EP2980005A1 - Hydrostatisches antriebssystem einer mobilen arbeitsmaschine, insbesondere eines flurförderzeugs - Google Patents

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EP2980005A1
EP2980005A1 EP15175070.0A EP15175070A EP2980005A1 EP 2980005 A1 EP2980005 A1 EP 2980005A1 EP 15175070 A EP15175070 A EP 15175070A EP 2980005 A1 EP2980005 A1 EP 2980005A1
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EP
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valve
line
pressure
drive system
accumulator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15175070.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Magsaam
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Linde Material Handling GmbH
Original Assignee
Linde Material Handling GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a hydrostatic drive system of a mobile work machine, in particular an industrial truck, with an internal combustion engine and driven by the internal combustion engine traction drive and driven by the engine working hydraulic system, the working hydraulic system having at least one driven by the internal combustion engine hydraulic pump, wherein the drive system comprises a hydraulic feed circuit and has a hydraulic steering device and is provided with at least one accumulator.
  • Hydrostatic drive systems of mobile machines, such as industrial trucks, with an internal combustion engine drive system have a hydraulic feed circuit in which a substantially constant feed pressure is present in order to supply the consumers of the feed circuit with pressure medium.
  • a feed pump designed as a fixed displacement pump which is driven by the internal combustion engine of the working machine and mounted on a drive train driven by the internal combustion engine, is used to supply the supply circuit with pressure medium.
  • a feed pump designed as a fixed displacement pump delivers a flow rate resulting from the constant delivery volume of the feed pump and the rotational speed of the internal combustion engine due to a fixed and constant delivery volume.
  • the speed of the internal combustion engine is determined here by the requested working functions of the working hydraulic system and / or the traction drive of the working machine.
  • known hydrostatic drive systems thus supplied by the feed pump flow does not follow the needs of the supply circuit, but the required from the requested work function speed of the engine.
  • the delivery volume of the feed pump designed as a constant pump is designed in known drive systems such that at minimum rotational speed of the internal combustion engine, the feed pump the provides maximum possible supply quantity of the supply circuit. Due to this design of the feed pump designed as a constant pump, overcapacities occur at higher rotational speeds of the internal combustion engine, with the delivery quantity of the feed pump beyond the supply quantity requirement of the feed circuit being throttled at a pressure limiting valve that is set to the maximum feed pressure. By throttling the beyond the supply amount of the supply circuit beyond flow rate formed as a fixed displacement pump feed pump in known drive systems results in high energy consumption and thus increased fuel consumption of the engine and increased heat input into the pressure medium of the drive system.
  • Known machines of the type mentioned are further provided with a hydraulic steering device.
  • the hydraulic pump which supplies the working hydraulic system of the working machine with pressure medium to supply the hydraulic steering device.
  • the hydraulic pump of the working hydraulic system is arranged for this purpose usually together with the feed pump on the drive train driven by the internal combustion engine.
  • the hydraulic pump of the working hydraulic system is assigned a priority valve, which ensures the preferred supply of the steering hydraulics and the steering hydraulic system allocates the requested pressure medium volume flow.
  • the drive system is so sluggish that the pressure medium flow rate of the hydraulic pump can not follow the high dynamic steering requirements by an operator.
  • a minimum flow rate of the hydraulic pump is designed as a variable displacement pump Hydraulic pump maintained by a mechanical stop for the minimum displacement volume of the hydraulic pump and a corresponding speed of the internal combustion engine, a minimum flow rate of the hydraulic pump. This minimum volume flow provided by the hydraulic pump at all times makes it possible to carry out a quick steering movement comfortably and with hydraulic assistance at any time.
  • the power required to provide the minimum volume flow of the hydraulic pump is converted into heat in those operating points in which no steering movement of the steering hydraulics or in a straight-ahead driving, in which only small steering corrections are required via the circulation pressure compensator.
  • the provision of the minimum volume flow of the hydraulic pump for the hydraulic steering device results in a high energy consumption with a correspondingly increased fuel consumption of the internal combustion engine and an increased heat input into the pressure medium of the drive system.
  • a generic drive system with a trained as constant pump feed pump and a supply of the hydraulic steering device via a priority valve of the hydraulic pump of the working hydraulic system is from the DE 10 2011 104 919 A1 known.
  • a pressure fluid accumulator which drives an additional, arranged in the drive train hydraulic motor of the drive system to provide a hydraulic starter for starting the current internal combustion engine via the hydraulic motor and / or on the Hydromotor to provide a booster drive, which introduces additional torque into the drive train with the internal combustion engine.
  • the feed pump is rigid, i. without releasable coupling means, is arranged on a drive shaft of the drive train, the starting torque is further increased by the feed pump, which is required for starting the parked engine.
  • this can lead to startup problems of the parked internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can not start or an electric starter of the internal combustion engine can fail due to overloading.
  • the present invention has for its object to provide a drive system of the type mentioned available, which has a low construction cost and a small space requirement for the supply of the supply circuit and the hydraulic steering device with pressure medium and energy savings.
  • the accumulator for supplying the supply circuit and the hydraulic steering device is provided with pressure medium, wherein the pressure fluid accumulator is charged by means of a charging circuit of the hydraulic pump of the working hydraulic system with pressure medium.
  • the supply circuit and the hydraulic Power steering device supplied with pressure medium from the accumulator, which is unloaded via a charging circuit of the hydraulic pump of the working hydraulic system with pressure medium.
  • the drive system according to the invention can be operated by the supply of the hydraulic steering device with pressure medium from the pressure fluid accumulator designed as a variable displacement hydraulic pump with the displacement volume zero.
  • the elimination of the feed pump and the omission of the reserved minimum volume flow of the hydraulic pump of the working hydraulic system thus a reduction in energy consumption and thus a reduction in the fuel consumption of the internal combustion engine is achieved.
  • the heating of the pressure medium of the drive system is reduced, whereby further the cooling requirement for cooling the heated pressure medium is reduced.
  • the drive system according to the invention thus requires to supply the supply circuit no additional feed pump and to supply the hydraulic steering device no additional priority valve.
  • the drive system according to the invention Due to the omission of the feed pump and the priority valve for the hydraulic steering device, the drive system according to the invention has a low construction cost and a small space requirement, wherein the overall length of the drive train can be reduced.
  • the elimination of the feed pump in the drive system according to the invention a reduction in the starting torque of the engine, especially at a cold start of the engine in cold ambient conditions, whereby the drive system according to the invention has an improved cold start capability.
  • the charging circuit has a charging line which can be connected to a delivery line of the hydraulic pump of the working hydraulic system, in which an electrically actuated charging valve and a check valve, in particular a non-return valve opening in the direction of the accumulator, is arranged.
