EP1496009B1 - Hydraulische Federung - Google Patents

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EP1496009B1
EP1496009B1 EP04103115A EP04103115A EP1496009B1 EP 1496009 B1 EP1496009 B1 EP 1496009B1 EP 04103115 A EP04103115 A EP 04103115A EP 04103115 A EP04103115 A EP 04103115A EP 1496009 B1 EP1496009 B1 EP 1496009B1
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EP
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hydraulic
valve
pressure
control unit
control
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EP04103115A
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English (en)
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EP1496009A1 (de
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Marcus Bitter
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
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    • B66F9/065—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks non-masted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
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    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
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    • F15B2211/7052—Single-acting output members
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    • F15B2211/7053—Double-acting output members
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/765—Control of position or angle of the output member

Definitions

  • Hydraulic suspension in particular for a boom of a loader vehicle, comprising at least one hydraulic cylinder having at least one chamber, a control valve which is connected via at least one hydraulic line to the at least one chamber and which selectively connects to a hydraulic oil pump and a hydraulic oil tank, and a connection line.
  • suspension / damping systems consisting of one or more gas-filled hydraulic accumulators, which are connected as needed to a hydraulic lifting cylinder of a respective boom to dampen the effects of vibrations from the boom to a vehicle chassis and vice versa.
  • passive suspension systems A disadvantage is that passive suspension systems are generally subject to a constant suspension characteristic and thus do not react variably in their suspension characteristic to a load acting on the lifting cylinder or boom.
  • a load-dependent variably responsive suspension can be achieved using hydraulic accumulators usually only by means of complex nozzle and valve arrangements.
  • Active vibration damping has been known for some years by rear-end lifters on agricultural tractors. These “active” damping systems measure the loads that act on the vehicle due to vibrations and adjust the loads according to the lifting cylinder of a power lift such that the stimulating vibrations is counteracted, which attenuates the stimulating vibrations. Since the power lift is actively raised and lowered by the hydraulic system depending on the load condition, this is called “active” vibration damping.
  • An "active" vibration damping system is used in the DE 100 46 546 A1 disclosed.
  • a large manipulator with vibration damper is proposed, which has means for damping mechanical vibrations in a buckling mast of a concrete pump system.
  • the vibration damper changes the pressures in the individual hydraulic cylinders of the articulated mast of the concrete pump system in such a way that the end piece from which the liquid concrete flows is relatively calm in its position.
  • the vibration damping system is very complex, since each hydraulic cylinder with two pressure sensors and each articulated joint must be equipped with a rotation angle sensor. Furthermore, a very complex control algorithm is used, which is unsuitable for the active suspension of a boom of a loader vehicle.
  • the DE 100 06 908 A1 discloses an agricultural work machine, with the front of a telescopic Boom is connected. This boom is raised or lowered by a hydraulic piston-cylinder unit.
  • a hydraulic circuit is proposed which has a releasable seat valve and an adjustable pressure control valve, so that in a piston bottom side cylinder chamber a constant pressure is maintained and the attachment always rests with one and the same bearing force on the ground regardless of whether the ground is level or uneven.
  • a disadvantage is that the proposed hydraulic circuit is designed only for a predefinable pressure limit and thus is not suitable in the form of an active suspension system.
  • the object underlying the invention is seen to provide a hydraulic suspension of the type mentioned, by which the aforementioned problems are overcome.
  • an active suspension is to be created, which reacts variably to the load conditions of a boom of a loader vehicle.
  • a hydraulic suspension of the aforementioned type in which a control unit and the position of the hydraulic cylinder-indicating sensor is contained and in which the connecting line has a controllable in dependence of the sensor signal pressure limiting unit.
  • the hydraulic cylinder may be a double-acting or even a single-acting hydraulic cylinder.
  • the suspension system according to the invention can thus be used for any hydraulic cylinder.
  • the suspension system according to the invention can also be used, for example, in a telescopic cylinder whose individual telescope segments enclose a pressurizable chamber. By pressurizing this chamber, the individual telescopic segments of the hydraulic cylinder can be extended.
  • the pressure in the chamber or in the chambers of the hydraulic cylinder is regulated such that at a deflection of the hydraulic piston from an original position, the deflection is damped by the regulated pressure limiting and the hydraulic piston is moved back to its original position.
  • a suspension system is created, which can react load-independent on the deflection of the hydraulic piston and thus on the deflection of the boom. Regardless of the height of a load of the boom can thus be active and optimized to the load condition on Auslenkddlingen the boom, caused by dynamic forces (eg shock or acceleration forces), to be reacted.
  • the connecting line connects the at least one chamber with the hydraulic oil tank.
  • the at least one hydraulic line which connects the at least one chamber to the control valve, represents a stroke-side hydraulic line in a single-acting hydraulic cylinder.
  • the hydraulic oil pressure in the connecting line increases such that the controllable pressure limiting unit opens and drain excess hydraulic oil in the hydraulic oil tank and the hydraulic piston retract or can.
  • a sensor signal is registered by the control unit, which leads to an altered pressure limitation in the controllable pressure limiting unit, so that the pressure limiting unit closes again and hydraulic oil flowing in from the hydraulic oil pump causes the hydraulic piston to rise again.
  • the hydraulic cylinder on a hub-side and a lower-side chamber In such a double-acting hydraulic cylinder, the two chambers are connected to each other via the connecting line. Furthermore, here each chamber is connected via a hydraulic line to the control valve.
  • the control valve is designed such that one of the hydraulic lines is connected to the hydraulic oil tank when a hydraulic oil flow takes place by the hydraulic oil pump in the respective other chamber.
  • the connecting line includes a first check valve, with which by opening and closing the hydraulic suspension can be activated or deactivated. If the first check valve is opened and the control valve is switched to a stroke position, then a constantly circulating volume flow sets in, starting from the hydraulic oil pump through the control valve via the lift-side line to the lift-side chamber, via the connection line through the pressure-limiting unit and through the check valve senk Materialen chamber and flows through the vertical line through the control valve into the tank. Similarly, in the case of a hydraulic cylinder acting on one side, a continuously circulating volume flow flows, starting from the hydraulic oil pump through the control valve via the hydraulic line into the chamber and via the connecting line through the pressure limiting unit and through the check valve into the tank.
  • the sensor initially supplies a position signal for the hydraulic piston, which is registered as the reference variable to be maintained by the control unit. If the position of the hydraulic piston now changes due to a change in position of the boom (the boom is raised or lowered by an external force), the pressure limiting unit is controlled by the control unit on the basis of a control signal generated by the control unit as a function of the continuously tapped sensor signal (actual value) controlled or regulated.
  • the pressure in the chamber or in the chambers of the hydraulic cylinder changes such that the position of the hydraulic piston is changed until the original position of the hydraulic piston sets again or the difference between the sensor signal and reference variable is zero or below a predetermined threshold .
  • the self-adjusting dynamics in the control process leads to a damping of the movement of the hydraulic piston by a counteracting the movement of pressure. If the first shut-off valve is closed, then no more hydraulic oil can circulate, whereby a pressure builds up in the stroke-side chamber or in the chamber of the single-acting hydraulic cylinder, which raises the hydraulic piston. Similarly, in a double-acting hydraulic cylinder, when the first check valve is closed, a pressure builds up in the lower-side chamber when the control valve is switched to a lowered position.
  • the connecting line preferably in double-acting hydraulic cylinders in the direction of the stroke-side chamber closing check valve.
  • the check valve may be required if z. B. no check valve is contained in the connecting line. Since individual pressure limiting units, such as throttles or orifices, are permeable in both directions or seal leak-free other pressure limiting units in one direction, they can be secured by a check valve, so that no oil feed can take place in the connecting line from the lower-side chamber to the hub chandelier.
  • the pressure limiting unit is a controllable, preferably electrically adjustable pressure relief valve.
  • the pressure relief valve Upon reaching a limit pressure on a stroke side of the hydraulic system, which is determined by the control position of the controllable pressure limiting valve, the pressure relief valve opens, so that the pressure on the lift side of the hydraulic system can drop. As soon as the limit pressure is undershot, the pressure relief valve closes again, so that the pressure on the lift side of the hydraulic system can rise again.
  • the limit pressure can be varied or regulated by the control unit and thus the position of the hydraulic piston can be changed.
  • the pressure limiting unit is an adjustable or controllable throttle.
  • the passage cross section of the throttle is increased or reduced by the control unit in the case of the adjustable or controllable throttle.
  • the pressure drops on the stroke side of the hydraulic system or increases the pressure, so that thereby the position of the hydraulic piston is variable.
  • an adjustable throttle here, for example, a diaphragm, a controllable flow control valve or other controllable or adjustable means for controlling the flow cross-section is considered.
  • control valve has a closed position. In the closed position, the hydraulic piston is held in its position when the first check valve is closed.
  • open first check valve is realized for a double-acting hydraulic cylinder, a floating position in which the hydraulic piston is changed by external forces in position or the boom can be lowered or raised by a force acting on the hydraulic piston force.
  • a load-holding valve is arranged in the lift-side line.
  • the load-holding valve provides a safety function and assures a controlled lowering of the boom in the event of an accident, such as an accident. at a pipe breakage of the lift-side line.
  • a pressure limiting valve provided with a pressure limiting valve and in communication with the tank is arranged between the hydraulic pump and the control valve.
  • the pressure oil supply can be done for example by a constant pump, with a pressure limit is ensured by the pressure relief line and the pressure relief valve.
  • a pressure oil supply by a constant pump but also a pressure oil supply by means of a variable displacement conceivable, which is controlled in the context of a hydraulic load-sense system.
  • the control unit regulates the controllable pressure limiting unit in response to a resulting from the variable sensor signal and a setpoint signal Difference signal, wherein the setpoint signal corresponds to the sensor signal upon activation of the hydraulic suspension and the difference signal reaches a predetermined threshold.
  • the suspension is activated when the control valve is not closed and the reference variable or setpoint is determined on the basis of the signal supplied by the sensor.
  • a difference value to the setpoint value is determined on the basis of the continuously tapped sensor signal (actual value).
  • the control unit generates the control signal or a manipulated variable for the controllable pressure limiting unit.
  • a regulation is only carried out when the difference value reaches a preset threshold value. This threshold value can also be zero, which would mean that the control intervenes even with the slightest deviation between the setpoint and the actual value.
  • a second vertical line is included with a second check valve which connects the lower-side chamber with the tank.
  • This embodiment of the invention is an on-demand hydraulic suspension, since in this case the control valve is in a closed position and is opened only when needed. The hydraulic suspension is active when the first and second check valves are open.
  • the controllable pressure relief valve is used as a controllable pressure limiting unit. If a change in position of the hydraulic piston now occurs in such a way that the hydraulic piston falls, hydraulic oil can flow away to the tank via the second vertical line. At the same time, a control signal is generated by the control unit, whereupon the control valve is opened and hydraulic oil can flow to lift the hydraulic piston. Once the original position is reached again, the control unit outputs a signal to close the control valve.
  • the hydraulic cylinder contains means for measuring load, in particular a pressure sensor.
  • a load measurement for example, by a hydraulic piston arranged on the pressure sensor allows the use of a variable throttle instead of the controllable pressure relief valve with demand-controlled hydraulic suspension.
  • the load measurement may be required so that when the control valve is closed no hydraulic oil can flow off via the first and second shut-off valve and the first and second shut-off valves are opened only when a predeterminable limit pressure is reached in one of the two chambers.
  • a Boundary pressure is reached when, for example, an impact acts on the boom and the hydraulic piston should deflect or rebound.
  • the load measuring device signals the control unit a limit pressure signal, whereupon the check valves are opened.
  • the hydraulic piston is lowered or raised depending on the direction of impact, whereupon the control unit generates a control signal, the controllable throttle controls and opens the control valve, so that hydraulic oil can flow and the hydraulic piston resumes its original position.
  • the check valves and the control valve are closed.
  • a hydraulic suspension according to the invention can be particularly advantageous to various types of boom vehicles, such. B. wheel loader, backhoe loader, telescopic loader, skid steer loader or even be used on tractors with front loaders and the like. Other uses are z. B. at mowing tables of harvesters such as combine harvesters and shredders.
  • a hydraulic suspension according to the invention can be designed more cost-effective, and be used on conventional components without special valve development.
