EP4350088A1 - Hydraulikmaschine mit einem um eine schwenkachse verschwenkbaren ausleger - Google Patents

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EP4350088A1
EP4350088A1 EP23199950.9A EP23199950A EP4350088A1 EP 4350088 A1 EP4350088 A1 EP 4350088A1 EP 23199950 A EP23199950 A EP 23199950A EP 4350088 A1 EP4350088 A1 EP 4350088A1
Authority
EP
European Patent Office
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hydraulic
lowering
lifting cylinder
control element
machine according
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.)
Pending
Application number
EP23199950.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Wizgall
Michael Kurz
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.)
Kramer Werke GmbH
Original Assignee
Kramer Werke GmbH
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 Kramer Werke GmbH filed Critical Kramer Werke GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • 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
    • B66F9/065—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 non-masted
    • B66F9/0655—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 non-masted with a telescopic boom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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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
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
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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

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic machine, in particular a motor vehicle such as an excavator, wheel loader, tractor, telescopic loader or the like, with a boom that can be pivoted about a pivot axis with respect to a frame, wherein a lifting cylinder having a piston and a piston rod is provided for pivoting the boom relative to the frame, wherein at least one lifting cylinder control element that can be controlled by means of a control unit is provided for controlling the lifting cylinder and/or for switching between a lowering operation for lowering the boom and/or a lifting operation for raising the boom and/or a holding operation for holding the boom, wherein the lifting cylinder is designed as a first hydraulic consumer and at least one second hydraulic consumer is provided.
  • a motor vehicle such as an excavator, wheel loader, tractor, telescopic loader or the like
  • vehicles such as excavators, wheel loaders, telescopic loaders, snow groomers, tractors, combine harvesters, forage harvesters, forestry/hauling cranes, so-called “harvesters”, front loaders, etc. have been in use for years in civil engineering, recycling and waste management, gardening and landscaping, as well as in forestry or agriculture, where various loads or tools can be attached to a boom or swivel arm.
  • other tools such as load hooks, concrete buckets, Sweeper, work platform, cable winch, dozer blade and grapple are used. So-called quick-change plates are available to enable quick tool changes.
  • loading systems on telehandlers have a lifting arm with at least one extension stage, which is usually pivotally mounted at the rear of the vehicle.
  • the raising and lowering of the boom or lifting arm is carried out by a hydraulic lifting cylinder, which is controlled or operated by the driver using a control/directional valve.
  • a lowering brake valve is normally used for the controlled lowering of the load.
  • the control valve and the lowering brake valve are usually controlled with the same pilot pressure. This directs an oil flow from a hydraulic pump, i.e. on the so-called supply side or in the so-called feed line or in particular by means of/in a first connecting device, via the control valve to the rod side of the lifting cylinder.
  • the lowering brake valve opens and directs the oil displaced from the piston side via the control valve to the tank or hydraulic accumulator, in particular in the so-called return line or by means of/in a second connecting device. This sets the lifting cylinder in motion and the load is lowered. Due to the shared control, the characteristics of the control valve and lowering brake valve must be precisely coordinated with one another.
  • the lowering brake valve is currently operated via a hydraulic pilot signal.
  • the pilot pressure required for control is provided by a pressure reducing valve, which is connected to a provides a pressure proportional to the control current. Due to its geometric design, the lowering brake valve is load-compensated, ie, regardless of the load, approximately the same volume flow is achieved through the valve.
  • a so-called "regeneration” can also be integrated, e.g. EP 1 915 538 B1
  • the piston and rod sides of the lifting cylinder are also connected to each other when the load is lowered. Due to the unequal effective areas, part of the oil quantity is directed from the piston to the rod side. The excess oil quantity flows to the tank via the control valve. This reduces the oil flow supplied to the pump and saves energy to a certain extent.
  • a disadvantage of the hydraulic machines known to date is that the control valve must provide a slightly larger oil flow than the lowering brake valve releases for drainage under load. Due to the joint piloting, an exact coordination of the control valve and lowering brake valve is not possible at every operating point. This results in back pressures in front of the lowering brake valve (piston side), which must be overcome in an energy-intensive manner by supplying drive power.
  • the object of the invention is to propose a hydraulic machine, in particular a motor vehicle, which realizes an improved or more efficient mode of operation compared to the prior art, in particular has an improved pressurization or energy utilization of the hydraulic system and/or can be retrofitted.
  • a third connection device for hydraulic connection is provided between the first connection device and the second connection device, wherein the second and/or third connection device has at least one lowering control element, advantageous energy utilization or regeneration and/or recuperation of the energy of the hydraulic system can be realized.
  • the hydraulic connection or third connection device realizes further or reuse of the Hydraulic fluid/oil from one or the first lifting cylinder/consumer to/for another or the second or possibly third lifting cylinder/consumer.
  • the hydraulic connection or third connection device is advantageously designed as a consumer connection between at least two consumers or lifting cylinders. The hydraulic connection or third connection device is therefore not for connecting two connections of a single consumer or lifting cylinder, i.e.
  • the hydraulic connection can, for example, comprise a pressure line or metal pipe or hydraulic pipe and/or a pressure hose.
  • At least one lowering sensor is provided for detecting an actual lowering parameter of the lowering operation, the lowering sensor generating a lowering signal and/or the control unit being designed to actuate the lowering control element, in particular a controllable lowering valve, and/or to switch the controllable lifting cylinder control element depending on the lowering signal, so that the hydraulic oil/fluid can flow from the second connecting device to the first connecting device during the lowering operation.
  • the hydraulic system is made significantly more flexible during the lowering process. This makes it possible to achieve a particularly energy-saving and/or automated and/or "more fluid" or more even/continuous lowering operation.
  • an advantageous actual lowering parameter can now be recorded during the lowering operation using the advantageous lowering sensor and used for improved lowering operation. This enables improvements to the hydraulic system that were previously not possible, in particular for an energy-saving and/or more continuous lowering operation of the boom.
  • the senor can record this actual state or the corresponding actual lowering parameter and use it to advantageously adapt and/or change the lowering process or lowering operation.
  • This opens up completely new (more automated) operating options with significantly improved comfort and/or energy consumption.
  • the pressure generation unit can be operated less or for a shorter period of time, which can further reduce energy consumption.
  • the third connection device is designed as a bypass of the lifting cylinder control element, with a first branching unit in the flow direction of the hydraulic oil/fluid being arranged upstream of the lifting cylinder control element and a second branching unit in the flow direction of the hydraulic oil/fluid being arranged downstream of the lifting cylinder control element.
  • the driver/operator can thus actuate/switch the lifting cylinder control element/valve so that, for example, the boom changes from lifting/holding mode to lowering mode, with the lifting cylinder control element/valve being advantageously bypassed in lowering mode and hydraulic oil/fluid flowing through the third connection device or the "hydraulic short circuit" rather than through the lifting cylinder control element.
  • the flow direction of the hydraulic oil/fluid through the third connection device is advantageously from the return line to the supply line, whereby the pressure generating device or pump is advantageously bypassed. Accordingly, the pump does not need to generate any or less pressure energy. Instead, the pressure energy of the lowering operation is advantageously made available to the hydraulic system or is retained and made usable for other, particularly later and/or simultaneous hydraulic consumption.
  • the third connection device comprises at least one check valve and/or a controllable control element, in particular a directional/proportional valve, and/or the third connection device comprises at least one hydraulic accumulator, in particular a pressure tank, for storing the hydraulic oil/fluid.
  • the hydraulic control/monitoring can be improved. For example, It must be effectively prevented, in particular by means of the (electrical and/or electronic) control unit, that hydraulic oil/fluid does not flow through the third connection device or the "hydraulic short circuit" during lifting and/or holding operation of the boom, in particular directly to the " return line " and/or directly to the machine/vehicle tank or hydraulic system reservoir.
  • the hydraulic accumulator particularly a pressure tank, can be used to advantageously store hydraulic oil/fluid, particularly under pressure, (temporarily). This opens up new possibilities and is a great advantage.
  • the third connection device advantageously comprises at least one hydraulic sensor that generates a hydraulic signal for detecting a hydraulic parameter of the lowering operation and/or the hydraulic accumulator. This makes it particularly easy to determine the lowering operation or to advantageously detect the hydraulic accumulator or its status, such as pressure, filling level, defect or the like.
  • a parameter comparison unit generating at least one comparison signal is provided for comparing the actual lowering parameter with the hydraulic parameter, whereby the control unit is designed to actuate the controllable lowering control element, in particular the lowering valve, and/or the controllable control element and/or to switch the controllable lifting cylinder control element depending on this comparison.
  • the lowering operation in particular a lowering operation with a particular pressure/lowering parameter, can be advantageously determined and used to operate the machine. For example, it can be determined whether energy utilization or regeneration or recuperation is possible/helpful or advantageous or whether not or only to a limited extent or under which conditions/control measures.
  • an actual-target comparison unit generating at least one lowering control signal is provided for comparing the actual lowering parameter with a target and/or limit parameter, whereby depending on this actual-target comparison, the control unit is designed to actuate the controllable lowering control element, in particular the lowering valve, and/or the controllable control element and/or to switch the controllable lifting cylinder control element, so that the hydraulic oil/fluid in the piston rod chamber is pressurized.
  • This allows the hydraulic system to be made even more flexible during the lowering process. This makes it possible, among other things, to achieve a particularly energy-saving and/or automated and/or "more fluid" or more even/continuous lowering operation.
  • the resulting lowering speed without a load can be too low.
  • This can be counteracted in an advantageous manner, for example, by selecting a reference value higher than the holding pressure of the empty loading system.
  • active lowering is advantageous when the driving weight of the load and loading system is too low.
  • Heavy loads continue to be lowered passively or in an energy-saving manner.
  • a lowering sensor and/or the hydraulic sensor is conceivable, which is designed as a speed sensor for detecting a lowering speed, e.g. for detecting the adjustment speed or the retraction of the lifting cylinder, i.e. the piston, or the angular velocity on the swivel axis of the boom.
