cylinder 26, the load holding device 32, the switching valve 52, the hydraulic accumulator 48 and the switching valve 60 and the connecting lines are preferably parts of a steel assembly.
  • This may be a valve block which is attached to the hydraulic cylinder 26 together with hydraulic accumulator 48 or an assembly of valves which are connected to steel pipes. This is necessary to meet certain standards that require protection against hose breakage.
  • Other parts of the hydraulic arrangement can also be integrated in said assemblies.
  • FIG. 1 With respect to the embodiment shown in Figure 1 is an activation of the suspension function by the with the Control unit 86 connected sensor 82, which detects a lowered position (when using a contact or position sensor) or a low-pressure operating state (when using a pressure sensor) of the hydraulic cylinder 26, enabled.
  • the activation switch 88 connected to the control unit 86 is actuated.
  • the control unit 86 actuates the switching valve 52 and brings this in an open position, through which the hydraulic accumulator 48 is connected to the supply line 22.
  • control pressure valve 74 is actuated, which releases a control pressure and via the control pressure lines 42, 80 in conjunction with the shuttle valve 44, the pressure relief valve 34 opens and via the control pressure lines 64, 80 brings the switching valve 60 in the leak-free closed position. Further, the switching valve 68 connected to the control unit 86 is simultaneously opened.
  • the actuation of the control pressure valve 74 creates a connection between the lifting side of the hydraulic cylinder 26 and the hydraulic accumulator 48, which is sealed leak-free to the hydraulic tank.
  • a sudden increase in pressure in the first chamber 28 of the hydraulic cylinder 26 (high speed) is not possible because the switching valve 52 can be traversed in its closed position in the direction of the hydraulic cylinder 26, so that on the part of the hydraulic accumulator 48 always a pressure equalization in the direction of the hydraulic cylinder 26 can take place ,
  • the hydraulic cylinder 26 can be raised or held over the operating positions already described, via the open connection (switching valve 52 is open) between the hydraulic cylinder 26 and hydraulic accumulator 48 a Hydraulic fluid exchange can take place and thus a suspension function is given.
  • the rod side or the second chamber 30 of the hydraulic cylinder 26 is connected to the hydraulic tank 20 (switching valve 68 is open) to allow a free swinging of the cylinder piston 29 and a cavitation effect in the chambers 28, 30 to prevent. If the suspension function is deactivated via the activation switch 88, the switching valves 52, 68 and the control pressure valve 74 are de-energized. The control pressure lines 42, 64, 80 are depressurized, whereby the pressure relief valve 34 are brought back into the closed position and the switching valve 60 in the open position.
  • the operating state sinks for the hydraulic cylinder 26 (retraction of the cylinder piston 29) is not possible with activated suspension function with the hydraulic arrangement shown in Figure 1, since the switching valve 60 is closed in the direction of the control unit 12.
  • the position of the control unit 12 is detected via the sensor 84. If the controller 12 in Lowered position, a control signal from the sensor 84 is automatically transmitted to the control unit 86 and the suspension function by switching the switching valve 52 and the control pressure valve 74 is deactivated. At the same time, the switching valve 68 is closed.
  • the hydraulic accumulator 48 empties via the open switching valve 60 and must be charged for a renewed activation of the suspension function.
  • the hydraulic cylinder 26 is brought to a fully lowered position, so that the pressure in the hydraulic cylinder 26 can build up together with the pressure in the hydraulic accumulator.
  • a re-activation of the suspension function can then be carried out after re-release by the sensor 82, since the hydraulic cylinder 26 has been brought into its fully lowered position.
  • the cylinder piston 29 With activated suspension function, the cylinder piston 29 can spring freely in the operating positions lifting and normal position. If it moves downwards through a shock transmitted to it, the oil from the first chamber 28 is forced into the hydraulic accumulator 48. The pressure building up in the hydraulic accumulator 48 causes the oil to flow back into the first chamber 28, so that the piston 29 moves upward again. This resilient movement is repeated, if necessary, until the shock has been completely compensated.
  • FIG 2 shows an alternative embodiment in which a deactivation of the suspension function for lowering the hydraulic cylinder 26 takes place only temporarily during the lowering state. Subsequently, without again driving into a release position detected by the sensor 82, the suspension function can be resumed.
  • the difference to the hydraulic arrangement shown in Figure 1 is that the switching valve 52 of the hydraulic accumulator 48 closes on both sides leak-free in its closed position, so that the hydraulic accumulator 48 can not empty in the closed position in the direction of the hydraulic tank 20.
  • a pressure equalization between hydraulic accumulator 48 and hydraulic cylinder is still ensured (which is given in the embodiment shown in Figure 1 via the switching valve 52 in the closed position in combination with the check valve 36) by a further provided with a check valve 90 line 92 is provided, the one Connects from the second chamber 28 of the hydraulic cylinder 26 to the hydraulic accumulator 48, wherein the check valve 90 closes in the direction of the hydraulic accumulator 48.
  • a pressure equalization can take place via the line 92
  • the hydraulic accumulator 48 can be emptied in a controlled manner via the pressure limiting valve 34, so that the pressure in the hydraulic accumulator 48 is equal to the pressure in the hydraulic cylinder 26 at each time of lowering.
  • the switching position of the control unit 12 is also detected via the sensor 84 here.
  • the activation of the switching valves 52, 68 and the control pressure valve 74 is effected by the control unit 86 for deactivating the suspension state for the duration of the operating state. If the control unit 12 is switched from the operating position sinks to another operating position, the switching valves 52, 68 and the control pressure valve 74 are switched again via the control unit 86 and the suspension function activated.
  • a sudden high-speed of the hydraulic cylinder 26 is not possible here as well, because of the check valve 90 in the hydraulic accumulator 48, the same pressure prevails as in the hydraulic cylinder 26. This function is important in the event that the load should have changed during the lowering of the boom ( simultaneously dumping and depositing a pallet).
  • a timing sequence of switching initiated by the control unit 86 may optionally be controlled by means of throttles, additional valves or electronic time delay elements.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment.
  • the switching valves 52, 60, 68 are designed as pressure-controlled switching valves 52, 60, 68 and are connected together via the control pressure valve 74.
  • time sequences can be controlled, for example via throttles (not shown).
  • the embodiment shown in Figure 3 further corresponds to the embodiment shown in Figure 1, wherein such a pressure-controlled arrangement and design of the switching valves 52, 60, 68 is also suitable for the embodiment shown in Figure 2.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment which essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • a pressure compensation device 94 is provided.
  • the pressure compensation device 94 comprises a line 96 which extends between the hydraulic accumulator 48 and the hydraulic cylinder 26 and is provided with a closing in the direction of the hydraulic cylinder 26 check valve 98.
  • a line 99 is provided, which extends between the hydraulic accumulator 48 and a switching valve 100 connected to the hydraulic tank 20 and is provided with a pressure compensator 102.
  • the pressure compensator 102 is actuated via pressure lines 104, 106 on the one hand by the pressure acting in the line 96 and on the other hand by the pressure acting in the line 99.
  • the pressure compensator 102 switches into a closed position or into an open position to the switching valve 100.
  • the switching valve 100 has a closing position in the direction of the hydraulic tank 20 and an opening position.
  • a sensor 82 for determining the position of the hydraulic cylinder 26 can be omitted here.
  • the hydraulic accumulator 48 is always charged here with at least the highest load pressure of the hydraulic cylinder 26 during a certain operating state. Here it is not necessary to lower the hydraulic cylinder 26 before the activation of the suspension state, but you can at any time activate the suspension state after a Pressure equalization between hydraulic accumulator 48 and hydraulic cylinder 26 has taken place.
  • Such a pressure equalization can be effected by switching the switching valve 100 by this is opened briefly. This can be done automatically by the control unit 86, for example, upon actuation of the activation switch 88 for the suspension state. However, a manual operation is also conceivable here.
  • the hydraulic arrangement illustrated in FIG. 4 is similar in function to the hydraulic arrangement of FIG. 1 described above.
  • FIG. This corresponds essentially to the embodiment and design of the embodiment shown in Figure 2, in which case the switching valve 52 has a leak-free in the direction of the control unit 12 closing position and the check valve 90 of the line 92 is arranged parallel to a arranged in the line 92 throttle 107.
  • no sensor 82 is necessary, which detects a position of the hydraulic cylinder, since by the described arrangement of check valve 90 and throttle 107 and the formation of switching valve 52 always a pressure equalization between hydraulic accumulator 48 and hydraulic cylinder 26 can take place.
  • the hydraulic cylinder 26 can not fall when activating the suspension function and can not rise or snap up. The suspension function is thus activated at any time, regardless of the position of the hydraulic cylinder 26.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment, which substantially equals the exemplary embodiment with regard to FIG. The difference is that the switching valve 52 is electrically driven.
