EP4385938B1 - Ventileinrichtung für ein flurförderzeug - Google Patents

Ventileinrichtung für ein flurförderzeug

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EP4385938B1
EP4385938B1 EP23204245.7A EP23204245A EP4385938B1 EP 4385938 B1 EP4385938 B1 EP 4385938B1 EP 23204245 A EP23204245 A EP 23204245A EP 4385938 B1 EP4385938 B1 EP 4385938B1
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EP
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lifting
valve
stage
hydraulic
lowering
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Björn Ebbes
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Claas Industrietechnik GmbH
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Claas Industrietechnik GmbH
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
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    • F15B2211/8606—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a shock
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    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/8636—Circuit failure, e.g. valve or hose failure

Definitions

  • the present application relates to a valve device for influencing a lifting process and a lowering process of a hydraulic lifting cylinder of an industrial truck according to the preamble of independent claim 1 and to an industrial truck according to the preamble of independent claim 15.
  • Forklifts with an extendable mast have a defined lifting sequence.
  • the load-handling attachment is first raised in a free lift, followed by an extension of the mast's lifting mechanism.
  • the load-handling attachment is raised, but the mast itself is not extended.
  • the mast extension begins, raising the load-handling attachment beyond the height achievable through the free lift. The lowering process is reversed.
  • a known industrial truck comprises a lifting frame, a load-bearing element, and a pressure source.
  • the lifting frame has a mast that is movable along its length.
  • the load-bearing element is movably mounted along the mast.
  • the pressure source supplies a free-lift cylinder that interacts with the load-bearing element and a mast lift cylinder that interacts with the mast.
  • the industrial truck also includes a sensor that detects the transition from mast lift to free lift during a lowering operation.
  • a common throttle valve for the lowering operation of the free-lift cylinder and the mast lift cylinder is provided, along with a control unit.
  • the control unit is configured to actuate the common throttle valve, responding to a transition from mast lift to free lift detected by the sensor, to lower the free-lift cylinder at a speed corresponding to the lowering speed of the mast lift cylinder.
  • a pipe rupture protection device is installed upstream of both the free-lift cylinder and the mast lift cylinder, which blocks the lowering operation in the event of a pipe rupture.
  • a key parameter in the use of industrial trucks is the so-called throughput, which defines the number of goods handled per given unit of time.
  • throughput defines the number of goods handled per given unit of time.
  • the operating speed of an industrial truck is therefore also of considerable importance.
  • a high operating speed is directly related to the maximum lifting and lowering speed of the industrial truck. For example, lifting and lowering speeds of ⁇ 1 m/s are desirable.
  • pipe rupture protection devices typically trigger at lowering speeds between 0.6 m/s and 0.9 m/s, which precludes high lowering speeds of ⁇ 1 m/s during normal operation of the truck.
  • the object of the present invention is therefore to provide a valve device for influencing a lifting process and a lowering process of a hydraulic to specify lifting cylinders and therefore for the control of load transitions during the lifting or lowering process of the hydraulic lifting cylinders of a lifting frame of a forklift truck, which allows lifting and lowering speeds of ⁇ 1 m/s and at the same time a safety-compliant execution of lifting and lowering operations with and without load.
  • the present invention relates to a valve device for controlling the lifting and lowering processes of at least one hydraulic lifting cylinder of a forklift truck.
  • the valve device is designed to be interposed between the hydraulic lifting cylinder and the hydraulic system of the forklift truck for supplying the hydraulic lifting cylinder with hydraulic fluid.
  • the valve device comprises a fluid-controlled lifting stage and a fluid-controlled lowering stage, wherein the lifting stage and the lowering stage each have a working port that is fluidly connected to the hydraulic system of the forklift truck and to the hydraulic lifting cylinder, respectively.
  • the valve device is characterized in that it includes an electrically controllable pilot valve that is fluidly connected to a control port of the lifting stage and a control port of the lowering stage.
  • the pilot valve is designed and controllable in such a way as to increase a control pressure by a predefinable pressure value to control the lifting stage and the lowering stage during a lifting operation or during a lowering operation of the hydraulic lifting cylinder before reaching an end position of the hydraulic lifting cylinder.
  • valve assembly allows the speed at which a hydraulic lifting cylinder is moved during a lifting or lowering operation to be reduced before reaching an end position (lifting stop), and simultaneously the speed of a subsequent hydraulic lifting cylinder (e.g., mast lifting cylinder) to be increased so that, on the one hand, no shocks or impacts occur when the end position is reached that could be transmitted to the load moved by the load-handling device and lead to unsafe situations, and on the other hand, a consistently large quantity of oil can continue to flow to or from the hydraulic system. This allows for continuous lifting or lowering without a reduction in hydraulic power.
  • a subsequent hydraulic lifting cylinder e.g., mast lifting cylinder
  • the load pressure acting on the free stroke cylinder is thus artificially increased before reaching the end position in such a way that the speed of the free stroke cylinder is reduced, while the mast stroke cylinder is simultaneously extended. Conversely, during a lowering operation, the speed of the mast stroke cylinder is reduced before reaching the end position, while the free stroke cylinder is simultaneously retracted.
  • a further advantage is that, thanks to the pilot valve, no additional pipe rupture protection in the form of a separate valve upstream of the hydraulic lifting cylinder is required. Instead, the pilot valve fulfills the function of the pipe rupture protection by switching to a locked position in the event of a detected rupture. The load is then either held by the pilot-operated lifting and lowering stage or lowered in a controlled manner at a low speed, for example, approximately 100 mm/min.
  • the absence of a conventional pipe rupture protection system allows lifting and lowering speeds of ⁇ 1 m/s, leading to a significant increase in the handling capacity of a forklift truck.
  • the pilot valve is designed and controllable in such a way that the control pressure for controlling the lifting stage and the lowering stage is increased steplessly by the predefinable pressure value.
  • the pilot valve is designed and controllable in such a way as to provide the control pressure for controlling the lifting stage. and to raise the lowering stage beyond the predefinable pressure value immediately before reaching the end position of the hydraulic lifting cylinder.
  • the pilot valve is designed and controllable in such a way that the pilot valve assumes a (fully) open position at the beginning of a lifting process and a lowering process.
  • the pilot valve is an inversely proportional pressure relief valve.
  • a safety mechanism is also in place in case of electronic failure. If the pressure relief valve loses power, a pre-tensioned spring automatically switches it to the closed position, allowing the load to be lowered or held in a controlled manner even in such a case.
  • one or the inlet of the pilot valve is fluidically connected to the control port of the lifting stage and the control port of the lowering stage.
  • the inlet or return line of the pilot valve is preferably still fluidically connected to an inlet (working connections) of the lifting and lowering stage.
  • the behavior of the lifting and lowering stage is directly influenced, resulting in fast switching times of the valve assembly. This in turn improves working speed and prevents impacts during lifting and lowering operations.
  • the valve assembly includes a control line connected in parallel to the lifting stage, which is fluidly connected to the control port of the lifting stage, the control port of the lowering stage and the inlet of the pilot valve, and can be fluidly connected to the hydraulic system of the industrial truck.
  • valve assembly includes a control line connected in parallel to the lowering stage, which is fluidly connected to the control port of the lifting stage, the control port of the lowering stage and the inlet of the pilot valve and can be fluidly connected to the hydraulic lifting cylinder.
  • control line connected in parallel to the lifting stage and/or the control line connected in parallel to the lowering stage includes an orifice and a check valve.
  • This design ensures that the higher pressure in the hydraulic circuit is always present at the pilot valve's inlet during both lifting and lowering operations.
  • this pressure is provided by the forklift's system to supply the hydraulic lifting cylinder(s) (control block).
  • hydraulic lifting cylinder(s) control block.
  • lowering it is the pressure exerted by the hydraulic cylinder itself.
  • the valve assembly comprises a shut-off valve which is connected between the control connections of the lifting and lowering stages and the inlet of the pilot valve, wherein the shut-off valve comprises two control connections, one control connection being fluidically connectable to the hydraulic lifting cylinder and the other control connection to the hydraulic system of the industrial truck.
  • the switching pressure of the shut-off valve is lower than the upper limit of a control range of the pilot valve.
  • shut-off valve becomes necessary when more than two hydraulic cylinders are controlled by a single valve assembly. If a line were to break in one of the hydraulic cylinders, the entire load would then be borne by only one hydraulic cylinder. This would cause significant pressure spikes in the hydraulic circuit, potentially causing the valve assembly to malfunction. Without a shut-off valve, this would not be possible. The load would therefore decrease uncontrollably. However, the shut-off valve, which in normal operation assumes an open position due to spring force, ensures that no uncontrolled decrease in load occurs in the event of a line break, as the shut-off valve automatically switches to the closed position.
  • shut-off valve Designing the shut-off valve with a lower switching pressure than the upper limit of the pilot valve's control range ensures that no load case can occur that would lead to an uncontrolled reduction of the load in the event of a line break.
  • a control range of the pilot valve lies between 0 bar and a pressure value above the load pressure of the hydraulic lifting cylinder, for example 250 bar.
  • control range of the pilot valve is between 0 bar and a pressure value above the switching pressure of the shut-off valve, for example 100 bar.
  • the pilot valve is designed and controllable in such a way that the pilot valve is adjusted to a differential pressure, for example 20 bar to 40 bar, before the end position of the hydraulic lifting cylinder is reached.
  • a pilot valve with a limited control range has the advantage of higher control accuracy, which in turn leads to greater operational reliability.
  • the valve assembly comprises a changeover valve which is fluidly connected to one or the return line of the pilot valve, wherein the changeover valve is furthermore fluidly connectable to the hydraulic system of the industrial truck and the hydraulic lifting cylinder.
  • This design ensures that during both lifting and lowering operations, the lower pressure in the hydraulic circuit is always present at the pilot valve's return line. During a lifting operation, this is the pressure exerted by the hydraulic cylinder. During a lowering operation, it is the pressure exerted by the forklift's system supplying the hydraulic lifting cylinder(s) (control block).
  • the valve assembly comprises a bypass that is connected to the hydraulic lifting cylinder and the hydraulic The system of the industrial truck can be fluidically connected, with the bypass including an orifice.
  • This design allows, in the event of a line break or electronic failure, a lowering process to be carried out at a controlled speed, for example ⁇ 100 mm/min, thus enabling the load to be lowered in compliance with all safety regulations.
