EP2142808B1

EP2142808B1 - Hydraulische steueranordnung

Info

Publication number: EP2142808B1
Application number: EP08734422A
Authority: EP
Inventors: Christoph Keyl; Vincenzo Domenico Bollero
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2028-03-20
Also published as: US20100212308A1; US8915075B2; EP2142808A1; DE102007028864A1; ATE544954T1; WO2008116451A1

Description

Hydraulische Steueranordnung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung für eine mobile Arbeitsmaschine mit zumindest zwei hydraulischen Verbrauchern, von denen einer für eine Hebefunktion vorgesehen ist
Beispiele sind in Dokument DE 19703997 und US 6293099 zufinden.
In der US 6,293,099 B1 ist eine derartige Steueranordnung beschrieben, die zur Ansteuerung der Verbraucher eines Gabelstaplers vorgesehen ist. Ein Gabelstapler hat üblicherweise einen Mast, entlang dem eine Gabel verfahrbar ist, um eine Last anzuheben oder abzusenken. Der Mast lässt sich des Weiteren neigen und seitlich verschieben, wobei diese Funktionen jeweils über Hydraulikzylinder betätigt werden. Zur Steuerung des Druckmittelvolumenstroms zum jeweiligen Hydraulikzylinder sind bei der bekannten Lösung Proportionalventile vorgesehen, über die der Druckmittelvolumenstrom zum jeweiligen Hydrozylinder eingestellt werden kann. Die Druckmittelversorgung erfolgt üblicherweise über eine LS-Verstellpumpe oder eine Konstantpumpe mit Bypassdruckwaage. Die Verstellpumpe oder die Bypassdruckwaage ist in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher so ansteuerbar, dass der Pumpendruck um ein vorbestimmtes Δp oberhalb des höchsten Lastdrucks liegt.
Bei derartigen Steueranordnungen kann beispielsweise ein Problem auftreten, wenn beispielsweise die leere, unbelastete Gabel angehoben und gleichzeitig die Mastneigung verändert werden soll. Der Lastdruck am Neigezylinder ist in diesem Fall größer als der Lastdruck des Hebezylinders, so dass letzterer bevorzugt mit Druckmittel versorgt wird und die Gabel vergleichsweise schnell angehoben wird, während die Neigebewegung sehr langsam erfolgt oder sogar abgestoppt wird. Dieses Problem tritt praktisch bei allen herkömmlichen Gabelstaplern auf.
Man könnte nun versuchen, im Druckmittelströmungspfad zu dem Neigezylinder ein LS-Ventil mit einer Zumessblende und einer Druckwaage anzuordnen, die vom Druck vor und nach der Zumessblende beaufschlagt ist. In diesem Fall könnten das Anheben der Gabel und das Neigen des Mastes gleichzeitig erfolgen, solange der maximal mögliche Pumpenförderstrom nicht überschritten wird. Im Falle einer Unterversorgung d. h., in dem Fall, in dem die Pumpe nicht genügend Druckmittel fördern kann, wird der lastdruckhöhere Verbraucher wieder langsamer, weil der vor dessen Zumessblende anstehende Pumpendruck abfällt und damit die Druckdifferenz über diese Zumessblende wieder kleiner wird - es stellt sich die gleiche Problematik wie bei der eingangs genannten Steueranordnung mit Proportionalventilen ein.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung für eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen, bei der mehrere Verbraucher gleichzeitig ansteuerbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung für eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die zumindest zwei Verbraucher der mobilen Arbeitsmaschine über eine Pumpe in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck mit Druckmittel versorgt. Der Druckmittelvolumenstrom zu einem in Richtung Heben wirksamen Verbraucher und der Druckmittelvolumenstrom zu einem weiteren Verbraucher werden jeweils über ein LUDV-Ventil mit einer Zulaufmessblende und einer nachgeschalteten Druckwaage gesteuert, die in Schließrichtung von einem etwa den höchsten Lastdruck der Verbraucher entsprechenden Druck und in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Zulaufmessblende beaufschlagt ist.
Bei derartigen LUDV-Steuerungen (lastdruckunabhängige Durchflussverteilung) drosseln die stromab der Zumessblende angeordneten LUDV-Druckwaagen den Druckmittelvolumenstrom so stark an, dass der Druck nach allen Zumessblenden gleich, vorzugsweise gleich dem höchsten Lastdruck ist oder leicht über diesem liegt. Bei einer Untersättigung ändert sich der Druck stromabwärts der Zumessblende nicht. Vor allen Zumessblenden steht in gleicher Weise der Pumpendruck an, so dass sich an allen Zumessblenden die Druckdifferenz in gleicher Weise ändert, wenn bei Untersättigung der Pumpendruck geringer wird - damit ist eine proportionale Durchflussverteilung der Fördermenge zu den Verbrauchern gewährleistet, so dass beispielsweise auch eine unbelastete Gabel eines Gabelstaplers angehoben und gleichzeitig ein Mast des Gabelstaplers geneigt werden kann.
