EP3385215B1

EP3385215B1 - Hydraulischer hubantrieb einer mobilen arbeitsmaschine, insbesondere eines flurförderzeugs

Info

Publication number: EP3385215B1
Application number: EP18164844.5A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Schauer
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: EP3385215A1; EP3385215B9; DE102017107365A1

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Hubantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Hubschlittens, wobei der Hubantrieb einen Hubzylinder und ein Steuerventil zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs aufweist, wobei in einem von dem Hubzylinder zu einem Behälter geführten Senkenzweig eine Ablaufdruckwaage angeordnet ist, die von einer Federeinrichtung in Richtung einer Durchflussstellung und von dem in einem Signalpfad der Ablaufdruckwaage stromauf des Steuerventils anstehenden Druck in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt ist.
Derartige hydraulische Hubantriebe werden in mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeugen, zum Heben und Senken eines Hubschlittens, an dem ein Lastaufnahmemittel angebaut ist, beispielsweise eine Lastgabel, mit einer darauf befindlichen Last verwendet. Zur Steuerung der Senkenbewegung ist ein von einem Hubzylinder zu einem Behälter geführter Senkenzweig vorgesehen, in dem ein den Senkenbetrieb des Hubschlittens steuerndes Steuerventil angeordnet ist.
Die maximale Senkengeschwindigkeit des Hubschlittens mit Nennlast ist durch Normen auf den Wert von 0,6 m/s beschränkt.
Um diese maximale Senkengeschwindigkeit einzuhalten, ist es bekannt, ein Senkbremsventil außerhalb eines Steuerwegeventilblocks, in dem das Steuerventil zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs angeordnet ist, vorzusehen. Ein derartiges Senkbremsventil weist eine mechanische Limitierung des Ablaufvolumenstroms auf, um die maximale Senkengeschwindigkeit einzuhalten. Ein derartiges außerhalb des Steuerwegeventilblocks angeordnetes Senkbremsventil führt jedoch zu einer erhöhten Bauteileanzahl des Hubantriebs, einem vergrößerten Platzbedarf und erfordert einen zusätzlichen Verrohrungs- bzw. Verschlauchungsaufwand, wodurch sich der Montageaufwand erhöht und die Gefahr von Leckagestellen erhöht wird. Bei einem außerhalb des Steuerwegeventilblocks angeordneten Senkbremsventil ist zudem sicherzustellen, dass die Federvorspannung, die den Ablaufvolumenstrom und damit die Senkengeschwindigkeit limitiert, gegen Lösen gesichert ist, wodurch die Fertigungsaufwand erhöht und die Prozesssicherheit kritisch wird. Zudem weisen derartige Senkbremsventile einen hohen Durchflusswiderstand auf.
Um diese maximale Senkengeschwindigkeit einzuhalten, ist es weiterhin bekannt, in den Steuerwegeventilblock, in dem das Steuerventil zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs angeordnet ist, im Senkenzweig eine Ablaufdruckwaage anzuordnen. Die in dem Senkenzweig angeordnete Ablaufdruckwaage regelt die Senkengeschwindigkeit des Hubantriebs über den Ablaufvolumenstrom. Durch den Einbau der Ablaufdruckwaage in den Steuerwegeventilblock ergibt sich kein zusätzlicher Platzbedarf für die Ablaufdruckwaage und es entfällt ein zusätzlichen Verrohrungs- bzw. Verschlauchungsaufwand, wodurch sich der Montageaufwand verringert und keine Gefahr von zusätzlichen Leckagestellen besteht. Die Ablaufdruckwaage weist in der Regel eine volle Lastunabhängigkeit von der auf dem Hubschlitten befindlichen Last auf.
Eine derartige Ablaufdruckwaage kann in dem Senkenzweig stromauf des Steuerventils angeordnet und somit dem Steuerventil vorgeschaltet sein oder stromab des Steuerventils angeordnet und somit dem Steuerventil nachgeschaltet sein.
Das in der Regel als Schieberventil mit einem Steuerschieber ausgebildete Steuerventil zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubschlittens bildet bei einem derartigen Hubantrieb eine in Abhängigkeit von der Betätigung und Auslenkung des Steuerventils variable Messblende.
Eine dem Steuerventil vorgeschaltete und somit stromauf des Steuerventils angeordnete Ablaufdruckwaage ist hierbei von einer Federeinrichtung in Richtung einer Durchflussstellung und von dem in dem Signalpfad der Ablaufdruckwaage anstehenden Druck stromauf des Steuerventils und somit dem Lastdruck des Hubantriebs in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt. Bei einer dem Steuerventil vorgeschalteten Ablaufdruckwaage ist der Signalpfad der Ablaufdruckwaage hierzu an den Senkenzweig zwischen der Ablaufdruckwaage und dem Steuerventil und somit stromauf der von dem Steuerventil gebildeten Messblende angeschlossen. Im Senkenbetrieb bei entsprechend ausgelenktem Steuerventil staut sich an dieser Stelle der Ablaufvolumenstrom vom Hubantrieb zum Behälter in Abhängigkeit seiner Größe und des durch die Betätigung des Steuerventils freigegebenen Öffnungsquerschnitts der Messblende. Über den Signalpfad wird dieser Staudruck an eine entsprechende Steuerdruckfläche der Ablaufdruckwaage geführt und beaufschlagt die Ablaufdruckwaage entgegen der Kraft der Federeinrichtung in Richtung der Sperrstellung. Durch entsprechende Betätigung der Ablaufdruckwaage in Richtung der Sperrstellung entspannt sich der Lastdruck des Hubantriebs soweit, dass an der von dem Steuerventil gebildeten Messblende ein vorgegebener Staudruck ansteht und somit durch die Auslenkung des Steuerventils und somit den Öffnungsquerschnitt der Messblende eine Senkengeschwindigkeit unabhängig von dem anstehenden Lastdruck erzielt wird.