  • the present invention further relates to a forklift truck with a lifting mast comprising at least one mast lifting stage driven by at least one mast lifting cylinder, preferably two mast lifting cylinders, a free lifting stage driven by at least one free lifting cylinder, with which a load-handling device can be moved along the lifting mast, and a hydraulic system for supplying the at least one free lifting cylinder and the at least one mast lifting cylinder with hydraulic fluid.
  • At least one valve assembly is interposed between the hydraulic system and the at least one free lifting cylinder, as well as between the hydraulic system and the at least one mast lifting cylinder.
  • the forklift truck includes a control unit for controlling the valve assemblies.
  • a position measuring system is assigned to each of the at least one free lifting cylinder and the at least one mast lifting cylinder, and this system is connected to the control unit for data transmission.
  • the forklift truck is characterized in that the valve assemblies are each configured as a valve assembly according to any one of claims 1 to 14.
  • FIG. 1 Figure 1 shows a schematic and exemplary representation of a forklift truck according to the invention, the basic structure of which is known.
  • the forklift truck comprises a lifting mast 2 arranged or formed in the front area of the forklift truck 1.
  • the lifting mast 2 serves to lift and lower a load 4 located on a load handling device 3.
  • a non-liftable part of the lifting mast 2 is arranged on a frame 5 of the forklift truck 1, which is also referred to as the base mast 6.
  • a liftable or extendable part of the lifting mast 2 is referred to as the extension mast 7 and is slidably guided on or within the base mast 6.
  • a hydraulic circuit 8 is provided for raising and lowering the load-handling device 3 with or without load 4, which is located in the FIGS. 2 and 3
  • the hydraulic circuit 8 comprises hydraulic lifting cylinders 9 and a hydraulic system 10 fluidically connected to the hydraulic lifting cylinders 9 for supplying the hydraulic lifting cylinders 9 with hydraulic fluid.
  • the hydraulic system 10 includes at least one pump (not shown in the figures) fluidically connected to a tank (also not shown in the figures), and a control block (not shown in the figures) that controls the supply of hydraulic fluid to the hydraulic lifting cylinders 9.
  • the extendable lifting mast 2 can be extended according to a defined lifting sequence.
  • the load-handling device 3 is first raised in a free lift. This lifting stage of the sequence is also referred to as the free lift stage. Subsequently, the extension mast 7 of the lifting mast 2 is extended in a mast lift. This lifting stage of the sequence is also referred to as the mast lift stage.
  • the load-handling device 3 is raised, but the extension mast 7 is not extended. At the end of the free lift, the mast lift begins, during which the extension mast 7 of the lifting mast 2 is extended.
  • the procedure is reversed for a lowering operation.
  • the extension mast 7 is retracted.
  • the load handling device 3 is retracted.
  • the industrial truck 1 includes a so-called free-lift cylinder 9a for the free lift and two so-called mast lift cylinders 9b for the mast lift. It is equally It is possible that the industrial truck 1 includes two or more free-lift cylinders 9a or one or more than two mast lift cylinders 9b.
  • a valve assembly 11 is provided for influencing the lifting and lowering processes of the hydraulic lifting cylinder(s) 9 of a forklift truck 1.
  • the valve assembly 11 is described below with reference to the FIGS. 2 and 3 described in more detail.
  • the valve assembly 11 is designed to be interposed between the hydraulic lifting cylinder 9 and the hydraulic system 10 for supplying the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the valve assembly 11 is therefore interposed between the hydraulic lifting cylinder 9 and the hydraulic system 10, so that the hydraulic lifting cylinder 9 is fluidically connected to the hydraulic system 10 by means of the valve assembly 11.
  • the hydraulic fluid flowing in the hydraulic circuit 8 thus passes through the valve assembly 11 during its flow from the hydraulic system 10 to the hydraulic lifting cylinder 9 and vice versa.
  • the valve assembly 11 comprises a lifting stage 12 and a lowering stage 13, each of which is fluid-controlled.
  • actuation or switching of the lifting stage 12 and the lowering stage 13 is achieved via the hydraulic fluid in the hydraulic circuit 8.
  • the lifting stage 12 is switched during a lifting operation of the lifting cylinder 9, while the lowering stage 13 is switched during a lowering operation.
  • Both the lifting stage 12 and the lowering stage 13 are preferably designed as flow control valves with a piston actuated by spring force.
  • Lifting stage 12 and lowering stage 13 each comprise two working ports 12.1, 12.2, 13.1, 13.2, wherein one working port 12.1, 13.2 is fluidically connected to the hydraulic system 10 and the other working port 12.2, 13.1 is fluidly connected to the hydraulic lifting cylinder 9.
  • one working port 12.1, 13.2 of lifting stage 12 and lowering stage 13 is thus fluidly connected to the hydraulic system 10 and the other working port 12.2, 13.1 is fluidly connected to the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the lifting stage 12 and the lowering stage 13 each include a control connection 12.3, 13.3, which serves to switch the lifting stage 12 and the lowering stage 13.
  • the valve assembly 11 includes a so-called pilot valve 14 as a central component for controlling the lifting and lowering process of the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the pilot valve 14 is designed as an electrically actuated valve that is fluidically connected to the control ports 12.3 and 13.3 of the lifting stage 12 and the lowering stage 13.
  • an inlet 15 of the pilot valve 14 is fluidically connected to the control ports 12.3 and 13.3 of the lifting stage 12 and the lowering stage 13.
  • the behavior of the lifting stage 12 and the lowering stage 13 can be directly influenced by actuating the pilot valve 14.
  • the pilot valve 14 is a proportionally adjustable pressure relief valve. By actuating or energizing the pilot valve 14, the closing force of a valve piston of the pilot valve 14 can be continuously adjusted from an open position to the maximum force.
  • the pilot valve 14 can be actuated by a control unit of the industrial truck 1 (not shown in the figures) depending on the position of the hydraulic lifting cylinder 9. The position of the hydraulic lifting cylinder 9 is detected by a displacement measuring system 16 and transmitted to the control unit, where it is evaluated.
  • the pilot valve 14 is designed as an inversely proportional pressure relief valve. In such a configuration, the pilot valve 14 closes when there is no energization or actuation due to a restoring force, which is provided, for example, by a spring.
  • valve When current is applied, the valve enters a closed position with maximum closing force; conversely, with maximum current or control, it enters an open position. Any switching position between maximum closing force and open position can be set by adjusting the current level.
  • the pilot valve 14 has a control range between 0 bar and a pressure value above the load pressure of the hydraulic lifting cylinder 9, for example, 250 bar.
  • the pilot valve 14 is designed and controllable, in particular by means of the control unit of the industrial truck 1, such that a control pressure for controlling the lifting stage 12 and the lowering stage 13 is increased by a predefinable pressure value during a lifting or lowering operation of the hydraulic lifting cylinder 9 before the hydraulic lifting cylinder 9 reaches its end position (lifting stop).
  • the position that triggers the increase of the control pressure by the predefinable pressure value can be determined by means of the displacement measuring system 16. In other words, before the end position of the hydraulic lifting cylinder 9 is reached, the closing force of the pilot valve 14 is changed by actuating it, whereupon the control pressure of the lifting stage 12 and the lowering stage 13 is affected.
  • the pressure value by which the control pressure is increased can be stored in a memory unit of the forklift truck's control system and preset during the production of forklift truck 1, or it can be set by an operator of forklift truck 1 via a driver assistance system (not shown in the figures).
  • the pilot valve 14 To increase the control pressure by the preset or predetermined pressure value before reaching the end position, the pilot valve 14 must be adjusted to a differential pressure, for example, to a value between 20 bar and 40 bar.
  • the control of the pilot valve 14 according to the invention ensures that the load pressure acting on the hydraulic lifting cylinder 9 is artificially increased, thereby reducing the speed at which the hydraulic lifting cylinder 9 is extended or retracted before reaching its end position. This ensures that no or only negligible shocks occur during a lifting or lowering operation.
  • the mast lifting cylinder 9b is extended even before the end position is reached by the free-lift cylinder 9a, without any loss of speed.
  • the pressure value by which the control pressure, and thus also the load pressure acting on the free-lift cylinder 9, is increased corresponds to the pressure difference between the load pressure of the free-lift cylinder 9a and the load pressure of the mast lifting cylinder 9b.
  • the free lift cylinder 9a is retracted before the mast lift cylinder 9b reaches its end position.
  • the combination of lifting stage 12, lowering stage 13, and pilot valve 14 ensures that...
  • the necessary safety mechanism for a pipe rupture has been created without the need to install or arrange any additional pipe rupture protection devices in the hydraulic circuit 8.
  • the pilot valve 14 is designed and controllable such that the control pressure for controlling the lifting stage 12 and the lowering stage 13 is increased successively by the predefinable pressure value.
  • the control pressure is increased in a ramp-like manner. This ensures that the speed of the hydraulic lifting cylinder 9 changes continuously rather than abruptly.
  • the pilot valve 14 is designed and controllable such that the control pressure for controlling the lifting stage 12 and the lowering stage 13 is increased beyond the predefinable pressure value immediately before the hydraulic lifting cylinder 9 reaches its end position. This increase also preferably occurs successively until the pilot valve 14 has reached the (fully) closed position. This ensures that the hydraulic lifting cylinder 9 does not move unbraked into its end position or have to be braked abruptly immediately before reaching the end position.
  • the pilot valve 14 is designed and controllable such that it assumes the (fully) open position at the beginning of a lifting or lowering process.
  • the pilot valve 14 is therefore energized to its maximum extent. This activation continues until the position of the hydraulic lifting cylinder 9 is detected by the displacement measuring system 16, at which point the pilot valve 14 is activated to increase the control pressure.
  • the valve assembly 11 further comprises a control line 17 connected in parallel to the lifting stage 12.
  • This control line is fluidically connected to the control port 12.3 of the lifting stage 12, the control port 13.3 of the lowering stage 13, and the inlet 15 of the pilot valve 14, and can be fluidly connected to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1, or is connected when used in the industrial truck 1.
  • the valve assembly 11 also comprises a control line 18 connected in parallel to the lowering stage 13.
  • This control line is fluidly connected to the control port 12.3 of the lifting stage 12, the control port 13.3 of the lowering stage 13, and the inlet 15 of the pilot valve 14, and can be fluidly connected to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1, or is connected when used in the industrial truck 1.
  • the control line 17, parallel to the lifting stage 12, includes an orifice 19 and a check valve 20.
  • the control line 18, parallel to the lowering stage 13, also includes an orifice 21 and a check valve 22.