Bei einer einfach aufgebauten Lösung kann es ausreichen, wenn ein weiterer Verbraucher über ein Proportionalventil angesteuert ist.
Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel werden einem LUDV-Ventil mit einer Zumessblende und einer LUDV-Druckwaage zwei Verbraucher zugeordnet, die beispielsweise zum Neigen und zum Verschieben eines Masts eines Gabelstaplers vorgesehen sind.
Die Druckmittelströmungsrichtung zum und vom Verbraucher wird dann über jeweils ein Wegeventil gesteuert. D. h., bei dieser Lösung sind die Zumessblenden der LUDV-Ventile sehr einfach, in einer Richtung stetig verstellbar ausgeführt, so dass sich die Schaltung sehr preisgünstig realisieren lässt.
In dem Fall, in dem der Arbeitsdruck der über ein gemeinsames LUDV-Ventil angesteuerten Verbraucher geringer als der Arbeitsdruck der anderen Verbraucher ist, kann der Druckwaage des gemeinsamen LUDV-Ventils ein Druckreduzierventil zugeordnet sein.
Die hydraulische Betätigung einer Lenkung der mobilen Arbeitsmaschine erfolgt vorzugsweise über ein LS-Ventil mit einer Zulaufmessblende und einer Lenkungsdruckwaage.
Bei einer Variante ist die Lenkungsdruckwaage in Schließrichtung vom Druck vor der zugeordneten Zulaufmessblende und in Öffnungsrichtung von einer Feder und dem Druck in einer Steuerleitung beaufschlagt ist. Diese Steuerleitung ist mit einem den Lastdruck der Lenkung führenden Leitungsabschnitt verbunden.
Dabei wird es bevorzugt, wenn ein stromabwärts der Lenkungsdruckwaage gelegener Leitungsabschnitt über einen Steuerkanal und ein in Richtung zur Lenkung schließendes Rückschlagventil mit einer den höchsten Lastdruck der Verbraucher führenden LS-Leitung verbunden ist.
Bei einer alternativen Lösung führt die Steuerleitung (118) von einem Druckmittelströmungspfad stromaufwärts der Lenkungsdruckwaage (112) zu einem den Lastdruck der Lenkung führenden Leitungsabschnitt, wobei in der Steuerleitung (118) zwei Düsen (120, 122) angeordnet sind, und im Bereich zwischen den beiden Düsen (120, 122) eine zu einem in Öffnungsrichtung der Lenkungsdruckwaage (112) wirksamen Steuerraum führenden Steuerkanal (124) abzweigt, der über ein Rückschlagventil (126) mit einer den höchsten Lastdruck führenden LS-Leitung (60) verbunden ist.
Die Steueranordnung lässt sich besonders einfach realisieren, wenn die Pumpe zur Druckmittelversorgung eine Konstantpumpe ist, der eine Bypass-Druckwaage zugeordnet ist, die in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck der Verbraucher beaufschlagt ist.
Die LS-Leitung kann zur Druckentlastung über ein Entlastungsventil mit einem Tank verbunden sein. Dieses Entlastungsventil ist als Stromregelventil ausgeführt.
Zur Absicherung der LS-Leitung kann in dieser ein LS-Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Steueranordnung wird vorzugsweise zur Ansteuerung eines Gabelstaplers eingesetzt, wobei ein LUDV-Ventil zur Steuerung der Hebenfunktion und ein LUDV-Ventil zur Steuerung des Neigens und des seitlichen Verschiebens eines Masts des Gabelstaplers vorgesehen sind.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltschema einer Steueranordnung eines Gabelstaplers mit einer Heben-, einer Neigen- und einer Verschiebenfunktion;
Figur 2 eine Detaildarstellung der Steueranordnung aus Figur 1;
Figur 3 die Steueranordnung gemäß Figur 1 mit integrierter LS-Lenkung und
Figur 4 eine Variante der Schaltung gemäß Figur 3.