Eine dem Steuerventil nachgeschaltete und somit stromab des Steuerventils angeordnete Ablaufdruckwaage ist von einer Federeinrichtung und von dem zwischen dem Steuerventil und der Ablaufdruckwaage anstehenden Druck in Richtung einer Durchflussstellung sowie dem stromauf des Steuerventils anstehenden Lastdruck des Hubantriebs in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt. Mit einer derartigen Beaufschlagung der stromab des Steuerventils und somit stromab der Messblende angeordneten Ablaufdruckwaage wird ebenfalls erzielt, dass durch die Auslenkung des Steuerventils und somit den Öffnungsquerschnitt der Messblende eine Senkengeschwindigkeit unabhängig von dem anstehenden Lastdruck erzielt wird. Die Ablaufdruckwaage arbeitet somit selbstregelnd.
Ein gattungsgemäßer Hubantrieb eines Flurförderzeugs mit einer Ablaufdruckwaage im Senkenzweig ist aus der DE 10 2012 107 256 A1 bekannt. Bei dem aus der DE 10 2012 107 256 A1 bekannten Hubantrieb ist die Ablaufdruckwaage zusätzlich mit einer Bypassleitung und in einer in der Bypassleitung angeordneten Bypassblende versehen. Durch die Bypassleitung mit der Bypassblende ist jedoch die aus der DE 10 2012 107 256 A1 bekannte Ablaufdruckwaage mit dem negativen Einfluss der Lastabhängigkeit behaftet. Die Bypassleitung mit der Bypassblende führt gemäß der Blendengleichung $Q = α_{0} \cdot A_{0} \sqrt{\frac{2}{ρ} \cdot (p_{1} - p_{2})}$
wobei:

Q : Volumenstrom [m³/s]
α : Durchflusskoeffizient
A₀: Strömungsquerschnitt der Blende [m²]
ρ : Dichte des Fluids in [kg/m³]
Δp = p₁ - p₂ : Druckdifferenz in [bar]

Bei gattungsgemäßen hydraulischen Hubantrieben mit einer im Senkenzweig angeordneten Ablaufdruckwaage ist einschränkend, dass der maximal im Senkenzweig abströmende Ablaufvolumenstrom limitiert ist auf den maximalen Belastungsfall des Hubantriebs. Der maximale Belastungsfall ist der Lastfall mit Nennlast auf dem Hubschlitten bei maximalster (niedrigster) Viskosität des Druckmittels. Der Hubschlitten neigt während des Senkenbetriebs zum Schwingen und der erste Überschwinger sollte unterhalb des Grenzpunktes zum Auslösen einer im Senkenzweig angeordneten Leitungsbruchsicherung sein, die am Hubzylinder vorgesehen ist. Der sich daraus ergebende Ablaufvolumenstrom bei Teillast auf dem Hubschlitten oder bei Nulllast auf dem Hubschlitten (leerer Hubschlitten ohne Last) ist hierdurch bestimmt und führt bei einer Ablaufdruckwaage mit zusätzlicher Bypassleitung und Bypassblende zu einer geringeren oder maximal gleichen Senkengeschwindigkeit bei Teillast oder Nulllast wie bei Nennlast. Eine Bedienperson des Flurförderzeugs bemerkt das wechselhafte Senkenverhalten bei den verschiedenen Lastfällen. Zudem variiert die Umschlagsleitung des Flurförderzeugs je nach Lastfall und Last auf dem Hubschlitten.
Zudem ist der Ablaufvolumenstrom in dem Senkenzweig stark von der Viskosität des Druckmittels abhängig und verringert sich mit sinkender Druckmitteltemperatur und somit zunehmender Viskosität drastisch. Die Umschlagsleitung des Flurförderzeugs variiert somit weiterhin je nach Temperatur und somit Viskosität des Druckmittels. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubantrieb der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ablaufdruckwaage mit einer den Regelbereich der Ablaufdruckwaage steuernden Steuervorrichtung versehen ist, mit der der Regelbereich der Ablaufdruckwaage in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels des Hubantriebs veränderbar ist. Dies ermöglicht es bei Nulllast oder Teillast bzw. bei hoher Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage derart zu steuern, das ein maximal möglicher Ablaufvolumenstrom von dem Hubzylinder zu dem Behälter abströmt, um eine hohe Senkengeschwindigkeit zu erzielen. Die Umschlagsleistung des Flurförderzeugs kann dadurch erhöht werden.
Die Steuervorrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten die Ablaufdruckwaage einen großen Regelbereich aufweist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten die Ablaufdruckwaage einen verringerten Regelbereich aufweist. Bei Nulllast oder Teillast (Grenzlast) kann hierdurch mit der Ablaufdruckwaage eine Maximierung der Senkengeschwindigkeit erzielt werden. Oberhalb der Grenzlast wird hierdurch erzielt, dass die Ablaufdruckwaage einen normerfüllenden Ablaufvolumenstrom zum Behälter abströmen lässt, um die durch Normen vorgeschriebene maximale Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s einzuhalten und nicht zu überschreiten.