  • the space for an inventive active suspension system is much smaller than passive suspension systems, since, for example, no voluminous hydraulic accumulators are needed.
  • FIG. 1 shows a hydraulic cylinder 10 with a hydraulic piston 12 which serves to raise and lower a boom of a loader vehicle (both not shown).
  • the hydraulic cylinder 10 has a lifting-side chamber 14 and a lowering-side chamber 16.
  • the lift-side chamber 14 is connected via a stroke-side hydraulic line 18 and the lower-side chamber 16 via a vertical hydraulic line 20 with an electrically switchable control valve 22.
  • the control valve 22 is connected via a drain line 24 and via a pressure limiting line 26 with a hydraulic oil tank 28.
  • a hydraulic oil pump 30 delivers hydraulic oil via the control valve 22 into the respective hydraulic lines 18, 20.
  • the control valve 22 is switchable in three positions, in a closed position, in which no flow for both hydraulic lines 18, 20 takes place, a stroke position in which the stroke-side hydraulic line 18 is supplied with hydraulic oil, wherein the vertical-side hydraulic line 20 emits hydraulic oil to the hydraulic tank 28 , and a lowering position, in which the vertical-side hydraulic line 20 is supplied with hydraulic oil, wherein the stroke-side hydraulic line 18 emits hydraulic oil to the hydraulic tank 28.
  • the pressure limiting line 26 contains a pressure limiting valve 32 which opens when a limiting pressure is reached and allows a flow from the hydraulic oil pump 30 to the hydraulic oil tank 28.
  • the hydraulic oil pump 30 can promote hydraulic oil in this way even when the control valve 22 is closed.
  • the lift-side hydraulic line 18 contains a load-holding valve 34, which allows a hydraulic oil flow in the direction of the hydraulic cylinder 10 via a bypass line 36. Via control lines 38, the load-holding valve is opened in the direction of the hydraulic oil tank 28 in the event of an overload, so that a hydraulic oil flow to the hydraulic oil tank 28 can take place.
  • a connecting line 40 is arranged, which contains an electrically switchable first check valve 42.
  • the first check valve contains a blocking position in which there is no flow in both directions and an open position in which a flow is possible in both directions.
  • the connecting line 40 contains a controllable pressure limiting valve 44, which opens via a control line 46 in the direction of the vertical hydraulic line 20.
  • the control pressure for opening the pressure limiting valve can be regulated via a regulator 48.
  • a position sensor 50 is connected to a piston rod 52 of the hydraulic cylinder 10 and provides a sensor signal representing the position of the hydraulic piston 12 to a control unit 54.
  • the control unit 54 is connected to a switching device 56, via which the control unit 54 and thus the hydraulic suspension are activated can.
  • the hydraulic active suspension is realized with a constantly flowing volume flow.
  • the control unit 54 is activated via the switching device 56, wherein the control unit 54, the first check valve 42 opens and the control valve 22 switches to the stroke position.
  • the Hydraulic oil pump 30 delivers the hydraulic oil via the control valve 22 and via the load-holding valve 34 to the hydraulic cylinder 10 of the boom. There, a certain pressure builds up, which is adjusted by means of the controllable pressure limiting valve 44. As soon as a pressure equilibrium has been established, the hydraulic piston 12 assumes a specific position, wherein excess hydraulic oil delivered by the hydraulic oil pump flows via the pressure limiting valve 44 and via the first shut-off valve 42 to the hydraulic tank.
  • the basic operating principle is that the pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 is controlled by a certain inflow of hydraulic oil controlled to the hub side can flow to the hydraulic tank 28 again.
  • the pressure is generated such that the hydraulic oil can flow to the hydraulic tank 28 only against a certain resistance which is predetermined by the pressure limiting valve 44, this pressure being so high that it can counteract a load which acts on the hydraulic cylinder 10 ,
  • the check valve 42 must be switched to its open position. If this is not the case, a pressure builds up on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 and thus in the lifting-side chamber 14, which extends the piston and thus causes the boom to rise. About the controllable pressure relief valve 44, the pressure which is to prevail on the stroke side of the hydraulic cylinder 10, adjusted as needed by the control unit 54.
  • the position of the arm or the position of the piston rod 52 and the hydraulic piston 12 is continuously measured via the position sensor 50 and serves as a controlled variable (actual value) for adjusting the pressure on the stroke side of the hydraulic cylinder 10.
  • This position can be measured in different ways and Wise. One way is shown in Figure 1, in which the position of the piston rod 52 is tapped. Also suitable would be the lifting angle of the boom.
  • control unit 54 Upon activation of the control unit 54, the control is activated and the original position of the boom as maintained reference variable (setpoint) recorded.
  • the control unit 54 determines via an integrated processor (not shown) from the reference variable and the current measured controlled variable (actual value) the deviation (control difference) from each other to make on this basis, the adjustment of the pressure relief valve 44 by means of a manipulated variable.
  • the pressure limiting valve 44 is set to a higher value, so that the pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 increases and the hydraulic piston 12 is extended.
  • control unit 54 determines that the boom has been lifted too high, the pressure limiting valve 44 is reduced to a lower value, so that the pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder is reduced and the hydraulic cylinder is retracted.
  • accelerations shocks and vibrations
  • the acceleration generated by the mass of the boom a force that transmits as a disturbance to the hydraulic cylinder 10 and thus displaces or relieves the hydraulic oil on the stroke side of the hydraulic cylinder 10.
  • the oil from the stroke side of the hydraulic cylinder 10 is displaced by the hydraulic piston 12 and flows through the pressure relief valve 44 from. Due to the displaced hydraulic oil volume of the boom decreases, which in turn is detected as a control difference from the control unit 54, whereupon the control unit increases the opening pressure of the pressure relief valve 44 by the control unit 54 determines the manipulated variable according to the control difference. Due to the increase in the opening pressure and the constant flow of control valve 22 volumetric flow, the boom is raised again until the control difference has decreased again to zero or to a presettable threshold.
  • a shock which can extend the hydraulic piston 12
  • the hydraulic oil is relieved on the stroke side of the hydraulic cylinder 10 by the movement of the hydraulic piston 12 and an increase in volume of the stroke-side chamber 14 occurs.
  • the constantly flowing volume flow of control valve 22 fills this volume increase, so that the hydraulic cylinder 10 can extend without the risk of generating a vacuum occurs.
  • a control difference is detected by the control unit 54, whereupon the control unit 54 the opening pressure of the pressure relief valve 44 is reduced by the control unit 54 determines the corresponding manipulated variable according to the control difference. Due to the reduction in the opening pressure, hydraulic oil flows from the lift side of the hydraulic cylinder 10 via the pressure relief valve 44 and the boom lowers until the control difference has decreased to zero or to a presettable threshold.
  • control valve 22 is additionally variably changed in its opening cross section depending on the current demand, so that more volume flow can flow to the hydraulic cylinder 10. In extreme cases, a reversal of the volume flow direction would also be conceivable by a lowering, to retract the hydraulic piston 12 faster.
  • control valve 22 may be electrical, pneumatic or otherwise. It is also conceivable that the controllable pressure limiting valve 44 is controlled pneumatically or hydraulically and not as shown in Figure 1 electrically. This can be advantageous at high pressures and / or high volume flows, since then very high forces must be applied by the adjusting mechanism.
  • an electrically variable throttle 58 can be used instead of the electrically controllable pressure relief valve 44, as shown in Figure 2, an electrically variable throttle 58 can be used. However, the basic principle of action remains the same.
  • the hydraulic oil flowing through the lift-side line constantly flows through the throttle 58 to the hydraulic tank 28 when the check valve 42 is open.
  • a specific pressure drop across the throttle 58 which depends on the volume flow and the opening cross section of the throttle 58, so that on the stroke side of the hydraulic cylinder 10, a certain dynamic pressure is created, which prevents sagging of the boom.
  • the height of the back pressure can be changed via the volume flow from the control valve 22 or via the controllable opening cross section of the throttle 58.
  • the position of the boom is also constantly measured and used as a control variable (actual value) for adjusting the back pressure on the stroke side of the hydraulic cylinder 10.
  • This position can also be measured in different ways. It would be conceivable, as shown in Figure 2, the position of the piston rod 52 or the lifting angle of the boom.
  • control unit 54 If the control is activated, the control unit 54, analogous to the example of FIG. 1, generates a manipulated variable with which the opening cross-section of the throttle 58 is regulated via a throttle controller 60 and / or a change in the volume flow is caused by the control valve 22.
  • the opening cross section of the throttle 58 is set to a smaller value, so that the dynamic pressure increases on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 and the hydraulic piston 12 is extended. Also, in this case, either only or simultaneously Volume flow can be increased by the control valve 22 to increase the back pressure.
  • the opening area of the throttle 58 is set to a higher value so that the back pressure on the lift side of the hydraulic cylinder 10 decreases and the hydraulic piston 12 is retracted. Also, in this case, either only or simultaneously, the volume flow from the control valve 22 can be reduced in order to reduce the back pressure.
  • a shock which can extend the hydraulic cylinder 10
  • the hydraulic oil is relieved on the lift side of the hydraulic cylinder 10 by the movement of the hydraulic piston 12 and an increase in volume of the stroke-side chamber 14 occurs.
  • the constantly flowing volume flow of control valve 22 fills the increase in volume, so that the hydraulic piston 12 can extend without the risk of generating a vacuum occurs.
  • the boom lifts which in turn is detected by the control unit 54 as a control difference, whereupon the control unit 54 increases the opening cross section of the throttle 58 by the control unit 54 determines the manipulated variable corresponding to the control difference. Due to this reduction of the dynamic pressure, more hydraulic oil flows from the lifting side of the hydraulic cylinder 10 via the throttle 58 as volume flow from the control valve 22 can flow.
  • the boom lowers until the control difference has returned to zero or to a presettable threshold.
  • the electrically controllable throttle 58, as well as the first check valve 42 or the control valve 22, are controlled pneumatically or hydraulically.
  • a second vertical line 62 is provided, which leads from the first vertical line 20 to the hydraulic tank 28 and is provided with a second check valve 64, wherein the first and the second check valve 42nd , 64 may be identical.
  • FIGS. 3 and 4 are demand-controlled suspension systems, in which, in contrast to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 and 2, only a volume flow from the control valve 22 via a load-holding valve 34 to the hydraulic cylinder 10 of the delivery arm is required flows.
  • the control valve 22 is thus in the closed position and is switched as needed by the control unit 54 in the corresponding other positions.
  • FIG. 3 shows the demand-controlled hydraulic suspension with the electrically controllable pressure limiting valve 44, as can also be seen in FIG.
  • control unit 56 If the control is activated by the switching unit 56, the original position of the boom is held as the reference variable to be observed and the control unit determines from this command variable and the current, measured position (control variable) the deviation (control difference) from each other, on this basis, the scheme perform the pressure limiting valve 44 and adjust the height of the flow rate of the control valve 22 by means of further control variables.
  • the pressure on the stroke side of the hydraulic cylinder 10th should act, as required regulated by the control unit 54.
  • the pressure relief valve 44 is set to a higher value and the control valve 22 is opened, so that increased by the flowing volume of the pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 and the hydraulic cylinder 10 extended becomes.
  • the pressure limiting valve 44 is set to a lower value, so that the pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 is reduced and the hydraulic piston 12 is retracted.
  • the hydraulic oil which then flows from the lift side of the hydraulic cylinder 10 via the pressure limiting valve 44 and the first check valve 42 to the lowering side of the hydraulic cylinder 10, flows from there via the second check valve 64 to the hydraulic tank 28.
  • the hydraulic oil from the stroke side of the hydraulic cylinder 10 is displaced by the hydraulic piston 12 and flows through the pressure relief valve 44 and via the check valves 42, 64 from. Due to the displaced oil volume of the boom decreases, which in turn is detected as a control difference from the control unit 54, whereupon the control unit 54 increases the opening pressure of the pressure relief valve 44 and the control valve 22 in the stroke position, so that a flow to the stroke side of the hydraulic cylinder 10 flows the manipulated variables are determined by the control unit 54 according to the control difference. Due to the increase of the opening pressure and of the Control valve 22 flowing volume flow, the boom is raised again until the control difference has reduced back to zero or to a presettable threshold.