In Figur 1 ist ein Schaltschema einer hydraulischen Steueranordnung eines Gabelstaplers gezeigt. Diese Steueranordnung ist beispielsweise durch einen Mobilsteuerblock 1 ausgebildet, der im Wesentlichen aus einer LUDV-Sektion 2, zwei Wegeventilsektionen 4, 6 und einer Endplatte 8 besteht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Mobilsteuerblock 1 einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie einen Arbeitsanschluss A an der LUDV-Sektion 2 und jeweils Arbeitsanschlüsse A, B an den beiden Wegeventilsektionen 4, 6. Der dargestellte Mobilsteuerblock 1 ist zur Ansteuerung eines Masts und der Gabel des Gabelstaplers vorgesehen, wobei über einen Hebezylinder 10 die Gabel angehoben oder abgesenkt werden kann. Ein Neigezylinder 12 ist zum Neigen des die Gabel führenden Mastes und ein Verschiebezylinder 14 zum seitlichen Verschieben des Masts vorgesehen. Der Hebezylinder 10 ist ein Differentialzylinder, wobei ein bodenseitiger Zylinderraum 16 über eine Arbeitsleitung 18 an den Arbeitsanschluss A der LUDV-Sektion 2 angeschlossen ist. Der Neigezylinder 12 ist als Doppelzylinder mit zwei parallel geschalteten Differentialzylindern ausgeführt, wobei die bodenseitigen Zylinderräume über eine Verbraucherleitung 20 und die beiden kolbenstangenseitigen Ringräume über eine weitere Verbraucherleitung 22 mit den Arbeitsanschlüssen B bzw. A der Wegeventilsektion 4 verbunden sind.
In der weiteren Verbraucherleitung 22 ist ein Senkbremsventil 24 angeordnet, das eine Druckmittelzufuhr vom Arbeitsanschluss A zu den beiden Ringräumen ungehindert zulässt und den Rücklauf von den beiden Ringräumen zum Arbeitsanschluss A hin drosselt, so dass ein kontrolliertes Neigen des Mastes ermöglicht wird. Derartige Senkbremsventile oder Counter-Balance-Ventile sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
Der Verschiebezylinder 14 ist als Gleichgangzylinder ausgeführt, wobei die beiden Ringräume über eine Arbeitsleitung 26 bzw. eine weitere Arbeitsleitung 28 mit den Arbeitsanschlüssen A, B der Wegeventilsektion 6 verbunden sind.
In beiden Wegeventilsektionen 4, 6 ist jeweils ein 4/3-Wegeschaltventil 34 bzw. 32 vorgesehen, die in die dargestellte Sperrposition vorgespannt sind und über die - wie im Folgenden noch näher erläutert wird - die Druckmittelströmungsrichtung zu und von den Zylindern 12, 14 einstellbar ist.
Die LUDV-Sektion 2 hat ein den beiden Zylindern 12, 14 zugeordnetes LUDV-Ventil 34, das aus einer Zumessblende 36 und einer dieser nachgeschalteten LUDV-Druckwaage 38 besteht. Bei derartigen LUDV-Ventilen 34 ist die LUDV-Druckwaage 38 in Richtung ihrer Schließposition durch den höchsten Lastdruck oder einen diesem etwa entsprechenden Druck und in Öffnungsrichtung von dem Druck stromabwärts der jeweiligen vorgeschalteten Zumessblende 36 beaufschlagt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zumessblende 36 durch ein stetig verstellbares 212-Wegeventil ausgeführt, das in seine dargestellte Schließposition vorgespannt ist. Die Zumessblende kann durch Bestromen eines Proportionalmagneten 40 zur Einstellung des Druckmittelvolumenstroms zu den Verbrauchern 12, 14 geöffnet werden.
Der Druckmittelvolumenstrom zum Hebezylinder 10 wird ebenfalls über ein LUDV-Ventil eingestellt, das im Folgenden als Heben-LUDV-Ventil 42 bezeichnet wird. Dessen Grundaufbau entspricht demjenigen des LUDV-Ventils 34 - es besteht somit im Wesentlichen aus einer Heben-Zumessblende 44 und einer dieser nachgeschalteten Heben-LUDV-Druckwaage 46. Die Heben-Zumessblende 44 ist ebenfalls durch ein stetig verstellbares 2/2-Wegeventil ausgeführt, deren Öffnungsquerschnitt wiederum über einen Proportionalmagneten 48 einstellbar ist. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, erfolgt das Anheben einer Last durch Zufuhr von Druckmittel in den bodenseitigen Zylinderraum 16 des Hebenzylinders 10. Das Absenken der Last oder der Gabel erfolgt alleine durch deren Gewichtskraft, wobei die Absenkgeschwindigkeit über ein LS-Ventil 50 gesteuert wird. Ein derartiges LS-Ventil besteht im Wesentlichen aus einer stetig verstellbaren LS-Zumessblende 52, der eine LS-Druckwaage 54 zugeordnet ist. Diese ist der LS-Zumessblende 52 vorgeschaltet und in Richtung seiner Schließposition durch die Kraft einer Feder und den Druck nach der LS-Zumessblende und in Öffnungsrichtung von dem Druck stromaufwärts der LS-Zumessblende 52 beaufschlagt. Die LS-Zumessblende 52 ist als 2/2-Wegesitzventil ausgeführt, das in seiner dargestellten Sperrposition eine leckagefreie Absperrung der Arbeitsleitung 18 ermöglicht. Die LS-Zumessblende 52 kann mittels eines Proportionalmagneten 56 oder von Hand eingestellt werden. Weitere Einzelheiten der beschriebenen LS-/LUDV-Ventile werden anhand Figur 2 erläutert.