  • the valve assembly 11 further comprises a changeover valve 23, which is fluidically connected to a return line 24 of the pilot valve 14.
  • the changeover valve 23 is also fluidly connected to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1 and the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the changeover valve 23 is therefore fluidly connected to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1 and the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the valve assembly 11 may also include two further orifices 25, 26, which are located downstream or upstream of the changeover valve 23, depending on the flow direction of the hydraulic fluid.
  • valve assembly 11 includes a bypass 27, which can be fluidically connected to the hydraulic lifting cylinder 9 and the hydraulic system 10.
  • the bypass 27 is fluidly connected to the hydraulic lifting cylinder 9 and the hydraulic system 10.
  • the bypass 27 includes an orifice 28.
  • valve assembly 11 described above is used in the industrial truck 1 described above, which has one free-lift cylinder 9a and two mast lift cylinders 9b, then such a valve assembly 11 is connected between the free-lift cylinder 9a and the hydraulic system 10, and at least one further such valve assembly 11 is connected between the two mast lift cylinders 9b and the hydraulic system 10.
  • a valve assembly 11 described above is connected between each hydraulic lift cylinder 9a, 9b.
  • this valve assembly 11 includes an additional hydraulic component.
  • the additional hydraulic component is a shut-off valve 29, which is connected between the control port 12.3 of the lifting stage 12, the control port 13.3 of the lowering stage 13, and the inlet 15 of the pilot valve 14.
  • the shut-off valve 29 comprises two control ports 29.1, 29.2, wherein one control port 29.1 is fluidically connected to the hydraulic lifting cylinder 9 and the other control port 29.2 is fluidically connected to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1. Therefore, it also applies here that when this embodiment of the valve assembly 11 is used in the industrial truck 1, the FIGS.
  • one control port 29.1 is fluidically connected to the hydraulic lifting cylinder 9 and the other control port 29.2 to the hydraulic system 10 of the industrial truck 1.
  • the switching pressure of the shut-off valve 29 is lower than an upper limit of a control range. of the pilot valve 14.
  • a further orifice 30, 31 can be arranged in each control line to the control connections 29.1, 29.2, a further orifice 30, 31 can be arranged.
  • an additional shut-off valve 29 comes into play when a line breaks in one of the two mast lifting cylinders 9b.
  • the shut-off valve 29, which normally assumes an open position due to spring force, ensures that no uncontrolled lowering of the load occurs in the event of a line break, as the shut-off valve 29 automatically switches to the closed position.
  • the design of the shut-off valve 29 with a lower switching pressure than the upper limit of the control range of the pilot valve 14 ensures that no load case can occur that would lead to an uncontrolled lowering of the load 4 in the event of a line break.
  • the control range of the pilot valve 14 can be between 0 bar and a pressure value above the switching pressure of the shut-off valve 29, for example, 100 bar.
  • valve device(s) 11 When the valve device(s) 11 are used in the industrial truck 1, they are preferably mounted directly on the hydraulic lifting cylinder 9.
  • the hydraulic system 10 determines whether a load 4 is to be raised or lowered on the load-handling device 3.
  • the hydraulic fluid first flows from the control block of the hydraulic system 10 to the valve assembly 11 of the free-lift cylinder 9.
  • the control line 17, running parallel to the lifting stage 12 and equipped with an orifice plate 19 and a check valve 20, ensures that the higher pressure prevailing in the hydraulic circuit 8—which, during the lifting operation, is the pressure supplied by the control block—is always present at the inlet 15 of the pilot valve 14.
  • the changeover valve 23 ensures that the lower pressure in the hydraulic circuit 8 is present at the return line 24 of the pilot valve 14. This is the cylinder-side pressure during the lifting operation.
  • the pilot valve 14 is then switched to the fully open position (0 bar setting) by applying maximum current.
  • the hydraulic fluid flows via the lifting stage 12 to the free-lift cylinder 9a, while the lowering stage 13 remains in its closed position.
  • the valve is adjusted to a value (20 to 40 bar setting) that increases the control pressure of the lifting stage 12 and the lowering stage 13 by this predefined pressure value. This increase preferably occurs in a ramp-like manner. Due to the modified control of the pilot valve 14, the load pressure acting on the free-lift cylinder 9a during the lifting process is artificially increased via the lifting stage 12 to the level of the mast lifting cylinders 9b.
  • the mast lifting cylinders 9b then also extend, with the valve assembly(s) 11 of the mast lifting cylinders 9b being switched accordingly to allow the hydraulic fluid to flow to them.
  • the flow rate provided by the control block of the hydraulic system 10 remains constant, but is now distributed across all three hydraulic lifting cylinders 9a, 9b, thereby reducing the extension speed of the free-lift cylinder 9a.
  • the free-lift cylinder 9a stops upon reaching its end position, and only the two mast lifting cylinders 9b continue to extend until they too reach their end positions and the load-handling device 3, with or without a load 4, is at height H M.
  • the hydraulic fluid flows from the mast lifting cylinders 9b to the control block of the hydraulic system 10 via the valve assembly(s) 11 of the mast lifting cylinders 9b.
  • the control line 18 with orifice plate 21 and check valve 22, running parallel to the lowering stage 13, ensures that the higher pressure in the hydraulic circuit 8 is always present at the inlet 15 of the pilot valve 14. During the lowering operation, this is the cylinder-side pressure.
  • the changeover valve 23 ensures that the lower pressure in the hydraulic circuit 8 is present at the return line 24 of the pilot valve 14. During the lowering operation, this is the pressure present at the control block.
  • the pilot valve 14 is then switched to the fully open position (0 bar setting), which is achieved by maximum energization.
  • the hydraulic fluid flows via the lowering stage 13 to the control block, while the lifting stage 12 remains in its closed position.
  • the valve is adjusted to a value (20 to 40 bar setting) that increases the control pressure of the lowering stage 13 and the lifting stage 12 by this predefinable or predetermined pressure value. This increase preferably also occurs in a ramp-like manner.
  • the modified control of the pilot valve 14 brings the load pressure acting on the mast lift cylinders 9b to the level of the load pressure acting on the free lift cylinder 9a.
  • the load pressure acting on the control block is therefore reduced.
  • the free lift cylinder 9a is thus also retracted. until the load handling device 3 with or without load 4 reaches a ground position H B , wherein the valve device 11 of the free lift cylinder 9a is switched accordingly so that the hydraulic fluid can flow from the free lift cylinder 9a to the control block.
  • the pilot valve 14 is immediately de-energized.
  • the maximum pressure setting determined by the spring force e.g. 250 bar
  • the design of the pilot valve 14 as an inversely proportional pressure relief valve in a preferred embodiment ensures that a load-holding function or emergency lowering is also implemented in the event of an electronics failure.

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Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs eines hydraulischen Hubzylinders eines Flurförderzeugs gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Flurförderzeug gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 15.
  • Flurförderzeuge mit einem ausfahrbaren Hubgerüst besitzen eine festgelegte Hubfolge. Hierdurch wird bei einem Hebevorgang zunächst ein Lastaufnahmemittel in einem Freihub angehoben, anschließend wird ein Hubmast des Hubgerüsts in einem Masthub ausgefahren. Bei dem Freihub wird das Lastaufnahmemittel angehoben, wobei allerdings das Hubgerüst bzw. der Hubmast des Hubgerüsts nicht ausgefahren wird. Nach Abschluss des Freihubs beginnt dann der Masthub, bei dem das Hubgerüst bzw. der Hubmast des Hubgerüsts ausgefahren wird. Hierdurch wird das Lastaufnahmemittel über die mittels des Freihubs zu erzielende Hubhöhe hinaus angehoben. Bei einem Senkvorgang ist das Vorgehen entsprechend umgekehrt.
  • Für die Durchführung eines Hebevorgangs oder Senkvorgangs sind üblicherweise hydraulische Hubzylinder am Flurförderzeug vorgesehen, jeweils zumindest ein solcher hydraulischer Hubzylinder für den Freihub und den Masthub. Die Hubfolge von Freihub und Masthub wird dabei mittels der Lastdrücke der Hubzylinder, bedingt durch deren Last, oder die Flächenverhältnisse der hydraulischen Hubzylinder fest vorgegeben. Der oder die hydraulischen Hubzylinder, die für den Freihub zuständig sind und auch als Freihubzylinder bezeichnet werden, besitzen in der Regel eine größere, wirksame Kolbenfläche, als der oder die für den Masthub zuständigen hydraulischen Hubzylinder, die auch als Masthubzylinder bezeichnet werden. Aus dem niedrigeren Lastdruck des Freihubzylinders resultiert unter Einfluss des Drucks einer Hydraulikflüssigkeit, dass zunächst nur der Freihubzylinder ausfährt. Bei Erreichen einer Endlage (Hubanschlag) des Freihubzylinders wird dann der oder die Masthubzylinder ausgefahren, wodurch der Masthub ausgelöst wird.
  • Während eines Hebevorgangs oder eines Senkvorgangs mit einer Last auf dem Lastaufnahmemittel müssen bei einem Ablauf der zuvor beschriebenen Hubfolge von Freihub und Masthub weitere Randbedingungen erfüllt werden, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. So ist es einerseits erforderlich, dass vor Erreichen eines jeweiligen Hubanschlags des Freihubzylinders und der Masthubzylinder die Aus- bzw. Einfahrgeschwindigkeit der Hubzylinder reduziert wird, um Lastspitzen im hydraulischen Kreislauf und ein Wackeln der durch das Lastaufnahmemittel getragenen Last aufgrund von induzierten Stößen zu vermeiden. Weiterhin muss ein Sicherheitsmechanismus vorhanden sein, der bei einem Leitungsbruch an einem der hydraulischen Hubzylinder ein unkontrolliertes Absenken der Last verhindert, indem eine maximale Senkgeschwindigkeit im Versagensfall auf einen normierten Wert (max. 0,1 m/s) begrenzt wird. Eine solche Sicherheitseinrichtung ist üblicherweise als Rohrbruchsicherung ausgeführt.