Die Steuervorrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage einen großen Regelbereich aufweist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage einen verringerten Regelbereich aufweist. Dies ermöglicht es, die Senkengeschwindigkeit bei kalten Temperaturen des Druckmittels und somit hoher Viskosität des Druckmittels zu erhöhen, um den Senkenvorgang des Hubschlittens zu beschleunigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung eine die Ablaufdruckwaage in Richtung der Sperrstellung beaufschlagende Federeinrichtung, deren Federvorspannung in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels veränderbar ist. Mit einer derartigen in Richtung der Sperrstellung wirkenden Federeinrichtung kann auf einfache Weise der Betätigungsweg eines Steuerschiebers der Ablaufdruckwaage und somit der Regelbereich der Ablaufdruckwaage gesteuert und verändert werden kann.
Die Federeinrichtung weist hierzu vorteilhafterweise ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten eine geringe Federvorspannung auf und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten eine erhöhte Federvorspannung auf. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die Ablaufdruckwaage ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten die Ablaufdruckwaage einen großen Regelbereich aufweist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten die Ablaufdruckwaage einen verringerten Regelbereich aufweist.
Die Federeinrichtung weist vorteilhafterweise bei hoher Viskosität des Druckmittels eine geringe Federvorspannung auf und bei niedriger Viskosität des Druckmittels eine erhöhte Federvorspannung auf. Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die Ablaufdruckwaage bei hoher Viskosität des Druckmittels einen großen Regelbereich aufweist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels einen verringerten Regelbereich aufweist.
Zur Veränderung der Federvorspannung der Federeinrichtung ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein mit der Federeinrichtung in Wirkverbindung stehender Druckübersetzerkolben vorgesehen, der von einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, wobei zur Steuerung der Beaufschlagung des Druckübersetzerkolbens mit dem Steuerdruck ein Schaltventil vorgesehen ist, das eine Sperrstellung und eine Durchflussstellung aufweist. Mit einem von einem Schaltventil gesteuerten Druckübersetzer kann auf einfache Weise die Federvorspannung der die Ablaufdruckwaage beaufschlagenden Federeinrichtung verändert werden.
Das Schaltventil ist hierzu vorteilhafterweise derart angesteuert, dass ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten das Schaltventil in die Sperrstellung beaufschlagt ist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten das Schaltventil in die Durchflussstellung beaufschlagt ist. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, dass bis zur Grenzlast auf dem Hubschlitten die Federeinrichtung eine geringe Federvorspannung aufweist und oberhalb der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten die Federeinrichtung eine erhöhte Federvorspannung aufweist.
Das Schaltventil ist hierzu vorteilhafterweise derart angesteuert, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels das Schaltventil in die Sperrstellung beaufschlagt ist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels das Schaltventil in die Durchflussstellung beaufschlagt ist. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, dass die Federeinrichtung bei hoher Viskosität des Druckmittels eine geringe Federvorspannung und bei niedriger Viskosität des Druckmittels eine erhöhte Federvorspannung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Steuerdruck von dem in dem Hubzylinder anstehenden Lastdruck gebildet.
Das Schaltventil ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung elektrisch betätigbar und steht zur Betätigung mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung, wobei die elektronische Steuereinrichtung zur Erfassung der auf dem Hubschlitten befindlichen Last mit einem den Lastdruck im Hubzylinder erfassenden Drucksensor und/oder zur Erfassung der Viskosität des Druckmittels mit einem die Temperatur des Druckmittels erfassenden Temperatursensor in Verbindung steht. Hierdurch kann das Schaltventil auf einfache Weise in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten befindlichen Last und/oder der Viskosität des Druckmittels gesteuert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verändert die Steuervorrichtung den Regelbereich der Ablaufdruckwaage in Abhängigkeit von dem Lastschwerpunkt der auf dem Hubschlitten befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit eines zulässigen Kippmoments des Flurförderzeugs. Dadurch kann die Grenzlast in Abhängigkeit von dem Abstand des Lastschwerpunkts der Last von einer Kippachse des Flurförderzeugs angepasst werden bzw. in Lastfällen mit geringem Kippmoment die Senkengeschwindigkeit maximiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine stromauf des Steuerventils und stromauf der Ablaufdruckwaage von dem Senkenzweig zum Behälter geführte Bypassleitung vorgesehen, in der eine Bypassblende angeordnet ist, wobei die Bypassblende in die Ablaufdruckwaage integriert ist. Mit der Bypassleitung mit der darin angeordneten Bypassblende kann auf einfache Weise der große Regelbereich der Ablaufdruckwaage erzielt und gebildet werden, wobei über die Bypassleitung mit der darin angeordneten Bypassblende bei Nulllast, Teillast und/oder bei hoher Viskosität des Druckmittels ein zusätzlicher Ablaufvolumenstrom vom Hubzylinder zum Behälter abströmen kann, um eine hohe Senkengeschwindigkeit des Hubschlittens zu erzielen. Bei verringertem Regelbereich der Ablaufdruckwaage ist die Bypassleitung mit der Bypassblende abgesperrt, so dass ein Ablaufvolumenstrom vom Hubzylinder zum Behälter nur über den von der Ablaufdruckwaage gesteuerten Senkenzweig abströmen kann und gegenüber dem großen Regelbereich eine verringerte maximale Senkengeschwindigkeit erzielt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

Figur 1: einen Hydraulikschaltplan eines erfindungsgemäßen Hubantriebs,
Figur 2: den Steuerwegeventilblock der Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung.