  • the lowering sensor and/or the hydraulic sensor could also be used, for example, as a contact sensor to detect a contact of the boom and/or the load suspension or the tool. It is conceivable that, for example, a resting/standing on the ground, a contact when loading a vehicle trailer or the like could be detected.
  • a distance sensor, an optical sensor, a capacitive or inductive sensor, a radar sensor or the like could be conceivable, whereby the distance and/or the contact and/or a reduction/change in the lowering process can be detected.
  • the operating conditions during lowering can change considerably, so that the operation of the hydraulic system or lifting cylinder and/or the pump system or the pressure generation unit can be advantageously adapted/changed by means of the advantageous target-actual comparison or the lowering control signal or the lowering parameter according to the invention.
  • the lowering sensor and/or the hydraulic sensor is designed as a pressure sensor for detecting a pressure of the hydraulic oil/fluid, in particular the so-called " load pressure " .
  • This can be used to detect a change or undershoot/overshoot of the Hydraulic pressure in the hydraulic system or the hydraulic fluid or the hydraulic oil can be advantageously recorded and used according to the invention, in particular the advantageous target-actual comparison.
  • This measure enables particularly cost-effective implementation, since a wide variety of pressure sensors for hydraulic systems are already commercially available and therefore inexpensive.
  • very small pressure differences/changes can also be recorded and advantageously used according to the invention.
  • a load pressure is created on the piston side of the lifting cylinder due to a load being taken up and/or the weight of the loading system or the (entire) boom.
  • the load pressure is present even without tools/attachments, mainly due to the weight of the boom or loading system.
  • This is also referred to as the holding pressure of the empty loading system.
  • the holding pressure is used/defined as a limit/target/reference value for advantageous control or switching according to the invention, e.g.
  • At least one regeneration connection line is provided/formed between the piston chamber and the piston rod chamber, so that hydraulic oil/fluid can be supplied from the piston chamber to the piston rod chamber can flow, whereby the regeneration connection line has at least one lowering brake element.
  • the regeneration connection line has at least one lowering brake element.
  • the pressure sensor is arranged in the regeneration connection line and between the piston chamber and the lowering brake element or in/on the piston chamber. This advantageously allows the pressure of the piston chamber or the lines/sections hydraulically connected to it to be recorded and used advantageously in particular in the event of changes in the actual pressure according to the invention. On the one hand, even the smallest actual parameter changes can be recorded very precisely and, on the other hand, the invention can be implemented in a very compact/space-saving manner.
  • the pressure in the piston chamber and/or at least in an adjacent section of the regeneration connection line drops when the boom and/or tool or the load suspension comes into contact with the ground, with an object such as a vehicle trailer, dump truck or the like, which can be recorded according to the invention and used for advantageous control.
  • a control device for controlling the lowering control element and/or lowering brake element, wherein the control device is at least partially designed separately from the control unit of the controllable lifting cylinder control element, so that the lowering control element and/or lowering brake element can be controlled separately from the lifting cylinder control element.
  • the control device is designed as a control valve, in particular a directional valve, that can be controlled by means of the control unit. This allows the control device and the control unit or the controllable lifting cylinder control element to be operated (largely) independently of one another. This opens up completely new possibilities for control. of the hydraulic system or the lifting cylinder and/or the controllable lifting cylinder control element etc.
  • At least one relief element/valve is provided, with at least one branching unit being arranged between the lowering brake element and the lifting cylinder control element, and with the relief element/valve being arranged between the branching unit and a hydraulic accumulator/tank, so that excess hydraulic oil/fluid from the piston chamber can be fed to the hydraulic accumulator/tank during lowering operation.
  • the load pressure on the lifting cylinder is usually a good option, whereby it is advantageous to automatically switch between load-induced lowering movement and active lowering of loads, can be used advantageously in hydraulic machines where loads are lifted using hydraulic cylinders and lowering them is not possible without restrictions due to their own weight or where forces must be actively applied in the lowering direction at times.
  • the boom or the loading system is advantageously lowered in a controlled manner by using gravity, which leads to a saving in pumping energy and/or an improvement in comfort and/or a more continuous lowering movement.
  • the second hydraulic consumer is designed as a hydraulic motor and/or at least one electrical generator is provided for generating electrical current and/or electrical energy
  • the pressure generating device or hydraulic pump is designed as a hydraulic motor and/or an electric pump motor of the hydraulic pump is designed as the electric generator.
  • the pressure generating device is advantageously designed to pressurize the hydraulic accumulator.
  • any "excess" energy from the drive motor, in particular the combustion/diesel engine can be used advantageously to temporarily store pressure energy or hydraulic energy.
  • the pressure generating device or hydraulic pump can be made smaller than has previously been the case and can also be more cost-effective. It is therefore conceivable that the pressure generating device or hydraulic pump is not designed for so-called " load peaks " that rarely occur, but that these " load peaks " can be implemented together with the aid of the advantageous hydraulic accumulator.
  • the invention can be used to achieve advantageous regeneration and/or recuperation of energy from driving loads. This allows, for example, to support all consumers of the hydraulic circuit/system to a large extent in the same way.
  • the resulting system can be implemented very flexibly in different levels of complexity and can be combined with many different system architectures. These include systems with constant and variable pumps driven by diesel engines, as well as systems of electrically operated machines in which the oil supply is provided by means of a constant or variable pump in conjunction with with electric motors with constant or variable speed.
  • the system can also be retrofitted as an option without much effort.
  • At least one system pressure is continuously evaluated and assessed depending on whether the lifting arm of the machine is lowered under active pressure supply, energy-neutrally or under regeneration or recuperation of potential energy from the movement.
  • the invention can be combined very variably with the common hydraulic systems, especially with a so-called "LS reporting chain", without the need for variations of the components of the standard equipment.
  • the software functionality of the basic system does not have to be changed significantly with regard to the control unit or machine control. Rather, only the components supplemented by the invention need to be taken into account or supplemented using additional software modules.
  • One advantage of the invention is particularly due to the fact that the recovered energy is provided in parallel to the supply pump in such a way that the circuits supplied with it can adapt to the supply of an additional volume flow through their existing basic functionalities.
  • a telescopic loader 1 comprises, among other things, a boom 1.1 or a telescopic lifting arm 1.1, which can be adjusted/pivoted about a first pivot axis 1.8 with the aid of a pivot cylinder 2.1 or lifting cylinder 2.1 having a piston 22 and a piston rod 23 in relation to a vehicle frame 1.6.
  • This allows the boom arm 1.1 to be adjusted in height.
  • the length adjustment can be implemented in a known manner in one or more stages and is not shown or explained in more detail here.
  • the telehandler 1 also has, in a known manner, a driver's cabin 1.7, in which one or two or more control elements for driving and for operating the hydraulic system are advantageously present.
  • wheels 5 or drive chains (not shown), e.g. of an excavator or the like, are provided in a known manner, which can preferably be driven by means of a drive motor, e.g. diesel motor and/or electric motor and/or hydraulic motor, and/or can be steered by the driver.
  • a load receiver 1.3 or tool carrier 1.3 is arranged on the boom 1.1 or telescopic boom arm 1.1 so as to be pivotable about a second pivot axis 1.9.
  • a load 1.4 or a tool 1.4 is arranged on one end of the arm 1.5, with the tool carrier 1.3 being tilted or lifted with the aid of a tilting cylinder 3.1 or. Tilting cylinder 3.1 can be adjusted/pivoted in relation to the arm end 1.5.
  • the tilting cylinder 3.1 can advantageously be hydraulically connected to a compensation cylinder 4.1 via a first connecting line and a second connecting line (not shown in more detail), i.e. hydraulic fluid/oil can be exchanged via the two connecting lines or they are integrated into a common hydraulic circuit.
  • a first connecting line and a second connecting line not shown in more detail
  • hydraulic fluid/oil can be exchanged via the two connecting lines or they are integrated into a common hydraulic circuit.
  • this ensures that the load 1.4 or the tool 1.4 remains in a predetermined position or orientation, e.g. in a horizontal position, when the boom 1.1 is swiveled, which is usually a great advantage in practice.
  • FIG. 2 to 4 Different embodiments and hydraulic circuit diagrams are shown schematically.
  • three lifting cylinders Z1, Z2, Z3, each with a correspondingly assigned directional valve WV1, WV2, WV3, are included as hydraulic consumers.
  • the lifting cylinder Z1 should correspond to the swivel cylinder 2.1, ie for raising and lowering the boom 1.1 according to Figure 1
  • the lifting cylinder Z2 can be connected to the tilting cylinder 3.1 and the lifting cylinder Z3 can be connected to a Figure 1 telescopic cylinders (not shown) for telescoping the boom 1.1.
  • the telehandler 1 may have additional lifting cylinders and/or hydraulic motors, but these are not shown or integrated in the hydraulic circuit diagrams.
  • a drive motor in particular an electric motor or diesel engine DM, which drives a pump PV.
  • a pump PV in Figure 2 is a variable displacement pump PV and in Figure 3 a constant pump PV is integrated in the known manner.
  • a flow line I supplies the above-mentioned lifting cylinders Z1, Z2, Z3 with hydraulic oil/fluid or pressurizes them in the known manner.
  • a return line II is provided in the hydraulic circuit in the known manner, which prevents the backflow of the hydraulic oil/fluid into a tank T.
  • the three directional valves WV1, WV2, WV3 are provided for the usual hydraulic control of the three lifting cylinders Z1, Z2, Z3.
  • There is also a generally standard lowering brake valve SBV for holding raised loads without leaks and for limiting the lowering speed of the lifting cylinder Z1 in the event of a line break.
  • a basic functionality of the invention or a third connection device III in the sense of the invention is explained with reference to the Figures 2 and 3 described in more detail below using two different scenarios.