  • So ist beispielsweise aus der EP 2 508 465 B1 ein Flurförderzeug bekannt, das ein Hubgerüst, ein Lasttragemittel und eine Druckquelle aufweist. Das Hubgerüst weist einen entlang des Hubgerüsts beweglichen Mast auf. Das Lasttragemittel ist entlang des Masts beweglich gelagert. Die Druckquelle dient der Versorgung eines mit dem Lastaufnahmemittel zusammenwirkenden Freihubzylinders und eines mit dem Mast zusammenwirkenden Masthubzylinders. Das Flurförderzeug umfasst ferner einen Sensor, der bei einem Senkvorgang einen Übergang vom Masthub zum Freihub erfasst. Weiterhin ist ein gemeinsames Drosselventil für den Senkbetrieb des Freihubzylinders und des Masthubzylinders vorgesehen und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet, ansprechend auf einen von dem Sensor erfassten Übergang vom Masthub in den Freihub, das gemeinsame Drosselventil für eine einer Senkgeschwindigkeit des Masthubzylinders entsprechende Senkgeschwindigkeit des Freihubzylinders anzusteuern. Dem Freihubzylinder und dem Masthubzylinder ist jeweils eine Rohrbruchsicherung vorgeschaltet, die im Fall eines Leitungsbruchs den Senkvorgang sperrt.
  • Ein wesentlicher Parameter bei der Nutzung von Flurförderzeugen ist die sogenannte Umschlagsleistung, die eine Anzahl an umgeschlagenen Gütern pro vorgegebener Zeiteinheit definiert. Um eine hohe Umschlagsleistung zu erzielen, ist demnach auch die Arbeitsgeschwindigkeit eines Flurförderzeugs von erheblicher Bedeutung. Eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit hängt dabei unmittelbar mit einer zu erreichenden maximalen Hebe- und Senkgeschwindigkeit des Flurförderzeugs zusammen. So sind beispielsweise Hebe- und Senkgeschwindigkeiten von ≥1 m/s wünschenswert. Bei bekannten Flurförderzeugen, wie beispielsweise dem aus der EP 2 508 465 B1 bekannten Flurförderzeug, besteht allerdings eine Begrenzung der maximalen Senkgeschwindigkeit im ordnungsgemäßen Betrieb durch die Verwendung von Rohrbruchsicherungen. Solche Rohrbruchsicherungen lösen üblicherweise bei Senkgeschwindigkeiten zwischen 0,6 m/s und 0,9 m/s aus, was hohe Senkgeschwindigkeiten von ≥1 m/s im ordnungsgemäßen Betrieb des Flurförderzeugs nicht zulässt.
  • Dokument WO 2015/049828 A1 offenbart eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Ausgehend hiervon ist es demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs eines hydraulischen Hubzylinders und demnach zur Regelung von Lastübergängen während des Hebe- oder Senkvorgangs der hydraulischen Hubzylinder eines Hubgerüsts eines Flurförderzeugs anzugeben, die Hebe- und Senkgeschwindigkeiten von ≥1 m/s und gleichzeitig eine den Sicherheitsbestimmungen entsprechende Durchführung von Hebevorgängen und Senkvorgängen mit und ohne Last erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung Gegenstand der entsprechenden abhängigen Patentansprüche 2 bis 14 sind.
  • Demnach betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventileinrichtung zur Beeinflussung eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs zumindest eines hydraulischen Hubzylinders eines Flurförderzeugs. Die Ventileinrichtung ist dazu ausgebildet, dem hydraulischen Hubzylinder und einem hydraulischen System des Flurförderzeugs zur Versorgung des hydraulischen Hubzylinders mit einer Hydraulikflüssigkeit zwischengeschaltet zu werden. Die Ventileinrichtung umfasst eine mediumgesteuerte Hebestufe und eine mediumgesteuerte Senkstufe, wobei die Hebestufe und die Senkstufe jeweils einen mit dem hydraulischen System des Flurförderzeugs und einen mit dem hydraulischen Hubzylinder strömungstechnisch verbindbaren Arbeitsanschluss umfassen. Die Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil umfasst, das mit einem Steueranschluss der Hebestufe und einem Steueranschluss der Senkstufe strömungstechnisch verbunden ist. Das Pilotventil ist derart ausgebildet und ansteuerbar, einen Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe und der Senkstufe bei einem Hebevorgang oder bei einem Senkvorgang des hydraulischen Hubzylinders vor Erreichen einer Endlage des hydraulischen Hubzylinders um einen vorgebbaren Druckwert anzuheben.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ventileinrichtung erlaubt es die Geschwindigkeit mit der ein hydraulischer Hubzylinder während eines Hebevorgangs oder eines Senkvorgangs bewegt wird vor Erreichen einer Endlage (Hubanschlag) zu reduzieren und zeitgleich die Geschwindigkeit eines folgenden hydraulischen Hubzylinders (bspw. Masthubzylinder) so zu erhöhen, dass einerseits bei einem Erreichen der Endlage keine Stöße oder Schläge auftreten, die auf die mittels des Lastaufnahmemittels bewegte Last übertragen werden und zu sicherheitsbedenklichen Situation führen können, und dass andererseits weiterhin eine unverändert große Ölmenge vom oder zum hydraulischen System fließen kann. Damit kann kontinuierlich, ohne Reduzierung der hydraulischen Leistung gehoben oder gesenkt werden.
  • Insbesondere bei einer Verwendung einer solchen Ventileinrichtung für Hebevorgänge und Senkvorgänge mit Freihub und Masthub ist es möglich einen sanften Übergang zwischen beiden Hüben zu erzielen und gleichzeitig keine oder nur geringe Geschwindigkeitseinbußen in Kauf nehmen zu müssen. Indem der Steuerdruck der Hebestufe und Senkstufe um einen vorgebbaren Druckwert vor Erreichen der Endlage angehoben wird, wird die Geschwindigkeit des Hubzylinders reduziert, ein weiterer Hubzylinder wird jedoch parallel beschleunigt bis zu seiner maximalen Geschwindigkeit und aus- oder eingefahren. Der Druckwert um den der Steuerdruck mittels des Pilotventils angehoben wird entspricht vorzugsweise der Druckdifferenz zwischen dem durch den Freihubzylinder wirkenden Lastdruck und dem durch den Masthubzylinder wirkenden Lastdruck. Bei einem Hebevorgang wird somit der durch den Freihubzylinder wirkende Lastdruck vor Erreichen der Endlage künstlich derart angehoben, dass die Geschwindigkeit des Freihubzylinders reduziert wird und gleichzeitig aber der Masthubzylinder ausgefahren wird. Bei einem Senkvorgang wird umgekehrt die Geschwindigkeit des Masthubzylinders vor Erreichen der Endlage reduziert, wobei gleichzeitig der Freihubzylinder eingefahren wird.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich dahingehend, dass aufgrund des Pilotventils keinerlei zusätzliche Rohrbruchsicherung in Gestalt eines zusätzlichen dem hydraulischen Hubzylinder vorgeschalteten Ventils erforderlich ist. Vielmehr erfüllt das Pilotventil die Funktion der Rohrbruchsicherung, indem dieses im detektierten Schadensfall in eine Sperrstellung schaltet. Die Last wird dann durch die vorgesteuerte Hebe- und Senkstufe entweder gehalten oder kontrolliert mit einer geringen Geschwindigkeit, beispielsweise ≈100 mm/min abgesenkt. Das Fehlen einer herkömmlichen Rohrbruchsicherung, erlaubt wiederum Hebe- und Senkgeschwindigkeiten ≥1 m/s, was zu einer maßgeblichen Steigerung der Umschlagsleistung eines Flurförderzeugs führt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Pilotventil derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass eine Erhöhung des Steuerdrucks zur Ansteuerung der Hebestufe und der Senkstufe um den vorgebbaren Druckwert stufenlos erfolgt.
  • Hierdurch wird sichergestellt, dass keine schlagartige Verringerung der Geschwindigkeit am hydraulischen Zylinder erfolgt, sondern diese vielmehr stetig ist. Dies begünstigt die Vermeidung von induzierten Stößen in erheblichem Maße.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Pilotventil derart ausgebildet und ansteuerbar ist, den Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe und der Senkstufe unmittelbar vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders über den vorgebbaren Druckwert hinaus anzuheben.
  • Ein Anheben des Steuerdrucks mittels des Pilotventils über den vorgebbaren Druckwert hinaus sorgt dafür, dass die Geschwindigkeit des hydraulischen Hubzylinders bis zum Erreichen der Endlage sukzessive weiter reduziert wird, so dass bei Erreichen der Endlage der hydraulische Hubzylinder seine Bewegung stoppt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Pilotventil derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass das Pilotventil zu Beginn eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs eine (vollständige) Offenstellung einnimmt.
  • Hierdurch wird sichergestellt, dass bis zur Erhöhung des Steuerdrucks der Hebe- und Senkstufe der hydraulische Hubzylinder mit geringstmöglichen hydraulischen Verlusten an der Hebe- und Senkstufe und mit der maximalen Geschwindigkeit bewegt wird. Hierdurch werden Hebe- oder Senkgeschwindigkeiten ≥1 m/s über im Wesentlichen den gesamten mittels der Hubfolge zu erzielenden Hubweg möglich. Ferner wird ein schnelleres Senken von sehr geringen Lasten, beispielsweise bei leerem Lastaufnahmemittel, ermöglicht, bei denen die maximale Geschwindigkeit durch den niedrigen Lastdruck begrenzt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Pilotventil ein invers proportionales Druckbegrenzungsventil ist.
  • Hierdurch wird sichergestellt, dass neben einem kontrollierten Absenken oder Lasthalten bei einem Leitungsbruch auch ein Sicherheitsmechanismus bei einem Ausfall der Elektronik sichergestellt ist. Bei fehlender Bestromung des Druckbegrenzungsventils schaltet dieses bedingt durch eine vorgespannte Feder automatisch in die Sperrstellung, wodurch auch in einem solchen Fall die Last entweder kontrolliert gesenkt oder gehalten werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein bzw. der Zulauf des Pilotventils mit dem Steueranschluss der Hebestufe und dem Steueranschluss der Senkstufe strömungstechnisch verbunden ist.
  • Ein bzw. der Rücklauf des Pilotventils ist vorzugsweise weiterhin mit einem Zulauf (Arbeitsanschlüsse) der Hebe- und Senkstufe strömungstechnisch verbunden.
  • In Abhängigkeit einer Ansteuerung des Pilotventils wird somit unmittelbar das Verhalten der Hebe- und Senkstufe beeinflusst, wodurch schnelle Schaltzeiten der Ventileinrichtung erzielt werden. Dies wiederum begünstigt die Arbeitsgeschwindigkeit und die Vermeidung von Stößen bei Hebe- und Senkvorgängen.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung eine zur Hebestufe parallel geschaltete Steuerleitung umfasst, die mit dem Steueranschluss der Hebestufe, dem Steueranschluss der Senkstufe und dem Zulauf des Pilotventils strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen System des Flurförderzeugs strömungstechnisch verbindbar ist.