Der erfindungsgemäße Hubantrieb 1 umfasst einen Hubzylinder 2 und einen als Senkenleitung von dem Hubzylinder 2 zu einem Behälter 3 geführten Senkenzweig 4. Der Hubzylinder 2 dient zum Anheben und Absenken eines Hubschlittens 5, an dem ein Lastaufnahmemittel 6, beispielsweise eine Lastgabel, angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich auf dem Lastaufnahmemittel 6 eine Last m.
Der Hubzylinder 2 steht mit dem Hubschlitten 5 mittels eines Zugmittels 7, beispielsweise einer Hubkette, in Verbindung, das mit einem ersten Ende an dem Hubschlitten 5 und mit dem zweiten Ende an dem Hubzylinder 2 befestigt ist und über eine am Ende der ausfahrbaren Kolbenstange 2a des Hubzylinder 2 angeordneten Umlenkrolle 8 geführt ist.
In dem Senkenzweig 4 ist ein Steuerventil 10 zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs 1 und eine Ablaufdruckwaage 11 angeordnet. Das Steuerventil 10 und die Ablaufdruckwaage 11 sind in einem Steuerwegeventilblock 12 angeordnet.
Der Senkenzweig 4 umfasst einen von dem Hubzylinder 2 zu dem Steuerwegeventilblock 12 geführten Abschnitt 4a, der als Schlauchleitung ausgeführt sein kann, und einen von dem Steuerwegeventilblock 12 zu dem Behälter 3 geführten Abschnitt 4b.
Der erfindungsgemäße Hubantrieb 1 umfasst weiterhin eine elektronische Steuereinrichtung 15, die eingangsseitig mit einem den Lastdruck im Hubzylinder 2 erfassenden Drucksensor 16 und/oder mit einem die Temperatur des Druckmittels erfassenden Temperatursensor 17 in Verbindung steht. Der Drucksensor 16 erfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel den Druck in dem Abschnitt 4a des Senkenzweigs 4 und somit den Lastdruck des Hubzylinders 2. Der Temperatursensor 17 erfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel die Temperatur des Druckmittels im Behälter 3. Mit dem Drucksensor 16 kann die elektronische Steuereinrichtung 15 die auf dem Hubschlitten 5 befindliche Last erfassen und den entsprechenden Lastfall (Nulllast, Teillast, Nennlast) ermitteln. Mit dem Temperatursensor 17 kann die elektronische Steuereinrichtung 15 die Temperatur des Druckmittels und damit die Viskosität des Druckmittels ermitteln.
Das Steuerventil 10 zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs 1 ist - wie in der Figur 2 näher dargestellt ist - als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil mit einer Sperrstellung 10a und einer als Senkenstellung ausgebildete Durchflussstellung 10b ausgebildet und bildet entsprechend der Betätigung und Auslenkung des Steuerventils 10 eine variable Messblende 10c im Senkenzweig 4.
Die Ablaufdruckwaage 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel stromauf des Steuerventils 10 im Senkenzweig 4 angeordnet und somit zwischen dem Hubzylinder 2 und dem Steuerventil 10 angeordnet. Die Ablaufdruckwaage 11 ist - wie in der Figur 2 näher dargestellt ist - als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das von einer Federeinrichtung 20 in Richtung einer Durchflussstellung 11a und von dem in einem Signalpfad 21 der Ablaufdruckwaage 11 anstehenden Druck stromauf des Steuerventils 10 in Richtung einer Sperrstellung 11b beaufschlagt. Der Signalpfad 21 ist von einer Steuerdruckleitung gebildet, die an den Senkenzweig 4 zwischen dem Steuerventil 10 und der Ablaufdruckwaage 11 und somit stromauf der Messblende 10c angeschlossen ist und zu einem in Richtung der Sperrstellung 11b wirkenden Steuerdruckraum 22 der Ablaufdruckwaage 11 geführt ist.
Weiterhin ist eine Bypassleitung 30 vorgesehen, die stromauf des Steuerventils 10 und stromauf der Ablaufdruckwaage 11 von dem Senkenzweig 4 abzweigt zu dem Behälter 3 geführt ist und in der eine Bypassblende 31 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bypassleitung 30 an den Senkenzweig 4 zwischen dem Hubzylinder 2 und der Ablaufdruckwaage 11 angeschlossen.
Die Bypassblende 31 ist in die Ablaufdruckwaage 11 integriert, die hierzu an die Bypassleitung 30 angeschlossen ist. Die Ablaufdruckwaage 11 ist somit als Vieranschlussventil ausgebildet und weist eine ersten Strömungspfad auf, der den Senkenzweig 4 steuert, und einen zweiten Strömungspfad auf, der die Bypassleitung 30 steuert. In der Durchflussstellung 11a der Ablaufdruckwaage 11 ist der Querschnitt der Bypassblende 31 vollständig freigegeben. In der Sperrstellung 11b der Ablaufdruckwaage 11 ist der Querschnitt der Bypassblende 31 abgesperrt.
