EP3133043A1 - Hubmodul - Google Patents

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EP3133043A1
EP3133043A1 EP15181346.6A EP15181346A EP3133043A1 EP 3133043 A1 EP3133043 A1 EP 3133043A1 EP 15181346 A EP15181346 A EP 15181346A EP 3133043 A1 EP3133043 A1 EP 3133043A1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
way valve
lifting module
valve
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15181346.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Recep Macit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hawe Hydraulik SE
Original Assignee
Hawe Hydraulik SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hawe Hydraulik SE filed Critical Hawe Hydraulik SE
Priority to EP15181346.6A priority Critical patent/EP3133043A1/de
Publication of EP3133043A1 publication Critical patent/EP3133043A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/044—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the return line, i.e. "meter out"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
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    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/30575—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve in a Wheatstone Bridge arrangement (also half bridges)
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    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50536—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using unloading valves controlling the supply pressure by diverting fluid to the return line
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7052—Single-acting output members
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the invention relates to a lifting module specified in the preamble of claim 1. Art.
  • Fig. 1 schematically shows a known lifting device, which in the document EP 2 058 270 A1 is described.
  • FIG. 1 Lifting device shown, for example, in a battery-powered industrial truck, such as a forklift, for actuating a lifting cylinder V, for example, arranged for a lifting mast.
  • the lifting cylinder V is secured by a Senkdrossel 102 when connecting a working line 103.
  • the pressure in the working line 103 is detected by a pressure sensor 134.
  • the working line 103 branches at a node 104 into a lifting string 105 and a lowering string 109.
  • the lifting string 105 is connected to a pump 106, wherein the pump 106 is operated in battery-operated industrial trucks by a motor M '.
  • the pump 106 is connected to a tank T 'via a check valve 110 which blocks the tank.
  • a proportional pressure control valve 115 is arranged with a proportional solenoid 116 in the lifting strand 105.
  • the proportional pressure control valve 115 is optionally assisted by a speed control of the pump 106 during lifting.
  • a proportional pressure regulating valve 117 with a proportional magnet 118 is arranged downstream of the node 104 for regulating the lowering speed of the lifting cylinder V.
  • a tank string 113 is provided by a manually operable emergency valve 113N forms a junction of the node 104 with the tank T '.
  • lifting devices such as the known lifting device described above, to meet the following requirements: neutral, lift, sink with load on energy return, sinks without load, dissipation of excess energy, redundant sink, parallel operation for lifting and tipping in several Lifting modules, emergency lowering and possibility to carry out an LB test.
  • the present invention provides a lifting module, in particular for industrial trucks such as forklifts, masts, mobile hydraulic devices, work vehicles or the like, with a lifting strand and a Senkstrang to which a hydraulic consumer, in particular a hydraulic cylinder is connectable.
  • the lifting strand can be acted upon by a pump driven by a motor with a pressure medium under load pressure.
  • a lowering valve is arranged to set, for example, a lowering speed.
  • the Senkstrang has downstream of the lowering valve on a branch at which branches of the Senkstrang in a return strand and a drain line.
  • the lifting module downstream of the branching has a 2/2-way valve arranged in the outlet line with a shut-off position in which a fluid connection between the suction line and the outlet line is shut off, and a passage position in which the pressure medium guided in the suction line via the outlet line can drain to the tank.
  • the 2/2-way valve is acted upon by a blocking pressure derived via a throttle from the load pressure in a direction to the shut-off of the 2/2-way valve and the 2/2-way valve is in a state relieved of the blocking pressure in the passage position applied.
  • the lifting module further comprises an electrically controlled 2/2-way valve, through which the blocking pressure acting on the branching in the shut-off position of the 2/2-way valve can be relieved to the discharge line.
  • the electrically controlled 2/2-way valve is configured as a s / w solenoid valve. This represents a simple and cost-effective implementation of the 2/2-way valve.
  • the electrically controlled 2/2-way valve in the de-energized state is acted upon by a spring in a leak-free blocking position.
  • the electrically controlled 2/2-way valve is configured so that it is not switchable at a load pressure of 50 bar or more. This allows a simple control of the 2/2-way valve, which is independent of a pressure measurement in the sunk strand.
  • the lifting module further comprises a hydraulically controlled 2/2-way valve designed as a pressure compensator, by which the blocking pressure acting on the 2/2-way valve downstream of the branch in the shut-off position can be relieved to the discharge line if the load pressure in the drawstring is a limit value below.
  • a hydraulically controlled 2/2-way valve is implemented as an alternative to the electrically controlled 2/2-way valve.
  • the pressure compensator is biased by a spring in the open-control direction, in which the barrier pressure is relieved to the discharge line, and the pressure compensator can be counteracted in the Zu-control direction of the spring counter to a control pressure derived from the load pressure, wherein the barrier pressure in Zu-control direction can be applied to the 2/2-way valve.
  • the 2/2-way valve is spring-loaded at the junction in the direction of the shut-off position parallel to the barrier pressure.
  • the engine driven by the pump is driven as a generator for energy recovery.
  • the 2/2-way valve is controlled at the junction depending on a voltage occurring at the generator or a state of charge of a rechargeable battery coupled to the generator. As a result, overcharging of a battery coupled to the generator to supply the motor can be prevented.
  • the 2/2-way valve is controlled at the branch depending on a load pressure occurring in the drawstring.
  • the lowering valve is designed as a function of the load pressure for limiting a lowering speed during a lowering, wherein the lowering speed is set as a function of a rotational speed of the engine.
  • Fig. 2 schematically shows a part of an electro-hydraulic lifting device with a lifting module H according to a first embodiment of the invention, which is arranged for example in a battery-powered industrial truck, such as a forklift to at least one hydraulic consumer (not shown), for example a lifting cylinder for a mast (not shown), to operate.
  • the hydraulic consumer (not shown) is secured with a connection of the lifting module H to a working line 3 via a lowering throttle (not shown), which is arranged between the lifting module H and the hydraulic consumer (not shown).
  • the working line 3 branches at a node 4 in a lifting strand 5 and a Senkstrang 9.
  • a motor M pump 6 is connected, which in turn is connected to a tank T via a tank-blocking check valve 10.
  • the pump supplies the lifting module H with a hydraulic pressure medium, which is supplied to the lifting module H at a supply connection P of the lifting module H1.
  • the supply connection P is connected in the lifting module H to the lifting strand 5.
  • the lifting module H is connected to the tank T.
  • a pressure occurring in the working line is detected via a pressure sensor 34, which generates instantaneous pressure data and forwards to an electronic control (not shown) of the lifting device and / or outputs via a display device (not shown) for an operator of the lifting device.
  • a proportional pressure regulating valve 15 with a proportional magnet EP01 is arranged for regulating the lifting speed.
  • the proportional pressure control valve 15 may be assisted by a pressure control of the pump 6 in a lifting operation of the lifting device H comprising the lifting module H, if necessary.
  • a proportional pressure regulating valve 17 with a proportional magnet EP02 is arranged downstream of the node 4 for regulating the lowering speed. Furthermore, located in the Senkstrang 9 downstream of the proportional pressure control valve 17, a node 18 at which the Senkstrang 9 branches into a return strand 13 'and a branch 18'. The branch 18 'passes into a discharge line 13 which is connected to the discharge port R of the lifting module.
  • the return train 13 ' is connected to a return port ER of the lifting module H.
  • a pressure medium conducted via the return line 13 ' can be fed directly to the pump 6 for energy recovery.
  • the pump 6 is operated by a via the return line 13 'recycled hydraulic pressure medium.
  • the pump 6 in turn drives the motor M, which is designed to act as a generator in a generator mode.
  • a voltage is now induced, e.g. can be tapped to charge a battery (not shown) or other storage medium for electrical energy.
  • the lifting device From the charged battery or storage medium, e.g. the lifting device relate the electrical energy required for a lifting device to the operation of the motor M.
  • supply of electric and / or electronic units of the lifting device for example pressure sensor 34 and / or electronic control unit
  • electrical energy by the battery or by the storage medium for example pressure sensor 34 and / or electronic control unit
  • a 2/2-way valve 19 is disposed between the branch 18 'and the discharge line, wherein in the illustrated shut-off position of the 2/2-way valve 19, a fluid connection between the Senkstrang 9, in particular between the branch 18' and the discharge line 13, the fluid connection between the branch 18 'and the discharge line 13 is interrupted, in particular, a flow through the 2/2-way valve 19 is shut off leak-free).
