DE4221943C2 - Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeitsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeitsmaschinen, insbesondere für Radlader, Gabelstapler oder dgl., mit einem aus mindestens einem Hydrospeicher bestehenden Last­ federungssystem, das an die für das Heben und Senken des Arbeitsgerätes zu­ ständigen Hydraulikleitungen zwischen dem bzw. den Hubzylindern und einem Steuerventil angeschlossen ist.

Luftbereifte Baumaschinen legen beim Einsatz auf der Baustelle oftmals längere Wegstrecken zurück. Den Baustellenwechsel wie auch die Fahrt zu ihren Einsatzorten nehmen Sie auf eigener Achse vor, da sie die Zulas­ sungsbedingungen zur Teilnahme am öffentlichen Verkehr, wenn auch fall­ weise mit Auflagen, erfüllen.

Die Fahrgeschwindigkeiten, die dabei im Einsatz erzielt werden können, tragen wesentlich zur Umschlagleistung und damit Wirtschaftlichkeit der Maschine bei. Aber auch bei Geräten, die öfter von Baustelle zu Baustelle umgesetzt werden, oder die längere Wegstrecken zur Erreichung dieser zurücklegen müssen, stellt die Zeit, die sie hierfür benötigen, einen nicht unwesentlichen Faktor in der Kostenkalkulation des Unternehmers dar.

Nun wird die Fahrgeschwindigkeit bei dieser Art von Arbeitsmaschinen nicht von der Motorleistung - vom Befahren stärkerer Steigungen abgesehen - begrenzt, sondern von den Schwingungen, in die das Fahrzeug infolge der Bodenunebenheiten gerät. Der Fahrer ist deshalb gehalten, eine Geschwin­ digkeit zu wählen, die vielfach weit unter der leistungsmäßig möglichen liegt. Hauptursache für das "Aufschaukeln" der Maschine ist das Fehlen einer Federung. Federungen an Baumaschinen sind bisher nur an Maschinen für Sonderzwecke, wie z. B. im militärischen Einsatz mit der Forderung nach Geschwindigkeiten bis zu über 60 km/h, ausgeführt worden. Die Grün­ de, weshalb diese Arten von Baumaschinen ungefedert gebaut werden, liegen zum einen darin, daß für die Beladevorgänge eine Federung wegen ihres Nachgebens unter den Hub- und Reißkräften sogar nachteilig wäre. Zum anderen stellt der Einbau einer Federung einen verhältnismäßig hohen konstruktiven Aufwand dar, der sich naturgemäß in beträchtlichen Mehrko­ sten niederschlagen müßte.

Durch die DE 39 09 205 C1 ist eine Hydraulikanlage für Baumaschinen, ins­ besondere Radlader, Schlepper und dgl., bekannt, die ein über Hydraulik­ zylinder betätigbares Arbeitswerkzeug, insbesondere eine Ladeschaufel be­ inhaltet, wobei zur Betätigung der Hydraulikzylinder eine von einer Druckquelle über ein Steuerventil zu den Hydraulikzylindern führende Hauptleitung vorgesehen ist, von der nach dem Steuerventil eine zu minde­ stens einem Hydraulikspeicher führende Verbindungsleitung abzweigt, in der ein schaltbares Absperrventil angeordnet ist. Es ist eine das Ab­ sperrventil überbrückende Fülleitung vorgesehen, die die Hauptleitung mit dem Hydraulikspeicher verbindet, wobei in der Fülleitung ein Druckminder­ ventil angeordnet ist. Das Druckminderventil ist hierbei auf den Trage­ druck der Hydraulikzylinder eingestellt und ist vorzugsweise als Druckbe­ grenzungsventil oder Druckabschneider ausgebildet. Das schaltbare Ab­ sperrventil ist als fahrgeschwindigkeitsabhängig oder abhängig vom Kipp­ winkel des Arbeitswerkzeuges gesteuertes Magnetventil ausgebildet, wobei bei fahrgeschwindigkeitsabhängiger Steuerung des Magnetventils der Schaltpunkt so eingestellt ist, daß dieser erst im zweiten Gang über­ schritten werden kann.

Da bei Verwendung von Druckminderventilen lediglich ein vorbestimmter Tragedruck (z. B. 120 bar) einstellbar ist, der nicht in jedem Arbeitszu­ stand als realistischer Wert anzusehen ist, ist das hier zum Einsatz kommende Lastfederungssystem für sämtliche Betriebszustände der Arbeits­ maschine als unzureichend anzusehen. Die gang- oder fahrgeschwlndigkeits-
abhängige Schaltung des Abschaltventils kann darüber hinaus den sich im Betriebszustand einstellenden Nickelschwingungen ebenfalls nicht optimal gerecht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Arbeitsgerät bzw. die damit zusammenwirkende Hubeinrichtung dahingehend abzufedern, daß Nickschwingungen beim Fahren der Arbeitsmaschine, insbesondere bei ungünstigen Fahrbahnoberflächen, reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Hydraulikanlage eignet sich insbesondere für Über­ führungs- sowie Transportfahrten mit leerem oder beladenem Arbeitsgerät.