Der Druckanschluss P des Mobilsteuerblocks 1 ist an den Ausgangsanschluss einer LS-Pumpe ausgeführt, die beispielsweise als Konstantpumpe ausgebildet sein kann. Der Förderstrom dieser nicht dargestellten Konstantpumpe wird dann über eine Bypass-Druckwaage 58 eingestellt, die in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck aller Verbraucher und von der Kraft einer Druckwaagenfeder beaufschlagt ist. In der Regelposition der Bypass-Druckwaage 58 ist der Pumpendruck stets um ein der Kraft der Feder entsprechendes Pumpen-Δ oberhalb des höchsten Lastdrucks eingestellt, der in einer LS-Leitung 60 abgegriffen wird. Um die LS-Leitung 60 entlasten zu können, ist diese über ein als Stromregelventil ausgeführtes Entlastungsventil 62 mit einer an den Tankanschluss T des Mobilsteuerblocks 1 angeschlossenen Ablaufleitung 64 verbunden. Über dieses Entlastungsventil 62 strömt stets ein sehr geringer Steuerölstrom zum nicht dargestellten Tank ab. Zur Absicherung des Druckes in der LS-Leitung 60 ist ein LS-Druckbegrenzungsventil 66 vorgesehen.
Weitere Einzelheiten der LUDV-Sektion 2 werden anhand der vergrößerten Darstellung in Figur 2 erläutert.
Das Druckmittel strömt vom Druckanschluss P über einen Zulaufkanal 68 zum Eingangsanschluss der Heben-Zumessblende 44 und der LUDV-Zumessblende 36. Der Ausgangsanschluss der LUDV-Zumessblende 36 ist über einen Druckwaagenkanal 70 mit dem Eingangsanschluss der LUDV-Druckwaage 38 verbunden, so dass diese in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der LUDV-Zumessblende 36 beaufschlagt ist. Wie vorstehend erwähnt, wird dieser Öffnungsquerschnitt über den Proportionalmagneten 40 eingestellt.
Ein rückwärtiger Steuerraum 72 der LUDV-Druckwaage 38 ist an die LS-Leitung 60 angeschlossen, so dass auf die Rückseite des Druckwaagenkolbens der Druck in der LS-Leitung 60 in Schließrichtung wirkt. Da in dieser der höchste Lastdruck aller Verbraucher oder zumindest ein diesem entsprechender Druck anliegt, stellt sich am Eingang der LUDV-Druckwaage 38 in der Regelposition ebenfalls der höchste Lastdruck ein. Dieser höchste Lastdruck wird über die LUDV-Druckwaage 38 auf den tatsächlichen Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers abgedrosselt und über die an den Ausgangsanschluss der LUDV-Druckwaage 38 angeschlossene Vorlaufleitung 74 zum zugeordneten Verbraucher geführt. In der Vorlaufleitung 74 ist ein in Richtung zu den beiden Zylindern 12, 14 öffnendes Rückschlagventil 76 angeordnet, so dass eine Druckmittelrückströmung zum LUDV-Ventil 34 verhindert wird. Das aus den Zylindern 12, 14 verdrängte Druckmittel strömt über den Ablaufkanal 64 und den Tankanschluss T zum Tank hin ab.
Das Heben-LUDV-Ventil 42 hat im Prinzip den gleichen Aufbau wie das LUDV-Ventil 34. Der Eingang der Heben-Zumessblende 44 ist an den Zulaufkanal 68 angeschlossen und der Ausgang über einen weiteren Druckwaagenkanal 74 mit dem Eingang der Heben-LUDV-Druckwaage 46 verbunden. Deren rückwärtiger Steuerraum 76 ist ebenfalls an die LS-Leitung 60 angeschlossen, so dass der Druckwaagenkolben der Heben-LUDV-Druckwaage 46 in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck und in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der Heben-Zumessblende 44 beaufschlagt ist. Die Verstellung dieser Heben-Zumessblende 44 erfolgt über den Proportionalmagneten 48. Der Ausgangsanschluss der Heben-LUDV-Druckwaage 46 ist über einen Vorlaufkanal 82 und ein in Richtung zum Arbeitsanschluss A öffnendes Rückschlagventil 84 mit dem Arbeitsanschluss A verbunden. Im Bereich zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem Rückschlagventil 84 zweigt vom Vorlaufkanal 82 ein Rücklaufkanal 86 ab, in dem das in Absenkrichtung wirksame LS-Ventil 50 angeordnet ist.