  • control unit 54 switches the control valve 22 back into the closed position. Due to the reduction in the opening pressure, hydraulic oil flows from the lift side of the hydraulic cylinder 10 via the pressure relief valve 44 and the boom lowers until the control difference has decreased to zero or to a presettable threshold.
  • control valves 22 and check valves 42, 64 shown in Figures 1 to 4 are shown electrically switchable, but can also be controlled pneumatically, hydraulically or in another way.
  • FIG. 2 Another embodiment is shown in FIG. The difference from the previous exemplary embodiment illustrated in FIG. 3 is that, as also shown in FIG. 2, an adjustable throttle 58 is used instead of the controllable pressure limiting valve 44.
  • a pressure sensor 66 is arranged on the lift side of the hydraulic cylinder 10, which is required to deliver an opening signal for the check valves 42, 64 to the control unit 54.
  • other types of acceleration measuring devices with the aid of which the loads on the hydraulic cylinder 10 can be measured, can be used.
  • the measurement of the load on the hydraulic cylinder 10 is required to determine when the check valves 42, 64 must be opened, otherwise via the variable throttle 58, the hydraulic oil from the lift side of the hydraulic cylinder 10 can flow and the boom would drop.
  • the load of the hydraulic cylinder 10 is measured directly via the pressure sensor 66 or alternatively indirectly via an acceleration sensor. This load is recorded together with the original position of the boom as the reference variable to be observed.
  • control unit 54 If the control unit 54 now determines a certain deviation of the hydraulic cylinder load, the control unit 54 opens the control valve 22 and the two check valves 42, 64 so that a volume flow can flow. Due to the throttling, this volume flow generates such a dynamic pressure on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 that the load acting on the hydraulic cylinder 10 is borne.
  • the control unit 54 determines one or more manipulated variables in the presence of control deviation in order to adjust the opening cross section of the throttle 58 and / or the change in the volume flow of the control valve 22. If the control unit 54 determines that the boom has fallen too low after opening the control valve 22 and the check valves 42, 64, the opening cross section of the throttle becomes 58 is set to a smaller value, so that the dynamic pressure increases on the lifting side of the hydraulic cylinder 10 and the hydraulic piston 12 is extended.
  • the opening area of the throttle 58 is set to a larger value, so that the back pressure on the lift side of the hydraulic cylinder 10 decreases and the hydraulic piston 12 is retracted.
  • the control unit 54 In a shock, which exerts a force on the lift-side chamber 14, the control unit 54 generates a manipulated variable due to the opening signal by the pressure sensor 66, which leads to the opening of the control valve 22 and the check valves 42, 64, so that the hydraulic piston 12 can retract ,
  • the hydraulic oil from the lifting side of the hydraulic cylinder 10 is displaced by the hydraulic piston 12 and flows through the throttle 58 and the check valves 42, 64 from. Due to the displaced hydraulic oil volume of the boom decreases, which in turn is recognized as a control difference from the controller, whereupon the control unit 54 reduces the opening cross-section of the throttle 58. Due to the resulting increase in the dynamic pressure and the volume flow flowing through control valve 22, the boom is raised again until the control difference has reduced again to zero or to a presettable threshold value.
  • the control unit 54 In a shock, which exerts a force on the lower-side chamber 16, the control unit 54 generates a manipulated variable due to the opening signal by the pressure sensor 66, which leads to the opening of the control valve 22 and the check valves 42, 64, so that the hydraulic piston 12 can extend .
  • the hydraulic oil is relieved on the stroke side of the hydraulic cylinder 10 and an increase in volume of the stroke-side chamber 14 occurs because oil is displaced from the lower-side chamber 16 to the hydraulic tank 28 out.
  • This raising of the boom is detected by the control unit 54 as a control difference and the control valve 22 is opened to fill by means of a volume flow, the resulting increase in volume on the stroke side of the hydraulic cylinder 10.
  • FIGS 5 to 7 show simplified embodiments of the invention, which substantially correspond to the embodiments described in Figures 1 and 2, except that the first check valve is omitted.
  • Figure 5 shows the simplest of the illustrated embodiments, in comparison to Figure 1, the first check valve 42 has been saved.
  • the pressure limiting valve 44 shown in FIG. 5 is then regulated to a correspondingly high pressure limiting value when the suspension is not activated, so that the connecting line 40 is essentially closed, in a manner similar to that which would be achieved by a blocking valve 42. Only when the suspension is activated, the pressure limiting valve 44 is downshifted by the control unit 54 to a control range, which essentially corresponds to a control range corresponding to the functional principle with respect to Figure 1.
  • the procedure for the exemplary embodiment in FIG. 1 is analogous to the previously described functional principle.
  • a check valve 68 may preferably be used, as shown in Figure 6.
  • FIG. 7 A further exemplary embodiment is illustrated in FIG. 7, in which, in comparison to FIG. 2, the first check valve 42 has been replaced by a check valve 68.
  • This Embodiment represents in comparison to the embodiment of Figure 2 is a variant with the switching operations for the first check valve 42 can be saved.
  • the throttle 58 shown in Figure 7 is then regulated at non-activated suspension to a correspondingly small, a high back pressure generating passage cross section or closed accordingly, so that the passage cross section of the throttle is substantially zero and the connecting line 40 is substantially closed, similar how it would cause a check valve 42.
  • the throttle 58 is controlled by the control unit 54 to a control range with a larger, a lower back pressure generating, passage cross-section or opened accordingly, the control range substantially corresponds to a control range according to the principle of operation with respect to Figure 2.
  • the check valve 68 is in this case necessary to prevent an inflow in the direction of the stroke-side chamber 14 through the connecting line 40 with activated suspension, since a throttle 58 or aperture is permeable in both directions.
  • leaks in the direction of the stroke-side chamber 14 can occur at the throttle 58 with deactivated suspension, which can be avoided by the check valve 68.
  • the check valve 68 thus also contributes to a proper function of the load-holding valve 34. In a hydraulic suspension without load-holding valve 34 could be dispensed with the check valve 68, since then hydraulic oil can always flow from the hub Carnegieen chamber.
  • FIGS. 8 and 9 show exemplary embodiments of single-acting lifting cylinders 10. It can be seen in FIG. 8 that it is essentially the hydraulic circuit of FIG. Since a single-acting hydraulic cylinder 10 is used here, the hydraulic line 20 is omitted, so that the connecting line 40 now connects the stroke-side chamber 14 of the hydraulic cylinder 10 with a control valve 72 or via the control valve 72 with the hydraulic oil tank 28.
  • the control valve 72 is designed such that it connects the connection line 40 with the hydraulic oil pump 30 and the lift-side hydraulic line 18 with the hydraulic oil tank 28 in the lowered position.
  • a check valve 70 is provided behind the connection to the control line 38 in the connecting line 40. Only by the check valve 70, the hydraulic cylinder 10 can be lowered.
  • the control valve 72 is brought to the lowering position, whereby the hydraulic oil pump 30 generates an opening pressure in the control line 38 due to the closing in the pump delivery direction check valve 70, so that the load-holding valve 34 is opened and the hydraulic oil from the chamber 14 through the lift-side hydraulic line 18 into the hydraulic oil tank 28th can drain away.
  • the check valve 42 is adapted to the configuration with a single-acting lifting cylinder 10, since only one hydraulic oil flow in one direction is to be expected here. Analogously to this, the changes can also be made in conjunction with the hydraulic circuits shown in FIGS. 2 and 5 to 7, so that the use of a single-acting hydraulic cylinder 10 in the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 2 and 5 to 7 is likewise possible.
  • a telescopic cylinder is arranged as a hydraulic cylinder 10 in FIG.
  • the operation of the suspension is not affected. It should only be shown with reference to FIG. 9 that telescoping hydraulic cylinders 10 can also be used.
  • the hydraulic active suspension for a single-acting hydraulic cylinder 10 can be realized both with a constantly flowing volume flow and with an on-demand flow rate.
  • the control unit 54 is activated via the switching device 56, wherein the control unit 54 opens the check valve 42 and the control valve 72 switches to the stroke position in which the hydraulic oil pump 30 is connected to the lift-side hydraulic line 18.
  • the hydraulic oil pump 30 delivers the hydraulic oil via the control valve 72 and via the load-holding valve 34 to the hydraulic cylinder 10 of the boom. There, a certain pressure builds up, which is adjusted by means of the controllable pressure limiting valve 44.
  • the hydraulic piston 12 assumes a specific position, wherein excess hydraulic oil delivered by the hydraulic oil pump 30 flows in the connecting line 40 via the pressure limiting valve 44 and via the first shut-off valve 42 and via the check valve 70 to the hydraulic tank 28. If it now happens with activated suspension (check valve 42 is open) for compression of the hydraulic piston 12, generated the control unit 54 on the basis of the signal of the position sensor 50, a control signal for the pressure limiting valve 44, which then increase the pressure in the lift-side hydraulic line 18 until the hydraulic piston 12 has again assumed its initial position.
  • the basic mode of action therefore also corresponds to a simple-acting hydraulic cylinder 10, whether conventional or designed as a telescopic cylinder, the principle described in Figure 1, so that the pressure in the stroke-side chamber 14 of the single-acting hydraulic cylinder 10 is controlled by a certain inflow of hydraulic oil to the lifting side (to the chamber 14) controlled to the hydraulic tank 28 can flow through the connecting line 40.
  • a simple-acting hydraulic cylinder 10 whether conventional or designed as a telescopic cylinder, the principle described in Figure 1, so that the pressure in the stroke-side chamber 14 of the single-acting hydraulic cylinder 10 is controlled by a certain inflow of hydraulic oil to the lifting side (to the chamber 14) controlled to the hydraulic tank 28 can flow through the connecting line 40.
  • the control valve 72 is switched after lifting or lowering of the hydraulic cylinder 10 (via the lifting or lowering position of the control valve 72) in its middle position in which both the hydraulic line 18 and the connecting line 40 with the hydraulic oil tank 28th get connected. In this position, no hydraulic oil flows through the lines 18 and 40 from the hydraulic oil pump 30. If the suspension is activated (check valve 42 is open), for example due to shocks, an increase in pressure in the lift-side chamber 14 occurs with a drop or compression of the piston Hydraulic piston 12 is connected, this is detected by the position sensor 50. The control unit 54 registers the change and generates a control signal by which the Control valve 72 is switched to its stroke position. This is followed by the renewed lifting of the hydraulic piston 10 until the starting position of the hydraulic piston 10 is reached again. As soon as the starting position is reached, the control unit 54 switches the control valve 72 back to the middle position.

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Description

  • Hydraulische Federung, insbesondere für einen Ausleger eines Laderfahrzeugs, mit wenigstens einem Hydraulikzylinder, welcher wenigstens eine Kammer aufweist, einem Steuerventil, welches über wenigstens eine Hydraulikleitung mit der wenigstens einen Kammer verbunden ist und welches wahlweise eine Verbindung zu einer Hydraulikölpumpe und einem Hydrauliköltank herstellt, und einer Verbindungsleitung.
  • Traktoren mit Frontladern, sowie Radlader, Teleskoplader, Kranfahrzeuge und ähnlichen Landfahrzeuge, werden nach dem momentanen Stand der Technik mit Federungs-/Dämpfungssystemen versehen, die aus einem oder mehreren gasgefüllten Hydrospeichern bestehen, die je nach Bedarf mit einem hydraulischen Hubzylinder eines jeweiligen Auslegers verbunden werden, um die Auswirkungen von Schwingungen vom Ausleger auf ein Fahrzeugchassis sowie umgekehrt zu dämpfen. Man spricht in diesem Zusammenhang von "passiven" Federungssystemen. Nachteilig wirkt sich aus, dass passive Federungssysteme in der Regel einer konstanten Federungscharakteristik unterliegen und somit in ihrer Federungscharakteristik nicht auf eine auf den Hubzylinder bzw. Ausleger wirkende Last variabel reagieren. Eine lastabhängig variabel reagierende Federung kann unter Einsatz von Hydrospeichern meist nur mittels aufwändiger Düsen- und Ventilanordnungen erreicht werden.