  • the control valve 74 serves only to control the pressure relief valve 34.
  • the switching valves 52, 60, 68 and the control pressure valve 74 in particular, however, switching valve 60 and control pressure valve 74 are via the control unit 86th controlled and monitored. This is important to be able to ensure that the control pressure valve 74 closes the pressure limiting valve 34, should the switching valve 60 in the spring state, for example due to an electrical failure (cable break, coil burned, etc.) jump to its open position. If this does not happen, the hydraulic cylinder 26 would be able to descend uncontrolled in the suspension state.
  • Such electrical control of the Switching valve 60 is also conceivable for the other illustrated embodiments.
  • FIG. 7 shows a mobile telescopic loader 108 with a telescopically extendable boom 110 which is pivotably articulated to a frame 109 of the telescopic handler 108.
  • a hydraulic cylinder 26 for raising and lowering the boom 110 is arranged between the boom 110 and the frame 109.
  • the hydraulic cylinder 26 is pivoted to a first and a second bearing point 112, 114, wherein the piston rod side is articulated to the second bearing point 114 on the arm 110 and the piston bottom side to the first bearing point 112 on the frame 109.
  • the hydraulic tank 20, the conveyor 18 and the control unit 12 are positioned on or in a housing 115 and connected to each other via hydraulic lines 14, 16, 116. Furthermore, the supply lines 22, 24 between control unit 12 and hydraulic cylinder 26 in Fig. 7 can be seen.
  • the load holding device 32 and the switching valve 52 and the switching valve 60 are located in a common valve block directly on the hydraulic cylinder 26.
  • the switching valve 68 is positioned together with the control unit 12 in the housing 115.
  • the hydraulic accumulator 48 is preferably also arranged directly on the hydraulic cylinder 26, so that between the common valve block and the hydraulic accumulator 48, the hydraulic line 46 can be formed as a rigid connection that does not require a separate raw rupture protection device.
  • control or switching signals are generated, with which the switching valves 52, 60, 68 and the control pressure valve 74 in response to the sensors 82, 84 and the Activation switch 88 are controlled or switched.
  • An illustration of the last-mentioned components has been omitted in FIG. The arrangement of such components is prior art and can be made by a person skilled in a known manner. According to the switching positions described above, the hydraulic cylinder 26 can be actuated such that the boom 110 can be raised, held or lowered, wherein for the individual operating conditions, a suspension state is adjustable or activated, as the embodiments shown in Figures 1 to 6 are taken can.
  • hydraulic arrangement can also be applied to other vehicles, for example to wheel loaders or front loaders or to excavators or cranes, which have hydraulically actuated components that can be raised or lowered and where a suspension seems useful.

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Abstract

Es wird eine hydraulische Anordnung (10) für ein Federungssystem beschrieben. Die Anordnung (10) umfasst einen Hydraulikzylinder (26), einen Hydrauliktank (20), ein Fördermittel (18), einen Hydraulikspeicher (48), ein Steuergerät (12), ein zwischen Hydraulikspeicher (48) und Hydraulikzylinder (26) angeordnete Lasthalteeinrichtung (32) und ein zwischen Hydraulikspeicher (48) und Steuergerät (12) angeordnetes Schaltventil (60). Um eine Federungsfunktion für den Hydraulikzylinder (26) zu ermöglichen und gleichzeitig eine Absicherung des Hydraulikzylinders (26) und des Hydraulikspeichers (48) gegen Druckabfall bei Rohrbruch zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, das Schaltventil (60) und die Lasthalteeinrichtung (32) über eine Steuerdruckeinrichtung (70) synchron anzusteuern, wobei bei aktivierter Federungsfunktion die Lasthalteeinrichtung (32) aufgesteuert und das Schaltventil (60) in Schließstellung gebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung für ein Federungssystem, mit einem Hydraulikzylinder, einem einen Befülldruck erzeugenden Fördermittel, einem Hydrauliktank, einem mit dem Fördermittel und dem Hydrauliktank verbundenen Steuergerät, einer das Steuergerät mit einer ersten Kammer des Hydraulikzylinders verbindenden ersten Leitung, einer in der ersten Leitung angeordneten Lasthalteeinrichtung und einem mit der ersten Leitung verbundenen Hydraulikspeicher.
  • Bei landwirtschaftlichen Maschinen, wie z.B. Teleskoplader, Radlader oder Frontlader an Traktoren, ist es bekannt, ein hydraulisches Federungssystem einzusetzen, das den Ausleger bzw. die Schwinge abfedert, um einen insgesamt am Fahrzeug verbesserten Federungskomfort, insbesondere während der Fahrt, zu erzielen. Hierbei wird mittels einer geeigneten hydraulischen Anordnung von Ventilen die Hubseite eines Hydraulikzylinders mit einem Hydrospeicher verbunden um eine Federung durch den Hydrospeicher zu bewirken. Ferner wird die Senkseite des Hydraulikzylinders mit einem Hydrauliktank verbunden, um zum einen eine Kavitation auf der Senkseite zu vermeiden und zum anderen ein freies Bewegen der Kolbenstange während des Federungsvorganges zu ermöglichen. Zur Erhöhung der Sicherheit gegen ein plötzliches Absinken des Auslegers bzw. der Schwinge können diese Federungssysteme, zur Absicherung des Hydraulikzylinders gegen Schlauchbrüche, mit Lasthalteeinrichtungen versehen sein. Zum Absenken des Hydraulikzylinders ist es dann jedoch erforderlich die Tankverbindung der Senkseite des Hydraulikzylinders zu schließen, damit sich ein erforderlicher Druck aufbauen kann, um die Lasthalteeinrichtung zu öffnen. Erst wenn die Lasthalteeinrichtung geöffnet wird, kann Öl aus der Hubseite des Hydraulikzylinders abfließen.
  • Eine hydraulische Anordnung für ein derartiges Federungssystem wird in der EP 1 157 963 A2 offenbart. Es wird ein Federungssystem für den Ausleger eines Teleskopladers vorgeschlagen, welches zur Absicherung eines Druckabfalls in einem Hydraulikzylinder und in einem Hydraulikspeicher eine Lasthalteeinrichtung vorsieht. Die Lasthalteeinrichtung umfasst im Wesentlichen ein Rückschlagventil, welches in Kombination mit einem ansteuerbaren Druckbegrenzungsventil umgangen werden kann, indem das Druckbegrenzungsventil mittels Steuerdruckleitungen von einer geschlossenen Normalstellung in eine geöffnete Stellung gebracht wird. Um die Funktionalität des Federungssystems nicht einzuschränken bzw. einen Austausch von Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Hydraulikspeicher und dem Hydraulikzylinder nicht zu behindern, ist die Lasthalteeinrichtung versorgungsseitig vor dem Hydraulikzylinder und dem Hydraulikspeicher angeordnet. Nachteilig ist, dass dadurch nur eine Lasthalteeinrichtung zur Absicherung von zwei druckbeladenen hydraulischen Komponenten vorgesehen ist. Ein zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Hydraulikspeicher eintretender Rohrbruch würde zu einem Herabfallen des Auslegers führen und ist somit nicht durch die Lasthalteeinrichtung abgesichert.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, eine getrennte Absicherung des Hydraulikzylinders und des Hydraulikspeichers zu gewährleisten, und gleichzeitig eine Federungsfunktion bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art derart ausgebildet, dass in der ersten Leitung zwischen der Lasthalteeinrichtung und dem Steuergerät ein erstes Schaltventil angeordnet ist, der Hydraulikspeicher zwischen der Lasthalteeinrichtung und dem ersten Schaltventil mit der ersten Leitung verbundenen ist und die Lasthalteeinrichtung und das erste Schaltventil unabhängig von einem Befülldruck des Hydraulikzylinders synchron ansteuerbar sind, wobei die Lasthalteeinrichtung von einer in Richtung des Steuergeräts schließende in eine öffnende Stellung und das erste Schaltventil von einer öffnenden in eine in Richtung des Steuergeräts schließende Stellung bringbar ist. Dadurch, dass das erste Schaltventil zwischen dem Hydraulikspeicher und dem Steuergerät und die Lasthalteeinrichtung zwischen dem Hydraulikspeicher und dem Hydraulikzylinder angeordnet sind ist eine voneinander getrennte Absicherung des Hydraulikzylinders und des Hydraulikspeichers gewährleistet. Das erste Schaltventil ist dabei derart ausgebildet, das es in der schließenden Stellung leckagefrei in Richtung des Steuergeräts schließt. Ferner wird dadurch, dass das Schaltventil und die Lasthalteeinrichtung derart synchron schaltbar sind, dass eine Öffnung der Lasthalteeinrichtung mit einer Schließung des ersten Schaltventils verbunden ist, gewährleistet, dass eine Federungsfunktion durch den Hydraulikspeicher für den Hydraulikzylinder erfolgen kann.