Der Eingang der LS-Zulaufmessblende 52 ist an den Rücklaufkanal 86 angeschlossen. Der Ausgang ist über einen Druckwaagenkanal 88 mit dem Eingang der LS-Druckwaage 54 verbunden. Deren Druckwaagenkolben ist in Schließrichtung von der Kraft einer Feder 90 und dem Druck am Ausgang der LS-Zulaufmessblende 52 beaufschlagt. Dieser Steuerdruck wird über einen Steuerkanal 92 im Druckwaagenkanal 88 abgegriffen. In Öffnungsrichtung wirkt der Druck stromaufwärts der LS-Zulaufmessblende 52. Dieser Druck wird über einen Steuerkanal 94 abgegriffen, wobei ein Teil des Steuerölströmungspfades, in Figur 2 mit 94a gekennzeichnet, in die LS-Zumessblende 52 integriert ist. Wie bereits anhand Figur 1 erläutert, erfolgt die Einstellung des Öffnungsquerschnitts der LS-Zumessblende 52 über den Proportionalmagneten 56 oder von Hand über eine Handhabe 96.
Über das LS-Ventil 50 wird der vom Heben-Zylinder 10 ablaufende Druckmittelvolumenstrom lastdruckunabhängig konstant gehalten. Wie bereits erläutert, ist die LS-Zumessblende 52 als Sitzventil ausgeführt, so dass in der dargestellten Schließposition eine leckagefreie Abstützung des Hebe-Zylinders 10 erfolgt. Zum Absenken der Last wird die LS-Zumeßblende 52 aufgesteuert, wobei die Absenkgeschwindigkeit lastdruckunabhängig konstant gehalten werden kann, da in der Regelposition der LS-Druckwaage 54 eine konstante, der Kraft der Feder 90 entsprechende Druckdifferenz über der LS-Zulaufmessblende 52 eingeregelt wird.
Die Bypass-Druckwaage 58 ist, wie bereits erwähnt, durch die Kraft einer Druckwaagenfeder 98 und dem Druck in der LS-Leitung in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung durch den Druck im Zulaufkanal 68 beaufschlagt, der über einen Kanal 100 abgegriffen ist. Das Entlastungsventil 62 und das LS-Druckbegrenzungsventil 66 erstrecken sich jeweils zwischen der LS-Leitung 60 und dem Ablaufkanal 64.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schaltung ermöglicht es, beispielsweise den Hebe-Zylinder 16 und entweder den Neigezylinder 12 oder den Verschiebezylinder 14 gleichzeitig zu betätigen.
Wie insbesondere aus Figur 1 hervorgeht, sind die beiden Zylinder 12, 14 parallel geschaltet, wobei vorgesehen ist, dass lediglich einer der beiden Verbraucher zugeschattet wird. Die den beiden Zylindern 12, 14 vorgeschalteten Wegeventile 30, 32 sind jeweils als 4/3-Wegeventile ausgeführt und über einen Zentrierfederanordnung in ihre dargestellte Grundposition vorgespannt. Die Verstellung in die Schaltstellungen a, b erfolgt über Schaltmagnete. Beim Umschalten des Wegevntils 30 in die Schaltstellung a wird der Vorlaufkanal 74 mit dem Arbeitsanschluss A und die Ablaufleitung 64 mit dem Arbeitsanschluss B verbunden. Dadurch werden die beiden Neigezylinder 12 ausgefahren und die Mastneigung entsprechend verringert. Beim Umschalten des Wegeventils 32 in die Schaltstellung a wird dann entsprechend der Verschiebezylinder 14 gemäß der Darstellung in Figur 1 nach rechts verschoben.
Beim Umschalten des Wegeventils 30 in die Schaltstellung b sind die beiden Arbeitsanschlüsse A, B der Zylinder 12 mit dem Vorlaufkanal 64 bzw. mit dem Vorlaufkanal 74 verbunden, so dass beispielsweise der Mast über den Neigezylinder 12 geneigt wird, wobei die Neigegeschwindigkeit über das im Rücklauf befindliche Senkbremsventil 24 bestimmt ist.
Schaltet man das Wegeventil 32 in die Schaltstellung b, so wird der Verschiebezylinder 14 in der Darstellung gemäß Figur 1 nach links verschoben. Wie bereits erwähnt, wird stets entweder der Verschiebezylinder 14 oder der Neigezylinder 12 betätigt, so dass der entsprechende Verbraucher über das LUDV-Ventil 34 mit Druckmittel versorgt wird.