Die Ablaufdruckwaage 11 ist mit einer den Regelbereich der Ablaufdruckwaage 11 steuernden Steuervorrichtung 40 versehen, mit der der Regelbereich der Ablaufdruckwaage 11 in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten 5 befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels des Hubantriebs 1 veränderbar ist.
Die Steuervorrichtung 40 umfasst eine die Ablaufdruckwaage 11 in Richtung der Sperrstellung 11b beaufschlagende Federeinrichtung 41, deren Federvorspannung in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten 5 befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels veränderbar ist.
Zur Veränderung der Federvorspannung der Federeinrichtung 41 ist ein mit der Federeinrichtung 41 in Wirkverbindung stehender Druckübersetzerkolben 42 der Steuervorrichtung 40 vorgesehen, der von einem Steuerdruck beaufschlagbar ist. Zur Steuerung der Beaufschlagung des Druckübersetzerkolbens 42 mit dem Steuerdruck ist ein Schaltventil 43 der Steuervorrichtung 40 vorgesehen, das eine Sperrstellung 43a und eine Durchflussstellung 43b aufweist. Die Ablaufdruckwaage 11 ist somit um den Druckübersetzerkolben 43 erweitert. Der Druckübersetzerkolben 42 ist mittels des Schaltventils 43 vorgesteuert.
Das Schaltventil 43 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Federeinrichtung 44 in die Sperrstellung 43a und von einer elektrischen Betätigungseinrichtung 45, beispielsweise einem Magneten, in die Durchflussstellung 43b betätigbar. Die elektrische Betätigungseinrichtung 45 steht ausgangsseitig mit der elektronischen Steuereinrichtung 15 in Verbindung, so dass die elektronische Steuereinrichtung 15 das Schaltventil 43 zwischen der Sperrstellung 43a und der Durchflussstellung 43b steuern kann.
Der Steuerdruck, der den Druckübersetzerkolben 42 beaufschlagt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von dem in dem Hubzylinder 2 anstehenden Lastdruck gebildet. Das Schaltventil 43 ist hierzu eingangsseitig an eine Steuerleitung 46 angeschlossen, die mit dem Abschnitt 4a des Senkenzweigs 4 in Verbindung steht.
Sofern die elektrische Betätigungseinrichtung 45 nicht angesteuert ist und sich somit das Schaltventil 43 in der Sperrstellung 43a befindet, befindet sich der Druckübersetzerkolben 42 in der in der Figur 2 verdeutlichte Stellung X₀. Sofern die elektrische Betätigungseinrichtung 45 angesteuert wird, wird das Schaltventil 43 in die Durchflussstellung 43b betätigt, so dass der in der Steuerleitung 46 anstehende Steuerdruck den Druckübersetzerkolben 42 beaufschlagt und in die in der Figur 2 verdeutlichte Stellung X₁ betätigt.
Die Ablaufdruckwaage 11 ist als Proportionalventil ausgebildet, die in der Sperrstellung 11b und somit im geschlossenen Zustand keinen Ölfluss über den Senkenzweig 4 sowie über die Bypassleitung 30 führt. Solange die Ablaufdruckwaage 11 geöffnet ist, fließt entsprechend der Blendengleichung ein konstanter Volumenstrom über die Bypassleitung 30 in den Behälter 3. Diese Druckmittelmenge über die Bypassleitung 30 ist unabhängig davon, ob sich der Druckübersetzerkolben 42 in der Stellung X₀ oder X₁ befindet, da der Querschnitt der Bypassblende 31 konstant ist und geöffnet ist, solange sich die Ablaufdruckwaage 11 nicht in der Sperrstellung 11b. Ein zweiter Volumenstrom, der abhängig von der Ventilauslenkung ist und einen variablen Öffnungsquerschnitt aufweist, fließt je nach eingeregelter Ventilposition über den Senkenzweig 4 zu dem Steuerventil 10.
Der maximal fließende Volumenstrom über den Senkenzweig 4 ist abhängig von dem Kräfteverhältnis der auf die Ablaufdruckwaage 11 wirkenden Federneinrichtungen 20, 41. Der abfließende Volumenstrom über den Senkenzweig 4 zu dem Steuerventil 10 ist maximal in der Stellung Zustand X₀ des Druckübersetzerkolbens 42 und wird reduziert in der Stellung X₁ des Druckübersetzerkolbens 42, da der Druckübersetzerkolben 42 die Federeinrichtung 41 weiter vorspannt und die Ablaufdruckwaage 11 nach in der Figur 2 links in Richtung der Sperrstellung 11b bewegt und den Durchflussquerschnitt über den Senkenzweig 4 reduziert. Der über den Senkenzweig 4 zu dem Steuerventil 10 abfließende maximale Volumenstrom ist somit abhängig von der Stellung X₀ bzw. X₁ des Druckübersetzerkolbens 42.
Befindet sich der Druckübersetzerkolben 42 in der Stellung X₀, befindet sich die Ablaufdruckwaage 11 in der Durchflussstellung 11a und weist einen großen Regelbereich auf, wobei der Senkenzweig 4 maximal geöffnet ist und zusätzlich die Bypassleitung 30 mit der Bypassblende 31 geöffnet ist, so dass über die Ablaufdruckwaage 11 ein maximaler Ablaufvolumenstrom in dem Senkenzweig 4 zu dem Steuerventil 10 und in der Bypassleitung 30 zu dem Behälter 3 abströmen kann.