  • Die hydraulische Anordnung ist mit einer hydraulischen Steuerdruckeinrichtung versehen, die über ein einen Steuerdruck erzeugendes Fördermittel gespeist wird. Eine Steuerdruckleitung für hydraulisch zu schaltende Ventile wird über ein Steuerdruckventil wahlweise mit dem Fördermittel oder dem Hydrauliktank verbunden. Dabei ist es denkbar, mehrere Steuerdruckleitungen anzuordnen, die über weitere Steuerdruckventile unabhängig voneinander betrieben werden können, so dass mehrere hydraulisch schaltbare Schaltventile unabhängig voneinander schaltbar sind. Beispielsweise können dann die Lasthalteeinrichtung und das erste Schaltventil über voneinander unabhängige Steuerdruckleitungen angesteuert werden.
  • Um eine hydraulische Ansteuerung der Lasthalteeinrichtung zum einen über einen im Hydraulikzylinder herrschenden Druck und zum anderen über einen von der Steuerdruckeinrichtung bereitgestellten Druck zu ermöglichen, sind druckgesteuerte Mittel in Form von einem Wechselventil vorgesehen. Das Wechselventil ist dabei auf einer Eingangsseite mit einer ersten Steuerdruckleitung der Steuerdruckeinrichtung und auf einer anderen Eingangsseite mit einer mit einer Kammer des Hydraulikzylinders verbundenen zweiten Steuerdruckleitung verbunden. Entsprechend des in den Steuerdruckleitungen anfallenden Drucks wird das Wechselventil dadurch entweder hydraulikzylinderseitig oder steuerdruckeinrichtungsseitig gespeist. Vorzugsweise ist das Wechselventil mit einer zweiten Kammer des Hydraulikzylinders verbunden.
  • Das erste Schaltventil ist vorzugsweise über eine dritte Steuerdruckleitung, welche von der ersten Steuerdruckleitung abzweigt, mit der Steuerdruckeinrichtung verbunden. Hierdurch wird gewährleistet, dass das erste Schaltventil und die druckgesteuerten Mittel im Wesentlichen zeitgleich bzw. parallel ansteuerbar sind.
  • Die als Wechselventil ausgebildeten druckgesteuerten Mittel sind ausgangsseitig über eine vierte Steuerdruckleitung mit der Lasthalteeinrichtung verbunden, so dass die Lasthalteeinrichtung beispielsweise über den in der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders wirkenden Druck oder über den durch die Steuerdruckeinrichtung erzeugten Druck aufgesteuert bzw. geöffnet werden kann.
  • Über eine fünfte Steuerdruckleitung, die mit der ersten Kammer des Hydraulikzylinders verbunden ist, kann die Lasthalteeinrichtung über den in der ersten Kammer wirkenden Druck aufgesteuert werden. Damit wird gewährleistet, dass die Lasthalteeinrichtung öffnet, wenn beispielsweise ein den Hydraulikzylinder überlastender Druck erreicht wird (z.B. durch zu hohe Lasten), so dass Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Kammer kontrolliert abfließen kann.
  • Zwischen dem Hydraulikspeicher und der ersten Leitung ist ein zweites Schaltventil vorgesehen ist, welches in eine öffnende oder in eine einseitig oder beidseitig schließende Stellung bringbar ist. Über das zweite Schaltventil kann der Hydraulikspeicher hinzugeschaltet werden, so dass der Hydraulikzylinder bei geöffneter Lasthalteeinrichtung federn kann. Vorzugsweise ist das zweite Schaltventil derart ausgebildet, dass es leckagefrei schließt, wobei es in einer einseitig schließenden Stellung nur in Richtung des Hydraulikspeichers schließt. Bei einseitig schließender Ausbildung des zweiten Schaltventils ist gewährleistet, dass ein Druckausgleich seitens des Hydraulikspeichers erfolgen kann. Über eine ein Überdruckventil aufweisende Leitung, welche zwischen dem zweiten Schaltventil und dem Hydraulikspeicher angeordnet werden kann, kann eine zusätzliche Absicherung des Hydraulikspeichers erfolgen. Die Leitung verbindet dabei den Hydraulikspeicher mit dem Hydrauliktank. Dadurch können beispielsweise im Hydraulikspeicher auftretende Druckspitzen, die sich bei zu starken Federungsbewegungen des Hydraulikzylinders einstellen können, abgebaut werden. Der Hydraulikspeicher ist durch das Überdruckventil gegen Überdruck gesichert. Ähnliche Anordnungen bieten sich an, um beispielsweise die Fördermittel gegen Überdruck zu sichern.
  • Zur Versorgung einer zweiten Kammer des Hydraulikzylinders ist die hydraulische Anordnung mit einer zweiten Leitung versehen, die das Steuergerät mit der zweiten Kammer verbindet. Durch eine zweite Leitung kann der Hydraulikzylinder beidseitig druckbeaufschlagt werden, so dass ein durch das Steuergerät gesteuertes druckbeaufschlagtes Heben und Senken des Hydraulikzylinders ermöglicht wird.
  • Eine mit einem dritten Schaltventil versehene dritte Leitung, die mit der zweiten Kammer und dem Hydrauliktank in Verbindung steht, ermöglicht einen Abfluss von Hydraulikflüssigkeit aus der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders unabhängig von der Stellung des Steuergeräts. Durch Öffnen des dritten Schaltventils kann beispielsweise bei einer Neutralstellung des Steuergeräts (erste und zweite Leitung sind geschlossen) eine Federbewegung des Hydraulikzylinders in beide Richtungen erfolgen, ohne dass sich einerseits ein Unterdruck in der zweiten Kammer (herabsinkende Federbewegung) und andererseits ein federungshemmender Überdruck in der zweiten Kammer (aufsteigende Federbewegung) einstellen kann. Zum druckbeaufschlagten Senken des Hydraulikzylinders kann das dritte Schaltventil geschlossen werden.
  • Die erste Kammer des Hydraulikzylinders kann vorteilhaft über eine vierte Leitung mit dem Hydraulikspeicher in Verbindung gebracht werden. Die vierte Leitung ist dabei vorzugsweise mit einem Rückschlagventil versehen, welches in Richtung des Hydraulikspeichers leckagefrei schließt. Dadurch kann ein Druckausgleich seitens des Hydraulikspeichers erfolgen, wodurch sich Vorteile bei der Federungsfunktion ergeben (ein ruckartiges Anheben des Hydraulikzylinders bei Hinzuschalten der Federungsfunktion wird vermieden). Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte gleichzeitig das zweite Schaltventil derart ausgebildet sein, dass es in der Schließstellung in beide Richtungen leckagefrei schließt. Ferner ist es möglich, die vierte Leitung anstelle des Rückschlagventils mit einer Drossel zu versehen, so dass ein stetiger, jedoch gemäßigter Druckausgleich zwischen Hydraulikzylinder und Hydraulikspeicher in beide Richtungen erfolgen kann.
  • Es ist auch denkbar, die Drossel in einer Parallelschaltung zum Rückschlagventil anzuordnen. Dies hätte den Vorteil, dass seitens des Hydraulikspeichers in Richtung des Hydraulikzylinders stets ein ungedrosselter Druckausgleich stattfinden kann, so dass auch bei schnellen Lastwechseln sich immer der gleiche Druck im Hydraulikzylinder einstellen kann und auch ein kurzzeitiges Absacken des Hydraulikzylinders vermieden wird.
  • Um zu überprüfen, ob der Hydraulikzylinder sich in einer für die Aktivierung der Federung bevorzugten Position befindet, beispielsweise in einer vollständig abgesenkten Position, kann ein Sensor vorgesehen sein. Der Sensor kann als Kontaktschalter oder Winkelsensor ausgebildet sein, der mit der Bewegung des Hydraulikzylinders und damit mit seiner Position gekoppelt ist. In Abhängigkeit von dem Sensor kann dann die Federungsfunktion freigegeben bzw. blockiert werden.
  • Um zu überprüfen, ob der Hydraulikzylinder sich in einem für die Aktivierung der Federung bevorzugten Druckzustand befindet, beispielsweise in einem mit wenig Druck beladenen oder drucklosen Zustand, kann ein Drucksensor bzw. Druckschalter vorgesehen sein. In Abhängigkeit von dem Sensor bzw. Schalter kann dann die Federungsfunktion freigegeben bzw. blockiert werden.