  • a charging line and a charging valve arranged in the charging line the charging operation can be controlled in a simple manner, in which the pressure fluid accumulator by means of the hydraulic pump of the Working hydraulic system is charged.
  • the check valve prevents in a simple manner that the accumulator can discharge towards the charging valve.
  • a feed pressure supply line led to the supply circuit is connected by means of a first connection line to the charge line of the accumulator between the charge valve and the check valve and connected by means of a second connection line to the charge line between the check valve and the pressure fluid store, wherein an electrically actuated control valve is provided, with which the connection of the feed pressure supply line with the first connection line or with the second connection line is controllable.
  • the charging valve and the control valve by means of an electronic control device is controlled, wherein the electronic control device is designed such that in operating states in which no consumer of the working hydraulic system is actuated, the feed pressure supply line by appropriate control of the control valve with the first Connecting line is connected and the charging valve is driven to generate a feed pressure, and in operating states in which a consumer of the working hydraulic system is actuated, the feed pressure supply line is connected by appropriate control of the control valve to the second connecting line and the charging valve is actuated in a blocking position.
  • the electronic control device is designed such that in operating states in which no consumer of the working hydraulic system is actuated, the feed pressure supply line by appropriate control of the control valve with the first Connecting line is connected and the charging valve is driven to generate a feed pressure, and in operating states in which a consumer of the working hydraulic system is actuated, the feed pressure supply line is connected by appropriate control of the control valve to the second connecting line and the charging valve is actuated in a blocking position.
  • the supply circuit is energetically favorable manner supplied by the charging valve of the hydraulic pump of the hydraulic system with pressure medium.
  • this would result in high throttle losses on the charging valve and the supply of the supply circuit via the hydraulic pump would result in high energy losses, if that Pressure level of the consumers of the working hydraulic system is higher than the pressure level of the supply circuit.
  • the supply of the supply circuit with pressure medium from the accumulator takes place, an energetically favorable supply of the supply circuit can be achieved.
  • control valve is designed as arranged in the second connecting line switching valve, which has a connection of the second connecting line with the feed pressure supply line shut-off blocking position and a connection of the second connecting line to the feed pressure supply line opening opening position.
  • control valve is connected on the input side to the first connection line and to the second connection line and on the output side to the feed pressure supply line and designed as a switching valve, which closes a first switching position in which the first connection line to the feed pressure supply line and the second connection line is, and has a second switching position, in which the second connecting line is connected to the feed pressure supply line and the first connecting line is shut off.
  • a switching valve can also be done in a simple manner, the supply of the supply circuit via the charging valve and the hydraulic pump of the working hydraulic system or alternatively via the accumulator.
  • the charging valve is designed according to an advantageous embodiment of the invention as an electrically controllable pressure reducing valve.
  • the pressure reducing valve for example a proportional pressure reducing valve, It is easily possible to secure the accumulator charging pressure during charging of the accumulator and the feed pressure in the supply of the supply circuit via the charging valve of the hydraulic pump.
  • the charging valve is designed as a retarder valve, which allows the construction of a braking torque in the braking operation of the traction drive. If, during braking operation of the working machine, a pushing operation occurs, in which the hydraulic pump of the working hydraulic system is driven and the hydraulic pump of the working hydraulic system promotes a pressure medium flow, can be generated with the trained as a retarder charging valve with low construction costs, a braking torque and supporting moment to decelerate the machine. Furthermore, in this case, the accumulator can be charged with energy released in overrun. With a charging valve designed as a retarder valve, a recuperation of braking energy can thus be effected in a simple manner by loading the accumulator in the braking mode.
  • the recuperated in the pressure fluid accumulator during a braking operation amount of pressure medium is then available for the supply of the steering device and the supply circuit. With such a recuperation of braking energy, the energy consumption of the drive system and thus the fuel consumption of the internal combustion engine can be further reduced.
  • a throttle device and a bypass valve bypassing the throttle device is arranged in the charge line downstream of the check valve, which has a blocking position and an open position.
  • the throttle device such as a diaphragm
  • the bypass valve caused by the throttle device quantity limitation in the braking mode and a recuperation of the braking energy can be easily bypassed in the accumulator.
  • the bypass valve is designed as an electrically controllable switching valve and is available for Control with the electronic control device in conjunction, wherein the electronic control device is designed such that in the braking operation of the traction drive and a control of the retarder valve, the switching valve is actuated in the open position.
  • the electronic control device is designed such that in the braking operation of the traction drive to reach the maximum state of charge of the pressure fluid reservoir by a control of the retarder valve, a loading operation of the pressure medium accumulator takes place and the control valve is actuated in a shut-off the second connection line switching position, and in braking operation of the traction drive upon reaching the maximum state of charge of the accumulator a valve means by means of which the hydraulic pump of the working hydraulic system in the braking mode promoted pressure medium flow to a container is connected, is actuated in a hydraulic pump connected to the container switching position.
  • a valve device that connects the charging line in the conveying hydraulic pump with the container, the braking torque in braking mode by controlling the Retarderventils be maintained and that funded by the hydraulic pump pressure medium amount that exceeds the capacity of the accumulator, be discharged to the container.
  • the supply circuit is associated with a pressure-securing device which connects the feed pressure supply line to the container, and the control valve on the function of the valve means, wherein the control valve upon reaching the maximum state of charge of the accumulator in which the connection of the second connection line with the Supply pressure supply line opening position is actuated.
  • the pressure medium quantity conveyed by the hydraulic pump can be discharged to the reservoir via the valve device, the feed circuit and the opening pressure-securing device of the feed circuit without additional valves.
  • the supply circuit is associated with a pressure securing device which connects the feed pressure supply line to the container, and in the second connecting line, a throttle device is provided, wherein a bypass line is provided, the second connecting line, bypassing the throttle device and the control valve with the Supply pressure supply line connects, wherein the valve means is arranged in the bypass line.
  • a throttle device such as a diaphragm, a quantity limitation of the flowing from the pressure fluid accumulator to the supply pressure fluid flow can be achieved in the supply of the supply circuit with pressure medium from the accumulator in a simple manner.
  • valve means caused by the throttling quantity limitation in braking mode with completely filled pressure fluid reservoir, wherein the funded by the hydraulic pump pressure medium is discharged through the valve means, the supply circuit and the opening pressure relief device of the supply circuit to the container in a simple manner to be bypassed.