  • a load pressure or lowering pressure on the piston bottom side of the lifting cylinder Z1 is recorded via a lowering sensor or a pressure sensor DA1 and is used or evaluated in particular by means of an electrical and/or electronic control unit (not shown in detail). If the pressure is too low to exert a lowering movement against the opposing resistance, the movement is carried out conventionally via the directional control valve WV1.
  • the lowering brake valve SBV is controlled independently of the directional control valve WV1, and a 2/2-way valve V1 of the return line II remains unactuated.
  • the hydraulic oil/fluid flows back to the tank T via the common return line II, with the common return line II being designed as the return line for all lifting cylinders Z1, Z2, Z3.
  • the return line II or the second connecting device in the sense of the invention consists of several return lines.
  • the flow line I or the first connecting device in the sense of the invention consists in the present case of a largely common pressure supply, but of course splits upstream of the consumers as usual.
  • a sensor can also be arranged directly on the first connecting device I or the flow line I, ie by means of a further sensor or pressure transducer DA3.
  • the load pressure on the lifting cylinder Z1 or the sensor DA1 is higher by a sufficient amount than the pressure of the signaling chain/sensor DA2/DA3 or the flow line I, energy from the lowering movement VH can be regenerated into the supply volume flow or the flow line I to the directional control valves WV1, WV2, WV3 or via the third connection device III.
  • the directional control valve WV1 is "bridged", namely with the help of the branches A1 and A2 of the third connection device III, so that this forms a bypass with respect to the directional control valve WV1.
  • the return flow from the lifting cylinder Z1 is dammed up with the help of an electrically proportional pressure relief valve V3 to such an extent that a volume flow is produced via the third connecting device III or the check valve RV1.
  • the amount of oil that must be provided by the pump PV is reduced by the regenerated amount from the lowering movement. If the load pressure level on the lifting cylinder Z1 is not high enough for regeneration, the outflowing volume flow from the cylinder Z1 is led directly to the oil container or tank T by completely relieving the valve V3.
  • Figure 4 shows this schematically using the example of the recuperation of the lowering energy in a hydraulic accumulator SH of the third connection device III.
  • this hydraulic accumulator SH for example, a delayed use of stored pressure/hydraulic energy to operate other consumers such as the lifting cylinders Z2, Z3 and/or the possible recuperation by means of motor operation of the pump PV/PM.
  • the pump PM can be used as a hydraulic motor PM and the drive motor MG or electric motor DM/MG as an electric generator MG in generator operation for the conversion or generation of electrical energy.
  • an extension to include the SP storage tank and the V6 and RV2 valves is not absolutely necessary, but is advantageous. However, this allows an expanded range of functions, as energy can be temporarily stored via the SH storage tank of the third connection device III or converted into electrical energy using a generator.
  • the returning volume flow from the lifting cylinder Z1 is advantageously dammed up via a proportional pressure relief valve V3 so that the accumulator SH can continue to be filled.
  • proportional pressure reducing valve V3 advantageously allows the load pressure on the lifting cylinder Z1 to be increased in a controlled manner by applying pressure to the piston rod side of the cylinder Z1 if this pressure is too low to continue filling the SH accumulator.
  • the valve V1 is not activated if possible.
  • the accumulator pressure level is adjusted to the required supply pressure of the hydraulic circuit via the valve V6, so that a volume flow is produced from the accumulator SH via the valves V6 and RV2 to the supply side of the consumer circuit or the flow I.
  • the effective pressure difference is advantageously determined via the directional valves WV1, WV2, WV3 using the sensors or pressure transducers DA2 and DA3 and is advantageously controlled using a drive speed of the pump PV/PM and the proportional pressure relief valve (V5).

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Abstract

Es wird eine Hydraulikmaschine, insbesondere Kraftfahrzeug (1), mit einem Rahmen und einem in Bezug auf den Rahmen um eine Schwenkachse verschwenkbaren Ausleger vorgeschlagen, wobei ein einen Kolben und eine Kolbenstange aufweisender Hubzylinder (Z1) zum Verschwenken, insbesondere Anheben und Absenken, des Auslegers gegenüber dem Rahmen vorgesehen ist, wobei zwischen einem Ausgang einer Druckerzeugungsvorrichtung (PV) und dem Hubzylinder (Z1) und einem zweiten Hydraulik-Verbraucher (Z2, Z3) eine insbesondere das Hubzylinder-Steuerelement (WV1) umfassende erste Verbindungsvorrichtung (I) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei zwischen einem Eingang der Druckerzeugungsvorrichtung (PV, PM) und dem Hubzylinder (Z1) und zweiten Hydraulik-Verbraucher (Z2, Z3) eine insbesondere einen Hydraulik-Speicher (T) umfassende zweite Verbindungsvorrichtung (II) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei zwischen der ersten Verbindungsvorrichtung (I) und der zweiten Verbindungsvorrichtung (II) eine dritte Verbindungsvorrichtung (III) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei die zweite und/oder dritte Verbindungsvorrichtung (II, III) wenigstens ein Senk-Steuerelement (SBV, V1, V3) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hydraulikmaschine, insbesondere ein Kraftfahrzeug wie ein Bagger, Radlader, Traktor, Teleskoplader oder dergleichen, mit einem in Bezug auf einen Rahmen um eine Schwenkachse verschwenkbaren Ausleger, wobei ein einen Kolben und eine Kolbenstange aufweisender Hubzylinder zum Verschwenken des Auslegers gegenüber dem Rahmen vorgesehen ist, wobei wenigstens ein mittels einer Steuereinheit steuerbares Hubzylinder-Steuerelement zum Steuern des Hubzylinders und/oder zum Umschalten zwischen einem Senkbetrieb zum Absenken des Auslegers und/oder einem Hebebetrieb zum Anheben des Auslegers und/oder einem Haltebetrieb zum Halten des Auslegers vorgesehen ist, wobei der Hubzylinder als erster Hydraulik-Verbraucher ausgebildet und wenigstens ein zweiter Hydraulik-Verbraucher vorgesehen ist.
    • Stand der Technik
  • Beispielsweise sind Fahrzeuge wie Bagger, Radlader, Teleskoplader, Pistenbullys, Traktoren, Mähdrescher, Feldhäcksler, Forst-/Rückekräne, sog. "Harvester", Fronlader, etc. bereits seit Jahren z.B. im Hoch- und Tiefbau, in der Recycling- und Abfallwirtschaft, im Garten- und Landschaftsbau sowie in der Forst- oder Landwirtschaft gebräuchlich, wobei an einem Ausleger bzw. Schwenkarm verschiedene Lasten bzw. Werkzeuge angebracht werden können. Neben den Standard Anbaugeräten bzw. Werkzeugen wie Schaufel und Gabel können auch weitere Werkzeuge wie zum Beispiel Lasthaken, Betonkübel, Kehrmaschine, Arbeitsbühne, Seilwinde, Räumschild und Greifer zum Einsatz kommen. Um einen schnellen Werkzeugwechsel vorzunehmen gibt es sog. Schnellwechselplatten.
  • Ladeanlagen von Teleskopladern weisen z.B. einen Hubarm mit mindestens einer Ausschubstufe auf, der drehgelenkig üblicherweise am Fahrzeugheck gelagert ist. Das Anheben und Absenken des Auslegers bzw. Hubarms wird durch einen hydraulischen Hubzylinder ausgeführt, der vom Fahrer mittels einem Steuer-/Wegeventil gesteuert bzw. betätigt wird. Für das kontrollierte Absenken der Last kommt normalerweise neben dem Wege- bzw. Steuerventil ein Senkbremsventil zum Einsatz.
  • Mit Hilfe einer entspr. hydraulischen Steuereinheit bzw. dem steuerbaren Wegeventil kann üblicherweise zwischen einem Senkbetrieb zum Absenken des Auslegers und einem Hebebetrieb zum Anheben des Auslegers sowie einer sog. "Neutralstellung" bzw. einem Haltebetrieb zum Halten des Auslegers gewechselt werden.
  • Üblicherweise werden zur Einleitung der Senkbewegung das Steuerventil und das Senkbremsventil mit dem gleichen Pilotdruck angesteuert. Dadurch wird ein Ölstrom von einer Hydraulikpumpe, d.h. auf der sog. Versorgungsseite bzw. im sog. Vorlauf bzw. insb. mittels/in einer ersten Verbindungsvorrichtung, über das Steuerventil zur Stangenseite des Hubzylinders geleitet. Gleichzeitig öffnet das Senkbremsventil und leitet das von der Kolbenseite verdrängte Öl über das Steuerventil zum Tank bzw. Hydraulik-Speicher, insb. im sog. Rücklauf bzw. mittels/in einer zweiten Verbindungsvorrichtung. Dadurch setzt sich der Hubzylinder in Bewegung und die Last wird abgesenkt. Aufgrund der gemeinsamen Ansteuerung muss die Charakteristik des Steuerventils und Senkbremsventils präzise aufeinander abgestimmt sein.
  • Das Senkbremsventil wird bislang über ein hydraulisches Pilotsignal betätigt. Der zur Ansteuerung notwendige Pilotdruck wird durch ein Druckminderventil bereitgestellt, welches einem dem Steuerstrom proportionalen Druck bereitstellt. Aufgrund der geometrischen Gestaltung ist das Senkbremsventil lastkompensiert, d.h. unabhängig von der Zuladung stellt sich annähernd der gleiche Volumenstrom über das Ventil ein.
  • Zur Steigerung der Effizienz beim Senken der Ladeanlage kann zusätzlich eine sog. "Regeneration" integriert werden, z.B. EP 1 915 538 B1 . Hierfür wird beim Senken der Last zusätzlich die Kolben- und Stangenseite des Hubzylinders miteinander verbunden. Aufgrund der ungleichen wirksamen Flächen wird ein Teil der Ölmenge von der Kolben- zur Stangenseite geleitet. Die überschüssige Ölmenge fließt über das Steuerventil zum Tank. Dadurch kann der zugeführte Ölstrom der Pumpe reduziert und in gewissem Maß Energie eingespart werden.