  • the pressure medium guided in the suction line 9 is discharged through the 2/2-way valve 19 via the discharge line 13 to the tank T.
  • a pilot valve 30 is disposed downstream of the 2/2-way valve 19, which is formed for example as a solenoid pilot valve (eg, a s / w solenoid valve).
  • the pilot valve 30 has a magnet ES01 which, when de-energized, holds the pilot valve 30 in the blocking control illustrated.
  • the control line 14 is connected to a tank line 24 via which a lateral outlet 111 of the 2/2-way valve 19 output pressure medium is supplied to the tank port R of the lifting module H, whereby a pressure relief of the guided in the lowering strand 9 pressure medium to the tank T is made possible.
  • the 2/2-way valve 19 in an annular chamber 110 comprises a displaceably guided, sealed movable stepped piston 112 with a valve closing member defining a piston extension 117 which cooperates with an axial valve seat 113 in poppet design.
  • a barrier pressure control chamber 114 is provided, in which, preferably, a spring 115 is included, which urges the stepped piston 112 in the direction of the shut-off position shown.
  • the barrier pressure control chamber 114 is connected to the control line 14.
  • the loading surface of the stepped piston 112 in the annular chamber 110 and in the barrier pressure control chamber 114 are at least substantially the same size and in particular larger than the loading surface of the piston shoulder 117 on the valve seat 113.
  • a bypass from the annular chamber 110 to the barrier pressure control chamber 114, which includes a throttle 116 runs.
  • the throttle 116 could be housed in a bypass passage in the housing of the 2/2-way valve 19.
  • the lowering valve 17 in the closed position it is possible by an appropriate control of the lowering valve 17 in the closed position to prevent uncontrolled lowering of a load.
  • the valves 17 and 19 are in this respect a redundant system.
  • the barrier pressure control chamber 114 of the 2/2-way valve 19 is relieved and a cross-sectional size Abströmweg by means of the drain line 13 to the tank T out is released, which allows relief of a guided in the Senkstrang 9 pressure fluid to the tank T.
  • a mechanical limit may be provided for the maximum opening stroke of the stepped piston 112 in the 2/2-way valve 19, so that the 2/2-way valve 19 may operate as a lowering brake having a maximum lowering rate of a hydraulic load on e.g. limited to 0.6 m / s under load.
  • a limitation of the lowering speed by a suitable control of the magnets EP02 and ES01 depending on a speed of the pump 6 and / or the motor M take place.
  • the speed of the pump 6 and / or the motor M via a speed sensor (not shown) is monitored, which controls depending on the speed deflections of the lowering valve 17 and / or the pilot valve 30 via the magnets EP02, ES01 suitable.
  • This in Fig. 2 Lifting module H shown also has an emergency discharge N, by which manually at the node 4, a connection between the working line 3 and the drain port R (and thus to the tank T) can be made.
  • the lifting module H furthermore comprises a circulating valve UL, by means of which a neutral circulation (for example in idling operations of an industrial truck) is provided.
  • a neutral circulation for example in idling operations of an industrial truck
  • the circulation valve UL energy destruction when lowering under load in which, for example, in the case of a fully charged battery through the hydraulic resistance of the circulation valve UL dissipation of excess energy can be achieved can.
  • the recirculation valve UL may provide a pressure drop ⁇ p of 10 bar.
  • FIG. 2 illustrated embodiment shows a lifting module with Senkstrang 9, which is unthrottled in particular when lowering under load connected to the return strand 13 '.
  • FIG. 3a shows a further illustrative embodiment of the lifting module H, with respect to the 2/2-way valve 19 'of the in Fig. 2 illustrated 2/2-way valve 19 is different.
  • the same reference numerals in FIG Fig. 3a denote components of the lifting device H previously described with reference to FIG Fig. 2 have been described and accordingly in Fig. 3a are used.
  • Fig. 3a For a corresponding description, reference is made to the above description to avoid repetition.
  • a description is given Fig. 3a in terms of differences too Fig. 2 ,
  • a throttle arranged in the 2/2-way valve see throttle 116 in FIG Fig. 2
  • it is a blocking pressure upstream of the lowering valve 17 between the lowering valve 17 and node 4 via a line SD and a arranged in the line SD throttle D1 derived.
  • a arranged between branch 18 'and drain line 13 2/2-way valve 19' is for better understanding in Fig. 3b illustrated by a check valve 210.
  • the check valve 210 is arranged in a housing 217 with a closing element 204, which can establish or separate a connection between a first fluid port 206 and a second fluid port 207. Via a control connection 208, the separation or connection of the first and second fluid connection 206, 207 can be controlled.
  • the closing element 204 can be held in the illustrated closed position by means of an optional spring 203.
  • the first fluid port 206 is connected to a first pressure chamber 212 in the interior of the valve housing 217, while the second fluid port 207 is connected to a second pressure chamber 209.
  • the control port 208 is connected to a barrier pressure-pressure space 211 inside the valve housing 217. In the illustrated closed state, the pressure chambers 209, 212 and the pressure chamber 2011 are separated from each other by the closing element 204.
  • control port 208 is depressurized (eg by opening the pilot valve 30) and is at the first port 206, a pressure, then the pressure surface 212-1 on the closing element 204 with Pressure applied so that the closing element 204 in the representation of Fig. 3b pushes upwards, as rest on the opposite pressure surface 211-1 in the barrier pressure-pressure chamber 211 no pressure forces and the spring force of the spring 203 is usually negligible relative to the pressure force in the first pressure chamber 212. that is, the valve opens and the first port 206 and the second fluid port 207 are connected to each other.
  • a pressure acts in the barrier pressure pressure chamber 211, which acts on the pressure surface 211-1 and exerts a force on the closure element which exceeds a force which is caused by a pressure which is opposite to the pressure surface 211 -1 smaller pressure surface 212-1 acts (the pressure surface 212-1 in the first pressure chamber 212 is smaller than the pressure surface 211-1 in the barrier pressure-pressure chamber 211, so that a resultant force on the closure member 204 in the in Fig. 3b shown representation, which acts downward).
  • the check valve 210 is closed.
  • the throttle D1 is designed with a load applied of 200 bar for a maximum flow of 3I.
  • the pilot valve 30 may be configured such that it is switchable only when it falls below an applied limit pressure, for example, 50 bar or less. In this way it can be ensured in a simple manner that the pilot valve 30 can be opened only at a sufficiently low pressure in Senkstrang 9, while at normal pressures when lowering under load, for example, 200 bar, an opening of the pilot valve 30 is excluded.
  • the pressure sensor 34 can thus be dispensed with, whereby a simple design of the lifting module without a pressure sensor 34 can be achieved (in FIG Fig. 3a indicated by circle around pressure sensor 34).
  • FIG. 4 is a further illustrative embodiment of the lifting module H described, with respect to the 2/2-way valve 19 'of the in Fig. 2 illustrated 2/2-way valve 19 is different.
  • the same reference numerals in FIG Fig. 4 denote components of the lifting device H previously described with reference to FIG Fig. 2 have been described and accordingly in Fig. 4 are used.
  • Fig. 4 For a corresponding description, reference is made to the above description to avoid repetition.
  • a description is given Fig. 4 in terms of differences too Fig. 2 , This in Fig. 4 shown 2/2-way valve 19 'further corresponds to the foregoing with respect to the FIGS. 3a and 3b described 2/2-way valve 19 'and is therefore denoted by the same reference numerals.
  • Fig. 4 shows instead of an electrically controlled 2/2-way valve as a pilot valve 30, a hydraulically controlled pilot valve 30 '.
  • a pressure is derived, which is based on chokes D2, D3 to a hydraulic pressure compensator 30 'is applied.
  • the hydraulic pressure compensator 30 ' is configured such that the pressure compensator 30' is biased by a spring in the reverse direction, in which a flow of a pressure fluid through the pressure balance via a line SD 'to a control port of the 2/2 Directional valve 19 '(corresponds to 2/2-way valve 19' in Fig. 2 ) is tapped.