  • the valve device is designed as an electrically controllable switching valve having a blocking position and an open position and is connected to the control with the electronic control device, wherein the electronic control device actuates the switching valve upon reaching the maximum state of charge of the accumulator from the blocking position to the open position ,
  • a biasing valve for the preferred supply of pressure fluid accumulator is arranged with pressure medium, wherein the biasing valve is connected on the input side with the delivery line of the hydraulic pump and the output side with a guided to the working hydraulic supply line and with the guided to the pressure fluid accumulator charging line ,
  • a Preload valve can be used in a simple way, the hydraulic pump of the working hydraulic system for loading the accumulator.
  • a pressure sensor for detecting the existing pressure in the accumulator pressure, which is in communication with an electronic control device.
  • the boost pressure in the accumulator can be detected in a simple manner and the charging operation of the accumulator can be controlled.
  • a supply line of the steering device is connected to the charging line between the accumulator and the check valve.
  • the pressure level of the supply circuit can be limited in a simple manner with a pressure reducing valve arranged in the feed pressure supply line.
  • the pressure level of the hydraulic steering device can be limited in a simple manner with a pressure reducing valve arranged in the supply line of the steering device.
  • FIGS. 1 to 4 are hydraulic circuit diagrams of inventive hydrostatic drive systems 1 a mobile machine, for example, designed as a counterbalance forklift truck illustrated.
  • the same components are provided here with the same reference numerals.
  • the drive systems 1 each comprise a working hydraulic system 2, a hydraulic steering device 3 and a hydraulic braking device 4.
  • the drive system 1 further comprises a traction drive 5 of the truck, which is designed as a hydrostatic drive in the illustrated embodiments.
  • the hydrostatic drive 5 comprises a drive pump 6, which is connected in a closed circuit to drive motors 7a, 7b which are in operative connection with the driven wheels 9a, 9b of the work machine.
  • the driving pump 6 is designed as adjustable in the delivery volume adjustment pump, to whose adjustment of the delivery volume an adjusting device 10 is provided.
  • the closed circuit of the hydrostatic drive 5 is further provided with a feed device 11.
  • the adjusting device 10 and the Feeding device 11 are available for supply of pressure medium with a supply line 12 in connection.
  • the hydraulic steering device 3 comprises a hydraulic steering cylinder 15 which can be actuated by means of a steering valve 16.
  • the steering valve 16 is formed in the illustrated embodiment as Lenkorbitrol, which is mechanically actuated and is for actuating with a steering actuator 17, such as a steering wheel, in mechanical operative connection.
  • the steering valve 16 is connected to the supply of pressure medium with a supply line 18 in connection.
  • An output of the steering valve 16 designed as a closed-center control valve is connected to a discharge line 19 led to a container 20.
  • the hydraulic braking device 4 has a load 30 as a consumer, for example, a spring brake, which is associated with the driven wheels 9a, 9b and by means of a brake valve 31 is actuated.
  • the brake valve 31 is formed in the illustrated embodiment as a mechanically actuated pressure control valve which controls the brake release pressure in a brake line 32 which is connected to a force acting in the direction of a release position pressure chamber of the spring brake.
  • the brake valve 31 is for actuating with a brake actuator 33, such as a brake pedal, in mechanical operative connection.
  • the brake valve 31 is connected to a supply line 34, to a guided to the container 20 drain line 35 and to the brake pipe 32.
  • the working hydraulic system 2 includes in the in the FIGS. 1 and 3 illustrated embodiments, a lifting drive 40, a tilt drive 41 and one or more additional consumers 42, 43, for example, a hydraulic side shift.
  • a hydraulic pump 45 of the working hydraulic system 2 is provided, which is driven by an internal combustion engine 46 as a drive motor.
  • the internal combustion engine 46 continues to drive the driving pump 6 of the hydrostatic drive 5.
  • the hydraulic pump 45 is operated in an open circuit and sucks pressure medium via a suction line 48 from the container 20 and conveys the pressure medium in a delivery line 50.
  • a filter device 49 is arranged in the delivery line.
  • the delivery line 50 is connected to a port P of a control valve block 51 of the working hydraulic system 2.
  • the working hydraulic pump 45 is designed as adjustable in the delivery volume variable displacement pump, for the adjustment of the delivery volume an adjusting device 45a is provided. For supply with pressure medium, the adjusting device 45a is connected to the supply line 12.
  • the control valve block 51 of the working hydraulic system 2 includes a control way valve 52 for controlling the lifting drive 40, a control way valve 53 for controlling the tilt drive 41 and control way valves 54, 55 for controlling the possibly existing additional consumers 42, 43rd
  • the port P is in the control valve block 51 - as in the Figures 2 and 4 can be seen - connected to a supply line 60 to which by means of appropriate prinzweig effeten the control valves 52, 53, 54, 55 are connected.
  • a port T of the control valve block 51 to which a tank line 61 led to the tank 20 is connected, communicates in the control valve block 51 with a tank line 62 to which the control directional valves 52, 53, 54, 55 are connected by means of tank branch lines.
  • the control travel valve 52, 53, 54, 55 are each designed as load-sensing directional control valves, wherein in a control of the control travel valves 52, 53, 54, 55 and thus an actuation of the consumer 40, 41, 42, 42, the highest load pressure in a Load pressure signaling line 63 of the working hydraulic system 2 is reported.
  • the control valves 52, 53, 54, 55 are designed as pilot-operated control valves and each electro-hydraulically actuated.
  • electrically actuable pilot valves 52a, 52b, electrically actuable pilot valves 53a, 53b for actuation of the control travel valve 54, electrically actuatable pilot valves 54a, 54b for actuating the control travel valve 54, and electrically actuable pilot valves 55a, 55b for actuating the pilot valve 55 are provided .
  • the pilot valves 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b are For example, designed as a proportional solenoid actuated pressure reducing valves.
  • the pilot valves 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b are on the input side to supply with a control pressure to a control pressure line 68 of the control valve block 51 in connection.
  • the pilot valves 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b generate an actuating pressure from the control pressure present in the control pressure line 68, which actuates the corresponding control-way valve 52, 53, 54, 55 into a control pressure corresponding control position for actuation of the consumer 40, 41, 42, 43 applied.
  • the load pressure detection line 63 is guided to a flow control device 70 of the control valve block 51.
  • the flow control device 70 is designed as an inlet pressure balance, which is arranged in a connecting line 71 connecting the feed line 60 with the tank line 62.
  • the inlet pressure compensator is in this case acted upon in the direction of a blocking position by the load pressure of the consumers 40, 41, 42, 43 present in the load pressure signaling line 63 and a spring. In the direction of a flow position, the inlet pressure compensator can be acted upon by the delivery pressure present in the feed line 60.