Bei gleichzeitiger Betätigung des Hebezylinders 10 und des Neigezylinders 12 wird der Druckmittelvolumenstrom über die LUDV-Ventile 34 und 42 in Abhängigkeit vom eingestellten Öffnungsquerschnitt der Zumessblenden 44 und 36 konstant gehalten, wobei auch bei Untersättigung die Aufteilung des Druckmittelvolumenstroms lastunabhängig konstant bleibt, so dass auch dann noch beide Verbraucher 16, 12 oder 14 parallel angesteuert werden können. Wie eingangs beschrieben, ist dies bei herkömmlichen Steueranordnungen für Gabelstapler nicht möglich.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem in die Schaltung gemäß den Figuren 1 und 2 eine Lenkung 102 integriert ist. Eine derartige Lenkung hat üblicher weise einen Lenkzylinder 104, der zum Lenken über ein Lenkaggregat 106 mit Druckmittel versorgt wird. Derartige Lenkaggregate 106, auch Orbitrol genannt, sind beispielsweise im Datenblatt RD 14 365 der Bosch Rexroth AG beschrieben. Das Lenkaggregat 106 besteht im Wesentlichen aus einer Dosierpumpe und einem handbetätigtem Servoventil in Drehschieberbauweise. Die Baugröße der Dosierpumpe ist so gewählt, dass mit drei bis fünf Lenkradumdrehungen vom Anschlag zum Anschlag der Lenkung gelenkt werden kann. Über das Servoventil wird dabei eine Zumessblende eingestellt. Die Druckmittelversorgung des Lenkaggregats 106 erfolgt über eine vom Zulaufkanal 68 abzweigende Lenkleitung 108, die über einen Lenkanschluss C und eine Arbeitsleitung 110 mit dem Lenkaggregat 106 verbunden ist. In der Lenkleitung 108 ist eine Lenkungsdruckwaage 112 angeordnet, die gemeinsam mit der ins Lenkaggregat 106 integrierten Zumessblende ein LS-Ventil ausbildet, über das der Druckmittelvolumenstrom zur Verstellung des Lenkzylinders 104 lastunabhängig konstant gehalten werden kann.
Die Lenkungsdruckwaage 112 ist in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts, d.h. vom Druck im Bereich des Anschlusses C beaufschlagt. Dieser Steuerdruck wird über eine Lenksteuerleitung 114 abgegriffen. In Öffnungsrichtung wirkt auf die Lenkungsdruckwaage 112 eine einstellbare Druckwaagenfeder 116 sowie ein Lenksteuerdruck, der an einer Steuerleitung 118 abgegriffen ist. Diese erstreckt sich vom Lenkaggregat 106 bis zu einem stromaufwärts der Lenkungsdruckwaage 112 gelegenen Abschnitts der Lenkleitung 108. Über diese Steuerleitung 118 kann der Lastdruck der Lenkung abgegriffen werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Steuerleitung 118 zwei Düsen 120, 122 angeordnet, die gemeinsam einen Druckteiler bilden. Im Bereich zwischen den beiden Düsen 120, 122 zweigt ein Steuerkanal 124 ab, der auch mit einem federseitigen Steuerraum der Lenkungsdruckwaage 112 verbunden ist, so dass der Druck im Steuerkanal 124 in Öffnungsrichtung auf den Kolben der Lenkungsdruckwaage 112 wirkt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steuerkanal 124 über ein weiteres Rückschlagventil 126 mit der LS-Leitung 60 verbunden.
Die in Figur 3 untere Düse 122 bildet bei betätigter Lenkung gemeinsam mit der Bypass-Druckwaage 58 einen Stromregler, über die der Steuerölvolumenstrom über die Düse 122 konstant gehalten werden kann. Durch geeignete Auslegung der weiteren Düse 120 kann dann im Bereich zwischen den Düsen 120, 122 ein vorbestimmter Druck eingestellt werden, der um eine gewisse Druckdifferenz oberhalb des Lenkungslastdrucks liegt. Mit einer derartigen Schaltung ist gewährleistet, dass bei einer Untersättigung die Lenkung 102 mit Druckmittel versorgt wird, wobei über den beiden Zumessblenden 36 und 44 der LUDV-Verbraucher 10, 12, 14 kein Δ ansteht, da bei geeigneter Wahl der Düse 120 am Eingang der zugehörigen LUDV-Druckwaage 38, 46 der gleiche Druck wie in dem Steuerkanal 124 eingeregelt ist und dieser Druck bei geeigneter Düsenwahl (Düse 120) dem Pumpendruck entspricht, so dass kein Druckmittel oder nur ein geringer Volumenstrom zu den sonstigen LUDV-Verbrauchern strömt, die Lenkung aber voll funktionsfähig bleibt.