  • Darüber hinaus ist durch die US 2018/0112686 A1 eine Hydraulikschaltung für o.g. Kraftfahrzeuge bekannt geworden, wobei der Volumenstrom des Rücklaufs am Steuerventil vorbei direkt in den Tank geleitet wird. Durch die direkte Verbindung können Druckverluste im Rücklauf reduziert werden. Im Unterschied zuvor aufgeführten Lösung, wird hier anstatt eines Senkbremsventil ein Lasthalteventil verwendet. Bei diesem wird kein externer Pilotdruck, sondern Druck des zugeführten Ölstroms zur Ansteuerung des Ventils genutzt.
  • Nachteilig bei den bisher bekannten Hydraulikmaschinen ist, dass das Steuerventil einen minimal größeren Ölstrom zur Verfügung stellen muss als das Senkbremsventil unter Last zum Ablauf freigibt. Eine exakte Abstimmung des Steuerventils und Senkbremsventils ist aufgrund der gemeinsamen Pilotierung nicht in jedem Betriebspunkt möglich. Daraus resultieren Staudrücke vor dem Senkbremsventil (Kolbenseite), die energieintensiv durch zugeführte Antriebsleistung überwunden werden müssen.
  • Zudem können bei einem Parallelbetrieb mehrerer Verbraucher durch eine gemeinsame Pumpe folgende Nachteile auftreten:
    1. A) Zum Senken der Ladeanlage muss die Stangenseite des Hubzylinders mit Öl versorgt werden. Dadurch wird der nutzbare Pumpenvolumenstrom zur Versorgung weiterer Verbraucher reduziert.
    2. B) Beim Parallelbetrieb mehrerer Verbraucher mit unterschiedlichen Druckniveaus, treten durch den zum Senken benötigten Ölstrom und Druck der Pumpe zusätzliche Drosselverluste auf.
    Aufgabe und Vorteile der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Hydraulikmaschine, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorzuschlagen, die gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte bzw. effizientere Betriebsweise verwirklicht, insbesondere eine verbesserte Druckbeaufschlagung bzw. Energieverwertung des Hydrauliksystems aufweist und/oder nachrüstbar ist.
  • Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Hydraulikmaschine, insbesondere einem Kraftfahrzeug, der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
  • So kann gerade mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme, nämlich dass zwischen der ersten Verbindungsvorrichtung und der zweiten Verbindungsvorrichtung eine dritte Verbindungsvorrichtung zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei die zweite und/oder dritte Verbindungsvorrichtung wenigstens ein Senk-Steuerelement aufweist, eine vorteilhafte Energieverwertung bzw. eine Regeneration und/oder Rekuperation der Energie des hydraulischen Systems realisiert werden. Die hydraulische Verbindung bzw. dritte Verbindungsvorrichtung realisiert eine Weiter- bzw. Wiederverwertung/-verwendung der/des Hydraulikflüssigkeit/-öls von einem bzw. dem ersten Hubzylinder/Verbraucher zu/für einen anderen bzw. dem zweiten oder ggf. dritten Hubzylinder/Verbraucher. In vorteilhafter Weise ist die hydraulische Verbindung bzw. dritte Verbindungsvorrichtung als Verbraucherverbindung zwischen wenigstens zwei Verbrauchern bzw. Hubzylindern ausgebildet. So ist die hydraulische Verbindung bzw. dritte Verbindungsvorrichtung nicht zum Verbinden von zwei Anschlüssen eines einzigen Verbraucher bzw. Hubzylinders, d.h. der zwei Anschlüsse der beiden Seiten eines doppeltwirkenden Hubzylinders oder dergleichen, sondern zum Verbinden von wenigstens zwei verschiedenen bzw. separaten Verbrauchern bzw. Hubzylindern, die ggf. jeweils als doppeltwirkende Hubzylinder ausgebildet werden können. Die hydraulische Verbindung kann beispielsweise eine Druckleitung bzw. Metallrohr bzw. Hydraulikrohr und/oder einen Druckschlauch umfassen.
  • Auf den ersten Blick stellt die hydraulische Verbindung zwischen dem sog. "Rücklauf" des einen bzw. ersten Hubzylinders/ Verbrauchers und dem sog. "Vorlauf" des anderen bzw. zweiten bzw. ggf. dritten Hubzylinders/Verbrauchers quasi einen "hydraulischen Kurzschluss" im Hydrauliksystem bzw. Hydraulikkreislauf dar und erschein deshalb eher abwegig. Jedoch haben Versuche gezeigt, dass mit der Erfindung in unkonventioneller Weise Energie, gerade im Senkbetrieb des Auslegers, effizienter verwertet bzw. genützt werden kann. So kann die Gewichtskraft bzw. drückende Lasten, die z.B. mittels des Auslegers angehoben wurden, gerade beim Absenken bzw. im Senkbetrieb in vorteilhafter Weise mittels der hydraulischen Verbindung bzw. dritten Verbindungsvorrichtung zur Druckbeaufschlagung und/oder zur Nutzung der potentiellen Energie der Last bzw. des Auslegers für das hydraulische System verwendet werden. Dies führt zu einer vorteilhaften Energieeinsparung und kann auch für jedes bisheriges System nachgerüstet werden.
  • Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Senksensor zum Erfassen eines Ist-Senkparameters des Senkbetriebes vorgesehen, wobei der Senksensor der ein Senksignal erzeugt, und/oder ist in Abhängigkeit eines/des Senksignals die Steuereinheit zum Betätigen des Senk-Steuerelementes, insbesondere eines steuerbares Senk-Ventils, und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet, so dass im Senkbetrieb das/die Hydrauliköl/-flüssigkeit von der zweiten Verbindungsvorrichtung zur ersten Verbindungsvorrichtung strömen kann. Hiermit wird zum Beispiel erreicht, dass beim Senkvorgang das Hydrauliksystem deutlich flexibler ausgebildet wird. So kann u.a. ein besonders energiesparender und/oder ein automatisierter und/oder ein "fließenderer" bzw. gleichmäßiger/kontinuierlicher ablaufenderer Senkbetrieb realisiert werden.
  • Bislang lief der Senkbetreib entsprechend den vom Fahrer eingestellten/betätigten Schaltstellungen der Stellglieder bzw. Steuerventile oder dergleichen ab. Hierbei konnte und wurde nicht vom Hydrauliksystem automatisiert in den Senkbetrieb eingegriffen werden. Gemäß der Erfindung kann nun mit dem vorteilhaften Senksensor ein vorteilhafter Ist-Senk-Parameter während des Senkbetriebes erfasst und für einen verbesserten Senkbetreib verwendet werden. Dies ermöglicht bislang nicht realisierbare Verbesserungen des Hydrauliksystems, insb. für eine energiesparende und/oder kontinuierlichere Senkbetriebsweise des Auslegers.
  • Beispielsweise kann bei einem ungewöhnlichen und/oder unvorhersehbaren Betriebsfall/Vorkommnis und/oder bei sich ändernden Rahmenbedingungen der Sensor diesen Ist-Zustand bzw. den entspr. Ist-Senk-Parameter erfassen und für eine vorteilhafte Anpassung und/oder Veränderung des Senkvorganges bzw. des Senkbetriebes verwenden. Dies eröffnet vollkommen neuartige (automatisiertere) Betriebsmöglichkeiten mit deutlich verbessertem Komfort und/oder Energieaufwand. Beispielsweise kann die Druckerzeugungseinheit weniger bzw. kürzer betrieben werden, was den Energieverbrauch weiter reduzieren kann.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die dritte Verbindungsvorrichtung als Bypass des Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet, wobei eine erste Verzweigungseinheit in Strömungsrichtung des/der Hydrauliköls/- flüssigkeit vor dem Hubzylinder-Steuerelement und eine zweite Verzweigungseinheit in Strömungsrichtung des/der Hydrauliköls/- flüssigkeit nach/hinter dem Hubzylinder-Steuerelement angeordnet sind. Hiermit wird eine hydraulische Umgehung bzw. Umleitung des Hubzylinder-Steuerelementes bzw. das Steuerventil des Hubzylinders/Verbrauchers realisiert. So kann der Fahrer/Bediener das Hubzylinder-Steuerelement/-ventil betätigen/schalten, so dass z.B. der Ausleger vom Hebe- /Haltebetrieb in den Senkbetrieb wechselt, wobei in vorteilhafter Weise im Senkbetrieb das Hubzylinder-Steuerelement/-ventil umgangen wird bzw. Hydrauliköl/- flüssigkeit nicht durch das Hubzylinder-Steuerelement, sondern durch die dritte Verbindungsvorrichtung bzw. den "hydraulischen Kurzschluss" strömt. In vorteilhafter Weise ist die Strömungsrichtung des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit durch die dritte Verbindungsvorrichtung vom Rücklauf zum Vorlauf, wobei in vorteilhafter Weise die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. Pumpe umgangen wird. Dementsprechend braucht die Pumpe keine bzw. weniger Druckenergie generieren. Vielmehr wird die Druckenergie des Senkbetriebes in vorteilhafter Weise dem Hydrauliksystem zur Verfügung gestellt bzw. bleibt erhalten und für andere, insb. spätere und/oder gleichzeitig stattfindende hydraulische Verbrauche nutzbar gemacht.
  • Vorteilhafterweise umfasst die dritte Verbindungsvorrichtung wenigstens ein Rückschlagventil und/oder ein steuerbares Steuerelement, insbesondere ein Wege-/Proportional-Ventil, und/oder umfasst die dritte Verbindungsvorrichtung wenigstens einen Hydraulik-Speicher, insbesondere einen Drucktank, zum Speichern des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit. Mit Hilfe dieser vorteilhaften, insb. nachrüstbaren Maßnahmen kann die hydraulische Steuerung/Kontrolle verbessert werden. So kann z.B. wirkungsvoll verhindert werden, insb. mittels der (elektrischen und/oder elektronischen) Steuereinheit, dass im Hebe- und/oder Haltebetrieb des Auslegers Hydrauliköl/-flüssigkeit nicht durch die dritte Verbindungsvorrichtung bzw. den "hydraulischen Kurzschluss" strömt, insb. direkt zum "Rücklauf" und/oder direkt weiter zum Maschinen-/Fahrzeug-Tank bzw. hydraulischen Systemspeicher.