  • Ergänzend oder alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung eine zur Senkstufe parallel geschaltete Steuerleitung umfasst, die mit dem Steueranschluss der Hebestufe, dem Steueranschluss der Senkstufe und dem Zulauf des Pilotventils strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen Hubzylinder strömungstechnisch verbindbar ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die parallel zur Hebestufe geschaltete Steuerleitung und/oder die parallel zur Senkstufe geschaltete Steuerleitung eine Blende und ein Rückschlagventil umfasst.
  • Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass bei einem Hebevorgang und bei einem Senkvorgang immer der höhere Druck im hydraulischen Kreislauf am Zulauf des Pilotventils anliegt. Bei einem Hebevorgang wird dieser durch das System des Flurförderzeugs zur Versorgung des/der hydraulischen Hubzylinder (Steuerblock) bereitgestellt. Bei einem Senkvorgang ist es hingegen der durch den hydraulischen Zylinder wirkende Druck.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung ein Abschaltventil umfasst, das den Steueranschlüssen der Hebestufe und Senkstufe und dem Zulauf des Pilotventils zwischengeschaltet ist, wobei das Abschaltventil zwei Steueranschlüsse umfasst, wobei der eine Steueranschluss mit dem hydraulischen Hubzylinder und der andere Steueranschluss mit dem hydraulischen System des Flurförderzeugs strömungstechnisch verbindbar ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Schaltdruck des Abschaltventils geringer ist als ein oberer Grenzwert eines Regelbereichs des Pilotventils.
  • Die Verwendung eines zusätzlichen Abschaltventils kommt dann zum Tragen, wenn mehr als zwei hydraulische Zylinder über eine Ventileinrichtung geregelt werden. Sollte es nämlich zu einem Leitungsbruch an einem der hydraulischen Zylinder kommen, so würde die gesamte Last nur noch von einem hydraulischen Hubzylinder getragen. Hierdurch würden erhebliche Druckspitzen im hydraulischen Kreislauf auftreten, wobei die Ventileinrichtung ohne Abschaltventil nicht in der Lage wäre diese zu kompensieren. Die Last würde somit unkontrolliert abgesenkt werden. Durch das Abschaltventil, welches im ordnungsgemäßen Betrieb aufgrund einer Federkraft eine geöffnete Schaltstellung einnimmt, wird allerdings sichergestellt, dass bei einem Leitungsbruch kein unkontrolliertes Absenken der Last erfolgt, da das Abschaltventil automatisch in die Sperrstellung schaltet.
  • Die Auslegung des Abschaltventils mit geringerem Schaltdruck al ein oberer Grenzwert des Regelbereichs des Pilotventils stellt dabei sicher, dass kein Lastfall auftreten kann, der zu einem unkontrollierten Absenken der Last bei einem Leitungsbruch führt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Regelbereich des Pilotventils zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Lastdruck des hydraulischen Hubzylinders, beispielsweise 250 bar, liegt.
  • Bei einer Verwendung des zusätzlichen Abschaltventils ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Regelbereich des Pilotventils zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Schaltdruck des Abschaltventils, beispielsweise 100 bar, liegt.
  • Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Pilotventil derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass das Pilotventil vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders auf einen Differenzdruck, beispielsweise 20 bar bis 40 bar, eingeregelt wird.
  • Ein Pilotventil mit einem beschränkten Regelbereich hat den Vorteil einer höheren Regelgenauigkeit, was wiederum zu einer höheren Betriebssicherheit führt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung ein Wechselventil umfasst, das mit einem bzw. dem Rücklauf des Pilotventils strömungstechnisch verbunden ist, wobei das Wechselventil ferner mit dem hydraulischen System des Flurförderzeugs und dem hydraulischen Hubzylinder strömungstechnisch verbindbar ist.
  • Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass bei einem Hebevorgang und bei einem Senkvorgang immer der niedrigere Druck im hydraulischen Kreislauf am Rücklauf des Pilotventils anliegt. Bei einem Hebevorgang ist dies der durch den hydraulischen Zylinder wirkende Druck. Bei einem Senkvorgang ist es hingegen der am System des Flurförderzeugs zur Versorgung des/der hydraulischen Hubzylinder (Steuerblock) wirkende Druck.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung einen Bypass umfasst, der mit dem hydraulischen Hubzylinder und dem hydraulischen System des Flurförderzeugs strömungstechnisch verbindbar ist, wobei der Bypass eine Blende umfasst.
  • Diese Ausgestaltung erlaubt im Falle eines Leitungsbruchs oder bei einem Ausfall der Elektronik, dass ein Senkvorgang mit einer kontrollierten Geschwindigkeit, beispielsweise ≈ 100 mm/min, durchgeführt wird und somit die Last unter Einhaltung aller Sicherheitsbestimmungen abgesenkt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner durch ein Flurförderzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15 gelöst.
  • Demnach betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin ein Flurförderzeug mit einem Hubmast mit zumindest einer von zumindest einem Masthubzylinder, vorzugsweise zwei Masthubzylindern, angetriebenen Masthubstufe, mit einer von zumindest einem Freihubzylinder angetriebenen Freihubstufe, mit der ein Lastaufnahmemittel entlang des Hubmastes verfahrbar ist, und mit einem hydraulischen System zur Versorgung des zumindest einen Freihubzylinders und des zumindest einen Masthubzylinders mit einer Hydraulikflüssigkeit. Dem hydraulischen System und dem zumindest einen Freihubzylinder sowie dem hydraulischen System und dem zumindest einen Masthubzylinder ist jeweils zumindest eine Ventileinrichtung zwischengeschaltet. Das Flurförderzeug umfasst eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Ventileinrichtungen. Dem zumindest einen Freihubzylinder und dem zumindest einen Masthubzylinder ist jeweils ein Wegmesssystem zugeordnet, das mit der Steuereinrichtung zur Übertragung von Daten verbunden ist. Das Flurförderzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtungen jeweils als eine Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • FIG. 1
    eine schematische und exemplarische Darstellung eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs in Gestalt eines Gabelstaplers;
    FIG. 2
    ein schematischer und exemplarischer Schaltplan eines hydraulischen Kreislaufs zur Versorgung eines hydraulischen Hubzylinders des Flurförderzeugs aus FIG. 1 mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung; und
    FIG. 3
    ein schematischer und exemplarischer Schaltplan eines hydraulischen Kreislaufs zur Versorgung eines hydraulischen Hubzylinders des Flurförderzeugs aus FIG. 1 mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung.
  • FIG. 1 zeigt eine schematische und exemplarische Darstellung eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs 1 in Gestalt eines Gabelstaplers, dessen grundsätzlicher Aufbau bekannt ist. Das Flurförderzeug umfasst demnach ein im Frontbereich des Flurförderzeugs 1 angeordneten bzw. ausgebildeten Hubmast 2. Der Hubmast 2 dient dem Heben und Senken einer auf einem Lastaufnahmemittel 3 befindlichen Last 4. Dabei ist ein nicht anhebbarer Teil des Hubmasts 2 an einem Rahmen 5 des Flurförderzeugs 1 angeordnet, der auch als Standmast 6 bezeichnet wird. Ein anhebbarer bzw. ausfahrbarer Teil des Hubmasts 2 wird als Ausfahrmast 7 bezeichnet und ist verschiebbar an bzw. in dem Standmast 6 geführt.
  • Zum Heben und Senken des Lastaufnahmemittels 3 mit oder ohne Last 4 ist ein hydraulischer Kreislauf 8 vorgesehen, der in den FIGs. 2 und 3 dargestellt ist. Der hydraulische Kreislauf 8 umfasst hydraulische Hubzylinder 9 und ein mit den hydraulischen Hubzylindern 9 strömungstechnisch verbundenes hydraulisches System 10 zur Versorgung der hydraulischen Hubzylinder 9 mit einer Hydraulikflüssigkeit. Das hydraulische System 10 umfasst hierzu zumindest eine - in den FIGs. nicht dargestellte - Pumpe, die mit einem - ebenfalls in den FIGs. nicht dargestellten - Tank strömungstechnisch verbunden ist, sowie einen - in den FIGs. nicht dargestellten - Steuerblock, der die Versorgung der hydraulischen Hubzylinder 9 mit der Hydraulikflüssigkeit steuert.
  • Der ausfahrbare Hubmast 2 kann nach einer festgelegten Hubfolge ausgefahren werden. Bei einem Hebevorgang mittels des Flurförderzeugs 1 wird demnach zunächst das Lastaufnahmemittel 3 in einem Freihub angehoben. Diese Hubstufe der Hubfolge wird auch als Freihubstufe bezeichnet. Anschließend wird der Ausfahrmast 7 des Hubmasts 2 in einem Masthub ausgefahren. Diese Hubstufe der Hubfolge wird auch als Masthubstufe bezeichnet. Bei dem Freihub wird das Lastaufnahmemittel 3 angehoben, wobei allerdings der Ausfahrmast 7 nicht ausgefahren wird. Zum Ende des Freihubs beginnt dann der Masthub, bei dem der Ausfahrmast 7 des Hubmasts 2 ausgefahren wird. Hierdurch kann das Lastaufnahmemittel 3 und somit auch die darauf angeordnete Last 4 über die mittels des Freihubs zu erzielende Hubhöhe HF hinaus bis zu einer Hubhöhe HM angehoben werden. Bei einem Senkvorgang ist das Vorgehen entsprechend umgekehrt. Zunächst wird der Ausfahrmast 7 eingefahren. Zum Ende des Senkvorgangs des Ausfahrmasts 7 wird dann das Lastaufnahmemittel 3 eingefahren. Das Flurförderzeug 1 umfasst für den Freihub einen sogenannten Freihubzylinder 9a und für den Masthub zwei sogenannte Masthubzylinder 9b. Es ist gleichermaßen möglich, dass das Flurförderzeug 1 zwei oder mehr Freihubzylinder 9a oder nur einen oder mehr als zwei Masthubzylinder 9b umfasst.