  • Über die Steuerdruckeinrichtung können ein oder mehrere Schaltventile angesteuert werden. In einem Ausführungsbeispiel werden die Lasthalteeinrichtung und das erste Schaltventil über die erste Steuerdruckleitung und über das Wechselventil angesteuert, so dass hier eine synchrone Schaltung gewährleistet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch weitere Schaltventile, wie z. B. das zweite und das dritte Schaltventil über die erste Steuerdruckleitung angesteuert werden, so dass durch Schalten des ersten Steuerdruckventils die Lasthalteeinrichtung und das erste bis dritte Schaltventil synchron schaltbar sind. Es ist jedoch denkbar, eine von der ersten Steuerdruckleitung getrennte Ansteuerung vorzunehmen und in der Steuerdruckeinrichtung ein zweites Steuerdruckventil vorzusehen, so dass eine von dem ersten Steuerdruckventil unabhängige Ansteuerung von weiteren Schaltventilen durchführbar ist. Beispielsweise können die Lasthalteeinrichtung und das erste Schaltventil über die erste Steuerdruckleitung bzw. über das erste Steuerdruckventil und das zweite und dritte Schaltventil über eine zweite Steuerdruckleitung bzw. über ein zweites Steuerdruckventil angesteuert werden. Ferner sind auch andere Ansteuerkombinationen und Varianten denkbar.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Schaltventile elektrisch angesteuert werden. Beispielsweise werden die Lasthalteeinrichtung und das erste Schaltventil über die Steuerdruckeinrichtung angesteuert, wobei das erste Steuerdruckventil und das zweite und dritte Schaltventil elektrisch geschaltet werden. Die Federung wird dann durch elektrisches Schalten des ersten Steuerdruckventils und des zweiten und dritten Schaltventils aktiviert. Hierbei ist es auch denkbar, nur die Lasthalteeinrichtung über die Steuerdruckeinrichtung anzusteuern und das erste bis dritte Schaltventil elektrisch zu schalten. Zur Überwachung und Synchronisation elektrischer Schaltvorgänge und Schaltzustände kann eine elektronische Steuereinheit bzw. ein elektrisches Steuergerät (Controller) eingesetzt werden.
  • Zwischen dem Hydraulikspeicher und der ersten Kammer kann auch eine so genannte Druckausgleichseinrichtung angeordnet sein, die den Druck im Hydraulikspeicher während eines Arbeitszyklus mit dem Druck der ersten Kammer abgleicht. Die Druckausgleichseinrichtung sieht einen Druckausgleich des Hydraulikspeichers mit der ersten Kammer des Hydraulikzylinders vor, indem eine mit einem in Richtung des Hydraulikspeichers öffnendes Rückschlagventil versehene Leitung vorgesehen ist, die parallel zu einer Druckwaage angeordnet ist. Die Druckwaage wird dabei in Abhängigkeit von den im Hydraulikzylinder und im Hydraulikspeicher herrschenden Druck gesteuert. Derartige Druckausgleichseinrichtungen sind Stand der Technik und werden beispielsweise durch die Firma HYDAC angeboten.
  • Das einen Steuerdruck erzeugende Fördermittel und das einen Befülldruck erzeugende Fördermittel können ein gemeinsames oder zwei oder mehr voneinander getrennte Fördermittel sein. Beispielsweise kann ein als Hydraulikpumpe ausgebildetes Fördermittel derart ausgelegt und angeordnet sein, dass es einerseits einen Befülldruck für den Hydraulikspeicher und andererseits über geeignete Drucksteuermittel, beispielsweise über einen Druckspeicher, der stets einen konstanten Steuerdruck liefert und über das Fördermittel aufgeladen wird, auch einen Steuerdruck für die Steuerdruckeinrichtung liefert. Es kann aber auch sinnvoll sein, zwei getrennte Fördermittel bzw. Hydraulikpumpen einzusetzen.
  • Anhand der Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, werden nachfolgend die Erfindung sowie Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine erste hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders,
    Fig. 2
    eine weitere hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders,
    Fig. 3
    eine weitere hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders,
    Fig. 4
    eine weitere hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders,
    Fig. 5
    eine weitere hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders,
    Fig. 6
    eine weitere hydraulische Anordnung für ein Federungssystem eines Hydraulikzylinders und
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung eines als Teleskoplader ausgebildeten Ladegeräts mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte hydraulische Anordnung 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur Realisierung einer Federung. Die hydraulische Anordnung 10 enthält ein über eine Betätigungseinrichtung 11 schaltbares Steuergerät 12, beispielsweise ein Schieberventil, welches über Hydraulikleitungen 14, 16 mit einem Fördermittel 18, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, und einem Hydrauliktank 20 verbunden ist, wobei das Steuergerät 12 vorzugsweise in drei Betriebsstellungen, Hebe-, Neutral- und Senkstellung, schaltbar ist. Das Schalten des Steuergeräts 12 erfolgt vorzugsweise handgesteuert, kann aber auch elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.
  • Über eine erste und zweite Versorgungsleitung 22, 24 ist das Steuergerät 12 mit einem Hydraulikzylinder 26 verbunden, wobei die erste Versorgungsleitung 22 in eine erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 und die zweite Versorgungsleitung 24 in eine zweite Kammer 30 des Hydraulikzylinders 26 führt. Ein Kolben 29 trennt die beiden Kammern 28, 30 voneinander. Die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 stellt die kolbenbodenseitige bzw. hubseitige Kammer dar, wohingegen die zweite Kammer 30 die kolbenstangenseitige bzw. senkseitige Kammer des Hydraulikzylinders darstellt.
  • In der ersten Versorgungsleitung 22 ist eine Lasthalteeinrichtung 32 bzw. eine Rohrbruchsicherung vorgesehen. Die Lasthalteeinrichtung 32 enthält ein druck- und federgesteuertes Druckbegrenzungsventil 34, sowie ein zur Hydraulikzylinderseite öffnendes Rückschlagventil 36, welches über eine Bypassleitung 38 parallel zum Druckbegrenzungsventil 34 angeordnet ist. Über eine Steuerdruckleitung 40 ist eine Druckverbindung vom Druckbegrenzungsventil 34 zum hydraulikzylinderseitigen Abschnitt der ersten Versorgungsleitung 22 hergestellt. Über eine weitere Steuerdruckleitung 42 ist eine Druckverbindung vom Druckbegrenzungsventil 34, welches über eine Stellfeder 43 in Schließstellung gehalten wird, zu einem Wechselventil 44 gegeben. Das Wechselventil 44 ist ausgangsseitig mit der Steuerdruckleitung 42 und eingangsseitig mit einer weiteren Steuerdruckleitung 45 verbunden. Die Steuerdruckleitung 45 verbindet das Wechselventil 44 mit der zweiten Versorgungsleitung 24.
  • Eine Hydraulikleitung 46 verbindet die erste Versorgungsleitung 22 mit einem Hydraulikspeicher 48, wobei das nicht mit dem Hydraulikspeicher 48 verbundene Ende 50 der Hydraulikleitung 46 zwischen der Lasthalteeinrichtung 32 und dem Schaltgerät 12 angeordnet ist.
  • In der Hydraulikleitung 46 ist ein Schaltventil 52 angeordnet. Das Schaltventil 52 stellt ein elektrisch schaltbares Sitzventil dar, welches über eine Stellfeder 54 in Schließstellung gehalten wird und über eine Magnetspule 56 in eine Öffnungsstellung gebracht werden kann. Das Schaltventil 52 kann jedoch auch hydraulisch schaltbar ausgebildet sein. Das Schaltventil 52 dichtet dabei in Schließstellung in Richtung des Hydraulikspeichers 48 ab. Hierbei kann das Schaltventil 52 auch derart ausgebildet sein, dass es in beide Richtungen leckagefrei abdichtet. In der Öffnungsstellung ist zur Herstellung einer Federungsfunktion zwischen Hydraulikzylinder 26 und Hydraulikspeicher 48 ein hydraulischer Fluss in beide Richtungen gewährleistet.
  • Zwischen dem Ende 50 der Hydraulikleitung 46 und dem Steuergerät 12 ist in der ersten Versorgungsleitung 22 ein weiteres Schaltventil 60 vorgesehen. Das Schaltventil 60 ist in seiner Normalstellung durch eine Stellfeder 62 in einer Öffnungsstellung gehalten. Über eine Steuerdruckleitung 64 kann das zweite Schaltventil 60 in eine Schließstellung gebracht werden, wobei das Schaltventil in Richtung des Steuergerätes 12 leckagefrei schließt. Hierbei ist es auch möglich, dass Schaltventil 60 elektrisch schaltbar auszubilden.
  • Die zweite Versorgungsleitung 24 ist über eine weitere Leitung 66 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden, wobei in der Leitung 66 ein Schaltventil 68 angeordnet ist. Das Schaltventil 68 ist vorzugsweise als Sitzventil ausgebildet und ist elektrisch schaltbar in eine Öffnungsstellung oder in eine in Richtung des Hydrauliktanks 20 schließende Stellung bringbar. Hierbei ist es auch möglich das Schaltventil 68 hydraulisch oder pneumatisch schaltbar auszubilden.