  • Ein Beispiel für ein derartiges passives Federungssystem ist in der DE 42 21 943 C2 offenbart. Darin wird eine Hydraulikanlage für eine mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeitsmaschine mit einem aus mindestens einen Hydrospeicher bestehenden Lastfederungssystem vorgeschlagen. Zur variablen Angleichung des Lastdrucks des Hydrospeichers an den jeweiligen Lastdruck eines Hubzylinders ist wenigstens eine Düse in Verbindung mit mehreren Wege-Ventilen zwischen dem Lastfederungssystem und dem Hubzylinder vorgesehen. Dieses System ist aufwändig und platzraubend.
  • "Aktive" Schwingungsdämpfungen sind seit einigen Jahren von Heckkrafthebern an landwirtschaftlichen Traktoren bekannt. Diese "aktiven" Dämpfungssysteme messen die Belastungen, die aufgrund von Schwingungen auf das Fahrzeug einwirken und verstellen den Belastungen entsprechend die Hubzylinder eines Krafthebers derartig, dass den anregenden Schwingungen entgegengewirkt wird, was die anregenden Schwingungen abschwächt. Da der Kraftheber vom Hydrauliksystem je nach Belastungszustand aktiv angehoben und abgelassen wird, spricht man von einer "aktiven" Schwingungstilgung.
  • Ein "aktives" Schwingungsdämpfungssystem wird in der DE 100 46 546 A1 offenbart. Darin wird ein Großmanipulator mit Schwingungsdämpfer vorgeschlagen, der Mittel zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen in einem Knickmast eines Betonpumpensystems aufweist. Der Schwingungsdämpfer verändert die Drücke in den einzelnen Hydraulikzylindern des Knickmastes des Betonpumpensystems derartig, dass das Endstück, aus dem der flüssige Beton fließt, relativ ruhig in seiner Position steht. Das Schwingungsdämpfungssystem ist sehr aufwändig, da jeder Hydraulikzylinder mit zwei Drucksensoren sowie jedes Knickgelenk mit einem Drehwinkelsensor ausgestattet sein muss. Ferner wird ein sehr komplexer Regelungsalgorithmus verwendet, der für die aktive Federung eines Auslegers eines Laderfahrzeugs ungeeignet ist.
  • Die DE 100 06 908 A1 offenbart eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, mit der frontseitig ein teleskopierbarer Ausleger verbunden ist. Dieser Ausleger wird von einer hydraulischen Kolbenzylindereinheit angehoben bzw. abgesenkt. Zur Realisierung einer vorwählbaren Auflagekraft für ein vom Ausleger aufgenommenes Vorsatzgerät wird eine Hydraulikschaltung vorgeschlagen, die ein entsperrbares Sitzventil und ein einstellbares Druckregelventil aufweist, so dass in einem kolbenbodenseitigen Zylinderraum ein gleichbleibender Druck aufrechterhalten wird und das Vorsatzgerät stets mit ein und derselben Auflagekraft auf dem Boden aufliegt, und zwar unabhängig davon, ob der Boden eben oder uneben ist. Nachteilig wirkt sich aus, dass die vorgeschlagene Hydraulikschaltung nur auf eine vorgebbare Druckbegrenzung ausgelegt und somit in der Form nicht für ein aktives Federungssystem geeignet ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine hydraulische Federung der eingangs genannten Art anzugeben, durch welche die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine aktive Federung geschaffen werden, welche auf die Belastungszustände eines Auslegers eines Laderfahrzeugs variabel reagiert.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Erfindungsgemäß wird eine hydraulische Federung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, in der eine Steuereinheit und ein die Stellung des Hydraulikzylinders angebender Sensor enthalten ist und in der die Verbindungsleitung eine in Abhängigkeit des Sensorsignals regelbare Druckbegrenzungseinheit aufweist. Bei dem Hydraulikzylinder kann es sich um einen doppeltwirkenden oder auch um einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder handeln. Das erfindungsgemäße Federungssystem ist somit für beliebige Hydraulikzylinder einsetzbar. Das erfindungsgemäße Federungssystem ist beispielsweise auch bei einem Teleskopzylinder einsetzbar, dessen einzelne Teleskopsegmente eine druckbeaufschlagbare Kammer umschließen. Durch Druckbeaufschlagung dieser Kammer können die einzelnen Teleskopsegmente des Hydraulikzylinders ausgefahren werden. Anhand der erfindungsgemäßen sensorsignalabhängigen Regelung der Druckbegrenzung wird der Druck in der Kammer bzw. in den Kammern des Hydraulikzylinders derart reguliert, dass bei einer Auslenkung des Hydraulikkolbens von einer Ursprungsstellung die Auslenkbewegung durch die geregelte Druckbegrenzung gedämpft wird und der Hydraulikkolben wieder in seine Ursprungsstellung bewegt wird. Dadurch wird ein Federungssystem geschaffen, welches lastunabhängig auf die Auslenkung des Hydraulikkolbens und damit auf die Auslenkung des Auslegers reagieren kann. Unabhängig von der Höhe einer Traglast des Auslegers kann damit aktiv und an den Traglastzustand optimiert auf Auslenkbewegungen des Auslegers, hervorgerufen durch dynamische Kräfte (z.B. Stöße oder Beschleunigungskräfte), reagiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verbindet die Verbindungsleitung die wenigstens eine Kammer mit dem Hydrauliköltank. Dies ist besonders zweckdienlich, wenn es sich um einfachwirkende Hydraulikzylinder handelt. Die wenigstens eine Hydraulikleitung, welche die wenigstens eine Kammer mit dem Steuerventil verbindet, stellt bei einem einfachwirkenden Hydraulikzylinder eine hubseitige Hydraulikleitung dar. Bei einer Druckerhöhung in der Druckkammer des einfachwirkenden Hydraulikzylinders, beispielsweise hervorgerufen durch eine stoß- oder schlagartige Bewegung des Hydraulikkolbens, steigt der Hydrauliköldruck in der Verbindungsleitung derart an, dass die regelbare Druckbegrenzungseinheit öffnet und überschüssiges Hydrauliköl in den Hydrauliköltank abfließen und der Hydraulikkolben einfahren bzw. einfedern kann. Gleichzeitig wird durch die Steuereinheit ein Sensorsignal registriert, welches zu einer veränderten Druckbegrenzung in der regelbaren Druckbegrenzungseinheit führt, so dass die Druckbegrenzungseinheit wieder schließt und von der Hydraulikölpumpe nachfließendes Hydrauliköl den Hydraulikkolben wieder ansteigen lässt.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Hydraulikzylinder eine hubseitige und eine senkseitige Kammer auf. Bei einem derartigen, doppeltwirkenden Hydraulikzylinder sind die beiden Kammern über die Verbindungsleitung miteinander verbunden. Des Weiteren ist hier jede Kammer über eine Hydraulikleitung mit dem Steuerventil verbunden. Das Steuerventil ist dabei derart ausgebildet, dass eine der Hydraulikleitungen mit dem Hydrauliköltank verbunden ist, wenn ein Hydraulikölfluss seitens der Hydraulikölpumpe in die jeweils andere Kammer stattfindet. Bei einer Druckerhöhung in einer der Kammern des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders, beispielsweise hervorgerufen durch eine stoß- oder schlagartige Bewegung des Hydraulikkolbens, steigt der Hydrauliköldruck in der Verbindungsleitung derart an, dass die regelbare Druckbegrenzungseinheit öffnet und überschüssiges Hydrauliköl in den Hydrauliköltank bzw. in die entsprechend andere Kammer abfließen und der Hydraulikkolben ein- oder ausfahren bzw. ein- oder ausfedern kann. Gleichzeitig wird durch die Steuereinheit ein Sensorsignal registriert, welches zu einer veränderten Druckbegrenzung in der regelbaren Druckbegrenzungseinheit führt, so dass die Druckbegrenzungseinheit wieder schließt und von der Hydraulikölpumpe nachfließendes Hydrauliköl den Hydraulikkolben wieder ansteigen bzw. absinken lässt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Verbindungsleitung ein erstes Sperrventil, mit welchem durch Öffnen und Schließen die hydraulische Federung aktivierbar bzw. deaktivierbar ist. Wird das erste Sperrventil geöffnet und das Steuerventil in eine Hubstellung geschaltet, dann stellt sich ein ständig umlaufender Volumenstrom ein, der ausgehend von der Hydraulikölpumpe durch das Steuerventil über die hubseitige Leitung zur hubseitigen Kammer, über die Verbindungsleitung durch die Druckbegrenzungseinheit und durch das Sperrventil, zur senkseitigen Kammer und über die senkseitige Leitung durch das Steuerventil in den Tank strömt. Analog dazu stellt sich bei einem einseitig wirkenden Hydraulikzylinder ein ständig umlaufender Volumenstrom ein, der ausgehend von der Hydraulikölpumpe durch das Steuerventil über die Hydraulikleitung in die Kammer und über die Verbindungsleitung durch die Druckbegrenzungseinheit und durch das Sperrventil in den Tank strömt. Der Sensor liefert zu Beginn ein Stellungssignal für den Hydraulikkolben, welches als einzuhaltende Führungsgröße (Sollwert) von der Steuereinheit registriert wird. Verändert sich nun die Stellung des Hydraulikkolbens aufgrund einer Stellungsänderung des Auslegers (der Ausleger wird durch eine äußere Kraft angehoben oder abgesenkt) so wird auf der Grundlage eines durch die Steuereinheit generierten Regelungssignals in Abhängigkeit von dem laufend abgegriffenen Sensorsignal (Istwert) die Druckbegrenzungseinheit von der Steuereinheit angesteuert bzw. geregelt. Durch Erhöhung oder Absenkung des Drucks durch die Druckbegrenzungseinheit verändert sich der Druck in der Kammer bzw. in den Kammern des Hydraulikzylinders derart, dass die Stellung des Hydraulikkolbens verändert wird, bis sich die ursprüngliche Stellung des Hydraulikkolbens wieder einstellt bzw. die Differenz zwischen Sensorsignal und Führungsgröße gleich Null oder unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt. Die sich einstellende Dynamik im Regelvorgang führt zu einer Dämpfung der Bewegung des Hydraulikkolbens durch einen der Bewegung entgegenwirkenden Druckaufbau. Wird das erste Sperrventil geschlossen, dann kann kein Hydrauliköl mehr zirkulieren, wodurch sich ein Druck in der hubseitigen Kammer bzw. in der Kammer des einfachwirkenden Hydraulikzylinders aufbaut, der den Hydraulikkolben anheben lässt. Analog dazu baut sich bei einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder bei geschlossenem ersten Sperrventil ein Druck in der senkseitigen Kammer auf, wenn das Steuerventil in eine Senkstellung geschaltet wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Verbindungsleitung, vorzugsweise bei doppeltwirkenden Hydraulikzylindern ein in Richtung der hubseitigen Kammer schließendes Rückschlagventil. Das Rückschlagventil kann erforderlich sein, wenn z. B. kein Sperrventil in der Verbindungsleitung enthalten ist. Da einzelne Druckbegrenzungseinheiten, beispielsweise Drosseln oder Blenden, in beide Richtungen durchlässig sind oder andere Druckbegrenzungseinheiten nur in eine Richtung leckagefrei abdichten, können diese durch ein Rückschlagventil gesichert werden, so dass kein Ölzulauf in der Verbindungsleitung von der senkseitigen Kammer zur hubseitigen Kammer stattfinden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckbegrenzungseinheit ein regelbares, vorzugsweise elektrisch verstellbares Druckbegrenzungsventil.