  • Während eines Hebevorgangs oder eines Senkvorgangs mit einer Last 4 auf dem Lastaufnahmemittel 3 müssen bei einem Ablauf der zuvor beschriebenen Hubfolge von Freihub und Masthub gewisse Randbedingungen erfüllt werden, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. So ist es wie eingangs bereits beschrieben einerseits erforderlich, dass vor Erreichen eines jeweiligen Hubanschlags der hydraulischen Hubzylinder 9, hier des Freihubzylinders 9a und der beiden Masthubzylinder 9b, die Aus- bzw. Einfahrgeschwindigkeit der hydraulischen Hubzylinder 9 reduziert wird, um einen sanften Übergang beim Aus- und Einfahren der hydraulischen Hubzylinder 9 zu erzielen, wodurch Lastspitzen im hydraulischen Kreislauf 8 und ein Wackeln bzw. Herunterfallen der durch das Lastaufnahmemittel 3 getragenen Last 4 vermieden wird. Weiterhin muss ein Sicherheitsmechanismus vorhanden sein, der bei einem Leitungsbruch an einem der hydraulischen Hubzylinder 9 ein unkontrolliertes Absenken der Last 4 verhindert. Weiterhin ist es wünschenswert eine Verringerung der Umschlagsleistung bei einem Hebevorgang oder Senkvorgang mittels des Flurförderzeugs 1 zu vermeiden, indem bei einem Hebevorgang vor Erreichen der Endlage durch den Freihubzylinder 9a parallel zum Freihubzylinder 9a auch die Masthubzylinder 9b bereits ausgefahren werden. Bei einem Senkvorgang soll dies entsprechend umgekehrt erfolgen. Generell ist es weiterhin erstrebenswert hohe Hub- bzw. Senkgeschwindigkeiten von ≥1 m/s zu erzielen.
  • Um all diese Randbedingungen und Zielsetzungen zu erfüllen bzw. mit einander in Einklang zu bringen, ist eine Ventileinrichtung 11 zur Beeinflussung eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs des/der hydraulischen Hubzylinder 9 eines Flurförderzeugs 1 vorgesehen. Die Ventileinrichtung 11 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die FIGs. 2 und 3 näher beschrieben.
  • Die Ventileinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, dem hydraulischen Hubzylinder 9 und dem hydraulischen System 10 zur Versorgung des hydraulischen Hubzylinders 9 zwischengeschaltet zu werden. Bei einer Verwendung der Ventileinrichtung 11 in dem Flurförderzeug 1 ist diese demnach dem hydraulischen Hubzylinder 9 und dem hydraulischen System 10 zwischengeschaltet, so dass der hydraulische Hubzylinder 9 mittels bzw. über die Ventileinrichtung 11 mit dem hydraulischen System 10 strömungstechnisch verbunden ist. Die im hydraulischen Kreislauf 8 fließende Hydraulikflüssigkeit passiert demnach bei ihrem Strömungsvorgang vom hydraulischen System 10 zum hydraulischen Hubzylinder 9 und umgekehrt die Ventileinrichtung 11.
  • Die Ventileinrichtung 11 umfasst eine Hebestufe 12 sowie eine Senkstufe 13, die jeweils mediumgesteuert sind. Mit anderen Worten, eine Betätigung bzw. Schaltung der Hebestufe 12 und die Senkstufe 13 wird über die Hydraulikflüssigkeit im hydraulischen Kreislauf 8 realisiert. Wie der Name bereits andeutet, wird die Hebestufe 12 bei einem Hebevorgang des Hubzylinders 9 geschaltet, die Senkstufe 13 hingegen bei einem Senkvorgang. Sowohl die Hebestufe 12 als auch die Senkstufe 13 sind vorzugsweise als Stromventile mit einem mittels Federkraft beaufschlagten Kolben ausgebildet. Die Hebestufe 12 und die Senkstufe 13 umfassen jeweils zwei Arbeitsanschlüsse 12.1, 12.2, 13.1, 13.2, wobei jeweils der eine Arbeitsanschluss 12.1, 13.2 mit dem hydraulischen System 10 und der andere Arbeitsanschluss 12.2, 13.1 mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 strömungstechnisch verbindbar ist. Bei einer Verwendung der Ventileinrichtung 11 in dem Flurförderzeug 1 ist der eine Arbeitsanschluss 12.1, 13.2 der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 somit mit dem hydraulischen System 10 und der andere Arbeitsanschluss 12.2, 13.1 mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 strömungstechnisch verbunden. Neben den beiden Arbeitsanschlüssen 12.1, 12.2, 13.1, 13.2 umfassen die Hebestufe 12 und die Senkstufe 13 jeweils einen Steueranschluss 12.3, 13.3, der dem Schalten der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 dient.
  • Um die zuvor beschriebenen Randbedingungen und Zielsetzungen in Einklang miteinander zu bringen, ist es wesentlich, dass die Ventileinrichtung 11 ein sogenanntes Pilotventil 14 als zentralen Baustein für die Regelung des Hebevorgangs und Senkvorgangs des hydraulischen Hubzylinders 9 umfasst. Das Pilotventil 14 ist als elektrisch ansteuerbares Ventil ausgebildet, das mit dem Steueranschluss 12.3, 13.3 der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 strömungstechnisch verbunden ist. Insbesondere ist ein Zulauf 15 des Pilotventils 14 mit dem Steueranschluss 12.3, 13.3 der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 strömungstechnisch verbunden. Mit anderen Worten, durch Ansteuerung des Pilotventils 14 kann demnach das Verhalten der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 direkt beeinflusst werden.
  • Das Pilotventil 14 ist ein Druckbegrenzungsventil, das proportional verstellbar ist. Mittels Ansteuerung bzw. Bestromung des Pilotventils 14 kann die Schließkraft eines Ventilkolbens des Pilotventils 14 stufenlos von einer Offenstellung bis zur Maximalkraft verstellt werden. Die Ansteuerung des Pilotventils 14 kann über eine - in den FIGs. nicht dargestellte - Steuerungseinrichtung des Flurförderzeugs 1 in Abhängigkeit einer Position des hydraulischen Hubzylinders 9 erfolgen, wobei die Position des hydraulischen Hubzylinders 9 über ein Wegmesssystem 16 detektiert und an die Steuereinrichtung übermittelt und dort ausgewertet wird. Vorzugsweise ist das Pilotventil 14 als invers proportionales Druckbegrenzungsventil ausgebildet. Bei einer solchen Ausgestaltung nimmt das Pilotventil 14 bei fehlender Bestromung bzw. Ansteuerung aufgrund einer Rückstellkraft, die beispielsweise über eine Feder aufgebracht wird, eine Schließstellung mit maximaler Schließkraft ein, bei maximaler Bestromung bzw. Ansteuerung hingegen eine Offenstellung. Über die Höhe der Bestromung kann weiterhin jede Schaltstellung zwischen maximaler Schließkraft und Offenstellung eingestellt werden. Ein Regelbereich des Pilotventils 14 liegt zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Lastdruck des hydraulischen Hubzylinders 9, beispielsweise 250 bar.
  • Das Pilotventil 14 ist derart ausgebildet und ansteuerbar, insbesondere mittels der Steuereinrichtung des Flurförderzeugs 1, dass ein Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 bei einem Hebevorgang oder bei einem Senkvorgang des hydraulischen Hubzylinders 9 vor dem Erreichen einer Endlage (Hubanschlag) des hydraulischen Hubzylinders 9 um einen vorgebbaren Druckwert angehoben wird. Die Position, die die Erhöhung des Steuerdrucks um den vorgebbaren Druckwert auslöst, kann mittels des Wegmesssystems 16 ermittelt werden. Mit anderen Worten, vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders 9 wird durch Ansteuerung des Pilotventils 14 Schließkraft verändert, woraufhin der Steuerdruck der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 beeinflusst wird. Der Druckwert, um den der Steuerdruck erhöht wird, kann in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung des Flurförderzeugs hinterlegt sein und bei einer Produktion des Flurförderzeugs 1 vorgegeben werden oder aber durch einen Bediener des Flurförderzeugs 1 über ein - in den FIGs. nicht dargestelltes - Fahrerassistenzsystem vorgegeben werden. Um den Steuerdruck vor Erreichen der Endlage um den vorgebbaren bzw. vorgegebenen Druckwert anzuheben, ist das Pilotventil 14 auf einen Differenzdruck einzuregeln, beispielsweise, auf einen Wert zwischen 20 bar und 40 bar.
  • Die erfindungsgemäße Ansteuerung des Pilotventils 14 vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders 9 sorgt dafür, dass der durch den hydraulischen Hubzylinder 9 wirkende Lastdruck künstlich erhöht wird, wodurch sich die Geschwindigkeit mit der der hydraulische Hubzylinder 9 aus- oder eingefahren wird vor Erreichen der Endlage reduziert. Dies sorgt dafür, dass keine oder lediglich zu vernachlässigende Stöße während eines Hebevorgangs oder Senkvorgangs auftreten. Bei dem Flurförderzeug 1 mit Freihubzylinder 9a und Masthubzylinder 9b kann weiterhin sichergestellt werden, dass bei einem Hebevorgang bereits vor Erreichen der Endlage durch den Freihubzylinder 9a der Masthubzylinder 9b ausgefahren werden, ohne dass es zu Geschwindigkeitseinbußen kommt. Der Druckwert, um den der Steuerdruck und somit auch der durch den Freihubzylinder 9 wirkende Lastdruck erhöht wird, entspricht dabei der Druckdifferenz zwischen Lastdruck des Freihubzylinders 9a und Lastdruck des Masthubzylinders 9b. Bei einem Senkvorgang wird entsprechend vor Erreichen der Endlage des Masthubzylinders 9b bereits der Freihubzylinder 9a eingefahren. Weiterhin wird durch die Kombination von Hebestufe 12, Senkstufe 13 und Pilotventil 14 der erforderliche Sicherheitsmechanismus für einen Leitungsbruch geschaffen, ohne dass etwaige zusätzliche Rohrbruchsicherungen im hydraulischen Kreislauf 8 eingesetzt bzw. angeordnet werden müssen.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Pilotventil 14 derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass eine Erhöhung des Steuerdrucks zur Ansteuerung der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 um den vorgebbaren Druckwert sukzessive erfolgt. Vorzugsweise wird der Steuerdruck rampenartig erhöht. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine schlagartige, sondern vielmehr eine stetige Geschwindigkeitsänderung des hydraulischen Hubzylinders 9 erfolgt. Weiterhin ist das Pilotventil 14 derart ausgebildet und ansteuerbar, dass der Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 unmittelbar vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders 9 über den vorgebbaren Druckwert hinaus angehoben wird. Auch eine solche Erhöhung erfolgt vorzugsweise sukzessive und zwar solange bis das Pilotventil 14 die (vollständige) Schließstellung eingenommen hat. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der hydraulische Hubzylinder 9 nicht ungebremst in die Endlage fährt oder schlagartig unmittelbar vor Erreichen der Endlage abgebremst werden muss.