  • Gerade mit dem Hydraulik-Speicher, insbesondere einen Drucktank, kann in vorteilhafter Weise Hydrauliköl/-flüssigkeit, insb. mit Druck beaufschlagt, (zeitlich) zwischen gespeichert werden. Dies ist eröffnet neuartige Möglichkeiten und ist von großem Vorteil.
  • Vorteilhafterweise umfasst die dritte Verbindungsvorrichtung wenigstens einen ein Hydraulik-Signal erzeugender Hydraulik-Sensor zum Erfassen eines Hydraulik-Parameters des Senkbetriebes und/oder des Hydraulik-Speichers. Hiermit kann besonders gut der Senkbetrieb festgestellt bzw. der Hydraulik-Speicher bzw. dessen Zustand, wie z.B. Druck, Füllungsgrad, Defekt oder dergleichen, vorteilhaft erfasst werden.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist eine wenigstens ein Vergleichssignal erzeugende Parameter-Vergleichseinheit zum Vergleichen des Ist-Senkparameters mit dem Hydraulik-Parameter vorgesehen, wobei in Abhängigkeit dieses Vergleiches die Steuereinheit zum Betätigen des steuerbaren Senk-Steuerelement, insbesondere des Senk-Ventils, und/oder des steuerbaren Steuerelementes und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet ist. So kann in vorteilhafter Weise der Senkbetrieb, insb. ein Senkbetrieb mit besonderem Druck/Senkparameter ermittelt und zum Betrieb der Maschine verwendet werden. Beispielsweise kann ermittelt werden, ob eine Energieverwertung bzw. eine Regeneration oder Rekuperation möglich/hilfreich bzw. von Vorteil ist oder ob nicht oder nur bedingt bzw. unter welchen Bedingungen/Steuermaßnahmen.
  • Vorteilhafterwiese ist eine wenigstens ein Senk-Steuersignal erzeugende Ist-Soll-Vergleichseinheit zum Vergleichen des Ist-Senkparameters mit einem Soll- und/oder Grenzparameter vorgesehen, wobei in Abhängigkeit dieses Ist-Soll-Vergleiches die Steuereinheit zum Betätigen des steuerbaren Senk-Steuerelement, insbesondere des Senk-Ventils, und/oder des steuerbaren Steuerelementes und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet ist, so dass ein Druckbeaufschlagen des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit des Kolbenstangenraumes vorgesehen ist. Hiermit kann beim Senkvorgang das Hydrauliksystem noch flexibler ausgebildet werden. So kann u.a. ein besonders energiesparender und/oder ein automatisierter und/oder ein "fließenderer" bzw. gleichmäßiger/kontinuierlicher ablaufenderer Senkbetrieb realisiert werden.
  • Bei sehr leichten Auslegern bzw. Ladeanlagen oder klein dimensionierten Ventilen und Leitungsquerschnitten etc. kann ggf. die resultierende Senkgeschwindigkeit ohne aufgenommener Last zu gering ausfallen. Dem kann in vorteilhafter Weise entgegengewirkt werden, indem z.B. der Referenzwert höher gewählt wird als der Haltedruck der leeren Ladeanlage. In diesem Fall erfolgt das aktive Senken in vorteilhafter Weise dann, wenn das antreibende Gewicht von Last und Ladeanlage zu gering ausfällt. Hohe Lasten werden dagegen weiterhin passiv bzw. energiesparend abgesenkt.
  • Denkbar ist zum Beispiel ein Senksensor und/oder der Hydraulik-Sensor, der als Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Senkgeschwindigkeit ausgebildet ist, z.B. zum Erfassen der Verstellgeschwindigkeit bzw. des Einfahrens des Hubzylinders, d.h. des Kolbens, oder der Winkelgeschwindigkeit an der Schwenkachse des Auslegers.
  • Auch könnte der Senksensor und/oder der Hydraulik-Sensor beispielsweise als Kontaktsensor zum Erfassen eines Kontaktes des Auslegers und/oder der Lastaufnahme bzw. des Werkzeuges ausgebildet werden. So ist denkbar, dass beispielsweise ein Aufliegen/Anstehen am Boden, ein Kontakt beim Beladen an einem Fahrzeuganhänger oder dergleichen erfasst werden könnte. Vorstellbar wäre u.a. ein Abstandssensor, ein optischer Sensor, ein kapazitiver oder induktiver Sensor, ein Radarsensor oder dergleichen, wobei der Abstand und/oder der Kontakt und/oder eine Verringerung/Änderung des Senkvorganges erfassbar ist.
  • Grundsätzlich können sich bei derartigen Vorgängen, d.h. bei denen der Ausleger und/oder das Werkzeug bzw. die Last etwas berührt, die bei Bauarbeiten oder dergleichen häufiger vorkommen können, insb. auch oftmals nicht vorhersehbare Ereignisse, wie Erdrutsche von Kies-, Sandanhäufungen etc., herunterfallende Gegenstände bei Abbrucharbeiten etc., und/oder in Fällen bei denen das Gewicht bzw. die Kraft des Auslegers (mit oder ohne zusätzlicher Last) für das Senken nicht mehr (ganz) ausreicht, z.B. aufgrund interner hydraulischer Verluste und/oder Reibwiderstände etc. des Hydrauliksystems bzw. der hierbei sich bewegenden/verstellenden mechanischen Komponenten, die Betriebsbedingungen beim Senken in erheblichem Maß ändern, so dass in vorteilhafter Weise der Betreib des Hydrauliksystems bzw. Hubzylinders und/oder des Pumpsystems bzw. der Druckerzeugungseinheit mittels des vorteilhaften Soll-Ist-Vergleiches bzw. des Senk-Steuersignals bzw. des Senkparameters gemäß der Erfindung angepasst/verändert werden kann. Hierbei kann auf ein aktives Eingreifen des Fahrers auf das Hydrauliksystem und/oder Steuersystem ggf. in vorteilhafter Weise verzichtet werden, wobei nämlich sog. "Totzeiten" bzw. nachteilige Reaktionszeiten auftreten. Deshalb kann gemäß der Erfindung wesentlich schneller und/oder gleichmäßiger und/oder energiesparender der Senkbetrieb verwirklicht werden, wobei auch menschliche Fehler vermeidbar sind.
  • Vorzugsweise ist der Senksensor und/oder der Hydraulik-Sensor als Drucksensor zum Erfassen eines Drucks des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit, insb. des sog. "Lastdruckes", ausgebildet. Hiermit kann eine Änderung bzw. Wert-Unter-/Überschreitung des Hydraulikdruckes im Hydrauliksystem bzw. der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Hydrauliköls in vorteilhafter Weise erfasst und gemäß der Erfindung verwendet werden, insb. den vorteilhaften Soll-Ist-Vergleich. Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders kostengünstige Umsetzung, da bereits unterschiedlichste Drucksensoren für Hydrauliksysteme handelsüblich und somit günstig sind. Zudem können auch sehr geringe Druckunterschiede/-veränderungen erfasst und in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung verwendet werden.
  • Ein besonderer Vorteil hierbei ist u.a., dass sich aufgrund einer aufgenommenen Last und/oder dem Eigengewicht der Ladeanlage bzw. des (gesamten) Auslegers sich auf der Kolbenseite des Hubzylinders ein Lastdruck ausbildet, wobei v.a. bereits wegen des Eigengewichtes des Auslegers bzw. der Ladeanlage der Lastdruck auch ohne Werkzeug/Anbaugerät vorliegt Man spricht hier auch vom Haltedruck der leeren Ladeanlage. Bei aufgenommener Last liegt dieser Druck höher bzw. nimmt dieser Druck weiter zu, solange die Ladeanlage nicht in Kontakt mit dem Boden oder einem anderen Hindernis ist. Kommt der Ausleger bzw. die Ladeanlage in Kontakt mit einem Hindernis, so wird der Ausleger bzw. die Ladeanlage durch dieses gestützt und damit entlastet. Wird erfindungsgemäß der Haltedruck als Grenz-/Soll- /Referenzwert für ein vorteilhaftes Steuern bzw. Umschalten gemäß der Erfindung genutzt/festgelegt, z.B. für einen Übergang vom passiven zum aktiven Senken, so erfolgt eine Umschaltung zum aktiven Senken immer dann, wenn der Ausleger bzw. die Ladeanlage durch ein Hindernis von unten gestützt und dadurch entlastet wird. Der Lastdruck bzw. "Ist-Druck" fällt dadurch auf einen Wert, der niedriger ist, als der Haltedruck bzw. "Soll-Druck".
  • Vorteilhafterweise ist im Senkbetrieb des Auslegers wenigstens eine Regenerationsverbindungsleitung zwischen dem Kolbenraum und dem Kolbenstangenraum vorgesehen/ausgebildet, so dass Hydrauliköl/-flüssigkeit vom Kolbenraum zum Kolbenstangenraum strömen/fließen kann, wobei die Regenerationsverbindungsleitung wenigstens ein Senkbremselement. Hiermit wird ein Teil des Öls nicht dem Tank zugeführt, sondern wird direkt der Kolbenstangenseite wieder zugeführt.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der Drucksensor in der Regenerationsverbindungsleitung sowie zwischen dem Kolbenraum und des Senkbremselementes oder im/am Kolbenraum angeordnet. Hiermit kann in vorteilhafter Weise der Druck des Kolbenraumes bzw. entspr. mit diesem hydraulisch verbundenen Leitungen/Abschnitten erfasst und insb. bei Veränderungen des Ist-Druckes gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise verwendet werden. Hierbei können einerseits sehr genau auch kleinste Ist-Parameter-Veränderungen erfasst und andererseits sehr kompakt/platzsparend die Erfindung verwirklicht werden. Beispielsweise fällt der Druck im Kolbenraum und/oder zumindest in einem benachbarten Abschnitt der Regenerationsverbindungsleitung bei einem Kontakt des Auslegers und/oder Werkzeuges bzw. der Lastaufnahme am Boden, an einem Gegenstand wie Fahrzeuganhänger, Muldenkipper oder dergleichen, was gemäß der Erfindung erfassbar und für eine vorteilhafte Steuerung verwendbar ist.