  • Fig. 5 shows a further illustrative embodiment of the lifting module H, wherein instead of in the Fig. 2 to 4 illustrated 2/2-way valve 19, 19 'is designed as a slide valve 2/2-way valve 19 "is shown Fig. 2 to 4 illustrated embodiments here is no 100% leak-free seal in the locked state of the 2/2-way valve 19 "given.
  • the 2/2-way valve 19 is preferably biased by a spring in an open direction, with a node 18 connected to a drain line 13. Downstream of the lowering valve 17 is a barrier pressure via a line SD" and a nozzle arranged in the line SD " D4 to the 2/2-way valve 19 "applied so that the derived via the throttle D4 barrier pressure produces a force on the 2/2-way valve 19 ", which counteracts the spring and leads to a deflection of the 2/2-way valve in the control direction opposite to the spring action when the spring force is exceeded -Wegeventils 19 ", in particular upstream of the node 18 in the drawstring 9, a pressure is tapped via a node 31, which on a control valve 30 'on the control side, ie parallel to the force of the spring, to the 2/2-way valve 19" is applied.
  • the pilot valve 30 ' may be formed according to illustrative embodiments as electrically controlled 2/2-way valve, which is controlled by means of a s / w magnet ES02. According to illustrative examples herein, the pilot valve 30 'in the de-energized case in the blocking position, wherein upon energization of the solenoid ES02 an up-regulation of the pilot valve 30' takes place in the up direction and a connection between the node 31 and the 2/2-way valve 19 "is made in the up direction ,
  • the throttle D4 is in Fig. 5 designed such that at a load pressure in the positive train 9 above a certain pressure value (ie, a pressure exerted on the 2/2-way valve 19 "in the direction of control a force against the spring can connect the Senkstrangs 9 with the drain line 13 by the 2/2-way valve is interrupted, provided that the pilot valve 30 'in the in Fig. 5 is shown shut-off position.
  • a certain pressure value ie, a pressure exerted on the 2/2-way valve 19 "in the direction of control a force against the spring can connect the Senkstrangs 9 with the drain line 13 by the 2/2-way valve is interrupted, provided that the pilot valve 30 'in the in Fig. 5 is shown shut-off position.
  • the solenoid ES02 When the solenoid ES02 is energized, the 2/2-way valve 19 "is activated, so that a connection between the node 18 and the discharge line 13 is controlled by the pilot valve 30 'independently of the pressure
  • Illustrated illustrative embodiments show lifting and lowering operations.
  • lifting the lowering valve 17 is in the illustrated de-energized state, while the lifting valve 15 is turned on, in particular by energizing the magnet EP01.
  • a lifting operation is set, wherein the lifting speed depends on a slide position of the lifting valve 15.
  • Senkoperationen carried out in that the lifting valve 15 is kept de-energized, in particular the magnet EP01 is not energized and the lifting valve 15 held in the illustrated closed position position, while the lowering valve is switched in the forward direction, in particular by energizing the magnet EP 02.
  • lowering may be done under load or without load.
  • the lowering with load can be limited to a certain lowering speed, for example, to a lowering speed of a maximum of 0, 6 m / s.
  • a pressure sensor see pressure sensor 34 in FIG Fig. 2 and optional in Fig. 3a ) detects the prevailing in the sunk strand 9 load pressure and depending on the detected pressure, energization of the magnets EP02 and ES01 done (alternatively without pressure sensor 34 in Fig. 3a can the pilot valve 30 only at pressures below a threshold, for example. Below 50 bar (ie, no or low load) be switched).
  • Senkstrang 9 a pressure much smaller than a load pressure (pressure under load condition, especially much less than 200 bar), eg 50 bar or less, are detected and depending on this pressure with respect to a predetermined limit, ie below the limit, a
  • energization of the magnet ES01 may depend on a state of charge of a battery operating the motor of the pump 6, so that, for example, the magnet is energized
  • the magnet ES01 may be kept de-energized upon detection of a sufficiently high state of charge of the battery, and instead a circulation operation for energy dissipation by the circulation valve UL may be provided.
  • a redundant lowering can be implemented, in the event of malfunction of the lowering valve 17, for example, clogging by dirt particles (metal chips from hydraulic cylinder) an undesirable lowering is avoided by the fact that the 2/2-way valve is kept closed, especially the magnet ES01 de-energized and the pump is kept off. For example, it is detected via a seat contact in the seat of an operator of a material handling vehicle when it rises from the seat, so that in case of insufficient weight load of the seat no energization of the magnet ES01 and thus no opening of the 2/2-way valve can be done.
  • the modular design makes it possible to flange several parallel modules to interfaces on the lifting module, so that additional lifting and tilting is possible.
  • Each of the in the Fig. 2 to 5 illustrated embodiments shows an emergency lowering.
  • LB test is conventionally carried out by the manufacturer in a test box and serves to set a stroke limiter or countersunk brake in such a way that, when the hose breaks, a maximum lowering of maximum speed is less than a predetermined limit speed.
  • current is applied to the magnets EP02, ES01 under load, ie application of, for example, a voltage of 1000 mV to the magnet ES01, in order to make it possible to relieve the drawstring from the tank T.

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Hubmodul (H), insbesondere für Flurförderfahrzeuge wie Gabelstapler, Hubgerüste, Mobilhydraulikgeräte, Arbeitsfahrzeuge oder dergleichen, mit einem Hebestrang (5) und einem Senkstrang (9) bereit, an die ein Hydroverbraucher, insbesondere ein Hydraulikzylinder anschließbar ist. Der Hebestrang (5) ist durch eine vom einen Motor (M) angetriebene Pumpe (6) mit einem unter Lastdruck stehenden Druckmittel beaufschlagbar. Im Senkstrang (9) ist ein Senkventil (17) angeordnet, um beispielsweise eine Senkgeschwindigkeit einzustellen. Im Senkstrang (9) ist stromab des Senkventils (17) eine Verzweigung (18) angeordnet, an der sich der Senkstrang (9) in einen Rückführungsstrang (13') und eine Ablassleitung (13) verzweigt. Über den Rückführungsstrang (13') ist damit ein im Senkstrang (9) geführtes Druckmittel zur Energierückgewinnung der Pumpe (6) zuführbar, so dass die Pumpe (6) zur Energierückgewinnung über das im Rückführungsstrang (13') geführte Druckmittel motorisch betrieben werden kann. Ferner weist das Hubmodul (H) stromab der Verzweigung (18) ein in der Ablassleitung (13) angeordnetes 2/2-Wegeventil mit einer Absperrstellung auf, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang (9) und der Ablassleitung (13) abgesperrt ist, und einer Durchlassstellung auf, in der das im Senkstrang (9) geführte Druckmittel über die Ablassleitung (13) zu einem Tank (T) abfließen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hubmodul der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • Für Hubmodule z.B. von Flurförderfahrzeugen wie Gabelstaplern oder in Hubgerüsten, Arbeitsfahrzeugen oder dergleichen, gelten strenge Sicherheitsvorschriften, um sicher zu stellen, dass eine beim Senken angehaltene Last tatsächlich angehalten wird und dann stehenbleibt und in keinem Fall unkontrollierte Senkbewegungen ausführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass nach längeren Einsatzzeiten des Hubmoduls in Druckmittel unvermeidbare Verschmutzungen oder Metallspäne auftreten, die trotz vorgeschalteter Filtervorrichtungen in Hauptströmungswegen zirkulieren und sich in hydraulischen Elementen absetzen und deren Funktion beeinträchtigen und/oder zunichte machen können, wodurch die geforderte Sicherheit gegen unkontrollierte Lastsenkbewegungen oder eine nicht anhaltende Last nicht gegeben ist.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Hubvorrichtung, die in der Schrift EP 2 058 270 A1 beschrieben ist.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Hubvorrichtung ist beispielsweise in einem batteriebetriebenen Flurförderfahrzeug, beispielsweise einem Hubmaststapler, zur Betätigung eines Hubzylinders V, z.B. für einen Hebemast, angeordnet. Der Hubzylinder V ist beim Anschluss einer Arbeitsleitung 103 durch eine Senkdrossel 102 abgesichert. Der Druck in der Arbeitsleitung 103 wird von einem Drucksensor 134 erfasst. Die Arbeitsleitung 103 verzweigt sich an einem Knoten 104 in einen Hebestrang 105 und einen Senkstrang 109. Der Hebestrang 105 ist mit einer Pumpe 106 verbunden, wobei die Pumpe 106 in batteriebetriebenen Flurförderfahrzeugen durch einen Motor M' betrieben wird. Die Pumpe 106 ist an einen Tank T' über ein zum Tank sperrendes Rückschlagventil 110 angeschlossen.
