DE4221943C2 - Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeitsmaschinen - Google Patents
Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare ArbeitsmaschinenInfo
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
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- E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
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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.
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.
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