  • the control valve block 51 has a release valve 73 for releasing the control travel valves 52, 53, 54, 55 and the corresponding movements of the consumers 40, 41, 42, 43.
  • the release valve 73 controls the control pressure line 68 and the load pressure detection line 63 and is electrically actuated.
  • the drive systems 1 comprise a feed circuit 100 whose consumers in the illustrated embodiments of the adjusting 45a designed as a variable displacement hydraulic pump 45 of the working hydraulic system 2, the adjusting device 10 designed as a variable displacement pump drive 6 of the traction drive 5, the braking device 4 and the feed device 11 of hydrostatic drive 5 are formed. Furthermore, the supply circuit 100 forms the control pressure source for the pilot valves 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b of the pilot valves 52, 53, 54, 55 of the working hydraulic system 2.
  • the supply circuit 100 includes a feed pressure supply line 101, to which the consumers of the supply circuit 100 are connected.
  • the feed line 34 of the braking device 4, the supply line 12 of the adjusting devices 10, 45a and the feed device 11 and by means of a connecting line 102, the control pressure line 68 of the control valve block 51 are connected to the feed pressure supply line 101.
  • the supply circuit 100 is protected by means of a pressure protection device 103, which is formed in the illustrated embodiments of a pressure relief valve, which is associated with the feed pressure supply line 101.
  • the pressure protection device 103 is on the output side with a housing 6a of the drive pump 6 in connection.
  • the housing 6a communicates with the container 20 by means of a radiator line 105 in which a radiator 106 for cooling the pressure means of the drive system 1 is arranged, and by means of a radiator bypass 107.
  • a biasing valve 108 opening toward the container 20, for example, a biased check valve is disposed in the cooler bypass line 107.
  • the cooler 107 thus forms another consumer of the supply circuit 100.
  • the drive system 1 comprises a pressure medium accumulator 80, for example a diaphragm accumulator, which is provided for supplying the supply circuit 100 and the steering device 3 with pressure medium.
  • a pressure medium accumulator 80 for example a diaphragm accumulator, which is provided for supplying the supply circuit 100 and the steering device 3 with pressure medium.
  • a charging circuit 81 For loading the accumulator 50, a charging circuit 81 is provided.
  • the charging circuit 81 is installed in a storage charging section 82 which is attached to the control valve block 51 of the working hydraulic system 2.
  • the charging circuit 81 has a biasing valve 84, which ensures the preferred supply of the pressure medium reservoir 80 with pressure medium of the hydraulic pump 45.
  • the biasing valve 84 is the input side to the delivery line 50 of the hydraulic pump 45 in connection.
  • the biasing valve 84 is connected on the output side to the supply line 60 led to the control-way valves 52, 53, 54, 55 of the working hydraulic system 2 and to a charge line 83 routed to the pressure-medium accumulator 80.
  • the biasing valve 84 is formed as a throttling in intermediate positions control valve, which - as in the Figures 2 and 4 is shown in detail - a first control position has 84a, in which the delivery line 50 of the hydraulic pump 45 is connected to the charging line 83 and the connection of the delivery line 50 is shut off with the supply line 60 of the working hydraulic system 2, and a second control position 84b, in which Delivery line 50 of the hydraulic pump 45 is connected to the supply line 60 of the working hydraulic system 2 and the connection of the delivery line 50 is shut off with the charging line 83.
  • the delivery line 50 is connected to the charge line 83 and to the supply line 62.
  • the biasing valve 84 is actuated by the in the charging line 83 upstream of an electrically controllable charging valve 85 of the charging circuit 81, which is arranged in the charging line 53 and controls the charging operation of the accumulator 80, pending pressure in the direction of the second control position 84b.
  • a control pressure line 86 is provided, which is connected to the charging line 83 upstream of the charging valve 85 and is guided to a control surface of the biasing valve 84 acting in the direction of the second control position 84b.
  • the preload valve 84 can be actuated by a spring 87 as well as the pressure present in the charge line 83 downstream of the charge valve 85.
  • a control pressure line 88 is connected to an acting in the direction of the first control position 84a control surface of the biasing valve, which is connected to the charging line 83 downstream of the charging valve 85 in connection.
  • a pressure cutoff valve 89 in particular a pressure relief valve, is provided, which is assigned to the control pressure line 88.
  • the pressure cut valve 89 connects in the open state, the control pressure line 88 with the tank line 62 and is set to a response pressure corresponding to the maximum boost pressure of the accumulator 80.
  • the charging valve 85 is formed in the illustrated embodiments as an electrically controllable pressure reducing valve.
  • the pressure reducing valve is connected to a connection with the section of the charging line 83 led to the pretensioning valve 84 in connection and at a further connection with the guided to the accumulator 80 portion of the charging line 83.
  • Another port of the pressure reducing valve is connected to the tank line 62.
  • the charging valve 85 is connected to the control with an electronic control device 90 in operative connection.
  • a pressure sensor 91 is provided, which communicates with the electronic control device 90.
  • the charging valve 85 is further designed as a retarder valve, which makes possible a recuperation of the braking energy in the braking operation of the working machine by the pressure medium accumulator 80 is charged with pressure medium, which is conveyed by the hydraulic pump 45.
  • the pressure conditions in the closed circuit of the traction drive 5 rotate around and the drive pump 6 operates as a motor that drives the hydraulic pump 45, the pressure medium promotes via the working as a retarder valve 85 in the accumulator 80.
  • check valve 95 is arranged in the illustrated embodiment as a check valve, such as spring-biased check valve.
  • the supply line 18 of the steering device 3 is connected to the charging line 83 between the check valve 95 and the accumulator 85.
  • a pressure reducing valve 110 is arranged in the feed pressure supply line 101 upstream of the terminals of the load of the supply circuit 100.
  • a pressure reducing valve 110 is arranged.
  • a pressure relief device 112 for example, a pressure relief valve assigned.
  • the supply pressure supply line 101 led to the supply circuit 100 can be connected by means of a first connection line 120 to the charge line 83 of the accumulator 80 between the charge valve 85 and the check valve 95 and can be connected by means of a second connection line 121 to the charge line 83 between the check valve 95 and the accumulator 80.
  • a first connection line 120 to the charge line 83 of the accumulator 80 between the charge valve 85 and the check valve 95
  • second connection line 121 to the charge line 83 between the check valve 95 and the accumulator 80.
  • the electrically actuatable control valve 125 is connected to the control with the electronic control device 90 in connection.
  • the electronic control device 90 also serves to control the pilot valves 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b of the pilot valves 52-55 and is on the input side with setpoint generators 116, such as joysticks in connection.