Befindet sich der Druckübersetzerkolben 42 in der Stellung X₁, erhält die Federeinrichtung 41 durch den Verschiebeweg des Druckübersetzerkolbens 42 von der Stellung X₀ in die Stellung X₁ eine zusätzliche Federvorspannung, so dass die Ablaufdruckwaage 11 in Richtung der Sperrstellung 11b verschoben wird. Hierdurch wird der Durchflussquerschnitt über den Senkenzweig 4 verringert, die Bypassleitung 30 mit der Bypassblende 31 ist weiterhin zusätzlich geöffnet. Die Ablaufdruckwaage 11 weist somit einen verringerten Regelbereich auf. In dem verringerten Regelbereich ist der maximale Durchflussquerschnitt des Senkenzweiges 4 verringert und über die Ablaufdruckwaage 11 kann ein reduzierter Ablaufvolumenstrom über den Senkenzweig 4 zu dem Steuerventil 10 abströmen.
Die Steuervorrichtung 40 ist derart ausgebildet, dass ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten 5 die Ablaufdruckwaage 11 den großen Regelbereich aufweist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten 5 die Ablaufdruckwaage 11 den verringerten Regelbereich aufweist. Die Grenzlast entspricht einem Grenzlastdruckwert, der mittels des Drucksensors 16 von der elektronischen Steuereinrichtung 15 ermittelt wird.
Die Steuervorrichtung 40 ist zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage 11 den großen Regelbereich aufweist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage 11 den verringerten Regelbereich aufweist.
Die Federeinrichtung 41 der Steuervorrichtung 40 weist hierzu ausgehend von Nulllast bis zu der Grenzlast auf dem Hubschlitten 5 eine geringe Federvorspannung auf und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten 5 eine erhöhte Federvorspannung auf.
Die Federeinrichtung 41 weist hierzu zusätzlich oder alternativ bei hoher Viskosität des Druckmittels eine geringe Federvorspannung auf und bei niedriger Viskosität des Druckmittels eine erhöhte Federvorspannung auf.
Das Schaltventil 43 der Steuervorrichtung 40 ist hierbei derart von der elektronischen Steuereinrichtung 15 angesteuert, dass ausgehend von Nulllast bis zu der Grenzlast auf dem Hubschlitten 5 das Schaltventil 43 in die Sperrstellung 43a beaufschlagt ist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten 5 das Schaltventil 43 in die Durchflussstellung 43b beaufschlagt wird.
Zusätzlich oder alternativ ist das Schaltventil 43 der Steuervorrichtung 40 derart von der elektronischen Steuereinrichtung 15 angesteuert, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels das Schaltventil 43 in die Sperrstellung 43a beaufschlagt ist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels das Schaltventil 43 in die Durchflussstellung 43b beaufschlagt ist.
Sofern das Schaltventil 43 bei Leerlast oder Teillast (Grenzlast) auf dem Hubschlitten 5 bzw. bei hoher Viskosität des Druckmittels durch nicht Bestromen der elektrischen Betätigungseinrichtung 45 in die Sperrstellung 43a betätigt ist, wird der in der Steuerleitung 46 anstehende Lastdruck des Hubzylinders 2 nicht an den Druckübersetzerkolben 42 weitergeleitet, so dass sich der Druckübersetzerkolben 42 in der Position X₀ befindet. Dadurch erhält die Federeinrichtung 41 keine zusätzliche Federvorspannung und die Ablaufdruckwaage 11 weist den großen Regelbereich auf, in der die Ablaufdruckwaage 11 einen maximal großen Ablaufquerschnitt aufweist und über den Senkenzweig 4 und die Bypassleitung 30 ein hoher, maximaler Ablaufvolumenstrom vom Hubzylinder 2 zum Behälter 3 abströmen kann. Dadurch wird erzielt, dass der Hubschlitten 5 auch bei Leerlast oder Teillast auf dem Hubschlitten 5 bzw. bei hoher Viskosität des Druckmittels mit maximaler Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s oder einer Senkengeschwindigkeit größer von 0,6 m/s abgesenkt wird.
Bei einer Last auf dem Hubschlitten 5, die oberhalb der Grenzlast ist bzw. bei niedriger Viskosität des Druckmittels wird von der elektronischen Steuereinrichtung 15 die elektrische Betätigungseinrichtung 45 des Schaltventils 43 bestromt und somit das Schaltventil 43 in die Durchflussstellung 43b betätigt. Der in der Steuerleitung 46 anstehende Lastdruck des Hubzylinders 2 wird dadurch an den Druckübersetzerkolben 42 weitergeleitet, so dass sich der Druckübersetzerkolben 42 von der Position X₀ in die Position X₁ verschiebt. Durch diesen Verfahrweg des Drückübersetzerkolbens 42 von der Position X₀ zur Position X₁ erhält die Federeinrichtung 41 eine zusätzliche Federvorspannung und die Ablaufdruckwaage 11 wird in Richtung der Sperrstellung 11b bewegt, so dass die Ablaufdruckwaage 11 einen verringerten Regelbereich aufweist, in der die Ablaufdruckwaage 11 einen kleineren Ablaufquerschnitt als den maximal großen Ablaufquerschnitt bei großem Regelbereich aufweist. Bei verringertem Regelbereich kann nur über den Senkenzweig 4 ein Ablaufvolumenstrom vom Hubzylinder 2 zum Behälter 3 abströmen. Die Bypassleitung 30 ist abgesperrt. Der Ablaufquerschnitt bei verringertem Regelbereich der Ablaufdruckwaage 11 ist derart ausgelegt, dass über die Ablaufdruckwaage 11 nur ein so großer normerfüllender Ablaufvolumenstrom abströmen kann, dass die durch Normen beschränkte maximale Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s eingehalten wird. Dadurch wird erzielt, dass oberhalb der Grenzlast und bei Nennlast bzw. bei niedriger Viskosität des Druckmittels die maximale Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s des Hubschlittens 5 eingehalten und nicht überschritten wird.