  • Die hydraulische Anordnung 10 ist mit einer Steuerdruckeinrichtung 70 versehen. Die Steuerdruckeinrichtung 70 weist ein weiteres Fördermittel 72 auf, das mit dem Hydrauliktank 20 verbunden ist. Ferner weist die Steuerdruckeinrichtung 70 ein Steuerdruckventil 74 auf, welches über eine Versorgungsleitung 76 mit dem Fördermittel 72 und über eine weitere Versorgungsleitung 78 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden ist. Das Steuerdruckventil 74 ist derart schaltbar, dass eine Steuerdruckleitung 80 entweder mit dem Fördermittel 72 oder mit dem Hydrauliktank 20 verbindbar ist. Die Steuerdruckleitung 80 ist eingangsseitig mit dem Wechselventil 44 verbunden. Des Weiteren ist die Steuerdruckleitung 80 mit der Steuerdruckleitung 64 des Schaltventils 60 verbunden.
  • In der hydraulischen Anordnung 10 sind des Weiteren Druckbegrenzungsventile 81 vorgesehen, über welche die Fördermittel 18, 72 sowie der Hydraulikspeicher 48 mit dem Hydrauliktank verbunden sind, um einer Drucküberlastung vorzubeugen.
  • In den in den Figuren 1, 2, 3, 4 und 6 dargestellten Beispielen ist ein Sensor 82 vorgesehen, der die Position des Hydraulikzylinders 26 detektiert. Beispielsweise kann der Sensor 82 als Kontaktschalter ausgebildet sein, der eine vorgebbare Stellung des Kolbens 29 signalisiert. Alternativ kann dieser Sensor 82 auch als Drucksensor oder Druckschalter ausgebildet sein (siehe Figur 1), wobei der Drucksensor bzw. Druckschalter bei einem vorgebbaren Druck der ersten Kammer 28 ein Signal wiedergibt bzw. schaltet.
  • Das Steuergerät 12 ist mit einem Schalter oder Sensor 84 verbunden, der die Stellung des Steuergeräts 12 detektiert und ein Steuersignal an eine elektronische Steuereinheit 86 abgibt. Ferner ist ein Aktivierungsschalter 88 vorgesehen, der mit der Steuereinheit 86 verbunden ist. Über die Steuereinheit 86 können die elektrisch schaltbaren Schaltventile 52, 68 bzw. das Steuerdruckventil 74 geschaltet werden.
  • Die Betriebszustände Heben, Senken und Neutralstellung für den Hydraulikzylinder 26 bei nicht aktivierter Federung, d.h. die Schaltventile 52, 68 sind in Schließstellung und das Steuerdruckventil 74 ist derart geschaltet, dass die Steuerdruckleitung 80 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden ist, werden wie folgt über das Steuergerät 12 in entsprechenden Betriebsstellungen angesteuert. Wie in den Figuren 1 bis 6 dargestellt ist, wird das Steuergerät 12 in Neutralstellung gehalten, d. h. es ist geschlossen und es findet kein Hydraulikfluss statt. Über ein Steuersignal oder, wie in den Figuren 1 bis 6 dargestellt, durch manuelle Betätigung wird das Steuergerät 12 mittels der Betätigungsvorrichtung 11 aus der Neutralstellung heraus in die Hebe- oder Senkstellung gebracht. Die Betätigungsvorrichtung 11 kann dabei auch elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.
  • In der Hebestellung wird die Verbindung der ersten Versorgungsleitung 22 mit dem Fördermittel 18 und die Verbindung der zweiten Versorgungsleitung 24 mit dem Hydrauliktank 20 hergestellt. Das mit dem Hydrauliktank 20 verbundene Fördermittel 18 befüllt über die erste Versorgungsleitung 22 und über das sich in Öffnungsstellung befindliche Schaltventil 60 sowie über das Rückschlagventil 36 der Lasthalteeinrichtung 32 (das Druckbegrenzungsventil 34 der Lasthalteeinrichtung 32 befindet sich in Schließstellung) die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26. In Folge dessen bewegt sich der Kolben 29 in Richtung der zweiten Kammer 30 und drückt das dort vorhandene Öl durch die zweite Versorgungsleitung 24 heraus in den Hydrauliktank 20. Wird nun wieder in die Neutralstellung geschaltet, so unterbricht das Steuergerät 12 die Verbindungen zum Fördermittel 18 und zum Hydrauliktank 20, so dass der Druck in den beiden Kammern 28, 30 des Hydraulikzylinders 26 beibehalten und die Bewegung des Kolbens 29 aufgehoben wird. Der Kolben 29 bleibt stehen.
  • In der Senkstellung wird die Verbindung der ersten Versorgungsleitung 22 mit dem Hydrauliktank 20 und die Verbindung der zweiten Versorgungsleitung 24 mit dem Fördermittel 18 hergestellt. Das Fördermittel fördert Öl in die zweite Kammer 30 des Hydraulikzylinders 26, wobei der sich in der zweiten Versorgungsleitung 24 aufbauende Druck das Druckbegrenzungsventil 34 der Lasthalteeinrichtung 32 über die Steuerdruckleitung 45, das Wechselventil 44 und die Steuerdruckleitung 42 öffnet. Gleichzeitig wird der Kolben 29 in Richtung der ersten Kammer 28 bewegt, so dass das aus der ersten Kammer 28 strömende Öl über die erste Versorgungsleitung 22 und über das geöffnete Druckbegrenzungsventil 34 in den Hydrauliktank 20 gelangt.
  • Die Lasthalteeinrichtung 32 stellt somit sicher, dass der Hydraulikzylinder 26 in Neutralstellung seine Position beibehält bzw. in Hebe- und Neutralstellung im Normalfall kein Öl aus der druckbeaufschlagten ersten Kammer 28 entweichen und dass in Senkstellung das Öl aus der ersten Kammer 28 über das geöffnete Druckbegrenzungsventil 34 abfließen kann. Die Lasthalteeinrichtung 32 sollte sinnvoller Weise wie abgebildet auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 26 angeordnet sein, wobei die Hubseite die Seite des Hydraulkzylinders 26 ist, in der ein Druck zum Heben einer Last aufgebaut wird. In den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Hubseite die erste Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26, wobei durch Umdrehen des Hydraulikzylinders 26 auch die zweite Kammer 30 als Hubseite dienen könnte. Die Steuerdruckleitung 40 stellt eine Überlastsicherung dar, so dass bei zu hohen Betriebsdrücken in der ersten Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26, die beispielsweise durch zu hohe Traglasten oder durch Erwärmung des Hydraulikzylinders 26 entstehen können, ein Grenzdruck erreicht wird, der das Druckbegrenzungsventil 34 zum Druckabbau öffnet. In diesen vom Normalfall abweichenden Zuständen kann das Druckbegrenzungsventil 34 über die Steuerdruckleitung 40 auch in Hebe- und Neutralstellung geöffnet werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Schaltventil 60 in seiner Normalstellung geöffnet ist und einen freien Volumenstrom in beide Richtungen zulässt. Geschlossen wird das Schaltventil 60 durch einen hydraulischen Steuerdruck, welcher das Schaltventil 60 in eine Schaltstellung bewegt, in der lediglich ein Volumenstrom in Richtung des Hubzylinders 26 zugelassen wird. In der entgegen gesetzten Richtung ist das Schaltventil 60 derart leckagedicht, dass erforderliche Normen bezüglich des Absinkens einer Last eingehalten werden können. Das Wechselventil 44 verschaltet die Steuerdruckleitungen 45, 80, die von Steuerdruckventil 74 und der Stangenseite des Hubzylinders 26 kommen mit der Steuerdruckleitung 42 des Druckbegrenzungsventil 34 derartig, dass das Druckbegrenzungsventil 34, welches einen Teil der Lasthalteeinrichtung 32 darstellt, aufgesteuert werden kann. Das Steuerdruckventil 74 dient dazu, den Steuerdruck des Fördermittels 72 zum Druckbegrenzungsventil 34 und zum Schaltventil 60 zu leiten, damit diese geöffnet bzw. geschlossen werden. In der in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Normalstellung des Steuerdruckventils 74 sind die Steuerdruckleitungen 42, 64, 80 zum Hydrauliktank 20 hin entlastet, so dass sich das Druckbegrenzungsventil 34 und das Schaltventil 60 in Normalstellung befinden (das Druckbegrenzungsventil 34 ist geschlossen, das Schaltventil 60 ist geöffnet). Wird das Steuerdruckventil 74 geschaltet, strömt Hydraulikflüssigkeit über die Steuerdruckleitungen 42, 64, 80 zum Druckbegrenzungsventil 34 und zum Schaltventil 60. Dabei wird das Druckbegrenzungsventil 34 geöffnet und das Schaltventil 60 geschlossen.