Eine weitere Besonderheit des in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass im Vorlaufkanal 74 ein Druckreduzierventil 128 vorgesehen ist, über das in den Wegeventilsektionen 4, 6 ein geringerer Arbeitsdruck als in der LUDV-Sektion 2 eingestellt werden kann. Das Druckreduzierventil 128 ist vorzugsweise im Bereich zwischen der LUDV-Druckwaage 38 und dem Rückschlagventil 76 angeordnet.
Figur 4 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Lenkung 102 in die Schaltung gemäß Figur 1 zu integrieren, wobei die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen in Figur 3 und 4 lediglich im Abgriff des auf die Lenkungsdruckwaage 112 wirkenden Lastdrucks liegen.
Bei der in Figur 4 dargestellten Variante wird der Lastdruck des Lenkaggregats 106 über einen Kanal 130 abgegriffen, der im Unterschied zur Steuerleitung 118 aus dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel keine Verbindung zur Lenkleitung 108 hat. Der Steuerkanal 124 verbindet bei diesem Ausführungsbeispiel die LS-Leitung 60 mit der Arbeitsleitung 110, so dass der Druck stromabwärts der Lenkungsdruckwaage 112 über das Rückschlagventil 126 in die LS-Leitung 60 gemeldet wird. Dieser Druck ist höher als der Lastdruck der Lenkung. Auf die Lenkungsdruckwaage 112 wirkt in Öffnungsrichtung wiederum die Druckwaagenfeder 116 und der Druck in dem Kanal 130. Dieser Druck entspricht etwa dem Lastdruck der Lenkung (Druck stromabwärts der Lenkungszumessblende).
Im Fall eine Untersättigung, d.h. dann, wenn die Pumpe nicht genügend Druckmittel fördern kann, sinkt der Druck im Zulaufkanal 68 ab und über die LUDV-Druckwaagen liegt der jeweilige Lastdruck der LUDV-Verbraucher am Ausgang der Zulaufmessblende an, so dass entsprechend die Druckdifferenz über den LUDV-Messblenden absinkt und weniger Druckmittel zu den LUDV-Verbrauchern strömt oder diese nicht mehr mit Druckmittel versorgt werden. Das Lenkaggregat 106 wird jedoch bei vollständig geöffneter Lenkungsdruckwaage 112 mit Druckmittel versorgt, so dass die Lenkung weiterhin betätigt werden kann. Eine derartige Integration einer Lenkung in eine LUDV-Steueranordnung ist per se aus der DE 101 19 276 A1 bekannt, so dass weitere Ausführungen entbehrlich sind.
Prinzipiell können die vorbeschriebenen Steueranordnungen auch bei anderen mobilen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radladern, Minibaggern, etc. angewendet werden.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Gabelstapler, mit zumindest zwei hydraulischen Verbrauchern, von denen einer einer Hebenfunktion hat. Erfindungsgemäß sind die beiden Verbraucher jeweils über ein LUDV-Ventil mit Zulaufmessblende und nachgeschalteter LUDV-Druckwaage angesteuert.

Bezugszeichenliste:

1: Steuerblock
2: LUDV-Sektion
4: Wegeventilsektion
6: Wegeventilsektion
8: Endplatte
10: Hebezylinder
12: Neigezylinder
14: Verschiebezylinder
16: Zylinderraum
18: Arbeitsleitung
20: Verbraucherleitung
22: weitere Verbraucherleitung
24: Senkbremsventil
26: Arbeitsleitung
28: Arbeitsleitung
30: Wegeventil
32: Wegeventil
34: LUDV-Ventil
36: LUDV-Zumessblende
38: LUDV-Druckwaage
40: Proportionalmagnet
42: Heben-LUDV-Ventil
44: Heben-Zumessblende
46: Heben-LUDV-Druckwaage
48: Proportionalmagnet
50: LS-Ventil
52: LS-Zumessblende
54: LS-Druckwaage
56: Proportionalmagnet
58: Bypass-Druckwaage
60: LS-Leitung
62: Entlastungsventil
64: Ablaufleitung
66: LS-Druckbegrenzungsventil
68: Zulaufkanal
70: Druckwaagenkanal
72: Steuerraum
74: Vorlaufkanal
76: Rückschlagventil
78: Steuerraum
80: Vorlaufkanal
82: Vorlaufkanal
84: Rückschlagventil
86: Rücklaufkanal
88: Druckwaagenkanal
90: Feder
92: Steuerkanal
94: Steuerkanal
96: Handhabe
98: Druckwaagenfeder
100: Kanal
102: Lenkung
104: Lenkzylinder
106: Lenkaggregat
108: Lenkleitung
110: Arbeitsleitung
112: Lenkungsdruckwaage
114: Lenksteuerleitung
116: Druckwaagenfeder
118: Steuerleitung
120: Düse
122: Düse
124: Steuerkanal
126: weiteres Rückschlagventil
128: Druckreduzierventil
130: Kanal

Claims