  • Zum Regeln einer Arbeitsgeschwindigkeit am Hubzylinder V, wie z.B. einer Hebegeschwindigkeit eines Hebezylinders, ist im Hebestrang 105 ein Proportional-Druckregelventil 115 mit einem Proportional-Magneten 116 angeordnet. Das Proportional-Druckregelventil 115 wird beim Heben gegebenenfalls durch eine Drehzahlregelung der Pumpe 106 unterstützt.
  • Im Senkstrang 109 ist zum Regeln der Senkgeschwindigkeit des Hubzylinders V stromab des Knotens 104 ein Proportional-Druckregelventil 117 mit einem Proportional-Magneten 118 angeordnet. Parallel zum Senkstrang 109 ist ein Tankstrang 113 vorgesehen, der durch ein manuell bedienbares Notventil 113N eine Verbindung des Knotens 104 mit dem Tank T' bildet. Dadurch kann im Falle einer Fehlfunktion Druckmittel vom Hubzylinder V über das Notventil 113N und den Tankstrang 113 zum Tank T' abgelassen werden.
  • Es ist im allgemeinen wünschenswert, dass Hubvorrichtungen, wie die oben beschriebene bekannte Hubvorrichtung, den folgenden Anforderungen genügen: Neutralumlauf, Hebefunktion, Senken mit Last bei Energierückführung, Senken ohne Last, Dissipation von überschüssiger Energie, redundantes Senken, Parallelbetätigung für Heben und Neigen bei mehreren Hubmodulen, Notablass und Möglichkeit zur Durchführung eines LB-Tests.
  • Ausgehend von dem oben diskutierten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Hubmodul für eine Hubvorrichtung bereitzustellen, die eine Energierückgewinnung mit verbesserter Energieeffizienz ermöglicht.
  • Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Hubmodul gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 definiert.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Hubmodul, insbesondere für Flurförderfahrzeuge wie Gabelstapler, Hubgerüste, Mobilhydraulikgeräte, Arbeitsfahrzeuge oder dergleichen, mit einem Hebestrang und einem Senkstrang bereit, an die ein Hydroverbraucher, insbesondere ein Hydraulikzylinder anschließbar ist. Der Hebestrang ist durch eine vom einen Motor angetriebene Pumpe mit einem unter Lastdruck stehenden Druckmittel beaufschlagbar. Im Senkstrang ist ein Senkventil angeordnet, um beispielsweise eine Senkgeschwindigkeit einzustellen. Der Senkstrang weist stromab des Senkventils eine Verzweigung auf, an der sich der Senkstrang in einen Rückführungsstrang und eine Ablassleitung verzweigt. Über den Rückführungsstrang ist damit im Senkstrang geführtes Druckmittel zur Energierückgewinnung der Pumpe zuführbar, so dass die Pumpe zur Energierückgewinnung über das im Rückführungsstrang geführte Druckmittel motorisch betrieben werden kann. Ferner weist das Hubmodul stromab der Verzweigung ein in der Ablassleitung angeordnetes 2/2-Wegeventil mit einer Absperrstellung auf, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang und der Ablassleitung abgesperrt ist, und einer Durchlassstellung auf, in der das im Senkstrang geführte Druckmittel über die Ablassleitung zum Tank abfließen kann. Dadurch wird zum Einen ein Senken unter Last mit Energierückgewinnung ermöglicht, die dadurch, dass im Rückführungsstrang kein hydraulischer Widerstand beispielsweise durch ein im Rückführungsstrang stromab des Senkventils angeordnetes Ventil angeordnet ist, eine gute Energieeffizienz aufweist. Weiterhin kann durch das in der Ablassleitung angeordnete 2/2-Wegeventil im Falle eines Senkens ohne Last erreicht werden, dass der im Falle ohne Last im Senkstrang auftretende Druck, der im Allgemeinen nicht zur Energierückgewinnung ausreicht, über die Ablassleitung zum Tank hin entlastet wird.
  • In einer anschaulichen Ausgestaltung ist das 2/2-Wegeventil durch einen über eine Drossel aus dem Lastdruck abgeleiteten Sperrdruck in einer Richtung zur Absperrstellung des 2/2-Wegeventils beaufschlagbar und das 2/2- Wegeventil ist in einem vom Sperrdruck entlasteten Zustand in der Durchlassstellung beaufschlagt. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise ein kompaktes 2/2-Wegeventil realisieren, da die Steuerung des 2/2-Wegeventils nicht vom vollen Lastdruck erfolgt.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung hierin umfasst das Hubmodul ferner ein elektrisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung hin entlastbar. Dies stellt eine einfache Weise zur elektrischen Steuerung der verschiedenen Stellungen des 2/2-Wegeventils an der Verzweigung in der Ablassleitung dar.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil als s/w-Magnetventil ausgebildet. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Realisierung des 2/2-Wegeventils dar.
  • In einer anderen anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil im stromlosen Zustand durch eine Feder in einer leckagefreie Sperrstellung beaufschlagt.
  • In einer wieder anderen anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil ausgebildet, so dass es bei einem Lastdruck von 50 bar oder mehr nicht schaltbar ist. Dadurch kann eine einfache Steuerung des 2/2-Wegeventils erfolgen, die unabhängig von einer Druckmessung im Senkstrang ist.
  • In einer anderen anschaulichen Ausgestaltung umfasst das Hubmodul ferner ein als Druckwaage ausgebildetes hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das 2/2-Wegeventil stromab der Verzweigung in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung hin entlastbar ist, wenn der Lastdruck im Senkstrang einen Grenzwert unterschreitet. Dadurch wird alternativ zum elektrisch gesteuerten 2/2-Wegeventil ein hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil umgesetzt.
  • In einer weiteren anschaulicheren Ausgestaltung hierin wird die Druckwaage durch eine Feder in Auf-Steuerrichtung, in der der Sperrdruck zur Ablassleitung entlastet wird, vorgespannt, und die Druckwaage ist in Zu-Steuerrichtung der Feder entgegenwirkend mit einem aus dem Lastdruck abgeleiteten Zu-Steuerdruck beaufschlagbar, wobei der Sperrdruck in Zu-Steuerrichtung an das 2/2-Wegeventil angelegt werden kann. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Realisierung der hydraulischen Vorsteuerung des 2/2-Wegeventils dar.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung ist das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung in Richtung zur Absperrstellung parallel zum Sperrdruck federbelastet.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung wird der von der Pumpe angetriebene Motor bei Energierückgewinnung als Generator angetrieben.
  • In einer vorteilhafteren Ausgestaltung hierin wird das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung abhängig von einer am Generator auftretenden Spannung oder von einem Ladezustand einer mit dem Generator gekoppelten wiederaufladbaren Batterie gesteuert. Dadurch kann ein Überladen einer mit dem Generator gekoppelten Batterie zur Versorgung des Motors verhindert werden.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung wird das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung abhängig von einem im Senkstrangauftretenden Lastdruck gesteuert.
  • In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung ist das Senkventil abhängig vom Lastdruck zur Begrenzung einer Senkgeschwindigkeit während eines Senkens ausgebildet, wobei die Senkgeschwindigkeit abhängig von einer Drehzahl des Motors eingestellt wird.
  • Weitere Vorteile und anschauliche Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Figuren hervor, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen und:
    • Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild einer bekannten elektrohydraulischen Hubvorrichtung darstellt;
    • Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild eines Hubmoduls mit Pumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
    • Fig. 3a schematisch ein Hubmodul gemäß einer zweiten anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • Fig. 3b schematisch ein Rückschlagventil aus Fig. 3a darstellt;
    • Fig. 4 schematisch ein Hubmodul gemäß einer dritten anschaulichen Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
    • Fig. 5 schematisch eine vierte anschauliche Ausführungsform eines Hubmoduls gemäß der Erfindung darstellt.