  • Um einen optimalen Schutz bei einem Schlauchbruch zu gewährleisten, sind der Hydraulikzylinder 26, die Lasthalteeinrichtung 32, das Schaltventil 52, der Hydraulikspeicher 48 und das Schaltventil 60 sowie die verbindenden Leitungen vorzugsweise Teile eines Zusammenbaus aus Stahl sein. Dieses kann ein Ventilblock sein, der am Hydraulikzylinder 26 samt Hydraulikspeicher 48 befestigt wird oder aber ein Zusammenbau aus Ventilen, die mit Stahlleitungen verbunden sind. Dieses ist erforderlich um bestimmte Normen zu erfüllen, die einen Schutz gegen Schlauchbruch fordern. Auch andere Teile der hydraulischen Anordnung können in den genannten Zusammenbauten integriert werden.
  • Die Federungsfunktion mit den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen für eine erfindungsgemäße hydraulische Anordnung kann wie im Folgenden beschrieben ausgeführt werden. Dabei sind das in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Wechselventil 44, das Schaltventil 52, das Schaltventil 68 und das Steuerdruckventil 74 für die Federungsfunktion maßgeblich.
  • Bezüglich des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels wird eine Aktivierung der Federungsfunktion durch den mit der Steuereinheit 86 verbundenen Sensor 82, der eine abgesenkte Position (bei Verwendung eines Kontakt- oder Positionssensors) bzw. einen druckarmen Betriebszustand (bei Verwendung eines Drucksensors) des Hydraulikzylinders 26 detektiert, frei geschaltet. Zur Aktivierung der Federungsfunktion wird der mit der Steuereinheit 86 verbundene Aktivierungsschalter 88 betätigt. Die Steuereinheit 86 betätigt das Schaltventil 52 und bringt dieses in eine Öffnungsstellung, durch die der Hydraulikspeicher 48 mit der Versorgungsleitung 22 verbunden wird. Gleichzeitig wird das Steuerdruckventil 74 angesteuert, welches einen Steuerdruck freigibt und über die Steuerdruckleitungen 42, 80 in Verbindung mit dem Wechselventil 44 das Druckbegrenzungsventil 34 aufschaltet und über die Steuerdruckleitungen 64, 80 das Schaltventil 60 in die leckagefreie Schließstellung bringt. Ferner wird gleichzeitig das mit der Steuereinheit 86 verbundene Schaltventil 68 geöffnet.
  • Durch die Betätigung des Steuerdruckventils 74 entsteht eine Verbindung zwischen der Hubseite des Hydraulikzylinders 26 und dem Hydraulikspeicher 48, welche zum Hydrauliktank hin leckagefrei abgedichtet ist. Ein plötzlicher Druckanstieg in der ersten Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 (Hochschnellen) ist nicht möglich, da das Schaltventil 52 in seiner Schließstellung in Richtung des Hydraulikzylinders 26 durchflossen werden kann, so dass seitens des Hydraulikspeichers 48 stets ein Druckausgleich in Richtung des Hydraulikzylinders 26 erfolgen kann. Der Hydraulikzylinder 26 kann über die bereits beschriebenen Betriebsstellungen angehoben oder gehalten werden, wobei über die offene Verbindung (Schaltventil 52 ist geöffnet) zwischen Hydraulikzylinder 26 und Hydraulikspeicher 48 ein Hydraulikflüssigkeitsaustausch stattfinden kann und damit eine Federungsfunktion gegeben ist. Die Stangenseite bzw. die zweite Kammer 30 des Hydraulikzylinders 26 ist dabei zum Hydrauliktank 20 hin verbunden (Schaltventil 68 ist geöffnet), um ein freies Schwingen des Zylinderkolbens 29 zu ermöglichen bzw. einer Kavitationswirkung in den Kammern 28, 30 vorzubeugen. Wird die Federungsfunktion über den Aktivierungsschalter 88 deaktiviert, werden die Schaltventile 52, 68 sowie das Steuerdruckventil 74 stromlos geschaltet. Dabei werden die Steuerdruckleitungen 42, 64, 80 drucklos geschaltet, wodurch das Druckbegrenzungsventil 34 wieder in Schließstellung und das Schaltventil 60 in Öffnungsstellung gebracht werden. Es ist denkbar, das Druckbegrenzungsventil 34 sowie das Schaltventil 60 über getrennte Steuerdruckventile (nicht gezeigt) gemäß dem Steuerdruckventil 74 anzusteuern, um Zeitverzögerungen im Ansprechverhalten des Druckbegrenzungsventils 34 bzw. des Schaltventils 60 kompensieren bzw. berücksichtigen zu können, so dass der Hydraulikzylinder 26 durch eine Überschneidung der Schaltzeiten nicht seine Stellung verändert. Dieses kann jedoch auch mittels einer Drossel (nicht gezeigt) in der Steuerdruckleitung 64 hydraulisch gelöst werden.
  • Der Betriebszustand Senken für den Hydraulikzylinders 26 (Einfahren des Zylinderkolbens 29) ist bei aktivierter Federungsfunktion mit der in Figur 1 dargestellten hydraulischen Anordnung nicht möglich, da das Schaltventil 60 in Richtung des Steuergeräts 12 geschlossen ist. Um einen reibungslosen Übergang von einem Betriebszustand (Heben oder Normalstellung) mit Federungsfunktion in den Betriebszustand Senken zu gewährleisten, wird über den Sensor 84 die Stellung des Steuergeräts 12 detektiert. Wird das Steuergerät 12 in Senkstellung gebracht, wird automatisch ein Steuersignal vom Sensor 84 an die Steuereinheit 86 übertragen und die Federungsfunktion durch Schalten des Schaltventils 52 und des Steuerdruckventils 74 deaktiviert. Gleichzeitig wird das Schaltventil 68 geschlossen. Bei deaktivierter Federungsfunktion entleert sich der Hydraulikspeicher 48 über das geöffnete Schaltventil 60 und muss für eine erneute Aktivierung der Federungsfunktion aufgeladen werden. Vorzugsweise wird dazu der Hydraulikzylinder 26 in eine vollständig abgesenkte Position gebracht, so dass sich der Druck im Hydraulikzylinder 26 zusammen mit dem Druck im Hydraulikspeicher aufbauen kann. Ein erneutes Aktivieren der Federungsfunktion kann dann nach erneuter Freigabe durch den Sensor 82 erfolgen, da der Hydraulikzylinder 26 in seine vollständig abgesenkte Position gebracht wurde.
  • Bei aktivierter Federungsfunktion kann der Zylinderkolben 29 in den Betriebsstellungen Heben und Normalstellung frei federn. Bewegt er sich durch einen auf ihn übertragenden Stoß abwärts, wird das Öl aus der ersten Kammer 28 in den Hydraulikspeicher 48 gedrängt. Der sich im Hydraulikspeicher 48 aufbauende Druck lässt das Öl wieder zurück in die erste Kammer 28 strömen, so dass der Kolben 29 sich wieder aufwärts bewegt. Diese federnde Bewegung wiederholt sich gegebenenfalls, bis der Stoß vollständig kompensiert wurde.
  • Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem eine Deaktivierung der Federungsfunktion zum Senken des Hydraulikzylinders 26 nur zeitweise während des Senkzustands erfolgt. Anschließend kann, ohne wieder in eine durch den Sensor 82 detektierte Freigabestellung zu fahren, die Federungsfunktion wieder aufgenommen werden. Der Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten hydraulischen Anordnung besteht darin, dass das Schaltventil 52 des Hydraulikspeichers 48 in seiner Schließstellung beidseitig leckagefrei schließt, so dass sich der Hydraulikspeicher 48 in Schließstellung nicht in Richtung des Hydrauliktanks 20 entleeren kann. Ferner wird dennoch ein Druckausgleich zwischen Hydraulikspeicher 48 und Hydraulikzylinder gewährleistet (was bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über das Schaltventil 52 in Schließstellung in Kombination mit dem Rückschlagventil 36 gegeben ist) indem eine weitere mit einem Rückschlagventil 90 versehene Leitung 92 vorgesehen ist, die eine Verbindung von der zweiten Kammer 28 des Hydraulikzylinders 26 zum Hydraulikspeicher 48 herstellt, wobei das Rückschlagventil 90 in Richtung des Hydraulikspeichers 48 schließt. Über die Leitung 92 kann zum einen ein Druckausgleich stattfinden, zum anderen kann sich der Hydraulikspeicher 48 kontrolliert über das Druckbegrenzungsventil 34 entleeren, so dass zu jedem Zeitpunkt des Senkens der Druck im Hydraulikspeicher 48 gleich dem Druck im Hydraulikzylinder 26 ist. Plötzliche Druckentladungen zwischen Hydraulikspeicher 48 und Hydraulikzylinder 26 beim Schalten von einem Betriebszustand in einen anderen Betriebszustand werden vermieden. Auch bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel muss zu Beginn eines Federungszyklus, d. h. zu Beginn eines geplanten Arbeitszyklus bei dem die Federungsfunktion eingesetzt werden soll, der Hydraulikzylinder 26 in seine unterste Position gefahren werden, damit der Hydraulikspeicher 48 und der Hydraulikzylinder 26 einem gemeinsamen (Kalibrier-)Druck ausgesetzt werden. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, den Hydraulikzylinder 26 aus dem Betriebszustand Heben oder Neutralstellung in den Betriebszustand Senken zu schalten und anschließend erneut wieder direkt in den Federungszustand überzugehen.