Die Ablaufdruckwaage 11 weist somit in der Position X₀ des Druckübersetzerkolbens 42 im Betriebszustand Leerlast bzw. Teillast bzw. bei hoher Viskosität des Druckmittels einen großen Regelbereich auf, so dass durch die geöffnete Bypassleitung 30 über die Bypassblende 31 ein maximaler Ablaufvolumenstrom vom Hubzylinder 2 zum Behälter 3 abströmen kann. Bei geöffneter Bypassleitung 30 verringert sich der Durchflusswiderstand der Ablaufdruckwaage 11, so dass bei niedrigen Temperaturen des Druckmittels und somit hoher Viskosität des Druckmittels sowie bis zur Grenzlast auf dem Hubschlitten 5 der Hubschlitten 5 mit höchstmöglicher Senkengeschwindigkeit abgesenkt wird. Oberhalb der Teillast bzw. bei niedriger Viskosität des Druckmittels, wobei sich der Druckübersetzerkolben 2 in der Position X₁ befindet, weist die Ablaufdruckwaage 11 einen verringerten Regelbereich auf und arbeitet wie üblich, um die durch Normen beschränkte maximale Senkengeschwindigkeit von 0,6 m/s des Hubschlittens 5 einzuhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Steuervorrichtung 40 den Regelbereich der Ablaufdruckwaage 11 zusätzlich in Abhängigkeit von dem Lastschwerpunkt der auf dem Hubschlitten 5 befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit eines zulässigen Kippmoments des Flurförderzeugs verändern. Die maximale Senkengeschwindigkeit des Hubschlittens 5 mit Nennlast ist durch Normen auf den Wert von 0,6 m/s beschränkt, um zu verhindern, dass beim Senkenstopp, d.h. einem Stopp der Senkenbewegung des Hubschlittens 5 ein derartiger Impuls in das Flurförderzeug eingeleitet, der ein Kippmoment um die Vorderachse des Flurförderzeugs bewirkt und zum Kippen des Flurförderzeugs nach Vorne führen würde. Zudem ist die maximale Senkengeschwindigkeit des Hubschlittens 5 durch Normen auf den Wert von 0,6 m/s beschränkt, um den Einfall einer an dem Hubzylinder 2 angeordneten Leitungsbruchsicherung zu verhindern.
Das beim Senkenstopp in das Flurförderzeug eingeleitete Kippmoment verringert die Resttragfähigkeit und somit die Standsicherheit des Flurförderzeugs kurzfristig und kann bei einem abrupten Abstoppen des Hubschlittens 5 zum Kippen des Flurförderzeugs nach Vorne führen. Die Verzögerung des Hubschlittens 5 beim Senkenstopp und damit der erzeugte Impuls ist proportional zu der auf dem Hubschlitten 5 durch die aufgenommene Last wirkenden Gewichtskraft. Mit Reduzierung der Gewichtskraft und damit der Last auf dem Hubschlitten 5 bzw. dem Lastdruck in dem Hubzylinder 2 verringert sich die Verzögerung beim Senkenstopp. Das Flurförderzeug hat bei geringer Last bzw. ohne Last auf dem Hubschlitten 5 eine deutlich höhere Standsicherheit. Im Belastungsfall ohne Last auf dem Hubschlitten 5 ist ein Kippen des Flurförderzeugs nach Vorne beim Senkenstopp nicht zu provozieren. Hieraus lässt sich ableiten, dass eine höhere Senkengeschwindigkeit in den Belastungsfällen Nulllast oder Teillast des Hubschlittens zulässig wäre. Mit der Ermittlung des Belastungsfalles des Hubschlittens mit den geringsten Kippmomenten, beispielsweise dem Belastungsfall Leerlast, kann daher die Senkengeschwindigkeit auf den durch die Normen beschränkten Wert von 0,6 m/s oder einen Wert darüber hinaus (>0,6 m/s) erhöht werden, solange die Leitungsbruchsicherung nicht ausgelöst wird.