  • Hinsichtlich Fig. 2 wird nun eine anschauliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
  • Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil einer elektrohydraulischen Hubvorrichtung mit einem Hubmodul H gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die beispielsweise in einem batteriebetriebenen Flurförderfahrzeug, etwa einen Hubmaststapler, angeordnet ist, um zumindest einen hydraulischen Verbraucher (nicht dargestellt), beispielsweise einen Hebezylinder für einen Hubmast (nicht dargestellt), zu betätigen. Der hydraulische Verbraucher (nicht dargestellt) ist mit einem Anschluss des Hubmoduls H an einer Arbeitsleitung 3 über eine Senkdrossel (nicht dargestellt) abgesichert, die zwischen dem Hubmodul H und dem Hydroverbraucher (nicht dargestellt) angeordnet ist.
  • Die Arbeitsleitung 3 verzweigt sich an einem Knoten 4 in einen Hebestrang 5 und einen Senkstrang 9. An dem Hebestrang 5 ist eine durch einen Motor M angetriebene Pumpe 6 angeschlossen, die ihrerseits an einen Tank T über ein zum Tank sperrendes Rückschlagventil 10 angeschlossen ist. Die Pumpe führt während ihres Pumpbetriebs dem Hubmodul H ein hydraulisches Druckmittel zu, das dem Hubmodul H an einem Versorgungsanschluss P des Hubmoduls H1 zugeführt wird. Der Versorgungsanschluss P ist im Hubmodul H mit dem Hebestrang 5 verbunden. Über einen Ablassanschluss R ist das Hubmodul H mit dem Tank T verbunden.
  • Ein in der Arbeitsleitung auftretender Druck wird über einen Drucksensor 34 erfasst, der momentane Druckdaten erzeugt und an eine elektronische Steuerung (nicht dargestellt) der Hubvorrichtung weiterleitet und/oder über eine Anzeigevorrichtung (nicht dargestellt) für einen Bediener der Hubvorrichtung ausgibt.
  • Im Hebestrang 5 ist zum Regeln der Hebegeschwindigkeit ein Proportional-Druckregelventil 15 mit einem Proportional-Magneten EP01 angeordnet. In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann das Proportional-Druckregelventil 15 bei einer Hebeoperation der das Hubmodul H umfassenden Hebevorrichtung gegebenenfalls durch eine Druckzahlregelung der Pumpe 6 unterstützt sein.
  • Im Senkstrang 9 ist zum Regeln der Senkgeschwindigkeit stromab des Knotens 4 ein Proportional-Druckregelventil 17 mit einem Proportional-Magneten EP02 angeordnet. Weiterhin befindet sich im Senkstrang 9 stromab des Proportional-Druckregelventils 17 ein Knoten 18, an dem sich der Senkstrang 9 in einen Rückführungsstrang 13' und einen Zweig 18' verzweigt. Der Zweig 18' geht in eine Ablassleitung 13 über, die mit dem Ablassanschluss R des Hubmoduls verbunden ist.
  • Der Rückführungsstrang 13' ist mit einem Rückführungsanschluss ER des Hubmoduls H verbunden. Über den Rückführungsanschluss kann ein über den Rückführungsstrang 13' geführtes Druckmittel der Pumpe 6 zur Energierückgewinnung direkt zugeführt werden. Im Falle eines Senkbetriebs mit Energierückgewinnung wird die Pumpe 6 durch ein über den Rückführungsstrang 13' zurückgeführtes hydraulisches Druckmittel betrieben. Die Pumpe 6 treibt wiederrum den Motor M an, der ausgebildet ist, in einem Generatormodus als Generator zu agieren. Durch den im Generatormodus betriebenen Motor M wird nun eine Spannung induziert, die z.B. abgegriffen werden kann, um eine Batterie (nicht dargestellt) oder ein anderes Speichermedium für elektrische Energie zu laden. Von der geladenen Batterie oder dem Speichermedium kann z.B. die Hubvorrichtung die zu einer Hebevorrichtung erforderliche elektrische Energie zum Betrieb des Motors M beziehen. Weiterhin kann z.B. durch die Batterie oder durch das Speichermedium eine Versorgung von elektrischen und/oder elektronischen Einheiten der Hubvorrichtung (beispielsweise Drucksensor 34 und/oder elektronische Steuereinheit) mit elektrischer Energie erfolgen.
  • Stromab des Knotens 18 ist zwischen dem Zweig 18' und der Ablassleitung ein 2/2-Wegeventil 19 angeordnet, wobei in der dargestellten Absperrstellung des 2/2-Wegeventils 19 eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang 9, insbesondere zwischen dem Zweig 18' und der Ablassleitung 13, nicht Fluidverbindung besteht (die Fluidverbindung zwischen dem Zweig 18' und der Ablassleitung 13 ist unterbrochen, insbesondere ist ein Durchfluss durch das 2/2-Wegeventil 19 leckagefrei abgesperrt). In einer Durchlassstellung des 2/2-Wegeventils 19 wird das im Senkstrang 9 geführte Druckmittel durch das 2/2-Wegeventil 19 über die Ablassleitung 13 zum Tank T abgeführt.
  • In der in Fig. 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform liegt über dem Zweig 18' der am Knoten 18 im Senkstrang 9 stromab des Senkventils 17 abgegriffene Druck am 2/2-Wegeventil 19 an, das einen seitlichen Auslass 111 aufweist, der mit der Ablassleitung 13 verbunden ist. Insbesondere ist das 2/2-Wegeventil 19 demgemäß mit einer Druckvorsteuerung über eine Steuerleitung 14 zum Tank T versehen. In der Steuerleitung 14 ist stromab des 2/2-Wegeventils 19 ein Vorsteuerventil 30 angeordnet, das beispielsweise als Magnetvorsteuerventil ausgebildet ist (z.B. ein s/w-Magnetventil).
  • Das Vorsteuerventil 30 weist gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung einen Magneten ES01 auf, der im stromlosen Zustand das Vorsteuerventil 30 in der dargestellten Sperrsteuerung hält. Bei Bestromung des Magneten ES01, beispielsweise unter Anlegung einer Spannung kleiner als 1000 mV (z.B. in einem Bereich von 400 bis 600 mV) wird die Steuerleitung 14 mit einer Tankleitung 24 verbunden, über die ein am seitlichen Auslass 111 des 2/2-Wegeventils 19 ausgegebenes Druckmittel dem Tankanschluss R des Hubmoduls H zugeführt wird, wodurch eine Druckentlastung des im Senkstrang 9 geführten Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht wird.
  • Gemäß anschaulicher Ausführungsformen umfasst das 2/2-Wegeventil 19 in einer Ringkammer 110 einen verschiebbar geführten, abgedichtet beweglichen Stufenkolben 112 mit einem ein Ventilschließglied definierenden Kolbenansatz 117, der mit einem axialen Ventilsitz 113 in Sitzventilbauweise zusammenwirkt. An der dem Ventilsitz 113 abgewandten Seite des Stufenkolbens 112 ist eine Sperrdruck-Steuerkammer 114 vorgesehen, in der, vorzugsweise, eine Feder 115 enthalten ist, die den Stufenkolben 112 in Richtung zur gezeigten Absperrstellung beaufschlagt. Die Sperrdruck-Steuerkammer 114 ist mit der Steuerleitung 14 verbunden. Die Beaufschlagungsfläche des Stufenkolbens 112 in der Ringkammer 110 und in der Sperrdruck-steuerkammer 114 sind zumindest im Wesentlichen gleich groß und insbesondere größer als die Beaufschlagungsfläche des Kolbenansatzes 117 am Ventilsitz 113. Im Stufenkolben 112 (oder in einem Gehäuse des 2/2-Wegeventils 19) verläuft ein Bypass von der Ringkammer 110 zur Sperrdruck-Steuerkammer 114, der eine Drossel 116 enthält. Alternativ könnte die Drossel 116 in einem Bypass-Kanal im Gehäuse des 2/2-Wegeventils 19 untergebracht sein.