  • Bei Erreichen eines Grenzdrucks auf einer Hubseite der Hydraulikanordnung, welcher durch die Regelstellung des regelbaren Druckbegrenzungsventils vorgegeben wird, öffnet sich das Druckbegrenzungsventil, so dass der Druck auf der Hubseite der Hydraulikanordnung abfallen kann. Sobald der Grenzdruck unterschritten wird, schließt das Druckbegrenzungsventil wieder, so dass der Druck auf der Hubseite der Hydraulikanordnung erneut ansteigen kann. Durch entsprechende Regelstellungen des Druckbegrenzungsventils kann der Grenzdruck durch die Steuereinheit variiert bzw. geregelt werden und somit die Stellung des Hydraulikkolbens verändert werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckbegrenzungseinheit eine verstellbare bzw. regelbare Drossel. Analog zum Öffnen und Schließen des Druckbegrenzungsventils wird bei der verstellbaren bzw. regelbaren Drossel der Durchlassquerschnitt der Drossel durch die Steuereinheit vergrößert bzw. verkleinert. Als Folge dieser Regelung fällt der Druck auf der Hubseite der Hydraulikanordnung ab bzw. steigt der Druck an, so dass dadurch die Stellung des Hydraulikkolbens veränderbar ist. Als verstellbare Drossel wird hier beispielsweise eine Blende, ein regelbares Stromregelventil oder ein anderes regelbares bzw. verstellbares Mittel zur Steuerung des Durchflussquerschnitts angesehen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Steuerventil eine Schließstellung auf. In der Schließstellung wird bei geschlossenem ersten Sperrventil der Hydraulikkolben in seiner Stellung gehalten. Bei geöffnetem ersten Sperrventil wird für einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder eine Schwimmstellung realisiert, in der der Hydraulikkolben durch äußere Kräfte in seiner Lage veränderbar ist bzw. der Ausleger durch eine auf den Hydraulikkolben wirkende Kraft abgesenkt oder angehoben werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der hubseitigen Leitung ein Lasthalteventil angeordnet. Das Lasthalteventil stellt eine Sicherheitsfunktion bereit und sichert ein kontrolliertes Absinken des Auslegers bei einem Störfall, wie z.B. bei einem Rohrbruch der hubseitigen Leitung.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Hydraulikpumpe und Steuerventil eine mit einem Druckbegrenzungsventil versehene und mit dem Tank in Verbindung stehende Druckbegrenzungsleitung angeordnet. Bei geschlossenem Steuerventil wird dadurch sichergestellt, dass bei weiterfördernder Hydraulikpumpe das Hydrauliköl in den Tank geleitet wird und eine Zirkulation des Hydrauliköls aufrechterhalten bleibt. Die Druckölversorgung kann beispielsweise durch eine Konstantpumpe geschehen, wobei eine Druckbegrenzung durch die Druckbegrenzungsleitung und dem Druckbegrenzungsventil sichergestellt wird. An Stelle einer Druckölversorgung durch eine Konstantpumpe ist aber auch eine Druckölversorgung mittels einer Verstellpumpe denkbar, die im Rahmen eines hydraulischen Load-Sense-Systems angesteuert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung regelt die Steuereinheit die regelbare Druckbegrenzungseinheit in Abhängigkeit von einem sich aus dem veränderbaren Sensorsignal und einem Sollwertsignal ergebenden Differenzsignal, wobei das Sollwertsignal dem Sensorsignal bei Aktivierung der hydraulischen Federung entspricht und das Differenzsignal einen vorgebbaren Schwellwert erreicht. Durch Öffnen des ersten Sperrventils wird bei nicht geschlossenem Steuerventil die Federung aktiviert und die Führungsgröße bzw. der Sollwert anhand des vom Sensor gelieferten Signals bestimmt. Bei Veränderung der Stellung des Hydraulikkolbens wird anhand des laufend abgegriffenen Sensorsignals (Istwert) ein Differenzwert zum Sollwert ermittelt. In Abhängigkeit von dem Differenzwert generiert die Steuereinheit das Regelungssignal bzw. eine Stellgröße für die regelbare Druckbegrenzungseinheit. Eine Regelung wird dabei erst durchgeführt, wenn der Differenzwert einen voreingestellten Schwellwert erreicht. Dieser Schwellwert kann auch Null betragen, was bedeuten würde, dass die Regelung schon bei geringsten Abweichungen zwischen Sollwert und Istwert eingreift.
  • Erfolgt bei aktivierter Federung eine Betätigung des Steuerventils durch den Bediener und wird dadurch eine Veränderung der Stellung des Hydraulikkolbens erwirkt, wird dies der Steuereinheit zusätzlich signalisiert. Die neue Stellung des Hydraulikkolbens wird dann als Messgröße für den neuen Sollwert zur Generierung des Regelungssignals herangezogen. Dadurch wird gewährleistet, dass auch bei aktivierter Federung eine Aus- und Einfahren des Hydraulikkolbens möglich ist bzw. dass bei aktivierter Federung und Betätigung des Steuerventils ein Signal an die Steuereinheit ausgeht, durch welches ein Verstellen des Auslegers berücksichtigt werden kann, so dass ein "neuer" Sollwert festgelegt wird, wenn während aktivierter Federung eine gewollte Verstellung des Auslegers stattfindet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere für doppeltwirkende Hydraulikzylinder, ist eine zweite senkseitige Leitung mit einem zweiten Sperrventil enthalten, welche die senkseitige Kammer mit dem Tank verbindet. Diese Ausgestaltung der Erfindung stellt eine bedarfsgesteuerte hydraulische Federung dar, da sich hierbei das Steuerventil in einer geschlossenen Stellung befindet und nur bei Bedarf geöffnet wird. Die hydraulische Federung ist bei geöffnetem ersten und zweiten Sperrventil aktiv. Des Weiteren ist als regelbare Druckbegrenzungseinheit das regelbare Druckbegrenzungsventil eingesetzt. Tritt nun eine Stellungsänderung des Hydraulikkolbens derart ein, dass der Hydraulikkolben absinkt, kann Hydrauliköl über die zweite senkseitige Leitung zum Tank hin abfließen. Gleichzeitig wird von der Steuereinheit ein Regelungssignal generiert, woraufhin das Steuerventil geöffnet wird und Hydrauliköl zum Anheben des Hydraulikkolbens nachfließen kann. Sobald die ursprüngliche Stellung wieder erreicht wird, gibt die Steuereinheit ein Signal zum Schließen des Steuerventils aus.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der Hydraulikzylinder Mittel zur Belastungsmessung, insbesondere einen Drucksensor. Eine Belastungsmessung, beispielsweise durch einen am Hydraulikkolben angeordneten Drucksensor ermöglicht den Einsatz einer regelbaren Drossel an Stelle des regelbaren Druckbegrenzungsventils bei bedarfsgesteuerter hydraulischer Federung. Die Belastungsmessung kann erforderlich sein, damit bei geschlossenem Steuerventil kein Hydrauliköl über das erste und zweite Sperrventil abfließen kann und erst bei Erreichen eines vorgebbaren Grenzdrucks in einer der beiden Kammern das erste und zweite Sperrventil geöffnet werden. Ein derartiger Grenzdruck wird erreicht, wenn beispielsweise ein Stoß auf den Ausleger einwirkt und der Hydraulikkolben einfedern bzw. ausfedern soll. Die Belastungsmesseinrichtung signalisiert der Steuereinheit ein Grenzdrucksignal, woraufhin die Sperrventile geöffnet werden. Als Folge dessen wird der Hydraulikkolben je nach Stoßrichtung abgesenkt bzw. angehoben, woraufhin die Steuereinheit ein Regelungssignal generiert, die regelbare Drossel ansteuert und das Steuerventil öffnet, so dass Hydrauliköl nachfließen kann und der Hydraulikkolben seine ursprüngliche Stellung wieder einnimmt. Wird die ursprüngliche Stellung erreicht, werden die Sperrventile und das Steuerventil geschlossen.
  • Eine erfindungsgemäße hydraulische Federung kann besonders vorteilhaft an verschiedenen Arten von Ausleger-Fahrzeugen, wie z. B. Radlader, Backhoe-Loader, Teleskoplader, Skid-Steer-Loader oder auch an Traktoren mit Frontladern und dergleichen eingesetzt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten sich z. B. bei Mähtischen von Erntemaschinen wie bei Mähdreschern und Häckslern.
  • Des Weiteren wirkt sich vorteilhaft aus, dass eine derartige hydraulische Federung in Verbindung mit hydraulischen Zylindern eingesetzt werden kann, die mit sogenannten Lasthalteventilen ausgebildet sind, ohne die Funktion der Lasthalteventile außer Kraft zu setzen. Damit können vorhandene Sicherheitsstandards erhalten bleiben.
  • Ferner können zur Volumenstromversorgung normale, bereits am Fahrzeug vorhandene Steuerventile (Heben und Senken des Auslegers) verwendet werden. Normale Steuerventile besitzen eine bestimmte positive Überdeckung, um die Ventilschieber leckagedichter zu bekommen. Derartige Ventile können in der Stationärhydraulik bei der Realisierung von Regelungssystemen oftmals nicht eingesetzt werden, da die positive Überdeckung beim Umsteuern von Arbeitsanschluss A zu B baubedingt zu Totzeiten führt, die den Aufbau eines Regelungsalgorithmus erheblich erschweren oder gar verhindern können. Aus diesem Grund setzt man üblicherweise in der Stationärhydraulik sogenannte Servoventile ein, die eine geringe bis keine Nullüberdeckung besitzen und sehr teuer und störanfällig sind.
  • Da gegenüber passiven Federungssystemen weniger Teile bzw. Komponenten erforderlich sind, kann eine erfindungsgemäße hydraulische Federung kostengünstiger ausgebildet werden, sowie auf herkömmliche Bauteile ohne spezielle Ventilentwicklung zurückgegriffen werden.
  • Der Bauraum für ein erfindungsgemäßes aktives Federungssystem ist wesentlich kleiner, als bei passiven Federungssystemen, da beispielsweise keine voluminösen Hydrospeicher benötigt werden.
  • Anhand der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan mit ständig umfließendem Volumenstrom und regelbarem Druckbegrenzungsventil,
    Fig. 2
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan mit ständig umfließendem Volumenstrom und verstellbarer Drossel,
    Fig. 3
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan mit bei Bedarf fließendem Volumenstrom und regelbarem Druckbegrenzungsventil und
    Fig. 4
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan mit bei Bedarf fließendem Volumenstrom und verstellbarer Drossel,
    Fig. 5
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan gemäß Figur 1 ohne ein erstes Sperrventil,
    Fig. 6
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan gemäß Figur 1 mit einem Rückschlagventil anstelle des Sperrventils,
    Fig. 7
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan gemäß Figur 2 mit einem Rückschlagventil anstelle des Sperrventils,
    Fig. 8
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan mit ständig umfließendem Volumenstrom und regelbarem Druckbegrenzungsventil für einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder und
    Fig. 9
    einen erfindungsgemäßen Hydraulik-Schaltplan gemäß Figur 8 für einen Teleskopzylinder.
  • Figur 1 zeigt einen Hydraulikzylinder 10 mit einem Hydraulikkolben 12, der zum Heben und Senken eines Auslegers eines Laderfahrzeugs (beides nicht gezeigt) dient. Der Hydraulikzylinder 10 weist eine hubseitige Kammer 14 und eine senkseitige Kammer 16 auf. Die hubseitige Kammer 14 ist über eine hubseitige Hydraulikleitung 18 und die senkseitige Kammer 16 über eine senkseitige Hydraulikleitung 20 mit einem elektrisch schaltbaren Steuerventil 22 verbunden.
  • Das Steuerventil 22 ist über eine Abflussleitung 24 und über eine Druckbegrenzungsleitung 26 mit einem Hydrauliköltank 28 verbunden. Eine Hydraulikölpumpe 30 fördert Hydrauliköl über das Steuerventil 22 in die jeweiligen Hydraulikleitungen 18, 20.
  • Das Steuerventil 22 ist in drei Stellungen schaltbar, in eine Schließstellung, in der kein Durchfluss für beide Hydraulikleitungen 18, 20 stattfindet, eine Hubstellung, in der die hubseitige Hydraulikleitung 18 mit Hydrauliköl versorgt wird, wobei die senkseitige Hydraulikleitung 20 Hydrauliköl an den Hydrauliktank 28 abgibt, und eine Senkstellung, in der die senkseitige Hydraulikleitung 20 mit Hydrauliköl versorgt wird, wobei die hubseitige Hydraulikleitung 18 Hydrauliköl an den Hydrauliktank 28 abgibt.
  • Die Druckbegrenzungsleitung 26 enthält ein Druckbegrenzungsventil 32, welches bei Erreichen eines Grenzdrucks öffnet und einen Durchfluss von der Hydraulikölpumpe 30 zum Hydrauliköltank 28 ermöglicht. Die Hydraulikölpumpe 30 kann auf diese Weise auch bei geschlossenem Steuerventil 22 Hydrauliköl fördern.