  • control valve 125 is designed as a switching valve 126 arranged in the second connecting line 121, which has a blocking position 126a blocking the connection of the second connecting line 121 to the feed pressure supply line 101 and an opening position 126b opening the connection of the second connecting line 121 to the feed pressure supply line 101.
  • the switching valve 126 is actuated by a spring 127 in the blocking position 126a and by means of an electric actuator 128, such as a solenoid, in the open position 126b actuated.
  • the Check valve 129 prevents a backflow of pressure medium from the pressure medium accumulator 80 to the charging valve 85, when in the flow position 126b of the switching valve 126 of the supply circuit 100 is supplied with pressure medium from the accumulator 80.
  • control valve 125 is designed as a three-connection two-position switching valve 130, which is connected on the input side to the first connection line 120 and the second connection line 121 and the output side is connected to the feed pressure supply line 101.
  • the switching valve 130 has a first switching position 130a, in which the first connecting line 120 is connected to the feed pressure supply line 101 and the second connecting line 121 is shut off, and a second switching position 130b, in which the second connecting line 121 is connected to the feed pressure supply line 101 and the first connection line 120 is shut off.
  • the switching valve 130 is actuated by a spring 131 in the first switching position 130a and actuated by means of an electrical actuator 132, such as a solenoid, in the second switching position 130b.
  • a throttle device 140 for example, a diaphragm, and a throttle device 140 bypassing the bypass valve 141 is arranged, which has a blocking position 141 a and an open position 141 b.
  • the throttling device 140 allows a quantity limitation in the loading operation of the accumulator 80.
  • the bypass valve 141 is designed as an electrically controllable switching valve, which is connected to the control with the electronic control device 90 in connection.
  • the bypass valve 141 is in the illustrated embodiment by means of a spring 142 in the open position 141 b and by means of an electrical actuator 143, such as a solenoid, in the blocking position 141 a actuated.
  • a throttle device 150 for example, a diaphragm arranged, which allows a quantity limitation in the supply of the supply circuit 100 with pressure medium from the pressure medium accumulator 80.
  • a bypass line 151 is provided, which connects the second connecting line 121, bypassing the throttle device 150 and the control valve 125 with the feed pressure supply line 101.
  • a valve device 152 is arranged, which is designed as an electrically controllable switching valve 153, which has a blocking position 153a and an open position 153b and is connected to the control with the electronic control device 90 in connection.
  • the switching valve 153 is actuated by a spring 154 in the blocking position 153a and by means of an electrical actuator 155, such as a solenoid, in the open position 155b actuated.
  • control valve 125, the throttling devices 140, 150, the bypass valve 141, the valve device 152, the pressure reducing valve 110, and the pressure securing device 112 are installed in a valve section 160 which is assembled to the accumulator charging section 82 and thus to the control valve block 51 of the working hydraulic system 2.
  • FIGS. 1 and 2 works as follows.
  • the electronic control device 90 determines an insufficient charge state of the accumulator 80 by controlling the charge valve 85, a loading operation of the accumulator 80, in which the accumulator 80 is charged with pressure medium, which is funded by the hydraulic pump 45.
  • a loading operation of the accumulator 80 in which the accumulator 80 is charged with pressure medium, which is funded by the hydraulic pump 45.
  • the biasing valve 84 further allows that in charging mode of the accumulator 80 and simultaneous operation of one or more consumers of the working hydraulic system 2 funded by the hydraulic pump 5 excess amount that exceeds the need to load the accumulator 80 in the supply line 60 to supply the load of the working hydraulic system 2 is pending.
  • the supply of the consumers of the supply circuit 100 is carried out by appropriate control of the charging valve 85th Das Control valve 125 is in this case in the blocking position 126a.
  • the consumers of the supply circuit 100 are thus supplied by the connection of the feed pressure supply line 101 via the first connection line 120 to the charge line 83 via the charging valve 85 with the hydraulic pump 45 promoted pressure medium.
  • the charging valve 85 By appropriate control of the charging valve 85, the height of the feed pressure in the Suitekries 100 can be controlled.
  • the pressure protection of the feed pressure in the supply circuit 100 takes place at the pressure limiting device 103.
  • an operating condition may occur in which the consumers of the working hydraulic system 2 require a higher pressure level than the feed pressure of the feed pressure circuit 100, for example when lifting a heavy load by means of the lifting drive 40.
  • the charging valve 85 When supplying the supply circuit 100 via the charging valve 85 would result in an energetically unfavorable operation, since the charging valve 85, a high pressure is throttled.
  • the charging valve 85 is actuated to a blocking position in which no pressure builds up in the charging line 83 downstream of the charging valve 85.
  • the electronic control device 90 controls the control valve 125 in the open position 126b.
  • the consumers of the supply circuit 100 are thus supplied by the connection of the feed pressure supply line 101 to the second connection line 121 with pressure medium from the accumulator 80.
  • the supply of the steering device 3 is independent of the supply to the load of the supply circuit 100 via the supply line 18 with pressure fluid from the accumulator 80, which is supplied via the charging valve 85 and the biasing valve 84 of the hydraulic pump 45 with pressure medium and charged.
  • the drive system 1 further allows braking of the working machine via the load valve 85 designed as a retarder valve.
  • the hydraulic pump 45 In braking operation, wherein the hydraulic pump 45 is driven in overrun operation of the working machine by the driving pump 6 operating as a motor, then the Deceleration via the load valve designed as a retarder valve 85, which is controlled by the electronic control device 90 accordingly.
  • the hydraulic pump 45 driven by the driving pump 6 which operates as the engine conveys pressure medium via the preload valve 84 and the charging valve 85 into the charging line 83. A braking torque and thus a supporting torque are generated, which can be used for decelerating the working machine.
  • the work machine can continue to recuperation of braking energy (regenerative braking) by a loading operation of the accumulator 80 done.
  • the recuperated during braking in the accumulator 80 amount of pressure fluid is available to supply the steering hydraulics 3 and the consumers of the supply circuit 100 available.
  • the electronic control device 90 controls the control valve 125 in the open position 125b, so that the funded by the hydraulic pump 45 pressure medium amount through the open control valve 125 in the feed pressure supply line 101 and the pressure limiting device 103 of the supply circuit 100 is discharged to the container 20.
  • the braking torque is maintained here.
  • the electronic control device 90 using the pressure sensor 91 detects an insufficient charge state of the accumulator 80, carried by driving the charging valve 85, a loading operation of the accumulator 80, in which the accumulator 80 is charged with pressure medium, which is funded by the hydraulic pump 45.
  • the biasing valve 84 By controlling the biasing valve 84 by the pending at the output of the charging valve 85 pressure is achieved here that the delivery pressure of the hydraulic pump 45 increases accordingly.