  • Damit ist in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform das Vorsteuerventil 30 in der Steuerleitung 14 durch die Drossel 116 gegenüber den Hauptströmungswegen isoliert, wobei die Drossel 116 Verunreinigungen zurückhalten oder wie ein Filter funktionieren kann. Es kann somit die Gefahr einer Funktionsstörung beim Vorsteuerventil 30 gering gehalten werden. Im Falle einer Funktionsstörung des 2/2-Wegeventils 19 besteht die Möglichkeit durch eine geeignete Steuerung des Senkventils 17 in Absperrstellung ein unkontrolliertes Absenken einer Last zu verhindern. Die Ventile 17 und 19 stellen in dieser Hinsicht ein redundantes System dar.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand des 2/2-Wegeventils 19 wird aus dem Lastdruck in der Ringkammer 110 des 2/2-Wegeventils 19 über die Drossel 116 ein Sperrdruck in der Sperrdruck-Steuerkammer 114 aufgebaut, der im 2/2-Wegeventil 19 den Kolbenansatz 117 am Ventilsitz 113 in der Absperrstellung leckagefrei hält. Somit wird das 2/2-Wegeventil 19 durch das in Absperrstellung gehaltene Vorsteuerventil 30 in seiner Absperrstellung gehalten. Im Falle einer Öffnung des Vorsteuerventils 30 erfolgt eine Druckentlastung in der Sperrdruck-Steuerkammer 114, wobei der in der Sperrdruck-Steuerkammer 114 aufgebaute Sperrdruck über die Tankleitung 24 zum Tank hin abgebaut wird. Dadurch wird die Sperrdruck-Steuerkammer 114 des 2/2-Wegeventils 19 entlastet und ein querschnittgroßer Abströmweg mittels der Ablassleitung 13 zum Tank T hin wird freigegeben, was eine Entlastung eines im Senkstrang 9 geführten Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann eine mechanische Begrenzung für den maximalen Öffnungshub des Stufenkolbens 112 im 2/2-Wegeventil 19 vorgesehen werden, so dass das 2/2-Wegeventil 19 als Senkbremse arbeiten kann, die eine maximale Senkgeschwindigkeit eines Hydroverbrauchers auf z.B. maximal 0,6 m/s unter Last begrenzt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Begrenzung der Senkgeschwindigkeit durch eine geeignete Steuerung der Magneten EP02 und ES01 abhängig von einer Drehzahl der Pumpe 6 und/oder des Motors M erfolgen. Hierin wird die Drehzahl der Pumpe 6 und/oder des Motors M über einen Drehzahlsensor (nicht dargestellt) überwacht, der abhängig von der Drehzahl Auslenkungen des Senkventils 17 und/oder des Vorsteuerventils 30 über die Magneten EP02, ES01 geeignet steuert.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Hubmodul H weist ferner einen Notablass N auf, durch den manuell am Knoten 4 eine Verbindung zwischen der Arbeitsleitung 3 und dem Ablassanschluss R (und damit zum Tank T) hergestellt werden kann.
  • In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das Hubmodul H weiterhin ein Umlaufventil UL, durch das ein Neutralumlauf (z.B. in Leerlaufoperationen eines Flurförderfahrzeugs) bereitgestellt wird. Zusätzlich kann über das Umlaufventil UL eine Energievernichtung beim Senken unter Last erfolgen, bei der z.B. im Falle einer voll geladenen Batterie über den hydraulischen Widerstand des Umlaufventils UL eine Dissipation überschüssiger Energie erreicht werden kann. Gemäß einem anschaulichen Beispiel kann das Umlaufventil UL einen Druckabfall Δp von 10 bar bereitstellten.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt ein Hubmodul mit Senkstrang 9, der insbesondere beim Senken unter Last ungedrosselt mit dem Rückführungsstrang 13' verbunden ist.
  • Fig. 3a zeigt eine weitere anschauliche Ausführungsform des Hubmoduls H, die sich hinsichtlich des 2/2-Wegeventils 19' von dem in Fig. 2 dargestellten 2/2-Wegeventils 19 unterscheidet. Im Vergleich mit Fig. 2 gleiche Bezugszeichen in Fig. 3a bezeichnen Komponenten der Hubvorrichtung H, die vorangehend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurden und entsprechend in Fig. 3a eingesetzt sind. Für eine entsprechende Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholung auf die entsprechende Beschreibung oben verwiesen. Insoweit erfolgt eine Beschreibung zu Fig. 3a hinsichtlich der Unterschiede zu Fig. 2.
  • Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt in Fig. 3a keine Ableitung eines Sperrdrucks durch eine im 2/2-Wegeventil angeordnete Drossel (vgl. Drossel 116 in Fig. 2), sondern es wird ein Sperrdruck stromauf des Senkventils 17 zwischen Senkventil 17 und Knoten 4 über eine Leitung SD und eine in der Leitung SD angeordnete Drossel D1 abgeleitet. Ein zwischen Zweig 18' und Ablassleitung 13 angeordnetes 2/2-Wegeventil 19' ist zum besseren Verständnis in Fig. 3b anhand eines Rückschlagventils 210 dargestellt.
  • Gemäß der in Fig. 3b dargestellten Ausführungsform ist das Rückschlagventil 210 in einem Gehäuse 217 mit einem Schließelement 204 angeordnet, das eine Verbindung zwischen einem ersten Fluidanschluss 206 und einem zweiten Fluidanschluss 207 herstellen bzw. trennen kann. Über einen Steueranschluss 208 kann das Trennen bzw. Verbinden des ersten und zweiten Fluidanschlusses 206, 207 gesteuert werden. Zum Beispiel kann das Schließelement 204 hierbei anhand einer optionalen Feder 203 in der dargestellten geschlossenen Stellung gehalten werden. Der erste Fluidanschluss 206 ist mit einem ersten Druckraum 212 im Inneren des Ventilgehäuses 217 verbunden, während der zweite Fluidanschluss 207 mit einem zweiten Druckraum 209 verbunden ist. Der Steueranschluss 208 ist mit einem Sperrdruck-Druckraum 211 im Inneren des Ventilgehäuses 217 verbunden. In dem dargestellten geschlossenen Zustand sind die Druckräume 209, 212 und der Druckraum 2011 durch das Schließelement 204 voneinander getrennt.
  • Ist nun Steueranschluss 208 drucklos (z.B. durch Öffnen des Vorsteuerventils 30) und liegt am ersten Anschluss 206 ein Druck an, so wird die Druckfläche 212-1 am Schließelement 204 mit Druck beaufschlagt, so dass sich das Schließelement 204 in der Darstellung von Fig. 3b nach oben schiebt, da auf die gegenüberliegende Druckfläche 211-1 in der Sperrdruck-Druckkammer 211 keine Druckkräfte anliegen und die Federkraft der Feder 203 in der Regel gegenüber der Druckkraft in der ersten Druckkammer 212 vernachlässigbar ist. d.h., das Ventil öffnet sich und der erste Anschluss 206 und der zweite Fluidanschluss 207 sind miteinander verbunden.
  • Bei geschlossenem Vorsteuerventil 30 liegt in der Sperrdruck-Druckkammer 211 ein Druck an, der auf die Druckfläche 211-1 wirkt und eine Kraft auf das Schließelement ausübt, die eine Kraft übersteigt, die durch einen Druck hervorgerufen wird, der auf die gegenüber der Druckfläche 211-1 kleineren Druckfläche 212-1 wirkt (die Druckfläche 212-1 in der ersten Druckkammer 212 ist kleiner als die Druckfläche 211-1 in der Sperrdruck-Druckkammer 211, so dass sich eine resultierende Kraft auf das Schließelement 204 in der in Fig. 3b dargestellten Darstellung ergibt, die nach unten wirkt). Demzufolge ist das Rückschlagventil 210 geschlossen.