  • Die hubseitige Hydraulikleitung 18 enthält ein Lasthalteventil 34, welches über eine Beipassleitung 36 einen Hydraulikölfluss in Richtung des Hydraulikzylinders 10 zulässt. Über Steuerleitungen 38 wird das Lasthalteventil bei Überlast in Richtung des Hydrauliköltanks 28 geöffnet, so dass ein Hydraulikölfluss zum Hydrauliköltank 28 stattfinden kann.
  • Zwischen der hubseitigen und der senkseitigen Hydraulikleitung 18, 20 ist eine Verbindungsleitung 40 angeordnet, welche ein elektrisch schaltbares erstes Sperrventil 42 enthält. Das erste Sperrventil enthält eine Sperrstellung, in der in beide Richtungen kein Durchfluss stattfindet und eine Öffnungsstellung, in der in beide Richtungen ein Durchfluss ermöglicht wird. Des Weiteren enthält die Verbindungsleitung 40 ein regelbares Druckbegrenzungsventil 44, welches über eine Steuerleitung 46 in Richtung der senkseitigen Hydraulikleitung 20 öffnet. Der Steuerdruck zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils kann über einen Regler 48 geregelt werden.
  • Ferner ist ein Positionssensor 50 mit einer Kolbenstange 52 des Hydraulikzylinders 10 verbunden und liefert ein die Position des Hydraulikkolbens 12 wiedergebendes Sensorsignal an eine Steuereinheit 54. Die Steuereinheit 54 ist mit einer Schaltvorrichtung 56 verbunden, über welche die Steuereinheit 54 und damit die hydraulische Federung aktiviert werden kann.
  • Gemäß Figur 1 wird die hydraulische aktive Federung mit einem ständig strömenden Volumenstrom realisiert. Dazu wird die Steuereinheit 54 über die Schaltvorrichtung 56 aktiviert, wobei die Steuereinheit 54 das erste Sperrventil 42 öffnet und das Steuerventil 22 in die Hubstellung schaltet. Die Hydraulikölpumpe 30 fördert das Hydrauliköl über das Steuerventil 22 und über das Lasthalteventil 34 zum Hydraulikzylinder 10 des Auslegers. Dort baut sich ein bestimmter Druck auf, der mittels des regelbaren Druckbegrenzungsventils 44 eingestellt wird. Sobald sich ein Druckgleichgewicht eingestellt hat, nimmt der Hydraulikkolben 12 eine bestimmte Stellung ein, wobei überschüssiges, von der Hydraulikölpumpe gefördertes Hydrauliköl über das Druckbegrenzungsventil 44 und über das erste Sperrventil 42 zum Hydrauliktank strömt.
  • Das grundlegende Wirkprinzip besteht darin, dass der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 dadurch kontrolliert wird, dass ein bestimmter Zufluss von Hydrauliköl zur Hubseite kontrolliert zum Hydrauliktank 28 wieder abfließen kann. Der Druck wird derart erzeugt, dass das Hydrauliköl nur gegen einen bestimmten Widerstand, welcher durch das Druckbegrenzungsventil 44 vorgegeben wird, zum Hydrauliktank 28 strömen kann, wobei dieser Druck so hoch ist, dass er eine Last, die auf den Hydraulikzylinder 10 einwirkt, entgegenwirken kann.
  • Damit der Volumenstrom strömen kann, muss das Sperrventil 42 in seine offene Stellung geschaltet sein. Ist dieses nicht der Fall, baut sich auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 und somit in der hubseitigen Kammer 14 ein Druck auf, der den Kolben ausfahren und somit den Ausleger ansteigen lässt.
    Über das regelbare Druckbegrenzungsventil 44 wird der Druck, der auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 herrschen soll, je nach Bedarf durch die Steuereinheit 54 eingestellt.
  • Die Position des Auslegers bzw. die Stellung der Kolbenstange 52 bzw. des Hydraulikkolbens 12 wird über den Positionssensor 50 ständig gemessen und dient als Regelgröße (Istwert) zum Einstellen des Druckes auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10. Gemessen werden kann diese Position auf unterschiedliche Art und Weise. Eine Möglichkeit zeigt Figur 1, in der die Position der Kolbenstange 52 abgegriffen wird. Ebenfalls geeignet wäre auch der Hubwinkel des Auslegers.
  • Bei Aktivierung der Steuereinheit 54 wird die Regelung aktiviert und die Ursprungsposition des Auslegers als einzuhaltende Führungsgröße (Sollwert) festgehalten. Die Steuereinheit 54 ermittelt über einen integrierten Prozessor (nicht gezeigt) aus der Führungsgröße und der aktuellen, gemessenen Regelgröße (Istwert) die Abweichung (Regeldifferenz) voneinander, um auf dieser Grundlage die Verstellung des Druckbegrenzungsventils 44 mittels einer Stellgröße vorzunehmen.
  • Stellt die Steuereinheit fest, dass der Ausleger zu tief abgesunken ist, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf einen höheren Wert eingestellt, so dass sich der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der Hydraulikkolben 12 ausgefahren wird.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger zu hoch angehoben wurde, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf einen geringeren Wert heruntergeregelt, so dass sich der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders verringert und der Hydraulikzylinder eingefahren wird.
  • Kommt es beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten zu Beschleunigungen (Stöße und Schwingungen), die auf das Fahrwerk einwirken, werden diese Beschleunigungen aufgrund der Massenträgheit auf den Ausleger übertragen. Die Beschleunigung erzeugt durch die Masse des Auslegers eine Kraft, die sich als Störgröße auf den Hydraulikzylinder 10 überträgt und somit das Hydrauliköl auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 verdrängt oder entlastet.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikkolben 12 einfahren lässt, wird das Öl aus der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch den Hydraulikkolben 12 verdrängt und fließt über das Druckbegrenzungsventil 44 ab. Aufgrund des verdrängten Hydraulikölvolumens sinkt der Ausleger ab, was wiederum als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 44 erhöht, indem die Steuereinheit 54 die Stellgröße gemäß der Regeldifferenz bestimmt. Aufgrund der Erhöhung des Öffnungsdruckes und des ständig von Steuerventil 22 strömenden Volumenstroms wird der Ausleger wieder angehoben, bis die Regeldifferenz sich wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikkolben 12 ausfahren lässt, wird das Hydrauliköl auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch die Bewegung des Hydraulikkolbens 12 entlastet und eine Volumenvergrößerung der hubseitigen Kammer 14 tritt ein. Der ständig fließende Volumenstrom von Steuerventil 22 füllt diese Volumenvergrößerung auf, so dass der Hydraulikzylinder 10 ausfahren kann, ohne dass die Gefahr der Erzeugung eines Vakuums eintritt. Gleichzeitig wird eine Regeldifferenz vom der Steuereinheit 54 erkannt, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 44 verringert, indem die Steuereinheit 54 die entsprechende Stellgröße gemäß der Regeldifferenz bestimmt. Aufgrund der Verringerung des Öffnungsdruckes fließt Hydrauliköl von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 über das Druckbegrenzungsventil 44 ab und der Ausleger senkt sich ab, bis die Regeldifferenz sich wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Es ist möglich, dass zur Beschleunigung oder Verlangsamung der Verringerung der Regeldifferenz, das Steuerventil 22 in seinem Öffnungsquerschnitt zusätzlich je nach aktuellem Bedarf variabel verändert wird, so dass mehr Volumenstrom zum Hydraulikzylinder 10 fließen kann. Im Extremfall wäre durch eine Senkstellung auch eine Umkehr der Volumenstromfließrichtung denkbar, um den Hydraulikkolben 12 schneller einfahren zu können.
  • Die Betätigungsart des Steuerventils 22 kann elektrisch, pneumatisch oder auf andere Weise erfolgen. Ebenfalls ist denkbar, dass das regelbare Druckbegrenzungsventil 44 pneumatisch oder hydraulisch und nicht wie in Figur 1 dargestellt elektrisch angesteuert wird. Dieses kann bei hohen Drücken und/oder hohen Volumenströmen vorteilhaft sein, da dann sehr hohe Kräfte vom Stellmechanismus aufgebracht werden müssen.
  • An Stelle des elektrisch regelbaren Druckbegrenzungsventils 44 kann auch, wie in Figur 2 dargestellt, eine elektrisch regelbare Drossel 58 eingesetzt werden. Das grundlegende Wirkprinzip bleibt dadurch jedoch erhalten.
  • Das durch die hubseitige Leitung strömende Hydrauliköl fließt bei geöffnetem Sperrventil 42 ständig über die Drossel 58 zum Hydrauliktank 28 hin ab. Gemäß der Drosselgleichung stellt sich über der Drossel 58 ein bestimmter Druckabfall ein, der von dem Volumenstrom und dem Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 abhängt, so dass auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 ein bestimmter Staudruck entsteht, der ein Absacken des Auslegers verhindert.
  • Die Höhe des Staudruckes kann über den Volumenstrom vom Steuerventil 22 oder über den regelbaren Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 verändert werden.
  • Die Position des Auslegers wird ebenfalls ständig gemessen und dient als Regelgröße (Istwert) zum Einstellen des Staudruckes auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10. Gemessen werden kann diese Position ebenfalls auf unterschiedliche Art und Weise. Denkbar wäre, wie in Figur 2 gezeigt, die Position der Kolbenstange 52 oder auch der Hubwinkel des Auslegers.
  • Wird die Regelung aktiviert, generiert die Steuereinheit 54, analog zu dem Beispiel aus Figur 1, eine Stellgröße, mit der der Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 über einen Drosselregler 60 geregelt und/oder eine Veränderung des Volumenstromes vom Steuerventil 22 hervorgerufen wird.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger zu tief abgesunken ist, wird der Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 auf einen kleineren Wert eingestellt, so dass sich der Staudruck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der Hydraulikkolben 12 ausgefahren wird. Ebenfalls kann in diesem Fall entweder nur oder auch gleichzeitig der Volumenstrom vom Steuerventil 22 erhöht werden, um den Staudruck zu erhöhen.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger zu hoch angehoben wurde, wird der Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 auf einen höheren Wert eingestellt, so dass sich der Staudruck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 verringert und der Hydraulikkolben 12 eingefahren wird. Ebenfalls kann in diesem Fall entweder nur oder auch gleichzeitig der Volumenstrom vom Steuerventil 22 verringert werden, um den Staudruck zu verringern.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikzylinder 10 einfahren lässt, wird das Hydrauliköl aus der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch den Hydraulikkolben 12 komprimiert und der Staudruck vor der Drossel 58 erhöht sich. Durch die Erhöhung des Staudruckes erhöht sich ebenfalls der Druckabfall über die Drossel 58, so dass ein höherer Volumenstrom über die Drossel 58 abfließt. Gleichzeitig sinkt der Ausleger ab, was als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 verringert, indem die Steuereinheit 54 die entsprechende Stellgröße gemäß der Regeldifferenz bestimmt. Aufgrund dieser Verringerung des Öffnungsquerschnitts der Drossel 58 kommt es zu einer Erhöhung des Staudruckes, wodurch der Ausleger wieder angehoben wird, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikzylinder 10 ausfahren lässt, wird das Hydrauliköl auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch die Bewegung des Hydraulikkolbens 12 entlastet und eine Volumenvergrößerung der hubseitigen Kammer 14 tritt ein. Der ständig fließende Volumenstrom von Steuerventil 22 füllt die Volumenvergrößerung auf, so dass der Hydraulikkolben 12 ausfahren kann, ohne dass die Gefahr der Erzeugung eines Vakuums eintritt. Aufgrund des hinzugekommenen Hydraulikölvolumens hebt sich der Ausleger an, was wiederum als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 vergrößert, indem die Steuereinheit 54 die Stellgröße entsprechend der Regeldifferenz bestimmt. Aufgrund dieser Verringerung des Staudruckes fließt mehr Hydrauliköl von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 über die Drossel 58 ab als Volumenstrom vom Steuerventil 22 nachfließen kann. Der Ausleger senkt sich ab, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Hierbei ist es auch denkbar, dass im Extremfall eine Umkehr der Volumenstromfließrichtung eingestellt wird, um den Hydraulikkolben 12 schneller einfahren zu können.
  • Des Weiteren kann die elektrisch regelbare Drossel 58, sowie auch das erste Sperrventil 42 oder das Steuerventil 22, pneumatisch oder hydraulisch angesteuert werden.