Betätigt der Fahrer den Vorsteuergeber, werden durch die damit zusammen­ wirkenden Druckschalter die Wege-Ventile in Neutralstellung geschaltet und das Lastfederungssystem ist abgeschaltet. Der Hydraulikdruck in den Hydrospeichern wird über die Düse entsprechend dem Lastdruck in dem bzw. den Hubzylindern angeglichen. Gibt der Fahrer den Vorsteuergeber wieder in Neutralstellung, schaltet das Lastfederungssystem automatisch zu. Nachdem sich der Lastdruck über die Düse in dem Hydrospeicher nahezu angeglichen hat, ergibt sich beim automatischen Zuschalten des Lastfede­ rungssystems kein nennenswertes Absacken des Arbeitsgerätes. Zur Sicher­ heit unzulässiger Einfederungen des bzw. der Hubzylinder über den bzw. die Hydrospeicher wird ab einer bestimmten Hubhöhe über einen Induktiv­ schalter das Lastfederungssystem automatisch abgeschaltet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Darstellung eines Radladers;

Fig. 2 Hydraulikschaltplan für den Radlader gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze einen Radlader 1, der auf Luftreifen 2 verfahrbar ist. Der Radlader 1 beinhaltet u. a. ein Chassis 3 mit Fahrer­ kabine 4 sowie einen Kübel 5, der gelenkig an einer Ausrüstung 6 gelagert ist, wobei die Ausrüstung 6 mit mehreren Hydraulikzylindern 7, 8 verbunden ist, die zum Zwecke des Anhebens und Abkippens des Kübels 4 vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt den Hydraulikschaltplan des Lastfederungssystems 9 für den in Fig. 1 dargestellten Radlader 1, wobei vorsorglich darauf hingewiesen wird, daß dieser in gleicher Weise auch auf eine andere Arbeitsmaschine, wie z. B. einen Gabelstapler, übertragen werden kann. Gemäß Hydraulik­ schaltplan wird das Lastfederungssystem 9 an die für das Heben und Senken zuständigen Hydraulikleitungen 10, 11 zwischen den Hubzylindern 12, 13 und dem Steuerventil 14 angeschlossen. Die für das Heben zuständige Hydrau­ likleitung 10 wird über ein Wege-Ventil 15 (Neutralstellung ge­ sperrt, Schaltstellung - freier Durchgang) mit einem oder mehreren Hydro­ speichern 16, 17, 18, 19 verbunden. Die Hydrospeicher 16-19 weisen eine fahr­ zeugspezifische Gasvorspannung auf. Im Bypaß 20 zwischen den Hydrospei­ chern 16-19 und den Hubzylindern 12, 13 befindet sich auf der Hebenseite 10 eine Düse 21. Die Senkenseite 11 wird über ein weiteres Wege-Ventil 22 (Neutralstellung gesperrt, Schaltstellung - freier Durchgang) mit dem Rücklauf 23 verbunden. In den Vorsteuerleitungen 24, 25, 26, 27 (Heben, Senken, Ankippen, Auskippen) befinden sich zwischen dem Vorsteuergeber 28 und dem Steuerventil 14 Druckschalter 29, 30, 31, 32. Am nicht weiter bezifferten Vorderrahmen des Radladers 1 ist in einer vorgegebenen Höhe ein ebenfalls nicht weiter dargestellter Induktivschal­ ter vorgesehen.

Zum Ein- und Ausschalten des Lastfederungssystems 9 ist in der Fahrerkabine 4 des Radladers 1 ein nicht weiter dargestellter Hauptschalter angeord­ net. Wird über den Hauptschalter das Lastfederungssystem 9 aktiviert und der Vorsteuergeber 28 befindet sich in Neutralstellung, schalten die Wege-Ventile 15, 22 in der Heben- 10 und Senkenleitung 11 auf freien Durchgang. Die Hebenseite 10 bzw. die Hubzylinder 12, 13 sind somit mit den Hydrospeichern 16-19 verbunden. Die Senkenseite 11 bzw. die Hubzylin­ der 12, 13 sind demzufolge mit dem Rücklauf 23 verbunden. Nickbewegungen des Radladers 1, eingeleitet durch Fahrbahnunebenheiten, werden somit über die Hydrospeicher 16-19 variabel, d. h. in Abhängigkeit des jeweili­ gen Betriebszustandes, abgedämpft und reduziert, wobei hohe Fahrge­ schwindigkeiten ermöglicht werden.

Betätigt der Fahrer den Vorsteuergeber 28, werden durch die Druckschalter 29-32 die Wege-Ventile 15, 22 in Neutralstellung geschaltet und das Lastfederungssystem 9 ist abgeschaltet. Der Hydraulikdruck in den Hydro­ speichern 16-19 wird über die Düse 21 entsprechend dem Lastdruck in den Hubzylindern 12, 13 angeglichen. Gibt der Fahrer den Vorsteuergeber 28 nieder in Neutralstellung, schaltet das Lastfederungssystem 9 automatisch zu. Nachdem sich der Lastdruck über die Düse 21 in den Hydrospeichern 16-19 variabel dem jeweiligen Betriebszustand angeglichen hat, ergibt sich beim automatischen Zuschalten des Lastfederungssystems 9 kein nennens­ wertes Absacken des Kübels 5 bzw. der Ausrüstung 6.