  • Um die Betriebsstellung Senken während des Federungszustands zu ermöglichen, wird hier ebenfalls die Schaltposition des Steuergeräts 12 über den Sensor 84 erfasst. In Analogie zu dem in Figur 1 dargstellten Ausführungsbeispiel erfolgt ausgehend von dem Signal des Sensors 84 die Ansteuerung der Schaltventile 52, 68 und des Steuerdruckventils 74 durch die Steuereinheit 86 zur Deaktivierung des Federungszustands für die Dauer des Betriebszustands Senken. Wird das Steuergerät 12 aus der Betriebsstellung Senken in eine andere Betriebsstellung geschaltet, werden über die Steuereinheit 86 die Schaltventile 52, 68 und das Steuerdruckventil 74 wieder geschaltet und die Federungsfunktion aktiviert. Ein plötzliches Hochschnellen des Hydraulikzylinders 26 ist auch hier nicht möglich, da wegen des Rückschlagventils 90 im Hydraulikspeicher 48 der gleiche Druck herrscht wie im Hydraulikzylinder 26. Diese Funktion ist wichtig für den Fall, dass sich während des Absenkens des Auslegers die Last verändert haben sollte (gleichzeitiges Auskippen und Absetzen einer Palette). Eine zeitliche Abfolge von Schaltvorgängen, die durch die Steuereinheit 86 eingeleitet werden, kann gegebenenfalls mittels Drosseln, zusätzlichen Ventilen oder elektronischen Zeitverzögerungsgliedern gesteuert werden.
  • Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei sind die Schaltventile 52, 60, 68 als druckgesteuerte Schaltventile 52, 60, 68 ausgebildet und werden gemeinsam über das Steuerdruckventil 74 geschaltet. Dabei können zeitliche Abfolgen beispielsweise über Drosseln (nicht gezeigt) gesteuert werden. Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht des Weiteren dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei eine derartige druckgesteuerte Anordnung und Ausbildung der Schaltventile 52, 60, 68 sich auch für das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eignet.
  • Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel welches im Wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Zusätzlich ist eine Druckausgleichseinrichtung 94 vorgesehen. Die Druckausgleichsvorrichtung 94 umfasst eine Leitung 96, welche sich zwischen Hydraulikspeicher 48 und Hydraulikzylinder 26 erstreckt und mit einem in Richtung des Hydraulikzylinders 26 schließenden Rückschlagventil 98 versehen ist. Des Weiteren ist eine Leitung 99 vorgesehen, welche sich zwischen Hydraulikspeicher 48 und einem mit dem Hydrauliktank 20 verbunden Schaltventil 100 erstreckt und mit einer Druckwaage 102 versehen ist. Die Druckwaage 102 wird dabei über Druckleitungen 104, 106 einerseits von dem in der Leitung 96 wirkenden Druck und andererseits von dem in der Leitung 99 wirkenden Druck angesteuert. Je nach Druckverhältnis dieser beiden Drücke schaltet die Druckwaage 102 in eine Schließstellung oder in eine Öffnungsstellung zum Schaltventil 100. Das Schaltventil 100 weist eine in Richtung zum Hydrauliktank 20 schließende und eine öffnende Stellung auf. Im Vergleich zu den in den Figuren 1 bis 3 dargstellten Ausführungsbeispielen kann hier auf einen Sensor 82 zur Bestimmung der Stellung des Hydraulikzylinders 26 verzichtet werden. Der Hydraulikspeicher 48 wird hier immer mit mindestens dem höchsten Lastdruck des Hydraulikzylinders 26 während eines bestimmten Betriebszustands aufgeladen. Hier ist es nicht erforderlich den Hydraulikzylinder 26 vor der Aktivierung des Federungszustands abzusenken, sondern man kann zu jeder Zeit den Federungszustand aktivieren, nachdem ein Druckausgleich zwischen Hydraulikspeicher 48 und Hydraulikzylinder 26 stattgefunden hat. Einen derartigen Druckausgleich kann man durch Schalten des Schaltventils 100 bewirken, indem dieses kurzzeitig geöffnet wird. Dies kann beispielsweise bei Betätigung des Aktivierungsschalters 88 für den Federungszustand durch die Steuereinheit 86 automatisch erfolgen. Denkbar ist hier jedoch auch eine manuelle Betätigung. Im Übrigen gleicht die in Figur 4 dargestellte hydraulische Anordnung in Funktion der zuvor beschriebenen hydraulischen Anordnung aus Figur 1.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 5 dargestellt. Dies entspricht im Wesentlichen in Funktion und Ausgestaltung dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei hier das Schaltventil 52 eine in Richtung des Steuergerätes 12 leckagefrei schließende Stellung aufweist und das Rückschlagventil 90 der Leitung 92 parallel zu einer in der Leitung 92 angeordneten Drossel 107 angeordnet ist. Auch hier ist kein Sensor 82 notwendig, der eine Stellung des Hydraulikzylinders detektiert, da durch die beschriebene Anordnung von Rückschlagventil 90 und Drossel 107 und der Ausbildung von Schaltventil 52 stets ein Druckausgleich zwischen Hydraulikspeicher 48 und Hydraulikzylinder 26 stattfinden kann. Der Hydraulikzylinder 26 kann dadurch bei einer Aktivierung der Federungsfunktion nicht absinken und auch nicht aufsteigen bzw. hochschnellen. Die Federungsfunktion ist somit jederzeit aktivierbar, unabhängig von der Stellung des Hydraulikzylinders 26. Wie auch bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen bezüglich der Figuren 1 bis 4 wird bei Betriebsstellung Senken des Steuergerätes 12 eine Deaktivierung der Federungsfunktion für die Dauer des Betriebszustands Senken durch die Steuereinheit 86 eingeleitet, um ein Entleeren des Hydraulikspeichers 48 zu vermeiden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es denkbar auf das Rückschlagventil 90 zu verzichten, jedoch zu Lasten der Funktionalität des Druckausgleichs. Der Hydraulikspeicher 48 würde einen verzögerten Druckausgleich erfahren, was zu einigen Komforteinbußen führen würde, jedoch die Funktionalität der Federungsfunktion bzw. der hydraulischen Anordnung nicht einschränken würde. Es könnte beim Handling großer Lasten ein kurzfristiges "Nachlaufen" bzw. "Rücklaufen" des Hydraulikzylinders 26 eintreten, aufgrund der verzögerten Druckentlastung des Hydraulikspeichers 48 in Richtung des Hydraulikzylinders 26.
  • Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel bezüglich Figur 2 gleicht. Der Unterschied besteht darin, dass das Schaltventil 52 elektrisch angesteuert wird. Im Übrigen ist die Funktionsweise gleich der Funktionsweise des Ausführungsbeispiels zu Figur 2. Das Steuerdruckventil 74 dient hierbei nur noch zur Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils 34. Die Schaltventile 52, 60, 68 und das Steuerdruckventil 74 insbesondere jedoch Schaltventil 60 und Steuerdruckventil 74 werden über die Steuereinheit 86 angesteuert und überwacht. Dieses ist wichtig, um sicherstellen zu können, dass das Steuerdruckventil 74 das Druckbegrenzungsventil 34 schließt, sollte das Schaltventil 60 bei Federungszustand beispielsweise wegen eines elektrischen Defektes (Kabelbruch, Spule durchgebrannt, etc.) in seine Öffnungsstellung springen. Sollte dies nicht erfolgen, würde der Hydraulikzylinder 26 im Federungszustand unkontrolliert absinken können. Eine derartige elektrische Ansteuerung des Schaltventils 60 ist auch für die anderen dargestellten Ausführungsbeispiele denkbar.