  • In weiteren Ausbildungsbeispielen, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, ist eine zweite senkseitige Leitung 62 vorgesehen, die von der ersten senkseitigen Leitung 20 zum Hydrauliktank 28 führt und mit einem zweiten Sperrventil 64 versehen ist, wobei das erste und das zweite Sperrventil 42, 64 baugleich ausgebildet sein können.
  • Bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bedarfsgesteuerte Federungssysteme, bei denen, im Unterschied zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, nur bei Bedarf ein Volumenstrom vom Steuerventil 22 über ein Lasthalteventil 34 zum Hydraulikzylinder 10 des Auslegers fließt. Das Steuerventil 22 befindet sich somit in der geschlossenen Stellung und wird bei Bedarf von der Steuereinheit 54 in die entsprechenden anderen Stellungen geschaltet.
  • Figur 3 zeigt die bedarfsgesteuerte hydraulische Federung mit dem elektrisch regelbaren Druckbegrenzungsventil 44, wie es auch in Figur 1 zu sehen ist.
  • Wird die Regelung durch die Schalteinheit 56 aktiviert, wird die Ursprungsposition des Auslegers als einzuhaltende Führungsgröße (Sollwert) festgehalten und die Steuereinheit bestimmt aus dieser Führungsgröße und der aktuellen, gemessenen Position (Regelgröße) die Abweichung (Regeldifferenz) voneinander, um auf dieser Grundlage die Regelung des Druckbegrenzungsventils 44 durchzuführen und die Höhe des Volumenstroms von Steuerventil 22 mittels weiterer Stellgrößen einzustellen.
  • Damit sich der Hydraulikkolben 12 des Hydraulikzylinders 10 aufgrund von auf ihn wirkende Störgrößen bewegen kann, müssen die Sperrventile 42, 64 in ihre offenen Positionen geschaltet sein.
  • Über das elektrisch regelbare Druckbegrenzungsventil 44 wird der Druck, der auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 wirken soll, je nach Bedarf durch die Steuereinheit 54 geregelt.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger zu tief abgesunken ist, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf einen höheren Wert eingestellt und das Steuerventil 22 geöffnet, so dass sich durch den fließenden Volumenstrom der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der Hydraulikzylinder 10 ausgefahren wird.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger zu hoch angehoben wurde, wird das Druckbegrenzungsventil 44 auf einen geringeren Wert eingestellt, so dass sich der Druck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 verringert und der Hydraulikkolben 12 eingefahren wird. Das Hydrauliköl, das von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 dann über das Druckbegrenzungsventil 44 und das erste Sperrventil 42 zur Senkseite des Hydraulikzylinders 10 fließt, fließt von dort über das zweite Sperrventil 64 zum Hydrauliktank 28.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikkolben 12 einfahren lässt, wird das Hydrauliköl aus der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch den Hydraulikkolben 12 verdrängt und fließt über das Druckbegrenzungsventil 44 und über die Sperrventile 42, 64 ab. Aufgrund des verdrängten Ölvolumens sinkt der Ausleger ab, was wiederum als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 44 erhöht und das Steuerventil 22 in Hubstellung bringt, so dass ein Volumenstrom zur Hubseite des Hydraulikzylinders 10 fließt, wobei die Stellgrößen durch die Steuereinheit 54 gemäß der Regeldifferenz bestimmt werden. Aufgrund der Erhöhung des Öffnungsdruckes und des vom Steuerventil 22 fließenden Volumenstroms wird der Ausleger wieder angehoben, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Es ist in diesem Fall denkbar, dass zur Beschleunigung des Anhebens das Sperrventil 42 geschlossen wird, so dass kein Hydrauliköl zum Hydrauliktank 28 von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 her abfließen kann.
  • Bei einem Stoß, der den Hydraulikzylinder 10 ausfahren lässt, wird das Hydrauliköl auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 durch die Bewegung des Hydraulikkolbens 12 entlastet und eine Volumenvergrößerung der hubseitigen Kammer 14 tritt ein, da Hydrauliköl aus der senkseitigen Kammer 16 zum Hydrauliktank 28 hin verdrängt wird. Dieses Anheben des Auslegers wird von der Steuereinheit 54 als Regeldifferenz erkannt und das Steuerventil 22 in Hubstellung gebracht, um mittels eines Volumenstroms das entstehende Volumen auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 zu füllen. Aufgrund des hinzugekommenen Hydraulikölvolumens bleibt der Ausleger angehoben, was nach wie vor als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 44 verringert, indem die Steuereinheit 54 die Stellgröße gemäß der Regeldifferenz bestimmt. Darüber hinaus schaltet die Steuereinheit 54 das Steuerventil 22 wieder in Schließstellung. Aufgrund der Verringerung des Öffnungsdruckes fließt Hydrauliköl von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 über das Druckbegrenzungsventil 44 ab und der Ausleger senkt sich ab, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Es ist auch denkbar, dass nach dem Anheben des Auslegers zum Absenken des Auslegers, um den Hydraulikzylinder schneller einfahren zu können, eine Umkehr der Volumenstromfließrichtung erfolgt, indem die Steuereinheit 54 das Steuerventil 22 in eine Senkstellung schaltet und die Sperrventil 42, 64 schließt.
  • Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Steuerventile 22 und Sperrventile 42, 64 sind elektrisch schaltbar dargestellt, können jedoch auch pneumatisch, hydraulisch oder auf eine andere Weise angesteuert werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 4 dargestellt. Der Unterschied zu dem vorherigen, in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass, wie auch in Figur 2 dargestellt, eine regelbare Drossel 58 an Stelle des regelbaren Druckbegrenzungsventils 44 eingesetzt wird. Das grundlegende Wirkprinzip ist jedoch gleich geblieben. Zusätzlich ist jedoch ein Drucksensor 66 auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 angeordnet, der erforderlich ist, um ein Öffnungssignal für die Sperrventile 42, 64 an die Steuereinheit 54 abzugeben. Alternativ können auch anders geartete Beschleunigungsmessvorrichtungen, mit deren Hilfe die Belastungen auf den Hydraulikzylinder 10 gemessen werden können, eingesetzt werden.
  • Die Messung der Belastung auf den Hydraulikzylinder 10 ist erforderlich, um zu bestimmen, wann die Sperrventile 42, 64 geöffnet werden müssen, da sonst über die regelbare Drossel 58 das Hydrauliköl von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 abfließen kann und der Ausleger absinken würde.
  • Sind die beiden Sperrventile 42, 64 geöffnet, stellt sich gemäß der Drosselgleichung über der Drossel 58 ein bestimmter Volumenstrom ein, der von der Druckdifferenz vor und hinter der Drossel 58, dem Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 sowie von der Hydraulikölviskosität abhängt.
  • Die Ermittlung einer Stellgröße zum Einstellen des Staudruckes erfolgt analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2.
  • Wird die Regelung aktiviert, wird die Belastung des Hydraulikzylinders 10 direkt über den Drucksensor 66 oder alternativer Weise indirekt über einen Beschleunigungssensor gemessen. Diese Belastung wird zusammen mit der Ursprungsposition des Auslegers als einzuhaltende Führungsgröße (Sollwerte) festgehalten.
  • Stellt die Steuereinheit 54 nun eine bestimmte Abweichung der Hydraulikzylinderbelastung fest, öffnet die Steuereinheit 54 das Steuerventil 22 sowie die beiden Sperrventile 42, 64, damit ein Volumenstrom fließen kann. Dieser Volumenstrom erzeugt durch die Drosselung einen derartigen Staudruck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10, dass die auf den Hydraulikzylinder 10 einwirkende Last getragen wird.
  • Nach dem Öffnen der Ventile bestimmt die Steuereinheit 54 bei vorhandener Regelabweichung eine oder mehrere Stellgrößen, um die Verstellung des Öffnungsquerschnitts der Drossel 58 und/oder die Veränderung des Volumenstromes von Steuerventil 22 vorzunehmen.
    Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger nach dem Öffnen des Steuerventils 22 und der Sperrventile 42, 64 zu tief abgesunken ist, wird der Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 auf einen kleineren Wert eingestellt, so dass sich der Staudruck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der Hydraulikkolben 12 ausgefahren wird.
  • Stellt die Steuereinheit 54 fest, dass der Ausleger nach dem Öffnen des Steuerventils 22 und der Sperrventile 42, 64 zu hoch angehoben wurde, wird der Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 auf einen größeren Wert eingestellt, so dass sich der Staudruck auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 verringert und der Hydraulikkolben 12 eingefahren wird. Das Hydrauliköl, das von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 dann über die Drossel 58 und das Sperrventil 42 zur Senkseite des Hydraulikzylinders 10 fließt, fließt von dort über das Sperrventil 64 zum Hydrauliktank 28.
  • Bei einem Stoß, der eine Kraft auf die hubseitige Kammer 14 ausübt, generiert die Steuereinheit 54 auf Grund des Öffnungssignals durch den Drucksensor 66 eine Stellgröße, die zur Öffnung des Steuerventils 22 und der Sperrventile 42, 64 führt, so dass der Hydraulikkolben 12 einfahren kann. Das Hydrauliköl aus der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 wird durch den Hydraulikkolben 12 verdrängt und fließt über die Drossel 58 und die Sperrventile 42, 64 ab. Aufgrund des verdrängten Hydraulikölvolumens sinkt der Ausleger ab, was wiederum als Regeldifferenz vom Regler erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit 54 den Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 verringert. Aufgrund der daraus resultierenden Erhöhung des Staudrucks und des von Steuerventil 22 fließenden Volumenstroms wird der Ausleger wieder angehoben, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
  • Es ist in diesem Fall denkbar, dass zur Beschleunigung des Anhebens das Sperrventil 42 geschlossen wird, so dass kein Hydrauliköl zum Tank von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 her abfließen kann.
  • Bei einem Stoß, der eine Kraft auf die senkseitige Kammer 16 ausübt, generiert die Steuereinheit 54 auf Grund des Öffnungssignals durch den Drucksensor 66 eine Stellgröße, die zur Öffnung des Steuerventils 22 und der Sperrventile 42, 64 führt, so dass der Hydraulikkolben 12 ausfahren kann. Durch die Bewegung des Hydraulikkolbens 12 wird das Hydrauliköl auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 entlastet und eine Volumenvergrößerung der hubseitigen Kammer 14 tritt ein, da Öl aus der senkseitigen Kammer 16 zum Hydrauliktank 28 hin verdrängt wird. Dieses Anheben des Auslegers wird von der Steuereinheit 54 als Regeldifferenz erkannt und das Steuerventil 22 geöffnet, um mittels eines Volumenstroms die entstehende Volumenvergrößerung auf der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 zu füllen. Aufgrund des hinzugekommenen Hydraulikölvolumens bleibt der Ausleger angehoben, was nach wie vor als Regeldifferenz von der Steuereinheit 54 erkannt wird, woraufhin die Steuereinheit den Öffnungsquerschnitt der Drossel 58 vergrößert. Darüber hinaus schließt die Steuereinheit 54 das Steuerventil 22 wieder. Aufgrund der Vergrößerung des Öffnungsquerschnitts der Drossel 58 Hydrauliköl von der Hubseite des Hydraulikzylinders 10 über die Drossel 58 ab und der Ausleger senkt sich ab, bis sich die Regeldifferenz wieder zu Null oder auf einen voreinstellbaren Schwellwert verringert hat.
    Es ist auch denkbar, dass nach dem Anheben des Auslegers zum beschleunigten Absenken des Auslegers eine Umkehr der Volumenstromfließrichtung vom Steuerventil 22 erfolgt und die Sperrventile 42, 64 geschlossen werden.
  • Figuren 5 bis 7 zeigen vereinfachte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Wesentlichen den in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen, nur dass auf das erste Sperrventil verzichtet wird.
  • Figur 5 zeigt die einfachste der dargestellten Ausführungsbeispiele, indem im Vergleich zu Figur 1 das erste Sperrventil 42 eingespart wurde. Das in Figur 5 dargestellte Druckbegrenzungsventil 44 wird dann bei nicht aktivierter Federung auf einen entsprechend hohen Druckbegrenzungswert geregelt, so dass die Verbindungsleitung 40 im Wesentlichen geschlossen ist, ähnlich wie es ein Sperrventil 42 bewirken würde. Erst bei aktivierter Federung wird das Druckbegrenzungsventil 44 durch die Steuereinheit 54 auf einen Regelbereich heruntergeregelt, der im Wesentlichen einem Regelbereich entsprechend dem Funktionsprinzip bezüglich Figur 1 entspricht. Im Übrigen wird analog zu dem bereits beschriebenem Funktionsprinzip für das Ausführungsbeispiel in Figur 1 verfahren.