  • Vorteilhafterweise ist eine Steuervorrichtung zum Steuern des Senk-Steuerelements und/oder Senkbremselementes vorgesehen, wobei die Steuervorrichtung wenigstens teilweise separat zur Steuereinheit des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelement ausgebildet ist, so dass das Senk-Steuerelement und/oder Senkbremselement separat zum Hubzylinder-Steuerelement steuerbar ist. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung als mittels der Steuereinheit steuerbares Steuer-Ventil, insb. Wege-Ventil ausgebildet. Hiermit kann die Steuervorrichtung und die Steuereinheit bzw. das steuerbare Hubzylinder-Steuerelement (weitestgehend) unabhängig voneinander betrieben werden. Hiermit eröffnen sich vollkommen neuartige Möglichkeiten der Steuerung des Hydrauliksystems bzw. des Hubzylinders und/oder des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelements etc..
  • Vorzugsweise ist wenigstens ein Entlastungselement/-ventil vorgesehen, wobei zwischen dem Senkbremselement und dem Hubzylinder-Steuerelement wenigstens eine Verzweigungseinheit angeordnet ist und wobei zwischen der Verzweigungseinheit und einem Hydraulikspeicher/-tank das Entlastungselement/-ventil angeordnet ist, so dass im Senkbetrieb überschüssiges Hydrauliköls/-flüssigkeit des Kolbenraumes dem Hydraulikspeicher/-tank zuführbar ist. Hiermit können Unterschiede der beteiligten Öl-/Flüssigkeitsmengen in vorteilhafter Weise ausgeglichen bzw. dem Tank/Speicher zugeführt werden.
  • Generell kann abhängig von gegebenen Messgrößen bzw. erfasstem Ist-Senkparameter, üblicherweise bietet sich der Lastdruck am Hubzylinder an, wobei in vorteilhafter Weise automatisch zwischen lastinduzierter Senkbewegung und aktivem Senken von Lasten umgeschaltet werden kann, kann in vorteilhafter Weise bei Hydraulikmaschinen, bei denen Lasten mit Hilfe von Hydraulikzylindern angehoben werden und ein Absenken dieser aufgrund ihres Eigengewichtes jedoch nicht uneingeschränkt möglich ist oder zeitweise auch aktiv Kräfte in absenkender Richtung aufgebracht werden müssen, angewendet werden. Hierbei wird in vorteilhafter Weise der Ausleger bzw. die Ladeanlage durch die Nutzung der Schwerkraft kontrolliert abgesenkt, was zu einer Einsparung an Pumpenergie und/oder einer Verbesserung des Komforts und/oder einer kontinuierlicheren Senkbewegung führt.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Hydraulik-Verbraucher als Hydraulik-Motor ausgebildet und/oder ist wenigstens ein elektrischer Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder elektrischer Energie vorgesehen, wobei insbesondere die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. Hydraulikpumpe, als Hydraulik-Motor ausgebildet ist und/oder ein elektrischer Pumpenmotor der Hydraulikpumpe als der elektrische Generator ausgebildet ist. Hiermit kann eine vorteilhafte Umwandlung der hydraulischen, insb. zurückgewonnenen Energie in elektrische Energie für andere bzw. elektrische Verbraucher umgesetzt werden. Dies eröffnet vollkommen neuartige Möglichkeiten bzgl. Energieeffizienz bzw. Energieeinsparungen.
  • Vorteilhafterweise ist die Druckerzeugungsvorrichtung, zum Druckbeaufschlagen des Hydraulik-Speichers ausgebildet. So kann auch z.B. bei einem Betrieb, bei dem die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. Hydraulikpumpe nur teilweise ausgelastet ist bzw. nicht im Voll-Lastbetieb betreiben wird, ggf. "überschüssige" Energie des Antriebsmotors, insb. Verbrennungs-/Dieselmotors zur (zeitlichen) Zwischenspeicherung von Druckenergie bzw. Hydraulikenergie in vorteilhafter Weise verwendet werden. Hierdurch kann ggf. auch die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. Hydraulikpumpe kleiner dimensioniert werden als dies bislang erfolgte und zudem kostengünstiger sein. So ist denkbar, dass die Druckerzeugungsvorrichtung bzw. Hydraulikpumpe nicht für selten vorkommende/auftretende sog. "Lastspitzen" ausgelegt, sondern diese "Lastspitzen" gemeinsam mit Hilfe des vorteilhaften Hydraulik-Speichers umgesetzt werden können.
  • Generell kann mit Hilfe der Erfindung eine vorteilhafte Regeneration und/oder Rekuperation der Energie aus antreibenden Lasten verwirklicht werden. Dies erlaubt es, beispielsweise die/alle Verbraucher des Hydraulikkreises/-systems weitgehend gleichermaßen zu unterstützen. Das resultierende System ist hierbei sehr flexibel in unterschiedlichen komplexitätsstufen ausführbar sowie mit vielen verschiedenen Systemarchitekturen kombinierbar. Diese sind u.a. Systeme mit Konstant- sowie Verstellpumpen, angetrieben durch Dieselmotoren, sowie die Systeme elektrisch betriebener Maschinen, bei denen die Ölversorgung mittels Konstant- bzw. Verstellpumpe in Verbindung mit Elektromotoren konstanter oder variabler Drehzahl erfolgt. Das System ist zudem ohne großen Aufwand als Option nachrüstbar.
  • Im Allgemeinen wird bei der Erfindung mindestens ein Systemdruck kontinuierlich ausgewertet und abhängig davon beurteilt, ob unter aktiver Druckversorgung, energieneutral oder unter Regeneration bzw. Rekuperation potentieller Energie aus der Bewegung der Hubarm der Maschine gesenkt wird.
  • Die Erfindung ist sehr variabel mit den geläufigen Hydrauliksystemen vor allem mit einer sog. "LS-Meldekette" kombinierbar, ohne dass dazu Variationen der Komponenten der Serienausstattungen nötig sind. Damit ist das System, unabhängig von seinem Funktionsumfang, nachrüstbar und damit sehr gut geeignet, als optionale Ausstattung umgesetzt zu werden. Auch bezüglich der Steuereinheit bzw. Maschinensteuerung muss die Softwarefunktionalität des Grundsystems nicht wesentlich verändert werden. Vielmehr sind einzig die durch die Erfindung ergänzten Komponenten anhand ergänzender Softwarebausteine zu berücksichtigen bzw. zu ergänzen. So ist ein Vorteil der Erfindung insbesondere auf den Umstand zurückzuführen, dass die rückgewonnene Energie in einer solchen Weise parallel zur Versorgungspumpe bereitgestellt wird, dass sich die damit versorgten Kreisläufe durch ihre bereits vorhandenen Grundfunktionalitäten an die Zufuhr eines weiteren Volumenstromes anpassen können.
    • Ausführungsbeispiel
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wir anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1
    ein schematisch dargestellter Teleskoplader mit einem hydraulischen Schwenkzylinder,
    Figur 2
    ein erster, schematischer Hydraulikschaltplan gemäß der Erfindung,
    Figur 3
    ein zweiter, schematischer Hydraulikschaltplan gemäß der Erfindung und
    Figur 4
    ein dritter, schematischer Hydraulikschaltplan gemäß der Erfindung.
  • Gemäß Figur 1 umfasst ein Teleskoplader 1 u.a. einen Ausleger 1.1 bzw. einen teleskopierbaren Hubarm 1.1, der um eine erste Schwenkachse 1.8 mit Hilfe eines einen Kolben 22 und eine Kolbenstange 23 aufweisenden Schwenkzylinders 2.1 bzw. Hubzylinders 2.1 in Bezug zu einem Fahrzeugrahmen 1.6 verstellbar/verschwenkbar ist. Hierdurch kann der Auslegerarm 1.1 in seiner Höhe verstellt werden. Die Längenverstellung kann in bekannter Weise einstufig oder mehrstufig realisiert werden und wird hier nicht näher dargestellt bzw. ausgeführt.
  • Der Teleskoplader 1 weist zudem in bekannter Weise eine Fahrerkabine 1.7 auf, in der in vorteilhafter Weise ein oder zwei bzw. mehrere Bedienelemente zum Fahren und zum Betätigen des Hydrauliksystems vorhanden sind. Zudem sind in bekannter Weise Räder 5 oder nicht dargestellte Antriebsketten, z.B. eines Baggers oder dergleichen, vorgesehen, die vorzugsweise mittels einem Antriebsmotor, z.B. Dieselmotor und/oder Elektromotor und/oder Hydraulikmotor, antreibbar und/oder vom Fahrer lenkbar sind.
  • Am Ausleger 1.1 bzw. teleskopierbaren Auslegerarm 1.1 ist eine Lastaufnahme 1.3 bzw. Werkzeugträger 1.3 schwenkbar um eine zweite Schwenkachse 1.9 verschwenkbar angeordnet. Eine Last 1.4 bzw. ein Werkzeug 1.4 ist an einem Armende 1.5 angeordnet, wobei der Werkzeugträger 1.3 mit Hilfe eines Neigehubzylinders 3.1 bzw. Kippzylinders 3.1 in Bezug zum Armende 1.5 verstellt/verschwenkt werden kann.