  • the bypass valve 141 is in the blocking position 141 a, so that with the throttle device 140, a quantity limit of the pressure medium accumulator 80 incoming pressure medium flow is achieved.
  • the valve device 152 is in the blocking position 153a.
  • the biasing valve 84 further allows, in the loading mode of the pressure medium accumulator 80 and simultaneous operation of one or more consumers of the working hydraulic system 2 from the hydraulic pump. 5 funded excess amount that exceeds the need for loading the accumulator 80, pending in the supply line 60 to supply the load of the working hydraulic system 2.
  • the supply of the consumers of the supply circuit 100 by appropriate control of the charging valve 85 takes place.
  • the control valve 125 is in this case in the first switching position 130a.
  • the valve device 152 is in the blocking position 153a.
  • the consumers of the supply circuit 100 are thus supplied by the connection of the feed pressure supply line 101 via the first connection line 120 to the charge line 83 via the charging valve 85 with the hydraulic pump 45 promoted pressure medium.
  • the height of the feed pressure in the supply circuit 100 can be controlled.
  • the pressure protection of the feed pressure in the supply circuit 100 takes place at the pressure limiting device 103.
  • an operating condition may occur in which the consumers of the working hydraulic system 2 require a higher pressure level than the feed pressure of the feed pressure circuit 100, for example when lifting a heavy load by means of the lifting drive 40.
  • the charging valve 85 When supplying the supply circuit 100 via the charging valve 85 would result in an energetically unfavorable operation, since the charging valve 85, a high pressure is throttled.
  • the charging valve 85 is actuated to a blocking position in which no pressure builds up in the charging line 83 downstream of the charging valve 85.
  • the electronic control device 90 controls the control valve 125 in the second control position 130b.
  • the valve device 152 is still in the blocking position 153a.
  • the consumers of the supply circuit 100 are thus supplied by the connection of the feed pressure supply line 101 to the second connection line 121 with pressure medium from the accumulator 80.
  • the throttle device 150 in this case allows a quantity limitation of the pressure medium flow taken from the pressure medium accumulator 80 for supplying the supply circuit 100.
  • the supply of the steering device 3 is independent of the supply to the load of the supply circuit 100 via the supply line 18 and disposed therein pressure reducing valve 110 with pressure fluid from the pressure fluid reservoir 80, which is supplied via the charging valve 85 and the biasing valve 84 from the hydraulic pump 45 with pressure medium and charged becomes.
  • the pressure protection of the steering device 3 takes place by means of the pressure-securing device 112.
  • the drive system 1 further enables the work machine to be decelerated via the charge valve 85 designed as a retarder valve.
  • the charge valve 85 designed as a retarder valve In brake operation, with the hydraulic pump 45 being driven by the drive pump 6 operating as a motor during overrun of the work machine, the deceleration thus takes place via the charge valve 85 designed as a retarder valve. which is controlled by the electronic control device 90 accordingly.
  • the hydraulic pump 45 driven by the driving pump 6 which operates as the engine conveys pressure medium via the preload valve 84 and the charging valve 85 into the charging line 83. A braking torque and thus a supporting torque are generated, which can be used for decelerating the working machine.
  • the bypass valve 141 is actuated by the electronic control device 90 in the open position 141 b in order to achieve loading of the pressure medium accumulator 80, bypassing the throttle device 140.
  • the recuperated during braking in the accumulator 80 amount of pressure fluid is available to supply the steering hydraulics 3 and the consumers of the supply circuit 100 available.
  • the electronic control device 90 controls the valve device 152 from the blocking position 153a to the open position 153b, so that the pressure medium quantity conveyed by the hydraulic pump 45 via the open valve device 152, bypassing the throttle device 150 can flow into the feed pressure supply line 101 and via the pressure limiting device 103 of the Supply circuit 100 is discharged to the container 20.
  • the braking torque is maintained here.
  • FIGS. 1 to 4 has a number of advantages.
  • the inventive supply of the supply circuit 100 with pressure medium no separate feed pump is required, thereby reducing the construction cost and space requirements of the drive system is reduced.
  • the elimination of the feed pump, the drag torque of the drive train is further reduced, resulting in an improved cold start capability of the drive system 1 according to the invention.
  • an energetically favorable supply of the hydraulic steering device 3 and the supply circuit 100 can be achieved with pressure medium in the invention, resulting in a low fuel consumption of the engine 46.
  • results in the invention in the supply of the steering device 3 and the supply circuit 100 a low heat input into the pressure medium and thus a low cooling demand for the pressure medium of the drive system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (46) und einem von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebenen Fahrantrieb (5) sowie einem von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebenen Arbeitshydrauliksystem (2), wobei das Arbeitshydrauliksystem (2) mindestens eine von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebene Hydraulikpumpe (45) aufweist, wobei das Antriebssystem (1) einen hydraulischen Speisekreis (100) und eine hydraulische Lenkungseinrichtung (3) aufweist und mit mindestens einem Druckmittelspeicher (80) versehen ist. Der Druckmittelspeicher (80) ist erfindungsgemäß zur Versorgung des Speisekreises (100) und der hydraulischen Lenkungseinrichtung (3) mit Druckmittel vorgesehen. Der Druckmittelspeicher (80) ist mittels einer Ladeschaltung (81) von der Hydraulikpumpe (45) des Arbeitshydrauliksystems (1) mit Druckmittel aufladbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Verbrennungsmotor und einem von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrantrieb sowie einem von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Arbeitshydrauliksystem, wobei das Arbeitshydrauliksystem mindestens eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe aufweist, wobei das Antriebssystem einen hydraulischen Speisekreis und eine hydraulische Lenkungseinrichtung aufweist und mit mindestens einem Druckmittelspeicher versehen ist.
  • Hydrostatische Antriebssysteme von mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeuge, mit einem verbrennungsmotorischen Antriebssystem weisen einen hydraulischen Speisekreis auf, in dem ein im Wesentlichen konstanter Speisedruck ansteht, um die Verbraucher des Speisekreises mit Druckmittel zu versorgen.