  • Um eine leckagefreie Abdichtung bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung der hubseitigen Kammer 14 zu gewährleisten, kann vorzugsweise ein Rückschlagventil 68 eingesetzt werden, wie in Figur 6 dargestellt ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 7 dargestellt, in der im Vergleich zu Figur 2 das erste Sperrventil 42 durch ein Rückschlagventil 68 ersetzt wurde. Dieses Ausführungsbeispiel stellt im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 eine Variante dar, mit der Schaltvorgänge für das erste Sperrventil 42 eingespart werden können. Die in Figur 7 dargestellte Drossel 58 wird dann bei nicht aktivierter Federung auf einen entsprechend kleinen, einen hohen Rückstaudruck erzeugenden, Durchlassquerschnitt geregelt bzw. entsprechend geschlossen, so dass der Durchlassquerschnitt der Drossel im Wesentlichen Null beträgt und die Verbindungsleitung 40 im Wesentlichen geschlossen ist, ähnlich wie es ein Sperrventil 42 bewirken würde. Erst bei aktivierter Federung wird die Drossel 58 durch die Steuereinheit 54 auf einen Regelbereich mit größerem, einen niedrigeren Rückstaudruck erzeugenden, Durchlassquerschnitt geregelt bzw. entsprechend geöffnet, wobei der Regelbereich im Wesentlichen einem Regelbereich entsprechend dem Funktionsprinzip bezüglich Figur 2 entspricht. Im Übrigen wird analog zu dem bereits beschriebenem Funktionsprinzip für das Ausführungsbeispiel in Figur 2 verfahren. Das Rückschlagventil 68 ist hierbei notwendig, um einen Zufluss in Richtung der hubseitigen Kammer 14 durch die Verbindungsleitung 40 bei aktivierter Federung zu vermeiden, da eine Drossel 58 oder Blende in beide Richtungen durchlässig ist. Des Weiteren können an der Drossel 58 bei deaktivierter Federung auch Leckagen in Richtung der hubseitigen Kammer 14 eintreten, die durch das Rückschlagventil 68 vermieden werden können. Das Rückschlagventil 68 trägt somit auch zu einer einwandfreien Funktion des Lasthalteventils 34 bei. Bei einer hydraulischen Federung ohne Lasthalteventil 34 könnte auf das Rückschlagventil 68 verzichtet werden, da dann immer Hydrauliköl von der hubseitigen Kammer abfließen kann.
  • Die Figuren 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele für einfachwirkende Hubzylinder 10. In Figur 8 ist zu erkennen, dass es sich im Wesentlichen um die Hydraulikschaltung aus Figur 1 handelt. Da hier ein einfachwirkender Hydraulikzylinder 10 eingesetzt wird, entfällt die Hydraulikleitung 20, so dass die Verbindungsleitung 40 nun die hubseitige Kammer 14 des Hydraulikzylinders 10 mit einem Steuerventil 72 bzw. über das Steuerventil 72 mit dem Hydrauliköltank 28 verbindet. Das Steuerventil 72 ist dabei derart ausgebildet, dass es in der Senkstellung die Verbindungsleitung 40 mit der Hydraulikölpumpe 30 und die hubseitige Hydraulikleitung 18 mit dem Hydrauliköltank 28 verbindet. Zum Absenken des Hydraulikzylinders 10 ist hinter der Verbindung zur Steuerleitung 38 in der Verbindungsleitung 40 ein Rückschlagventil 70 vorgesehen. Erst durch das Rückschlagventil 70 kann der Hydraulikzylinder 10 abgesenkt werden. Das Steuerventil 72 wird dazu in Senkstellung gebracht, wodurch die Hydraulikölpumpe 30 aufgrund des in Pumpenförderrichtung schließenden Rückschlagventils 70 einen Öffnungsdruck in der Steuerleitung 38 erzeugt, so dass das Lasthalteventil 34 geöffnet und das Hydrauliköl aus der Kammer 14 durch die hubseitige Hydraulikleitung 18 in den Hydrauliköltank 28 abfließen kann. Des Weiteren ist das Sperrventil 42 an die Ausgestaltung mit einem einfachwirkenden Hubzylinder 10 angepasst, da hier nur ein Hydraulikölfluss in eine Richtung zu erwarten ist. Analog hierzu können die Änderungen auch in Verbindung mit den in den Figuren 2 und 5 bis 7 dargestellten Hydraulikschaltungen vorgenommen werden, so dass der Einsatz eines einfachwirkenden Hydraulikzylinders 10 in den in den Figuren 2 und 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ebenfalls möglich ist.
  • Beispielhaft soll im Folgenden anhand der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiele, die Funktionsweise einer Federung für einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder 10 beschrieben werden. Im Unterschied zu Figur 8 ist in Figur 9 ein Teleskopzylinder als Hydraulikzylinder 10 angeordnet. Die Funktionsweise der Federung wird davon jedoch nicht beeinflusst. Anhand Figur 9 soll lediglich gezeigt werden, dass auch teleskopartig arbeitende Hydraulikzylinder 10 einsetzbar sind.
  • Gemäß der Figuren 8 und 9 kann die hydraulische aktive Federung für einen einseitig wirkenden Hydraulikzylinder 10 sowohl mit einem ständig strömenden Volumenstrom als auch mit einem bedarfsgesteuerten Volumenstrom realisiert werden. Bei einem ständig strömenden Volumenstrom wird die Steuereinheit 54 über die Schaltvorrichtung 56 aktiviert, wobei die Steuereinheit 54 das Sperrventil 42 öffnet und das Steuerventil 72 in die Hubstellung schaltet, in der die Hydraulikölpumpe 30 mit der hubseitigen Hydraulikleitung 18 verbunden wird. Die Hydraulikölpumpe 30 fördert das Hydrauliköl über das Steuerventil 72 und über das Lasthalteventil 34 zum Hydraulikzylinder 10 des Auslegers. Dort baut sich ein bestimmter Druck auf, der mittels des regelbaren Druckbegrenzungsventils 44 eingestellt wird. Sobald sich ein Druckgleichgewicht eingestellt hat, nimmt der Hydraulikkolben 12 eine bestimmte Stellung ein, wobei überschüssiges, von der Hydraulikölpumpe 30 gefördertes Hydrauliköl in der Verbindungsleitung 40 über das Druckbegrenzungsventil 44 und über das erste Sperrventil 42 sowie über das Rückschlagventil 70 zum Hydrauliktank 28 strömt. Kommt es nun bei aktivierter Federung (Sperrventil 42 ist geöffnet) zum Einfedern des Hydraulikkolbens 12, erzeugt die Steuereinheit 54 aufgrund des Signals des Positionssensors 50 ein Steuersignal für das Druckbegrenzungsventil 44, welches daraufhin den Druck in der hubseitigen Hydraulikleitung 18 ansteigen lässt, bis der Hydraulikkolben 12 wieder seine Ausgangsstellung eingenommen hat.
  • Die grundlegende Wirkungsweise entspricht demnach auch bei einem einfach wirkenden Hydraulikzylinder 10, ob konventionell oder als Teleskopzylinder ausgebildet, dem in Figur 1 beschriebenem Prinzip, so dass der Druck in der hubseitigen Kammer 14 des einfachwirkenden Hydraulikzylinders 10 dadurch kontrolliert wird, dass ein bestimmter Zufluss von Hydrauliköl zur Hubseite (zur Kammer 14) kontrolliert zum Hydrauliktank 28 über die Verbindungsleitung 40 abfließen kann. Für eine weitere Beschreibung der Wirkungsweise, insbesondere bei Auftreten von Stößen sei hiermit auf vorangegangene Ausführungen, insbesondere zu Figur 1 verwiesen.
  • Bei einer aktiven Federung mit bedarfsgesteuertem Volumenstrom wird das Steuerventil 72 nach Heben oder Senken des Hydraulikzylinders 10 (über die Hub- bzw. Senkstellung des Steuerventils 72) in seine Mittelstellung geschaltet, in der sowohl die Hydraulikleitung 18 als auch die Verbindungsleitung 40 mit dem Hydrauliköltank 28 verbunden werden. In dieser Stellung fließt von der Hydraulikölpumpe 30 her kein Hydrauliköl durch die Leitungen 18 und 40. Kommt es nun bei aktivierter Federung (Sperrventil 42 ist geöffnet) beispielsweise durch Stöße zu einer Druckerhöhung in der hubseitigen Kammer 14, die mit einem Absinken bzw. Einfedern des Hydraulkkolbens 12 verbunden ist, so wird dies durch den Positionssensor 50 erfasst. Die Steuereinheit 54 registriert die Änderung und erzeugt ein Steuersignal, durch welches das Steuerventil 72 in seine Hubstellung geschaltet wird. Es folgt das erneute Anheben des Hydraulikkolbens 10, bis die Ausgangsstellung des Hydraulikkolbens 10 wieder erreicht wird. Sobald die Ausgangsstellung erreicht ist, schaltet die Steuereinheit 54 das Steuerventil 72 wieder in die Mittelstellung.
  • Auch wenn die Erfindung lediglich anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (13)

  1. Hydraulische Federung, insbesondere für einen Ausleger eines Laderfahrzeugs, mit wenigstens einem Hydraulikzylinder (10), welcher wenigstens eine Kammer (14, 16) aufweist, einem Steuerventil (22), welches über wenigstens eine Hydraulikleitung (18, 20) mit der wenigstens einen Kammer (14, 16) verbunden ist und welches wahlweise eine Verbindung zu einer Hydraulikölpumpe (30) und einem Hydrauliköltank (28) herstellt, und einer Verbindungsleitung (40), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (54) und ein die Stellung des Hydraulikzylinders (10) angebender Sensor (50) enthalten ist und dass die Verbindungsleitung (40) eine in Abhängigkeit des Sensorsignals regelbare Druckbegrenzungseinheit (44, 58) aufweist.
  2. Hydraulische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (40) die wenigstens eine Kammer (14, 16) mit dem Hydrauliköltank (28) verbindet.
  3. Hydraulische Federung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (10) eine hubseitige und eine senkseitige Kammer (14, 16) aufweist, die über die Verbindungsleitung (40) miteinander verbunden sind und das Steuerventil über eine erste senkseitige Leitung (20) und über eine hubseitige Leitung (18) mit den Kammern (14, 16) verbunden ist.
  4. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (40) ein erstes Sperrventil (42) enthält, mit welchem durch Öffnen und Schließen die hydraulische Federung aktivierbar bzw. deaktivierbar ist.
  5. Hydraulische Federung nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (40) ein in Richtung der hubseitigen Kammer (14) schließendes Rückschlagventil (68) enthält.
  6. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinheit ein regelbares Druckbegrenzungsventil (44) ist.
  7. Hydraulische Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinheit eine verstellbare Drossel (58) ist.
  8. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (22) eine Schließstellung aufweist.
  9. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Hydraulikleitung (18, 20) ein Lasthalteventil (34) angeordnet ist.
  10. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hydraulikpumpe (30) und Steuerventil (22) eine mit einem Druckbegrenzungsventil (32) versehene und mit dem Hydrauliktank (28) in Verbindung stehende Druckbegrenzungsleitung (26) angeordnet ist.
  11. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (54) die regelbare Druckbegrenzungseinheit (44, 58) in Abhängigkeit von einem sich aus dem veränderbaren Sensorsignal und einem Sollwertsignal ergebenden Differenzsignal regelt, wobei das Sollwertsignal dem Sensorsignal bei Aktivierung der hydraulischen Federung entspricht und das Differenzsignal einen vorgebbaren Schwellwert erreicht.
  12. Hydraulische Federung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite senkseitige Leitung (62) mit einem zweiten Sperrventil (64) enthalten ist, welche die senkseitige Kammer (16) mit dem Hydrauliktank (28) verbindet.
  13. Hydraulische Federung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (10) Mittel zur Belastungsmessung, insbesondere einen Drucksensor (66) enthält.
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