  • Gemäß anschaulichen Beispielen ist die Drossel D1 bei anliegender Last von 200 bar für einen maximalen Durchfluss von 3I ausgelegt.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann das Vorsteuerventil 30 derart ausgelegt sein, dass es erst bei Unterschreitung eines anliegenden Grenzdrucks, beispielsweise von 50 bar oder weniger, schaltbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass das Vorsteuerventil 30 erst bei einem hinreichend kleinen Druck im Senkstrang 9 geöffnet werden kann, während bei normalem Drücken beim Senken unter Last, beispielsweise 200 bar, ein Öffnen des Vorsteuerventils 30 ausgeschlossen wird. In entsprechenden anschaulichen Ausführungsformen kann somit auf den Drucksensor 34 verzichtet werden, wodurch sich eine einfache Auslegung des Hubmoduls ohne Drucksensor 34 erreichen lässt (in Fig. 3a durch Kreis um Drucksensor 34 angedeutet).
  • Mit Bezug auf Fig. 4 wird eine weitere anschauliche Ausführungsform des Hubmoduls H beschrieben, die sich hinsichtlich des 2/2-Wegeventils 19' von dem in Fig. 2 dargestellten 2/2-Wegeventils 19 unterscheidet. Im Vergleich mit Fig. 2 gleiche Bezugszeichen in Fig. 4 bezeichnen Komponenten der Hubvorrichtung H, die vorangehend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurden und entsprechend in Fig. 4 eingesetzt sind. Für eine entsprechende Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholung auf die entsprechende Beschreibung oben verwiesen. Insoweit erfolgt eine Beschreibung zu Fig. 4 hinsichtlich der Unterschiede zu Fig. 2. Das in Fig. 4 dargestellte 2/2-Wegeventil 19' entspricht ferner dem vorangehend hinsichtlich den Figuren 3a und 3b beschriebenem 2/2-Wegeventil 19' und ist deshalb mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Fig. 4 zeigt anstelle eines elektrisch gesteuerten 2/2-Wegeventils als Vorsteuerventil 30 ein hydraulisch gesteuertes Vorsteuerventil 30'. Beispielsweise wird am Knoten 4 über eine Leitung 29 ein Druck abgeleitet, der anhand von Drosseln D2, D3 an eine hydraulische Druckwaage 30' angelegt wird. Die hydraulische Druckwaage 30' ist dabei derart konfiguriert, dass die Druckwaage 30' durch eine Feder in Sperrrichtung vorgespannt ist, in der ein Durchfluss eines durch die Drossel D2 abgeleiteten Druckmittels durch die Druckwaage über eine Leitung SD' an einen Steueranschluss des 2/2-Wegeventils 19' (entspricht 2/2-Wegeventil 19' in Fig. 2) abgegriffen wird. Es liegt nun entgegen der Federwirkung ein über die Drossel D3 zugeführtes Druckmittel an der Druckwaage 30' an, wobei das mittels der Drossel D3 zugeführte Druckmittel eine entgegen der Feder wirkende Kraft auf die Druckwaage 30' ausübt und diese in Zu-Steuerrichtung auslenkt, sofern der durch die Drossel D an die Druckwaage 30' angelegte Druck auf die Druckwaage 30 eine die Federkraft übersteigende Krafteinwirkung auf die Druckwaage 30' erzeugt.
  • Im Falle der in Fig. 4 dargestellten Konfiguration der Druckwaage wird über diese ein in der Steuerdruckkammer des 2/2-Wegeventils 19' vorhandener Druck durch die Leitung SD' und eine Reservoir-Leitung 14 entlastet. Bei ausreichendem Druck über die Drossel D3 an die Druckwaage 30' erfolgt eine Verlagerung der Druckwaage 30' aus der in Fig. 4 dargestellten Stellung heraus, wodurch die Leitung SD' mit der Drossel D2 verbunden wird, so dass eine Ableitung eines Sperrdrucks an das 2/2-Wegeventil 19' erfolgt und dieses sich in der in Fig. 4 dargestellten Sperrstellung des 2/2-Wegeventils 19'befindet. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform stellt daher eine hydraulische Vorsteuerung für das 2/2-Wegeventil 19' bereit.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere anschauliche Ausgestaltung des Hubmoduls H, wobei anstelle des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten 2/2-Wegeventils 19, 19' ein als Schieberventil ausgebildetes 2/2-Wegeventil 19" dargestellt ist. Entgegen der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen ist hier keine 100% leckagefreie Abdichtung im Sperrzustand des 2/2-Wegeventils 19" gegeben.
  • Das 2/2-Wegeventil 19" ist vorzugsweise durch eine Feder in einer Aufsteuerrichtung vorbelastet, wobei ein Knoten 18 mit einer Ablassleitung 13 verbunden ist. Stromab des Senkventils 17 wird ein Sperrdruck über eine Leitung SD" und eine in der Leitung SD" angeordnete Düse D4 an das 2/2-Wegeventil 19" angelegt, so dass der über die Drossel D4 abgeleitete Sperrdruck eine Kraft auf das 2/2-Wegeventil 19" erzeugt, die der Feder entgegenwirkt und bei Übersteigen der Federkraft zu einer Auslenkung des 2/2-Wegeventils in Zu-Steuerrichtung entgegen der Federwirkung führt. Stromabwärts des Senkventils 17 und stromaufwärts des 2/2-Wegeventils 19", insbesondere stromaufwärts des Knotens 18 im Senkstrang 9, wird ein Druck über einen Knoten 31 abgegriffen, der über ein Vorsteuerventil 30' aufsteuerseitig, d.h. parallel zur Krafteinwirkung der Feder, an das 2/2-Wegeventil 19" angelegt wird.
  • Das Vorsteuerventil 30' kann gemäß anschaulicher Ausführungsformen als elektrisch gesteuertes 2/2-Wegeventil ausgebildet sein, das mittels eines s/w-Magneten ES02 ansteuerbar ist. Gemäß anschaulichen Beispielen hierin ist das Vorsteuerventil 30' im stromlosen Fall in Sperrstellung, wobei bei Bestromung des Magneten ES02 eine Aufsteuerung des Vorsteuerventils 30' in Aufsteuerrichtung erfolgt und eine Verbindung zwischen dem Knoten 31 und dem 2/2-Wegeventil 19" in Aufsteuerrichtung hergestellt wird.
  • Gemäß anschaulichen Ausführungsformen ist die Drossel D4 in Fig. 5 derart ausgebildet, dass bei einem Lastdruck im Senkstrang 9 über einem bestimmten Druckwert (d.h. ein Druck, der auf das 2/2-Wegeventil 19" in Zu-Steuerrichtung eine Kraft entgegen der Feder ausüben kann eine Verbindung des Senkstrangs 9 mit der Ablassleitung 13 durch das 2/2-Wegeventil unterbrochen wird, sofern sich das Vorsteuerventil 30' in der in Fig. 5 dargestellten Absperrstellung befindet. Bei Bestromung des Magneten ES02 erfolgt eine Aufsteuerung des 2/2-Wegeventils 19", so dass eine Verbindung zwischen dem Knoten 18 und der Ablassleitung 13 gesteuert durch das Vorsteuerventil 30' unabhängig von dem mittels der Drossel D4 abgeleiteten Druck erfolgt.
  • Die anhand der Fig. 2 bis 5 dargestellten anschaulichen Ausführungsformen erfüllen die Anforderung an das jeweils dargestellte Hubmodul H, wonach ein Neutralumlauf vorgesehen ist. Dies wird jeweils durch das Umlaufventil UL ermöglicht.
  • Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten anschaulichen Ausführungsformen zeigen Hebe- und Senkoperationen. Beim Heben ist das Senkventil 17 in dem dargestellten stromlosen Zustand, während das Hebeventil 15 aufgesteuert wird, insbesondere durch Bestromung des Magneten EP01. Dadurch wird eine Hebeoperation eingestellt, wobei die Hebegeschwindigkeit von einer Schieberstellung des Hebeventils 15 abhängt. Senkoperationen erfolgen dadurch, dass das Hebeventil 15 stromlos gehalten wird, insbesondere wird der Magnet EP01 nicht bestromt und das Hebeventil 15 in dem dargestellten geschlossenen Zustand Stellung gehalten, während das Senkventil in Durchlassrichtung geschaltet wird, insbesondere durch Bestromung des Magneten EP 02.