  • Um den Hebevorgang oder Senkvorgang zu initiieren, ist das Pilotventil 14 derart ausgebildet und ansteuerbar, dass das Pilotventil 14 zu Beginn eines Hebevorgangs oder eines Senkvorgangs die (vollständige) Offenstellung annimmt. Bei einer Ausgestaltung als invers proportionales Druckbegrenzungsventil wird das Pilotventil 14 demnach maximal bestromt. Diese Ansteuerung erfolgt solange bis mittels des Wegmesssystems 16 die Position des hydraulischen Hubzylinders 9 detektiert wird, bei der das Pilotventil 14 zur Erhöhung des Steuerdrucks angesteuert wird.
  • Neben den zuvor beschriebenen hydraulischen Komponenten umfasst die Ventileinrichtung 11 weiterhin eine zur Hebestufe 12 parallel geschaltete Steuerleitung 17, die mit dem Steueranschluss 12.3 der Hebestufe 12, dem Steueranschluss 13.3 der Senkstufe 13 und dem Zulauf 15 des Pilotventils 14 strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 strömungstechnisch verbindbar bzw. bei einer Verwendung im Flurförderzeug 1 verbunden ist. Außerdem umfasst die Ventileinrichtung 11 eine zur Senkstufe 13 parallel geschaltete Steuerleitung 18, die mit dem Steueranschluss 12.3 der Hebestufe 12, dem Steueranschluss 13.3 der Senkstufe 13 und dem Zulauf 15 des Pilotventils 14 strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 strömungstechnisch verbindbar bzw. bei einer Verwendung im Flurförderzeug 1 verbunden ist. Die Steuerleitung 17 parallel zur Hebestufe 12 umfasst eine Blende 19 und ein Rückschlagventil 20. Auch die Steuerleitung 18 parallel zur Senkstufe 13 umfasst eine Blende 21 und ein Rückschlagventil 22.
  • Die Ventileinrichtung 11 umfasst ferner ein Wechselventil 23, das mit einem Rücklauf 24 des Pilotventils 14 strömungstechnisch verbunden ist. Das Wechselventil 23 ist weiterhin mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 und dem hydraulischen Hubzylinder 9 strömungstechnisch verbindbar. Bei einer Verwendung der Ventileinrichtung 11 im Flurförderzeug 1 ist das Wechselventil 23 demnach mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 und dem hydraulischen Hubzylinder 9 strömungstechnisch verbunden. Die Ventileinrichtung 11 kann zudem zwei weitere Blenden 25, 26 umfassten, die dem Wechselventil 23 je nach Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit nachgeschaltet bzw. vorgeschaltet sind.
  • Zudem umfasst die Ventileinrichtung 11 einen Bypass 27, der mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 und dem hydraulischen System 10 strömungstechnisch verbindbar ist. Auch hier gilt, dass bei einer Verwendung der Ventileinrichtung 11 im Flurförderzeug 1 der Bypass 27 demnach mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 und dem hydraulischen System 10 strömungstechnisch verbunden ist. Der Bypass 27 umfasst eine Blende 28.
  • Wird die zuvor beschriebene Ventileinrichtung 11 bei dem eingangs beschriebenen Flurförderzeug 1 mit einem Freihubzylinder 9a und zwei Masthubzylindern 9b verwendet, so ist dem Freihubzylinder 9a und dem hydraulischen System 10 eine solche Ventileinrichtung 11 zwischengeschaltet und den beiden Masthubzylindern 9b und dem hydraulischen System 10 zumindest eine weitere solche Ventileinrichtung 11 zwischengeschaltet. Vorzugsweise ist jedem hydraulischen Hubzylinder 9a, 9b eine solche zuvor beschriebene Ventileinrichtung 11 zwischengeschaltet.
  • Sofern den beiden Masthubzylindern 9b jedoch nur eine solche Ventileinrichtung 11 zwischengeschaltet ist, so umfasst diese Ventileinrichtung 11 eine zusätzliche hydraulische Komponente. Bei der zusätzlichen hydraulischen Komponente handelt es sich um ein Abschaltventil 29, das dem Steueranschluss 12.3 der Hebestufe 12, dem Steueranschluss 13.3 der Senkstufe 13 und dem Zulauf 15 des Pilotventils 14 zwischengeschaltet ist. Das Abschaltventil 29 umfasst zwei Steueranschlüsse 29.1, 29.2, wobei der eine Steueranschluss 29.1 mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 und der andere Steueranschluss 29.2 mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 strömungstechnisch verbindbar ist. Auch hier gilt demnach, dass bei einer Verwendung dieser Ausführungsform der Ventileinrichtung 11 in dem Flurförderzeug 1, die in FIGs. 2 dargestellt ist, der eine Steueranschluss 29.1 mit dem hydraulischen Hubzylinder 9 und der andere Steueranschluss 29.2 mit dem hydraulischen System 10 des Flurförderzeugs 1 strömungstechnisch verbunden ist. Vorzugsweise liegt ein Schaltdruck des Abschaltventils 29 niedriger ist als ein oberer Grenzwert eines Regelbereichs des Pilotventils 14. In jeder Steuerleitung zu den Steueranschlüssen 29.1, 29.2 kann eine weitere Blende 30, 31 angeordnet sein.
  • Die Verwendung eines zusätzlichen Abschaltventils 29 kommt dann zum Tragen, wenn es zu einem Leitungsbruch an einem der beiden Masthubzylinder 9b kommt. Durch das Abschaltventil 29, welches im ordnungsgemäßen Betrieb aufgrund einer Federkraft eine geöffnete Schaltstellung einnimmt, wird sichergestellt, dass bei einem Leitungsbruch kein unkontrolliertes Absenken der Last erfolgt, da das Abschaltventil 29 automatisch in die Sperrstellung schaltet. Die Auslegung des Abschaltventils 29 mit geringerem Schaltdruck als ein oberer Grenzwert des Regelbereichs des Pilotventils 14 stellt dabei sicher, dass kein Lastfall auftreten kann, der zu einem unkontrollierten Absenken der Last 4 bei einem Leitungsbruch führt. Bei einer Verwendung des zusätzlichen Abschaltventils 29 kann der Regelbereich des Pilotventils 14 zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Schaltdruck des Abschaltventils 29, beispielsweise 100 bar, liegen.
  • Bei einer Verwendung der Ventileinrichtung(en) 11 in dem Flurförderzeug 1 werden diese vorzugsweise unmittelbar an den hydraulischen Hubzylinder 9 angebaut.
  • Zusammenfassend kann die Funktionsweise für einen Hebevorgang und einen Senkvorgang mittels der Ventileinrichtung(en) 11 bei dem eingangs beschriebenen Flurförderzeug 1 mit Freihubzylinder 9a und Masthubzylindern 9b demnach wie folgt beschrieben werden:
  • Über die Ansteuerung des hydraulischen Systems 10, insbesondere über den Steuerblock des hydraulischen Systems 10, wird zunächst bestimmt, ob eine Last 4 auf dem Lastaufnahmemittel 3 gehoben oder abgesenkt werden soll. Dabei regelt das Pilotventil 14, egal ob Hebevorgang oder Senkvorgang, immer den Differenzdruck zwischen den hydraulischen Hubzylindern 9 über die Hebestufe 12 und Senkstufe 13 unabhängig vom wirkenden Absolutdruck, d.h. der Schwere der Last 4.
  • Bei einem Hebevorgang fließt die Hydraulikflüssigkeit zunächst vom Steuerblock des hydraulischen Systems 10 zur Ventileinrichtung 11 des Freihubzylinders 9. Mittels der parallel zur Hebestufe 12 verlaufenden Steuerleitung 17 mit Blende 19 und Rückschlagventil 20 wird sichergestellt, dass immer der höhere im hydraulischen Kreislauf 8 herrschende Druck, dies ist beim Hebevorgang der mittels des Steuerblocks bereitgestellte Druck, am Zulauf 15 des Pilotventils 14 anliegt. Das Wechselventil 23 sorgt gleichzeitig dafür, dass der niedrigere Druck im hydraulischen Kreislauf 8 am Rücklauf 24 des Pilotventils 14 anliegt. Dies ist beim Hebevorgang der zylinderseitige Druck. Das Pilotventil 14 wird dann in die vollständig geöffnete Schaltstellung (0 bar Einstellung) geschaltet, was durch ein maximales Bestromen erfolgt. Die Hydraulikflüssigkeit fließt über die Hebestufe 12 zum Freihubzylinder 9a, wobei die Senkstufe 13 allerdings in ihrer geschlossenen Schaltstellung verbleibt. Vor Erreichen der Endlage (Hubanschlag) des Freihubzylinders 9a wird das Ventil auf einen Wert eingeregelt (20 bis 40 bar Einstellung), der dafür sorgt, dass der Steuerdruck der Hebestufe 12 und der Senkstufe 13 um diesen vorgebbaren bzw. vorgegebenen Druckwert angehoben wird. Die Erhöhung erfolgt dabei vorzugsweise rampenförmig. Durch die geänderte Ansteuerung des Pilotventils 14 wird über die Hebestufe 12 der durch den Freihubzylinder 9a wirkende Lastdruck beim Hebevorgang künstlich erhöht und zwar derart, dass dieser auf das Niveau der Masthubzylinder 9b gebracht wird. Die Masthubzylinder 9b fahren somit ebenfalls aus, wobei die Ventileinrichtung(en) 11 der Masthubzylinder 9b entsprechend geschaltet sind, dass die Hydraulikflüssigkeit zu den Masthubzylindern 9b fließen kann. Der mittels des Steuerblocks des hydraulischen Systems 10 bereitgestellte Volumenstrom bleibt dabei stets konstant, verteilt sich nun aber auf alle drei hydraulischen Hubzylinder 9a, 9b, wodurch sich die Geschwindigkeit mit der der Freihubzylinder 9a ausgefahren wird reduziert. Durch ein weiteres Anheben des Lastdrucks mittels Ansteuerung des Pilotventils 14 stoppt der Freihubzylinder 9a bei Erreichen der Endlage und nur noch die beiden Masthubzylinder 9b werden weiter ausgefahren bis auch sie ihre Endlage erreichen und sich das Lastaufnahmemittel 3 mit oder ohne Last 4 auf der Höhe HM befindet.