  • Bei bekannten hydrostatischen Antriebssystemen wird zur Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel eine als Konstantpumpe ausgebildete Speisepumpe eingesetzt, die von dem Verbrennungsmotor der Arbeitsmaschine angetrieben ist und auf einem von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebsstrang montiert ist. Eine als Konstantpumpe ausgebildete Speisepumpe liefert aufgrund eines festen und konstanten Fördervolumens eine Fördermenge, die sich aus dem konstanten Fördervolumen der Speisepumpe und der Drehzahl des Verbrennungsmotors ergibt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors wird hierbei von den angeforderten Arbeitsfunktionen des Arbeitshydrauliksystems und/oder des Fahrantriebs der Arbeitsmaschine bestimmt. Bei bekannten hydrostatischen Antriebssystemen folgt somit die von der Speisepumpe gelieferte Fördermenge nicht dem Bedarf des Speisekreises, sondern der sich aus der angeforderten Arbeitsfunktion erforderlichen Drehzahl des Verbrennungsmotors. Das Fördervolumen der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe wird bei bekannten Antriebssystemen derart ausgelegt, dass bei minimaler Drehzahl des Verbrennungsmotors die Speisepumpe den maximalen möglichen Speisemengenbedarf des Speisekreises zur Verfügung stellt. Durch diese Auslegung der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe entstehen bei höheren Drehzahlen des Verbrennungsmotors Überkapazitäten, wobei die über den Speisemengenbedarf des Speisekreises hinausgehende Fördermenge der Speisepumpe an einem Druckbegrenzungsventil, das auf den maximalen Speisedruck eingestellt wird, abgedrosselt wird. Durch das Abdrosseln der über den Speisemengenbedarf des Speisekreises hinausgehenden Fördermenge der als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe bei bekannten Antriebssystemen ergibt sich ein hoher Energieverbrauch und somit ein erhöhter Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors sowie ein erhöhter Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebssystems.
  • Bekannte Arbeitsmaschinen der eingangs genannten Art sind weiterhin mit einer hydraulischen Lenkungseinrichtung versehen. Hierzu ist es bekannt, die Hydraulikpumpe, die das Arbeitshydrauliksystem der Arbeitsmaschine mit Druckmittel versorgt, weiterhin zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung einzusetzen. Die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems ist hierzu in der Regel zusammen mit der Speisepumpe auf dem von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebsstrang angeordnet. Zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung wird der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems ein Prioritätsventil zugeordnet, das die bevorzugte Versorgung der Lenkungshydraulik sicherstellt und der Lenkungshydraulik die angeforderte Druckmittelvolumenstrom zuteilt. Bei nicht angesteuerter Lenkungshydraulik stellt sich hierbei ein Systemgegendruck ein, der aus den Durchflusswiderständen der Leitungen und den Vorspannungen des Prioritätsventils sowie einer Umlaufdruckwaage resultieren, mittels der ein von der Hydraulikpumpe geförderter Überschussvolumenstrom zu einem Behälter abgeführt wird.
  • Bei einer schnellen Lenkbewegung steigt der von der Lenkungshydraulik angeforderte Druckmittelvolumenstrom schnell an. Aufgrund der Totzeiten in der Signalverarbeitung und der Massenträgheit der Hydraulikpumpe und des Verbrennungsmotors ist das Antriebssystem so träge, dass der Druckmittelvolumenstrom der Hydraulikpumpe nicht den hohen dynamischen Lenkanforderungen durch eine Bedienperson folgen kann. Um einen ausreichenden Druck und Druckmittelvolumenstrom zur Versorgung der Lenkungshydraulik bereitzustellen, wird bei einer als Verstellpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe durch einen mechanischen Anschlag für das minimale Verdrängervolumen der Hydraulikpumpe und einer entsprechenden Drehzahl des Verbrennungsmotors ein Mindestvolumenstrom der Hydraulikpumpe vorgehalten. Dieser von der Hydraulikpumpe zu jeder Zeit vorgehaltene Mindestvolumenstrom ermöglicht es, eine schnelle Lenkbewegung komfortabel und mit hydraulischer Unterstützung zu jedem Zeitpunkt durchführen zu können. Bei einer Lenkanforderung erhöht sich der Druckmittelbedarf der Lenkungshydraulik, wodurch die Hydraulikpumpe stärker belastet wird, um den nötigen Druck und den nötigen Volumenstrom zu liefern. Die Anpassung der Hydraulikpumpe bei einer Lenkanforderung an die höheren Druck- und Volumenstromanforderungen nimmt jedoch eine bestimmte Zeitspanne in Anspruch. Dem wird mit dem permanent von der Hydraulikpumpe geförderten Mindestvolumenstrom für die Lenkungshydraulik begegnet. Der von der Hydraulikpumpe gelieferte Mindestvolumenstrom wird bei bekannten Antriebssystemen überdimensioniert, um für schnelle Lenkvorgänge eine ausreichende Initialdruckmittelmenge zur Verfügung zu stellen und die Zeit bis zur entsprechenden Erhöhung des Verdrängervolumens der als Verstellpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe und/oder einer Drehzahlerhöhung des Verbrennungsmotors zu überbrücken. Die zur Bereitstellung des Mindestvolumenstroms der Hydraulikpumpe erforderliche Leistung wird in denjenigen Betriebspunkten, in denen keine Lenkbewegung der Lenkungshydraulik angefordert wird oder bei einer Geradeausfahrt, bei der nur geringe Lenkkorrekturen erforderlich sind, über die Umlaufdruckwaage in Wärme umgesetzt. Durch das Vorhalten des Mindestvolumenstroms der Hydraulikpumpe für die hydraulische Lenkungseinrichtung ergeben sich ein hoher Energieverbrauch mit einem entsprechend erhöhten Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors und ein erhöhter Wärmeeintrag in das Druckmittel des Antriebssystems.
  • Ein gattungsgemäßes Antriebssystem mit einer als Konstantpumpe ausgebildeten Speisepumpe und einer Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung über ein Prioritätsventil von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems ist aus der DE 10 2011 104 919 A1 bekannt. Bei dem aus der DE 10 2011 104 919 A1 bekannten Antriebssystem ist weiterhin ein Druckmittelspeicher vorgesehen, der einen zusätzlichen, im Antriebsstrang angeordneten Hydromotor des Antriebssystems antreibt, um über den Hydromotor einen hydraulischen Starter zum Starten des laufenden Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen und/oder über den Hydromotor einen Booster-Antrieb zur Verfügung zu stellen, der bei laufendem Verbrennungsmotor ein zusätzliches Drehmoment in den Antriebsstrang einleitet.
  • Bekannte gattungsgemäße Antriebssysteme weisen eine Reihe von Nachteilen auf.
  • Bei bekannten Antriebssystemen, bei denen die Speisepumpe zusammen mit einem Fahrantrieb und der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems auf dem Antriebsstrang angeordnet ist, ergibt sich eine große Baulänge des Antriebsstranges. Insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen, bei denen der Antriebsstrang in Fahrzeugquerrichtung eingebaut ist, kann die Baulänge des Antriebsstranges zu Einbauproblemen in der Arbeitsmaschine führen.