  • Wie bereits handelsüblich, kann der Kippzylinder 3.1 in vorteilhafter Weise mit einem Kompensationszylinder 4.1 über eine erste Verbindungsleitung und eine zweite Verbindungsleitung miteinander hydraulisch verbunden werden (ohne nähere Darstellung), d.h. dass über die beiden Verbindungsleitungen und Hydraulikfluid/-öl ausgetauscht werden kann bzw. diese in einem gemeinsamen Hydraulikkreislauf integriert sind. Bekanntlich wird hierdurch erreicht, dass die Last 1.4 bzw. das Werkzeug 1.4 beim Verschwenken des Auslegers 1.1 in vorgegebener Position bzw. Orientierung, z.B. in horizontaler Position, verbleibt, was in der Praxis meist von großem Vorteil ist.
  • In den Figuren 2 bis 4 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele bzw. Hydraulikschaltpläne schematisch dargestellt. Hierin sind als Hydraulik-Verbraucher beispielhaft drei Hubzylinder Z1, Z2, Z3 mit je einem entspr. zugeordneten Wegeventil WV1, WV2, WV3 aufgenommen. Der Hubzylinder Z1 soll hierbei dem Schwenkzylinder 2.1 entsprechen, d.h. zum Anheben und Absenken des Auslegers 1.1 gemäß Figur 1. Der Hubzylinder Z2 kann z.B. dem Kippzylinder 3.1 und der Hubzylinder Z3 kann einem in Figur 1 nicht dargestellten Teleskopierzylinder zum Teleskopieren des Auslegers 1.1 entsprechen. Weitere Hubzylinder und/oder Hydraulikmotoren kann der Teleskoplader 1 aufweisen, sind jedoch in den Hydraulikschaltplänen nicht näher abgebildet bzw. integriert.
  • Zur Druckversorgung der Hubzylinder Z1, Z2, Z3 ist ein Antriebsmotor, insb. Elektromotor oder Dieselmotor DM vorgesehen, der eine Pumpe PV antreibt. In Figur 2 ist eine Verstellpumpe PV und in Figur 3 eine Konstantpumpe PV in bekannter Weise integriert. Ein Vorlauf I versorgt die o.g. Hubzylinder Z1, Z2, Z3 mit Hydrauliköl/-flüssigkeit bzw. beaufschlagt diese in bekannter Weise mit Druck. Zudem ist in bekannter Weise ein Rücklauf II im Hydraulikkreis vorgesehen, der das Rückstömen des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit in einen Tank T gewährleistet. Zur üblichen, hydraulischen Steuerung der drei Hubzylinder Z1, Z2, Z3 sind die drei Wegeventil WV1, WV2, WV3 entsprechend vorhanden. Ebenso ist ein allgemein übliches Senkbremsventil SBV zum leckagefreien Halten angehobener Lasten und zur Begrenzung der Senkgeschwindigkeit des Hubzylinders Z1, im Falle eines Leitungsbruchs vorhanden.
  • Eine Grundfunktionalität der Erfindung bzw. eine dritte Verbindungsvorrichtung III im Sinn der Erfindung wird anhand der Figuren 2 und 3 an zwei verschiedenen Szenarien nachfolgend etwas näher beschrieben. So wird über einen Senksensor bzw. einem Druckaufnehmer DA1 ein Lastdruck bzw. Senkdruck an einer Kolbenbodenseite des Hubzylinders Z1 erfasst und insb. mittels einer nicht näher dargestellten elektrischen und/oder elektronischen Steuereinheit verwertet bzw. bewertet. Ist der Druck zu gering, um eine Senkbewegung entgegen der entgegengesetzten Widerstände auszuüben, so wird die Bewegung konventionell über das Wegeventil WV1 ausgeführt. So wird dabei das Senkbremsventil SBV unabhängig vom Wegeventil WV1 angesteuert, ein 2/2-Wege-Ventil V1 des Rücklaufs II bleibt unbetätigt. Das/die Hydrauliköl/-flüssigkeit strömt über den gemeinsamen Rücklauf II zum Tank T zurück, wobei der gemeinsame Rücklauf II als Rücklauf aller Hubzylinder Z1, Z2, Z3 ausgebildet ist. Das bedeutet auch, dass bei den abgebildeten Beispielen der Rücklauf II bzw. die zweite Verbindungsvorrichtung im Sinn der Erfindung aus mehreren Rücklaufleitungen besteht. Der Vorlauf I bzw. die erste Verbindungsvorrichtung im Sinn der Erfindung besteht jedoch vorliegend aus einer weitgehend gemeinsamen Druckversorgung, spaltet sich jedoch selbstverständlich vor den Verbrauchern wie üblich auf.
  • Ist das mittels des Sensors DA1 ermittelten Druckniveau am Zylinder Z1 aufgrund einer Lastkraft FL dagegen ausreichend hoch, so bleibt das Wegeventil WV1 unbetätigt. Die Senkbewegung wird über das Senkbremsventil SBV ausgeführt. Damit auf der Kolbenstangenseite des Zylinders Z1 Hydrauliköl/-flüssigkeit nachströmen kann, wird das Ventil V1 betätigt. Der Lastdruck am Hubzylinder Z1 wird darüber hinaus mittels eines weiteren Sensors bzw. Druckaufnehmers DA2 kontinuierlich mit dem höchsten gemeldeten Lastdruck einer sog. LS-Meldekette verglichen. Alternativ oder in Kombination (vgl. Figur 4) kann auch ein Sensor direkt an die erste Verbindungsvorrichtung I bzw. den Vorlauf I direkt angeordnet werden, d.h. mittels eines weiteren Sensors bzw. Druckaufnehmers DA3.
  • Ist der Lastdruck am Hubzylinder Z1 bzw. des Sensors DA1 um einen ausreichenden Betrag höher als der Druck der Meldekette/Sensors DA2/DA3 bzw. des Vorlaufs I, so kann Energie aus der Senkbewegung VH in den Versorgungsvolumenstrom bzw. des Vorlaufs I zu den Wegeventilen WV1, WV2, WV3 bzw. über die dritte Verbindungsvorrichtung III regeneriert werden. Das Wegeventil WV1 wird "überbrückt", nämlich mit Hilfe der Abzweigungen A1 und A2 der dritten Verbindungsvorrichtung III, so dass diese einen Bypass bzgl. des Wegeventils WV1 ausbildet.
  • In vorteilhafter Weise wird der rückfließende Volumenstrom vom Hubzylinder Z1 mit Hilfe eines elektrisch proportionalen Druckbegrenzungsventils V3 soweit angestaut, dass sich ein Volumenstrom über die dritte Verbindungsvorrichtung III bzw. das Rückschlagventil RV1 ergibt. Die Ölmenge, die durch die Pumpe PV bereitgestellt werden muss, reduziert sich dabei um die regenerierte Menge aus der Senkbewegung. Ist das Lastdruckniveau am Hubzylinder Z1 nicht ausreichend hoch zur Regeneration, so wird der abfließende Volumenstrom vom Zylinder Z1 direkt zum Ölbehälter bzw. Tank T geführt, indem das Ventil V3 vollständig entlastet wird.
  • Gemäß Figur 3 kann dies auch mittels einer sog. Konstantpumpe umgesetzt werden. Allerdings ist der Nutzen der Regeneration nur eingeschränkt gegeben, wenn das System über der Konstantpumpe mit aufgeprägter Drehzahl versorgt wird.
  • Die zuvor beschriebene Grundfunktionalität bzw. Variante der Erfindung mit dieser vorteilhaften Regeneration lässt sich durch verschiedene Komponenten in flexibler Weise ergänzen und noch weiter verbessern. Figur 4 zeigt dies schematisch am Beispiel der Rekuperation der Senkenergie in einen Hydrospeicher SH der dritten Verbindungsvorrichtung III. Mit Hilfe dieses Hydrospeichers SH kann zum Beispiel eine verzögerte Nutzung gespeicherter Druck-/Hydraulik-Energie zur Betätigung weiterer Verbraucher wie z.B der Hubzylinder Z2, Z3 und/oder die mögliche Rekuperation mittels motorischem Betrieb der Pumpe PV/PM. Bei der letztgenannten Variante kann die Pumpe PM als Hydraulikmotor PM und der Antriebsmotor MG bzw. Elektromotor DM/MG als elektrischer Generator MG im generatorischen Betrieb zur Umwandlung bzw. Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden.
  • Für eine Rekuperation der Energie über die Pumpe PV/PM ist eine Erweiterung um den Speicher SP sowie die Ventile V6 und RV2 nicht zwingend erforderlich, jedoch von Vorteil. Diese erlaubt jedoch einen erweiterten Funktionsumfang, indem Energie wahlweise über den Speicher SH der dritten Verbindungsvorrichtung III zwischengespeichert oder generatorisch in elektrische Energie gewandelt werden kann.
  • Ergibt ein Vergleich des Lastdrucks des Sensors DA1 am Hubzylinder Z1 einen ausreichend höheren Wert als den aktuellen Fülldruck des Speichers SH mit Hilfe des Sensors DA4, so wird in vorteilhafter Weise der rückfließende Volumenstrom vom Hubzylinder Z1 über ein proportionales Druckbegrenzungsventil V3 angestaut, so dass der Speicher SH weiter befüllt werden kann.
  • Die Erweiterung um das proportionale Druckreduzierventil V3 erlaubt es in vorteilhafter Weise durch gezieltes Beaufschlagen der Kolbenstangenseite des Zylinders Z1 mit Druck, den Lastdruck am Hubzylinder Z1 kontrolliert anzuheben, sollte dieser zu gering sein, um den Speicher SH weiter zu befüllen. Das Ventil V1 ist dabei möglichst nicht betätigt.
  • Soll die Versorgung eines Verbrauchers Z2, Z3 aus dem Speicher SH heraus unterstützt werden, so wird über das Ventil V6 das Speicherdruckniveau so an den nötigen Versorgungsdruck des Hydraulikkreises angepasst, so dass sich ein Volumenstrom vom Speicher SH über die Ventile V6 und RV2 zur Versorgungsseite des Verbraucherkreises bzw. dem Vorlauf I ergibt.