  • Bei einem Senkvorgang fließt die Hydraulikflüssigkeit über die Ventileinrichtung(en) 11 der Masthubzylinder 9b vom den Masthubzylindern 9b zum Steuerblock des hydraulischen Systems 10. Über die Steuerleitung 18 mit Blende 21 und Rückschlagventil 22 parallel zur Senkstufe 13 wird sichergestellt, dass immer der höhere Druck im hydraulischen Kreislauf 8 am Zulauf 15 des Pilotventils 14 anliegt. Beim Senkvorgang ist dies der zylinderseitige Druck. Das Wechselventil 23 stellt sicher, dass der niedrigere Druck im hydraulischen Kreislauf 8 am Rücklauf 24 des Pilotventils 14 anliegt. Dies ist beim Senkvorgang der am Steuerblock anliegende Druck. Dann wird das Pilotventil 14 in die vollständig geöffnete Schaltstellung (0 bar Einstellung) geschaltet, was durch maximale Bestromung erfolgt. Die Hydraulikflüssigkeit fließt über die Senkstufe 13 zum Steuerblock, wobei die Hebestufe 12 allerdings in ihrer geschlossenen Schaltstellung verbleibt. Vor Erreichen der Endlage (Hubanschlag) der Masthubzylinder 9b wird das Ventil auf einen Wert eingeregelt (20 bis 40 bar Einstellung), der dafür sorgt, dass der Steuerdruck der Senkstufe 13 und der Hebestufe 12 um diesen vorgebbaren bzw. vorgegebenen Druckwert angehoben wird. Die Erhöhung erfolgt dabei vorzugsweise ebenfalls wieder rampenförmig. Durch die geänderte Ansteuerung des Pilotventils 14 wird der durch die Masthubzylinder 9b wirkende Lastdruck auf das Niveau des durch den Freihubzylinder 9a wirkenden Lastdrucks gebracht. Der am Steuerblock wirkende Lastdruck wird demnach reduziert. Der Freihubzylinder 9a wird somit ebenfalls eingefahren und zwar bis das Lastaufnahmemittel 3 mit oder ohne Last 4 eine Bodenposition HB erreicht, wobei die Ventileinrichtung 11 des Freihubzylinders 9a entsprechend geschaltet ist, dass die Hydraulikflüssigkeit vom Freihubzylinder 9a zum Steuerblock fließen kann.
  • Wir während eines Hebevorgangs oder eines Senkvorgangs ein Leitungsbruch detektiert, beispielsweise aufgrund einer mittels einer geeigneten Sensorik detektierten unzulässig hohen Senkgeschwindigkeit, wird das Pilotventil 14 umgehend stromlos geschaltet. Die durch die Federkraft gegebene Maximaldruckeinstellung (bspw. 250 bar) sorgt dann für ein sicheres Halten der Last 4 oder ein kontrolliertes langsames Absenken der Last 4, sofern der Bypass 25 mit Blende 26 vorgesehen ist. Durch die Ausgestaltung des Pilotventils 14 in bevorzugter Ausführung als invers proportionales Druckbegrenzungsventil ist ferner sichergestellt, dass eine Lasthaltefunktion oder Notabsenkung auch bei einem Ausfall der Elektronik realisiert ist.
  • Abschließend sei angemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch keinesfalls als einschränkend oder erschöpfend anzusehen sind. Bezugszeichenliste
    1 Flurförderzeug 13.3 Steueranschluss
    2 Hubmast 14 Pilotventil
    3 Lastaufnahmemittel 15 Zulauf
    4 Last 16 Wegmesssystem
    5 Rahmen 17 Steuerleitung
    6 Standmast 18 Steuerleitung
    7 Ausfahrmast 19 Blende
    8 hydraulischer Kreislauf 20 Rückschlagventil
    9 hydraulischer Hubzylinder 21 Blende
    9a Freihubzylinder 22 Rückschlagventil
    9b Masthubzylinder 23 Wechselventil
    10 hydraulisches System 24 Rücklauf
    11 Ventileinrichtung 25, 26 Blende
    12 Hebestufe 27 Bypass
    12.1, 12.2 Arbeitsanschluss 28 Blende
    12.3 Steueranschluss 29 Abschaltventil
    13 Senkstufe 29.1, 29.2 Steueranschluss
    13.1, 13.2 Arbeitsanschluss 30, 31 Blende

Claims (15)

  1. Ventileinrichtung (11) zur Beeinflussung eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs zumindest eines hydraulischen Hubzylinders (9) eines Flurförderzeugs (1), wobei die Ventileinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, dem hydraulischen Hubzylinder (9) und einem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) zur Versorgung des hydraulischen Hubzylinders (9) mit einer Hydraulikflüssigkeit zwischengeschaltet zu werden, wobei die Ventileinrichtung (11) eine mediumgesteuerte Hebestufe (12) und eine mediumgesteuerte Senkstufe (13) umfasst, wobei die Hebestufe (12) und die Senkstufe (13) jeweils einen mit dem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) und einen mit dem hydraulischen Hubzylinder (9) strömungstechnisch verbindbaren Arbeitsanschluss (12.1, 12.2, 13.1, 13.2) umfassen,
    wobei
    die Ventileinrichtung (11) ein elektrisch ansteuerbares Pilotventil (14) umfasst, das mit einem Steueranschluss (12.3) der Hebestufe (12) und einem Steueranschluss (13.3) der Senkstufe (13) strömungstechnisch verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Pilotventil (14) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass es einen Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe (12) und der Senkstufe (13) bei einem Hebevorgang oder bei einem Senkvorgang des hydraulischen Hubzylinders (9) vor Erreichen einer Endlage des hydraulischen Hubzylinders (9) um einen vorgebbaren Druckwert anhebt.
  2. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (14) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass eine Erhöhung des Steuerdrucks zur Ansteuerung der Hebestufe (12) und der Senkstufe (13) um den vorgebbaren Druckwert sukzessive erfolgt.
  3. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (14) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, den Steuerdruck zur Ansteuerung der Hebestufe (12) und der Senkstufe (13) unmittelbar vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders (9) über den vorgebbaren Druckwert hinaus anzuheben.
  4. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (14) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass das Pilotventil (14) zu Beginn eines Hebevorgangs und eines Senkvorgangs eine Offenstellung einnimmt.
  5. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (14) ein invers proportionales Druckbegrenzungsventil ist.
  6. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (15) des Pilotventils (14) mit dem Steueranschluss (12.3) der Hebestufe (12) und dem Steueranschluss (13.3) der Senkstufe (13) strömungstechnisch verbunden ist.
  7. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (11) eine zur Hebestufe (12) parallel geschaltete Steuerleitung (17) umfasst, die mit dem Steueranschluss (12.3) der Hebestufe (12), dem Steueranschluss (13.3) der Senkstufe (13) und dem Zulauf (15) des Pilotventils (14) strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) strömungstechnisch verbindbar ist.
  8. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (11) eine zur Senkstufe (13) parallel geschaltete Steuerleitung (18) umfasst, die mit dem Steueranschluss (12.3) der Hebestufe (12), dem Steueranschluss (13.3) der Senkstufe (13) und dem Zulauf (15) des Pilotventils (14) strömungstechnisch verbunden und mit dem hydraulischen Hubzylinder (9) strömungstechnisch verbindbar ist.
  9. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Hebestufe (12) geschaltete Steuerleitung (17) und/oder die parallel zur Senkstufe (13) geschaltete Steuerleitung (18) eine Blende (19, 21) und ein Rückschlagventil (20, 22) umfasst.
  10. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (11) ein Abschaltventil (29) umfasst, das den Steueranschlüssen (12.3, 13.3) der Hebestufe (12) und Senkstufe (13) und dem Zulauf (15) des Pilotventils (14) zwischengeschaltet ist, wobei das Abschaltventil (29) zwei Steueranschlüsse (29.1, 29.2) umfasst, wobei der eine Steueranschluss (29.1) mit dem hydraulischen Hubzylinder (9) und der andere Steueranschluss (29.2) mit dem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) strömungstechnisch verbindbar ist, wobei, vorzugsweise, ein Schaltdruck des Abschaltventils (29) geringer ist als ein oberer Grenzwert eines Regelbereichs des Pilotventils (14).
  11. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelbereich des Pilotventils (14) zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Lastdruck des hydraulischen Hubzylinders liegt, wobei, vorzugsweise, der Regelbereich des Pilotventils (14) zwischen 0 bar und einem Druckwert über dem Schaltdruck des Abschaltventils (29) liegt.
  12. Ventileinrichtung (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (14) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass das Pilotventil (14) vor Erreichen der Endlage des hydraulischen Hubzylinders (9) auf einen Differenzdruckwert eingeregelt wird.
  13. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (11) ein Wechselventil (23) umfasst, das mit einem Rücklauf (24) des Pilotventils (14) strömungstechnisch verbunden ist, wobei das Wechselventil (23) ferner mit dem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) und dem hydraulischen Hubzylinder (9) strömungstechnisch verbindbar ist.
  14. Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (11) einen Bypass (27) umfasst, der mit dem hydraulischen Hubzylinder (9) und dem hydraulischen System (10) des Flurförderzeugs (1) strömungstechnisch verbindbar ist, wobei der Bypass (27) eine Blende (28) umfasst.
  15. Flurförderzeug (1) mit einem Hubmast (2) mit zumindest einer von zumindest einem Masthubzylinder (9b), vorzugsweise zwei Masthubzylindern (9b), angetriebenen Masthubstufe, mit einer von zumindest einem Freihubzylinder (9a) angetriebenen Freihubstufe, mit der ein Lastaufnahmemittel (3) entlang des Hubmastes (2) verfahrbar ist, und mit einem hydraulischen System (10) zur Versorgung des zumindest einen Freihubzylinders (9a) und des zumindest einen Masthubzylinders (9b) mit einer Hydraulikflüssigkeit, wobei dem hydraulischen System (10) und dem zumindest einen Freihubzylinder (9a) sowie dem hydraulischen System (10) und dem zumindest einen Masthubzylinder (9b) jeweils zumindest eine Ventileinrichtung (11) zwischengeschaltet ist, wobei das Flurförderzeug (1) eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Ventileinrichtungen (11) umfasst, wobei dem zumindest einen Freihubzylinder (9a) und dem zumindest einen Masthubzylinder (9b) jeweils ein Wegmesssystem (16) zugeordnet ist, das mit der Steuereinrichtung zur Übertragung von Daten verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ventileinrichtungen (11) jeweils als eine Ventileinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt sind.
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