  • Eine Verwendung für die in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele wird in Fig. 7 verdeutlicht. Fig. 7 zeigt einen fahrbaren Teleskoplader 108 mit einem an einem Rahmen 109 des Teleskopladers 108 schwenkbar angelenkten, teleskopartig ausfahrbaren, Ausleger 110. Zwischen Ausleger 110 und Rahmen 109 ist ein Hydraulikzylinder 26 zum Heben und Senken des Auslegers 110 angeordnet. Der Hydraulikzylinder 26 ist dabei an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle 112, 114 schwenkbar angelenkt, wobei die Kolbenstangenseite an der zweiten Lagerstelle 114 am Ausleger 110 und die Kolbenbodenseite an der ersten Lagerstelle 112 am Rahmen 109 angelenkt ist. Des Weiteren sind der Hydrauliktank 20, das Fördermittel 18 sowie das Steuergerät 12 am bzw. in einem Gehäuse 115 positioniert und über Hydraulikleitungen 14, 16, 116 miteinander verbunden. Ferner sind die Versorgungsleitungen 22, 24 zwischen Steuergerät 12 und Hydraulikzylinder 26 in Fig. 7 zu sehen. Die Lasthalteeinrichtung 32 sowie das Schaltventil 52 und das Schaltventil 60 befinden sich in einem gemeinsamen Ventilbaustein direkt am Hydraulikzylinder 26. Das Schaltventil 68 ist gemeinsam mit dem Steuergerät 12 im Gehäuse 115 positioniert. Der Hydraulikspeicher 48 ist vorzugsweise ebenfalls direkt am Hydraulikzylinder 26 angeordnet, so dass zwischen dem gemeinsamen Ventilbaustein und dem Hydraulikspeicher 48 die Hydraulikleitung 46 als starre Verbindung ausgebildet werden kann, die keine gesonderte Rohbruchsicherungseinrichtung erfordert. Über die Steuereinheit 86 werden Steuer- bzw. Schaltsignale generiert, mit denen die Schaltventile 52, 60, 68 sowie das Steuerdruckventil 74 in Abhängigkeit von den Sensoren 82, 84 bzw. dem Aktivierungsschalter 88 gesteuert bzw. geschaltet werden. Auf eine Darstellung der zuletzt genannten Komponenten (Steuereinheit 86, Sensoren 82, 84, Aktivierungsschalter 88, Steuerdruckeinrichtung 70) wurde in Figur 7 verzichtet. Die Anordnung derartiger Komponenten ist Stand der Technik und kann von einem Fachmann auf bekannte Weise vorgenommen werden. Entsprechend der vorhergehend beschriebenen Schaltstellungen kann der Hydraulikzylinder 26 derart betätigt werden, dass der Ausleger 110 angehoben, festgehalten oder abgesenkt werden kann, wobei für die einzelnen Betriebszustände ein Federungszustand einstellbar bzw. aktivierbar ist, wie den zu den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungen entnommen werden kann. Bei aktivierter Federungsfunktion wird gewährleistet, dass während einer Anregung, beispielsweise durch das Fahrwerk des Teleskopladers 108, stoßartige Beschleunigungen aufgrund eines freien Schwingens des Auslegers 110 abgedämpft werden, so dass es zu einer Steigerung des Fahrkomforts kommt, insbesondere dann, wenn mit einem Arbeitswerkzeug 118 Lasten aufgenommen und verfahren werden.
  • Auch wenn die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen. So kann beispielsweise die hydraulische Anordnung auch an anderen Fahrzeugen angewendet werden, beispielsweise an Radladern oder Frontladern oder auch an Baggern oder Kränen, die hydraulisch betätigbare Komponenten aufweisen, welche angehoben bzw. abgesenkt werden können und bei denen eine Federung sinnvoll erscheint.

Claims (18)

  1. Hydraulische Anordnung für ein Federungssystem, mit einem Hydraulikzylinder, einem einen Befülldruck erzeugenden Fördermittel (18), einem Hydrauliktank (20), einem mit dem Fördermittel (18) und dem Hydrauliktank (20) verbundenen Steuergerät (12), einer das Steuergerät (12) mit einer ersten Kammer (28) des Hydraulikzylinders verbindenden ersten Leitung (22), einer in der ersten Leitung (22) angeordneten Lasthalteeinrichtung (32) und einem mit der ersten Leitung (22) verbundenen Hydraulikspeicher (48), dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leitung (22) zwischen der Lasthalteeinrichtung (32) und dem Steuergerät (12) ein erstes Schaltventil (60) angeordnet ist, der Hydraulikspeicher (48) zwischen der Lasthalteeinrichtung (32) und dem ersten Schaltventil (60) mit der ersten Leitung (22) verbundenen ist und die Lasthalteeinrichtung (32) und das erste Schaltventil (60) unabhängig von einem Befülldruck des Hydraulikzylinders (26) im Wesentlichen synchron ansteuerbar sind, wobei die Lasthalteeinrichtung (32) von einer in Richtung des Steuergeräts (12) schließende in eine öffnende Stellung und das erste Schaltventil (60) von einer öffnenden in eine in Richtung des Steuergeräts (12) schließende Stellung bringbar ist.
  2. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Steuerdruckeinrichtung (70) vorgesehen ist, mit einem einen Steuerdruck erzeugenden Fördermittel (72), wenigstens einer ersten Steuerdruckleitung (80) und wenigstens einem ersten Steuerdruckventil (74), welches die erste Steuerdruckleitung (80) wahlweise mit dem Fördermittel(72) oder dem Hydrauliktank (20) verbindet.
  3. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass druckgesteuerte Mittel (44) vorgesehen sind, insbesondere ein Wechselventil, über welche die Lasthalteeinrichtung (32) von einem Steuerdruck seitens der ersten Steuerdruckleitung (80) oder von einem Steuerdruck seitens einer mit einer zweiten Kammer (30) des Hydraulikzylinders (26) in Verbindung stehenden zweiten Steuerdruckleitung (45) ansteuerbar ist.
  4. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Steuerdruckleitung (64) vorgesehen ist, die das erste Schaltventil (60) mit der ersten Steuerdruckleitung (80) verbindet.
  5. Hydraulische Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die druckgesteuerten Mittel (44) über eine vierte Steuerdruckleitung (42) mit der Lasthalteeinrichtung (32) verbunden sind.
  6. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine fünfte Steuerdruckleitung (40) vorgesehen ist, die in Verbindung zum Lasthalteeinrichtung (32) und zu der ersten Kammer (28) des Hydraulikzylinders (26) steht.
  7. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikspeicher (48) und der ersten Leitung (22) ein zweites Schaltventil (52) vorgesehen ist, welches in eine öffnende oder in eine einseitig oder beidseitig schließende Stellung bringbar ist.
  8. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Steuergerät (12) mit einer zweiten Kammer (30) des Hydraulikzylinders (26) verbindende zweite Leitung (24) vorgesehen ist.
  9. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer zweiten Kammer (30) des Hydraulikzylinders (26) und mit dem Hydrauliktank (20) in Verbindung stehende dritte Leitung (66) vorgesehen ist, wobei die dritte Leitung (66) ein drittes Schaltventil (68) aufweist, welches in eine öffnende oder in eine schließende Stellung bringbar ist.
  10. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Kammer (28) und dem Hydraulikspeicher (20) in Verbindung stehende vierte Leitung (92), welche mit einem in Richtung des Hydraulikspeichers schließenden Rückschlagventil (90) oder mit einer Drossel (107) versehen ist.
  11. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Kammer (28) und dem Hydraulikspeicher (48) in Verbindung stehende vierte Leitung (92), welche mit einem in Richtung des Hydraulikspeichers (48) schließenden Rückschlagventil (90) und mit einer dazu parallel angeordneten Drossel (107) versehen ist.
  12. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (82) vorgesehen ist, insbesondere ein Kontaktschalter oder Winkelsensor, mit welchem die Position des Hydraulikzylinders (26) erfassbar ist.
  13. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (82) vorgesehen ist, insbesondere ein Druckschalter, mit welchem ein vorgebbarer Druck des Hydraulikzylinders (26) detektierbar ist.
  14. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schaltventile (52, 60, 68) über die Steuerdruckeinrichtung (70) ansteuerbar sind.
  15. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schaltventile (52, 60, 68) elektrisch schaltbar sind.
  16. Hydraulische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikspeicher (48) und der ersten Kammer (28) eine Druckausgleichseinrichtung (94) angeordnet ist, so dass der Druck im Hydraulikspeicher (48) mit dem Druck der ersten Kammer (28) abgleichbar ist.
  17. Hydraulische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das einen Steuerdruck erzeugende Fördermittel (72) und das einen Befülldruck erzeugende Fördermittel (18) ein gemeinsames oder voneinander getrennte Fördermittel (18, 72) sind.
  18. Ladegerät, insbesondere Teleskoplader (108), mit wenigstens einem Hydraulikzylinder (26) zum Heben, Halten und Senken eines Auslegers (110), dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.
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