Hydraulische Steueranordnung für eine mobile Arbeitsmaschine, mit zumindest zwei hydraulischen Verbrauchern (10, 12, 14), die von einer Pumpe in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck mit Druckmittel versorgbar sind, wobei der Druckmittelvolumenstrom zu einem der Verbraucher (10) für eine Hebefunktion und zu einem eine andere Funktion der Arbeitsmaschine betätigenden Verbraucher (12, 14) über jeweils eine Zulaufmessblende (36, 44) und einer dieser zugeordnete LUDV-Druckwaage (38, 46) bestimmt ist, die jeweils in Öffnungsrichtung vom Druck stromabwärts der zugeordneten Zulaufmessblende (36, 44) und in Schließrichtung von einem etwa dem höchsten Lastdruck der Verbraucher (10, 12, 14) entsprechenden Druck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Rücklauf von dem für das Heben vorgesehenen Verbraucher (10) zur Steuerung des Absenkens ein LS-Ventil (50) mit LS-Zumessblende (52) und LS-Druckwaage (54) angeordnet ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei ein weiterer Verbraucher, beispielsweise zum Neigen eines Mastes, über ein Proportionalventil angesteuert ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei eine Zulaufmessblende (36) und die dazu gehörige LUDV-Druckwaage (38) zumindest zwei Verbrauchern (12, 14) zugeordnet ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei zumindest einem der Verbraucher (12, 14) ein Wegeventil (30, 32) zur Einstellung der Druckmittelströmungsrichtung zum und vom Verbraucher (12, 14) zugeordnet ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Zulaufmessblende (36, 44) durch ein stetig verstellbares 2-Wegeventil gebildet ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, wobei stromabwärts der LUDV-Druckwaage (38) ein Druckreduzierventil (128) vorgesehen ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei stromabwärts der LUDV-Druckwaage (46) des für das Heben vorgesehenen Verbrauchers (10) ein in Richtung zu diesem öffnendes Rückschlagventil (84) angeordnet ist und ein Rücklaufkanal (86) zwischen dem Rückschlagventil (84) und dem Verbraucher (10) abzweigt.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Lenkaggregat (120), das eine LS-Zulaufmessblende zur Druckmittelversorgung eines Stellgliedes (104) der Lenkung (102) hat und dem eine Lenkungsdruckwaage (112) zugeordnet ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 8, wobei die Lenkungsdruckwaage (112) in Schließrichtung vom Druck vor der LS-Zulaufmessblende des Lenkaggregats (106) und in Öffnungsrichtung von einer Feder (116) und dem Druck in einer Steuerleitung (118, 130) beaufschlagt ist, die mit einem den Lastdruck der Lenkung führenden Leitungsabschnitt verbunden ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 9, wobei ein stromabwärts der Lenkungsdruckwaage (112) gelegener Leitungsabschnitt über einen Steuerkanal (124) und ein in Richtung zum Lenkaggregat (106) sperrendes Rückschlagventil mit einer den höchsten Lastdruck der Verbraucher (10, 12, 14) führenden LS-Leitung (60) verbunden ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 9, wobei die Steuerleitung (118) von einem Druckmittelströmungspfad stromaufwärts der Lenkungsdruckwaage (112) zu einem den Lastdruck der Lenkung führenden Leitungsabschnitt, wobei in der Steuerleitung (118) zwei Düsen (120, 122) angeordnet sind, und im Bereich zwischen den beiden Düsen (120, 122) eine zu einem in Öffnungsrichtung der Lenkungsdruckwaage (112) wirksamen Steuerraum führender Steuerkanal (124) abzweigt, der über ein Rückschlagventil (126) mit einer den höchsten Lastdruck führenden LS-Leitung (60) verbunden ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Pumpe eine Konstantpumpe ist, der eine Bypass-Druckwaage (58) zugeordnet ist, die in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck in der LS-Leitung (60) und einer Druckwaagenfeder beaufschlagt ist.
Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 8 oder 9, wobei die LS-Leitung (60) über ein Entlastungsventil (62) mit einem Tank verbunden ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 8, 9 oder 11, wobei der Druck in der LS-Leitung (60) über ein LS-Druckbegrenzungsventil (66) begrenzt ist.
Hydraulische Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mobile Arbeitsmaschine ein Gabelstapler ist, wobei ein Hebezylinder (10) zum Anheben einer Last, ein Neigezylinder (12) zum Neigen und ein Verschiebezylinder (14) zum Seitenverschieben eines Masts vorgesehen sind, wobei den beiden letztgenannten Verbrauchern vorzugsweise ein gemeinsames LUDV-Ventil (34) zugeordnet ist.