Sofern die Last auf dem Hubschlitten 5 einen geringen Abstand des Lastschwerpunkts von der Kippachse des Flurförderzeugs aufweist, erzeugt die Last ein geringes Kippmoment, so dass die Grenzlast erhöht werden kann, bis zu der das Schaltventil 43 in die Durchflussstellung 43b betätigt ist und somit die Ablaufdruckwaage 11 den großen Regelbereich mit hoher Senkengeschwindigkeit aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Ablaufdruckwaage 11 kann die Senkengeschwindigkeit durch Ermittlung des Belastungsfalles des Hubschlittens 5 auf den Wert von 0,6 m/s oder darüber hinaus erhöht werden, solange ein zulässiges Kippmoment beim Senkenstopp nicht überschritten und somit die Standsicherheit des Flurförderzeugs nicht gefährdet ist.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf:
Mit der erfindungsgemäßen Ablaufdruckwaage 11 kann der Hubschlitten 5 bei Leerlast oder bei Teillast sowie bei hoher Viskosität des Druckmittels mit höchstmöglicher Senkengeschwindigkeit abgesenkt werden. Die Senkengeschwindigkeit insbesondere bei Leerlast des Hubschlittens 5 kann maximiert werden. Zudem können träge Senkenvorgänge aufgrund hoher Viskosität des Druckmittels beschleunigt werden. Dadurch ist eine Erhöhung der Umschlagsleistung des Flurförderzeugs erzielbar, insbesondere bei einem Lastspiel Anheben des Hubschlittens mit Nennlast und Absenken des Hubschlittens mit Leerlast, da jeder Senkenvorgang des Hubschlittens schneller ausgeführt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform mit einer stromauf des Steuerventils 10 angeordneten Ablaufdruckwaage 11 beschränkt. Alternativ kann die Ablaufdruckwaage 11 im Senkenzweig 4 stromab des Steuerventils 10 angeordnet werden.

Claims

Hydraulischer Hubantrieb (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Hubschlittens (5), wobei der Hubantrieb (1) einen Hubzylinder (2) und ein Steuerventil (10) zur Steuerung des Senkenbetriebs des Hubantriebs (1) aufweist, wobei in einem von dem Hubzylinder (2) zu einem Behälter (3) geführten Senkenzweig (4) eine Ablaufdruckwaage (11) angeordnet ist, die von einer Federeinrichtung (20) in Richtung einer Durchflussstellung (11a) und von dem in einem Signalpfad (21) der Ablaufdruckwaage (11) stromauf des Steuerventils (10) anstehenden Druck in Richtung einer Sperrstellung (11b) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufdruckwaage (11) mit einer den Regelbereich der Ablaufdruckwaage (11) steuernden Steuervorrichtung (40) versehen ist, mit der der Regelbereich der Ablaufdruckwaage (11) in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten (5) befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels des Hubantriebs (1) veränderbar ist.
Hydraulischer Hubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten (5) die Ablaufdruckwaage (11) einen großen Regelbereich aufweist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten (5) die Ablaufdruckwaage (11) einen verringerten Regelbereich aufweist.
Hydraulischer Hubantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage (11) einen großen Regelbereich aufweist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels die Ablaufdruckwaage (11) einen verringerten Regelbereich aufweist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) eine die Ablaufdruckwaage (11) in Richtung der Sperrstellung (11b) beaufschlagende Federeinrichtung (41) umfasst, deren Federvorspannung in Abhängigkeit von der auf dem Hubschlitten (5) befindlichen Last und/oder in Abhängigkeit von der Viskosität des Druckmittels veränderbar ist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (41) ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten (5) eine geringe Federvorspannung aufweist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten (5) eine erhöhte Federvorspannung aufweist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (41) bei hoher Viskosität des Druckmittels eine geringe Federvorspannung aufweist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels eine erhöhte Federvorspannung aufweist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Federvorspannung der Federeinrichtung (41) ein mit der Federeinrichtung (41) in Wirkverbindung stehender Druckübersetzerkolben (42) vorgesehen ist, der von einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, wobei zur Steuerung der Beaufschlagung des Druckübersetzerkolbens (42) mit dem Steuerdruck ein Schaltventil (43) vorgesehen ist, das eine Sperrstellung (43a) und eine Durchflussstellung (43b) aufweist.
Hydraulischer Hubantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (43) derart angesteuert ist, dass ausgehend von Nulllast bis zu einer Grenzlast auf dem Hubschlitten (5) das Schaltventil (43) in die Sperrstellung (43a) beaufschlagt ist und ausgehend von der Grenzlast bis zur Nennlast auf dem Hubschlitten (5) das Schaltventil (43) in die Durchflussstellung (43b) beaufschlagt ist.
Hydraulischer Hubantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (43) derart angesteuert ist, dass bei hoher Viskosität des Druckmittels das Schaltventil (43) in die Sperrstellung (43a) beaufschlagt ist und bei niedriger Viskosität des Druckmittels das Schaltventil (43) in die Durchflussstellung (43b) beaufschlagt ist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck von dem in dem Hubzylinder (2) anstehenden Lastdruck gebildet ist.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (43) elektrisch betätigbar ist und zur Betätigung mit einer elektronischen Steuereinrichtung (15) in Verbindung steht, wobei die elektronische Steuereinrichtung (15) zur Erfassung der auf dem Hubschlitten (5) befindlichen Last (m) mit einem den Lastdruck im Hubzylinder (2) erfassenden Drucksensor (16) und/oder zur Erfassung der Viskosität des Druckmittels mit einem die Temperatur des Druckmittels erfassenden Temperatursensor (17) in Verbindung steht.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (40) den Regelbereich der Ablaufdruckwaage (11) in Abhängigkeit von dem Lastschwerpunkt der auf dem Hubschlitten (5) befindlichen Last (m) und/oder in Abhängigkeit eines zulässigen Kippmoments des Flurförderzeugs verändert.
Hydraulischer Hubantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine stromauf des Steuerventils (10) und stromauf der Ablaufdruckwaage (11) von dem Senkenzweig (4) zum Behälter geführte Bypassleitung (30) vorgesehen ist, in der eine Bypassblende (31) angeordnet ist, wobei die Bypassblende (31) in die Ablaufdruckwaage (11) integriert ist.