Zur Sicherheit unzulässiger Einfederungen der Hubzylinder 12, 13 über die Hydrospeicher 16-19 wird ab einer vorgegebenen Hubhöhe über den Induktiv­ schalter am Rahmen des Radladers 1 das Lastfederungssystem 9 automatisch abgeschaltet. Für bestimmte Anwendungsfälle im Betriebszustand des Radladers 1 kann es notwendig sein, die Düse 21 beispielsweise durch ein Magnetventil abzuschalten.

Anhand eines Beispieles soll die Funktion der erfindungsgemä­ ßen Hydraulikanlage verdeutlicht werden.

Bei Leerfahrten stehen die Zylinder 12, 13 (leerer Kübel) unter einem Druck von beispielsweise 30 bar, wobei die Hydrospeicher 16-19 unter einer Eigenvorspannung von 18 bar stehen. Infolge dieser Drücke können höchste Fahrgeschwindigkeiten bei Leerfahrten erreicht werden, wobei Schwingungen, insbesondere Nickschwingungen weitestgehend unterdrückt werden können.

Beim Beladevorgang des Kübels 5 werden über die Druckschalter 29-32 die Wege-Ventile 15 und 22 neutral sowie das Wege-Ventil 33 auf Durchgang geschaltet. Über den durch die nicht dargestellte Pumpe erzeugten Druck und die Düse 21, werden die Hydrospeicher 16-19 auf den jeweiligen Betriebsdruck ge­ bracht. Dies kann bei einem Druck in den Hydrozylindern 12, 13 von 200 bar in den Hydrospeichern 16-19 einen Druck von annähernd 200 bar ergeben.

An der Wand würde beispielsweise über das Wege-Ventil 33 ein Zylindertrage­ druck von 180 bar im Bereich der Hydrozylinder 12, 13 sich einstellen, wohingegen der Speicherdruck sich über das Wege-Ventil 33 und die Düse 21 diesem Wert annähern würde, um auf diese Art und Weise ein Gleichgewicht herbeizuführen. Sobald der Fahrer die Vorsteuergeber 28 betätigt, werden über die Druckschalter 29-32 die Wege-Ventile 15 und 22 durchgeschaltet, so daß die Hydrospeicher 16-19 mit den Zylindern 12, 13 verbunden sind. Wie bereits angesprochen, wird bei einer vorbestimmten Hubrahmenhöhe der Induktivschalter betätigt und das Lastfederungssystem 9 abgeschaltet.

Claims (6)

1. Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeits­ maschinen, insbesondere für Radlader (1), Gabelstapler oder dgl., mit einem aus mindestens einem Hydrospeicher (16-19) bestehenden Lastfederungssy­ stem (9), das an die für das Heben und Senken des Arbeitsgerätes zuständigen Hydraulikleitungen (10, 11) zwischen dem bzw. den Hub­ zylindern (12, 13) und einem Steuerventil (14) angeschlossen ist, wobei das Lastfederungssystem (9) in Abhängigkeit vorgegebener Be­ triebszustände zu- bzw. abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur variablen Angleichung des Lastdruckes des Hydrospeichers (16-19) an den jeweiligen Lastdruck des bzw. der Hubzylinder (12, 13) minde­ stens eine Düse (21) in Verbindung mit mehreren Wege-Ventilen (15, 22, 33) zwischen dem Lastfederungssystem (9) und dem bzw. den Hubzylindern (12, 13) vorgesehen ist, wobei die Ventile (15, 22, 33) über in Vorsteuerleitungen (24-27) zwischen einem Vorsteuergeber (28) und dem Steuerventil (14) vorgesehene Druckschalter (29-32) betätigt werden.

2. Hydraulikanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wege-Ventile (15, 22, 33) als 2-2-Wege-Ventile ausgebildet sind.

3. Hydraulikanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Bypaß (20) zwischen dem Lastfederungssystem (9) und dem Hydro­ zylinder (12, 13) auf der Hebenseite (10), der mit der Düse (21) ver­ sehen ist.

4. Hydraulikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein die Düse (21) sperrendes Wege-Ventil (33), insbesondere ein Magnetventil.

5. Hydraulikanlage nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens einen in einer vorgegebenen Höhe am Rahmen, insbesondere Vorderrahmen der Arbeitsmaschine (1), vorgesehenen Schalter, insbe­ sondere Induktivschalter zum Abschalten des Lastfederungs­ systems (9).

6. Hydraulikanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen das Lastfederungssystem (9) aktivierenden Hauptschalter, der insbesondere in der Fahrerkabine (4) der Arbeitsmaschine (1) angeord­ net ist.