  • In der voran beschriebenen Senkoperation kann gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen ein Senken unter Last oder ohne Last erfolgen. Das Senken mit Last kann dabei auf eine bestimmte Senkgeschwindigkeit begrenzt werden, beispielsweise auf eine Senkgeschwindigkeit von maximal 0, 6 m/s. Hierzu kann anhand eines Drucksensors (vgl. Drucksensor 34 in Fig. 2 und optional in Fig. 3a) der im Senkstrang 9 vorherrschende Lastdruck erfasst und abhängig von dem erfassten Druck eine Bestromung der Magneten EP02 und ES01 erfolgen (alternativ ohne Drucksensor 34 in Fig. 3a kann das Vorsteuerventil 30 erst bei Drücken unter einem Grenzwert, bspw. unter 50 bar (d.h. keine oder geringe Last) schaltbar sein). Zum Beispiel kann bei Erfassung eines Drucks von 200 bar im Senkstrang, d.h. ein Senken mit Last, eine Bestromung des Magneten EP02 erfolgen, während der Magnet ES01 stromlos gehalten wird. Insbesondere wird dadurch das Senkventil 17 in Durchlassstellung gehalten, während sich das 2/2-Wegeventil zur Ablassleitung hin (vgl. 19 in Fig. 2, 19' in Fig. 3 und 19" in Fig. 5) öffnet. Im Falle eines Senkens ohne Last kann anhand des Drucksensors (vgl. Drucksensor 34 in Fig. 2 und Fig. 3) im Senkstrang 9 ein Druck sehr viel kleiner als ein Lastdruck (Druck unter Lastbedingung, insbesondere sehr viel kleiner als 200 bar), z.B. 50 bar oder weniger, erfasst werden und abhängig von diesem Druck hinsichtlich eines vorgegebenen Grenzwerts, d.h. Unterschreitung des Grenzwerts, eine Bestromung des Magneten ES01 zur Öffnung des 2/2-Wegeventils 19, 19', 19" erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bestromung des Magneten ES01 von einem Ladezustand einer den Motor der Pumpe 6 betreibenden Batterie abhängen, so dass beispielsweise eine Bestromung des Magneten ES01 im Falle eines Senkens bei geladener Batterie erfolgt. Demgegenüber kann der Magnet ES01 bei Erfassung eines ausreichend hohen Ladezustands der Batterie stromlos gehalten werden und stattdessen eine Umlaufbetätigung zur Energievernichtung durch das Umlaufventil UL vorgesehen sein.
  • Weiterhin kann anhand des Vorsteuerventils ein redundantes Senken umgesetzt werden, wobei im Falle einer Fehlfunktion des Senkventils 17, beispielsweise Verstopfung durch Schmutzpartikel (Metallspäne aus Hydrozylinder) ein unerwünschtes Senken dadurch vermieden wird, dass das 2/2-Wegeventil geschlossen gehalten wird, insbesondere der Magnet ES01 stromlos und die Pumpe im Aus-Zustand gehalten wird. Beispielsweise wird über einen Sitzkontakt im Sitz eines Bedieners eines Flurförderfahrzeugs erkannt, wenn dieser sich von dem Sitz erhebt, so dass bei ungenügender Gewichtsbelastung des Sitzes keine Bestromung des Magnets ES01 und damit in diesem Fall keine Öffnung des 2/2-Wegeventils erfolgen kann.
  • Die modulare Bauweise ermöglicht es, mehrere Parallelmodule an Schnittstellen am Hubmodul anzuflanschen, so dass zusätzlich Heben und Neigen ermöglicht wird.
  • Jede der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen zeigt einen Notablass.
  • Die in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellten Ausführungsformen erlauben die Durchführung eines LB-Tests. Ein LB-Test wird herkömmlicherweise beim Hersteller in einer Prüfbox durchgeführt und dient dazu, eine Hubbegrenzung bzw. Senkbremse derart einzustellen, dass bei Schlauchbruch höchsten ein Senken mit Maximalgeschwindigkeit geringer als einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit erfolgt. Zur Durchführung eines LB-Tests erfolgt eine Bestromung der Magneten EP02, ES01 unter Last, d.h. ein Anlegen von z.B. einer Spannung von 1000 mV an den Magneten ES01, um ein Entlasten des Senkstrangs zum Tank T hin zu ermöglichen.

Claims (13)

  1. Hubmodul (H), insbesondere für Flurförderfahrzeuge wie Gabelstapler, Hubgerüste, Mobilhydraulikgeräte, Arbeitsfahrzeuge oder dgl., mit einem Hebestrang (5) und einem Senkstrang (9), an die ein Hydroverbraucher, insbesondere ein Hydraulikzylinder, anschließbar ist, wobei, der Hebestrang (5) durch eine von einem Motor (M) angetriebene Pumpe (6) mit einem unter Lastdruck stehenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei im Senkstrang (9) ein Senkventil (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Senkstrang (9) stromab des Senkventils (17) eine Verzweigung (18) aufweist, an der sich der Senkstrang (9) in einen Rückführungsstrang (13') und eine Ablassleitung (13) verzweigt, wobei ein über den Rückführungsstrang (13') im Senkstrang (9) geführtes Druckmittel zur Energierückgewinnung der Pumpe (6) zuführbar ist, so dass die Pumpe (6) zur Energierückgewinnung über das im Rückführungsstrang geführte Druckmittel motorisch betreibbar ist, wobei das Hubmodul (H) ferner stromab der Verzweigung (18) ein in der Ablassleitung (13) angeordnetes 2/2-Wegeventil (19) mit einer Absperrstellung, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang (9) und der Ablassleitung (13) abgesperrt ist, und einer Durchlassstellung aufweist, in der das im Senkstrang (9) geführte Druckmittel über die Ablassleitung (13) zu einem Tank (T) abfließen kann.
  2. Hubmodul (H) nach Anspruch 1, wobei das 2/2-Wegeventil (19) durch einen über eine Drossel (116) aus dem Lastdruck abgeleiteten Sperrdruck in einer Richtung zur Absperrstellung des 2/2-Wegeventil (19) beaufschlagbar ist und das 2/2-Wegeventil (19) in einem vom Sperrdruck entlasteten Zustand in der Durchlassstellung beaufschlagt ist.
  3. Hubmodul (H) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein elektrisch gesteuertes 2/2-Wegeventil (30), durch das der das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18) in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung (13) hin entlastbar ist.
  4. Hubmodul (H) nach Anspruch 3, wobei das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil (30) als s/w-Magnetventil ausgebildet ist.
  5. Hubmodul (H) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das elektrische gesteuerte 2/2-Wegeventil (30) im stromlosen Zustand durch eine Feder in eine leckagefreie Sperrstellung beaufschlagt ist.
  6. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil (30) ausgebildet ist, so dass es bei einem Lastdruck von 50 bar oder mehr nicht schaltbar ist.
  7. Hubmodul (H) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein als Druckwaage (30') ausgebildetes hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das 2/2-Wegeventil stromab der Verzweigung (18) in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung (13) hin entlastbar ist, wenn der Lastdruck im Senkstrang (9) einen Grenzwert unterschreitet.
  8. Hubmodul (H) nach Anspruch 7, wobei die Druckwaage (30') durch eine Feder in Aufsteuerrichtung, in der der Sperrdruck zur Ablassleitung (13) entlastet wird, vorgespannt ist und die Druckwaage (30') in Zusteuerrichtung der Feder entgegenwirkend mit einem aus dem Lastdruck abgeleiteten Zusteuerdruck beaufschlagbar ist, wobei der Sperrdruck in Zusteuerrichtung an das 2/2-Wegeventil anlegbar ist.
  9. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18) in Richtung zur Absperrstellung parallel zum Sperrdruck federbelastet ist.
  10. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der von der Pumpe (6) angetriebene Motor (M) bei Energierückgewinnung als Generator angetrieben wird.
  11. Hubmodul (H) nach Anspruch 10, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18) abhängig von einer am Generator auftretenden Spannung oder von einem Ladezustand einer mit dem Generator gekoppelten wiederaufladbaren Batterie gesteuert wird.
  12. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18) abhängig von einem im Senkstrang (9) auftretenden Lastdruck gesteuert wird.
  13. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Senkventil (17) abhängig vom Lastdruck zur Begrenzung einer Senkgeschwindigkeit während eines Senkens ausgebildet ist, wobei die Senkgeschwindigkeit abhängig von einer Drehzahl des Motors (M) eingestellt wird.
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