  • Erfolgt die Volumenstromversorgung des Kreislaufs über eine drehzahlvariable Motor-Pumpen-Kombination mit umkehrbarer Drehrichtung (vgl. Figur 4), so ist eine Rekuperation in beispielsweise ein batterieelektrisches System möglich, wenn z.B.
    • die eingesetzte Pumpe PM dazu geeignet ist, ihre Antriebsrichtung unter Last umzukehren,
    • und die Versorgung in ein Kreislaufsystem erfolgt, welches es erlaubt, eine Überversorgung zu detektieren.
  • Dies ist zum Beispiel der Fall bei Systemen, die nach dem Prinzip des sog. "Negative Flow Control" arbeiten oder dem dargestellten Beispiel der Umsetzung eines elektronisch geregelten sog. "Load-Sensing-Systems" bzw. "LS-Systems". Bei diesem wird in vorteilhafter Weise die wirksame Druckdifferenz über die Wegeventile WV1, WV2, WV3 anhand der Sensoren bzw. Druckaufnehmer DA2 und DA3 ermittelt und in vorteilhafter Weise anhand einer Antriebsdrehzahl der Pumpe PV/PM sowie dem proportionalen Druckbegrenzungsventil (V5) geregelt.

Claims (17)

  1. Hydraulikmaschine, insbesondere Kraftfahrzeug (1) wie ein Bagger, Radlader, Traktor, Teleskoplader oder dergleichen, mit einem Rahmen und einem in Bezug auf den Rahmen um eine Schwenkachse (1.8) verschwenkbaren Ausleger (1.1), wobei der Ausleger (1.1) eine Lastaufnahmevorrichtung (1.3) zum Aufnehmen/Fixieren einer Lastaufnahme (1.4) wie ein Werkzeug oder dergleichen, insbesondere eine Lastgabel, ein Greifarm, eine Schaufel oder Bühne, umfasst, wobei ein einen Kolben und eine Kolbenstange aufweisender Hubzylinder (2.1, Z1) zum Verschwenken, insbesondere Anheben und Absenken, des Auslegers (1.1) gegenüber dem Rahmen vorgesehen ist, wobei der Hubzylinder (Z1) als doppeltwirkender Zylinder mit einem Kolbenraum und einem Kolbenstangenraum ausgebildet ist, wobei eine wenigstens eine Druckerzeugungsvorrichtung (PV, PM), insbesondere Hydraulikpumpe (PV, PM), zum Druckbeaufschlagen eines/einer Hydrauliköls/-flüssigkeit umfassende Hydraulikeinheit zum Betätigen und/oder Druckbeaufschlagen des Hubzylinders (Z1), insbesondere des Kolbenraums und/oder des Kolbenstangenraums, vorgesehen ist, wobei wenigstens ein mittels einer Steuereinheit steuerbares Hubzylinder-Steuerelement (WV1), insbesondere ein Wegeventil, zum Steuern des Hubzylinders (Z1) und/oder zum Umschalten zwischen einem Senkbetrieb zum Absenken des Auslegers (1.1) und/oder einem Hebebetrieb zum Anheben des Auslegers (1.1) und/oder einem Haltebetrieb zum Halten des Auslegers (1.1) vorgesehen ist, wobei der Hubzylinder (Z1) als erster Hydraulik-Verbraucher ausgebildet und wenigstens ein zweiter Hydraulik-Verbraucher (3.1, Z2, Z3), insbesondere als Hydraulik-Hubzylinder ausgebildet, vorgesehen ist, wobei zwischen einem Ausgang der Druckerzeugungsvorrichtung (PV, PM) und dem ersten und zweiten Hydraulik-Verbraucher (Z1, Z2, Z3) eine insbesondere das Hubzylinder-Steuerelement (WV1) umfassende erste Verbindungsvorrichtung (I) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei zwischen einem Eingang der Druckerzeugungsvorrichtung (PV, PM) und dem ersten und zweiten Hydraulik-Verbraucher (Z1, Z2, Z3) eine insbesondere einen Hydraulik-Speicher (T) umfassende zweite Verbindungsvorrichtung (II) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei zwischen der ersten Verbindungsvorrichtung (I) und der zweiten Verbindungsvorrichtung (II) eine dritte Verbindungsvorrichtung (III) zum hydraulischen Verbinden vorgesehen ist, wobei die zweite und/oder dritte Verbindungsvorrichtung (II, III) wenigstens ein Senk-Steuerelement (SBV, V1, V3) aufweist.
  2. Hydraulikmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Senksensor (DA1, DA4) zum Erfassen eines Ist-Senkparameters des Senkbetriebes vorgesehen ist, wobei der Senksensor (DA1, DA4) der ein Senksignal erzeugt, und/oder dass in Abhängigkeit eines/des Senksignals die Steuereinheit zum Betätigen des Senk-Steuerelementes (SBV, V1, V3), insbesondere eines steuerbares Senk-Ventils, und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes (WV1) ausgebildet ist, so dass im Senkbetrieb das/die Hydrauliköl/-flüssigkeit von der zweiten Verbindungsvorrichtung (II) zur ersten Verbindungsvorrichtung (I) strömen kann.
  3. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsvorrichtung (III) als Bypass (III) des Hubzylinder-Steuerelementes (WV1) ausgebildet ist, wobei eine erste Verzweigungseinheit (A1) in Strömungsrichtung des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit vor dem Hubzylinder-Steuerelement (WV1) und eine zweite Verzweigungseinheit (A2) in Strömungsrichtung des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit nach/hinter dem Hubzylinder-Steuerelement (WV1) angeordnet sind.
  4. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsvorrichtung (III) wenigstens ein Rückschlagventil (RV1, RV2) und/oder ein steuerbares Steuerelement (SBV, V1, V3, V4, V5, V6), insbesondere ein Wege-/Proportional-Ventil, umfasst und/oder dass die dritte Verbindungsvorrichtung (III) wenigstens einen Hydraulik-Speicher (SH), insbesondere einen Drucktank, zum Speichern des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit umfasst.
  5. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindungsvorrichtung (III) wenigstens einen ein Hydraulik-Signal erzeugender Hydraulik-Sensor (DA4) zum Erfassen eines Hydraulik-Parameters des Senkbetriebes und/oder des Hydraulik-Speichers (SH) umfasst.
  6. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Senksensor und/oder der Hydraulik-Sensor als Drucksensor (DA1 bis DA4) zum Erfassen eines Drucks des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit ausgebildet ist/sind.
  7. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens ein Vergleichssignal erzeugende Parameter-Vergleichseinheit zum Vergleichen des Ist-Senkparameters mit dem Hydraulik-Parameter vorgesehen ist, wobei in Abhängigkeit dieses Vergleiches die Steuereinheit zum Betätigen des steuerbaren Senk-Steuerelement, insbesondere des Senk-Ventils, und/oder des steuerbaren Steuerelementes und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet ist.
  8. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens ein Senk-Steuersignal erzeugende Ist-Soll-Vergleichseinheit zum Vergleichen des Ist-Senkparameters mit einem Soll- und/oder Grenzparameter vorgesehen ist, wobei in Abhängigkeit dieses Ist-Soll-Vergleiches die Steuereinheit zum Betätigen des steuerbaren Senk-Steuerelement, insbesondere des Senk-Ventils, und/oder des steuerbaren Steuerelementes und/oder zum Umschalten des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelementes ausgebildet ist, so dass ein Druckbeaufschlagen des/der Hydrauliköls/-flüssigkeit des Kolbenstangenraumes vorgesehen ist.
  9. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Senkbetrieb des Auslegers wenigstens eine Regenerationsverbindungsleitung zwischen dem Kolbenraum und dem Kolbenstangenraum vorgesehen/ausgebildet ist, so dass Hydrauliköl/-flüssigkeit vom Kolbenraum zum Kolbenstangenraum strömen/fließen kann, wobei die Regenerationsverbindungsleitung wenigstens das Senk-Steuerelement und/oder ein Senkbremselement, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, umfasst.
  10. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor in der Regenerationsverbindungsleitung sowie zwischen dem Kolbenraum und des Senk-Steuerelements und/oder Senkbremselementes angeordnet ist.
  11. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung zum Steuern des Senk-Steuerelements und/oder Senkbremselementes vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung wenigstens teilweise separat zur Steuereinheit des steuerbaren Hubzylinder-Steuerelement ausgebildet ist, so dass das Senk-Steuerelement und/oder Senkbremselement separat zum Hubzylinder-Steuerelement steuerbar ist.
  12. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Entlastungselement/- ventil vorgesehen ist, wobei zwischen dem Senk-Steuerelement und/oder Senkbremselement und dem Hubzylinder-Steuerelement wenigstens eine Verzweigungseinheit angeordnet ist und wobei zwischen der Verzweigungseinheit und einem Hydraulikspeicher/- tank das Entlastungselement/-ventil angeordnet ist, so dass im Senkbetrieb überschüssiges Hydrauliköls/-flüssigkeit des Kolbenraumes dem Hydraulikspeicher/-tank zuführbar ist.
  13. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydraulik-Verbraucher als Hydraulik-Motor ausgebildet ist und/oder dass wenigstens ein elektrischer Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom und/oder elektrischer Energie vorgesehen ist.
  14. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung, insbesondere Hydraulikpumpe, als Hydraulik-Motor ausgebildet ist und/oder ein elektrischer Pumpenmotor der Hydraulikpumpe als der elektrische Generator ausgebildet ist.
  15. Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung, zum Druckbeaufschlagen des Hydraulik-Speichers ausgebildet ist.
  16. Kraftfahrzeug wie ein Bagger, Radlader, Traktor, Teleskoplader oder dergleichen, mit einer Hydraulikmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche.
  17. Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikmaschine und/oder einem Kraftfahrzeug nach einem der vorgenannten Ansprüche.
EP23199950.9A 2022-10-07 2023-09-27 Hydraulikmaschine mit einem um eine schwenkachse verschwenkbaren ausleger Pending EP4350088A1 (de)

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