  • Sofern die Speisepumpe starr, d.h. ohne lösbare Kupplungseinrichtung, auf einer Antriebswelle des Antriebsstrangs angeordnet ist, wird durch die Speisepumpe weiterhin das Startdrehmoment erhöht, das zum Starten des abgestellten Verbrennungsmotors erforderlich ist. Insbesondere bei einem Kaltstart unter kalten Umgebungsbedingungen kann es hierbei zu Startproblemen des abgestellten Verbrennungsmotors kommen, wobei der Verbrennungsmotor nicht anspringen kann oder ein elektrischer Anlasser des Verbrennungsmotors durch Überlastung versagen kann.
  • Weiterhin erhöht sich durch die erforderliche zusätzliche Speisepumpe der Herstellungsaufwand des Antriebssystems.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das einen geringen Bauaufwand und einen geringen Bauraumbedarf für die Versorgung des Speisekreises und der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit Druckmittel aufweist und eine Energieeinsparung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Druckmittelspeicher zur Versorgung des Speisekreises und der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit Druckmittel vorgesehen ist, wobei der Druckmittelspeicher mittels einer Ladeschaltung von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems mit Druckmittel aufladbar ist. Erfindungsgemäß werden somit der Speisekreis und die hydraulische Lenkungseinrichtung mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher versorgt, der über eine Ladeschaltung von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems mit Druckmittel ausgeladen wird. Hierdurch ist eine bedarfsgerechte Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel unter Speisedruck aus dem Druckmittelspeicher möglich, wodurch keine Speisepumpe erforderlich ist. Zudem wird eine Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung möglich, ohne an einer als Verstellpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems einen Mindestvolumenstrom vorhalten zu müssen. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem kann durch die Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher eine als Verstellpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe mit dem Verdrängervolumen Null betrieben werden. Durch den Entfall der Speisepumpe und dem Entfall des vorgehaltenen Mindestvolumenstroms der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems wird somit eine Verringerung des Energieverbrauchs und somit eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors erzielt. Zudem wird die Erwärmung des Druckmittels des Antriebssystems verringert, wodurch weiterhin der Kühlbedarf zum Abkühlen des erwärmten Druckmittels verringert wird. Das erfindungsgemäße Antriebssystem benötigt somit zur Versorgung des Speisekreises keine zusätzliche Speisepumpe und zur Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung kein zusätzliches Prioritätsventil. Durch den Entfall der Speisepumpe und des Prioritätsventils für die hydraulische Lenkungseinrichtung weist das erfindungsgemäße Antriebssystem einen geringen Bauaufwand und eine geringen Bauraumbedarf auf, wobei die Baulänge des Antriebsstranges verringert werden kann. Zudem kann durch den Entfall der Speisepumpe bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem eine Verringerung des Startdrehmoments des Verbrennungsmotors erzielt werden, insbesondere bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors bei kalten Umgebungsbedingungen, wodurch das erfindungsgemäße Antriebssystem eine verbesserte Kaltstartfähigkeit aufweist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Ladeschaltung eine mit einer Förderleitung der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems verbindbare Ladeleitung auf, in der ein elektrisch ansteuerbares Ladeventil und ein Sperrventil, insbesondere ein in Richtung zum Druckmittelspeicher öffnendes Rückschlagventil, angeordnet ist. Mit einer derartigen Ladeleitung und einem in der Ladeleitung angeordneten Ladeventil kann auf einfache Weise der Ladebetrieb gesteuert werden, bei dem der Druckmittelspeicher mittels der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems aufgeladen wird. Das Sperrventil verhindert auf einfache Weise, dass sich der Druckmittelspeicher in Richtung zum Ladeventil entladen kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine zu dem Speisekreis geführte Speisedruckversorgungsleitung mittels einer ersten Verbindungsleitung mit der Ladeleitung des Druckmittelspeichers zwischen dem Ladeventil und dem Sperrventil verbunden und mittels einer zweiten Verbindungsleitung mit der Ladeleitung zwischen dem Sperrventil und dem Druckmittelspeicher verbunden, wobei ein elektrisch betätigbares Steuerventil vorgesehen ist, mit dem die Verbindung der Speisedruckversorgungsleitung mit der ersten Verbindungsleitung oder mit der zweiten Verbindungsleitung steuerbar ist. Hierdurch wird es möglich, den Speisekreis entweder über die erste Verbindungsleitung und somit über das Ladeventil und die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems mit Druckmittel zu versorgen oder über die zweite Verbindungsleitung mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher zu versorgen. Hierdurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Baugröße und des Volumens des Druckmittelspeichers.
  • Besondere Vorteile ergeben sich hierbei, wenn das Ladeventil und das Steuerventil mittels einer elektronischen Steuereinrichtung ansteuerbar ist, wobei die elektronische Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass in Betriebszuständen, in denen kein Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems betätigt ist, die Speisedruckversorgungsleitung durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils mit der ersten Verbindungsleitung verbunden ist und das Ladeventil zum Erzeugen eines Speisedruckes angesteuert ist, und in Betriebszuständen, in denen ein Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems betätigt ist, die Speisedruckversorgungsleitung durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist und das Ladeventil in eine Sperrstellung betätigt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders energieeffektive Versorgung des Speisekreises. Sofern keine Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems betätigt sind, beispielsweise im Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine, wird der Speisekreis in energetisch günstiger Weise mittels des Ladeventils von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems mit Druckmittel versorgt. Bei einer Betätigung eines oder mehrerer Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems würden sich hierbei hohe Drosselverluste an dem Ladeventil ergeben und bei der Versorgung des Speisekreises über die Hydraulikpumpe würden sich hohe Energieverluste ergeben, sofern das Druckniveau der Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems höher als das Druckniveau des Speisekreises ist. Sofern bei betätigten Verbrauchern des Arbeitshydrauliksystems die Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher erfolgt, kann eine energetisch günstige Versorgung des Speisekreises erzielt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerventil als in der zweiten Verbindungsleitung angeordnetes Schaltventil ausgebildet, das eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung mit der Speisedruckversorgungsleitung absperrende Sperrstellung und eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung mit der Speisedruckversorgungsleitung öffnende Öffnungsstellung aufweist. Mit einem derartigen Schaltventil kann auf einfache Weise die Versorgung des Speisekreises über das Ladeventil und die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems oder alternativ über den Druckmittelspeicher erfolgen.
  • Vorteilhafterweise ist hierbei in der ersten Verbindungsleitung ein in Richtung zu der Speisedruckversorgungsleitung öffnendes Rückschlagventil angeordnet. Bei der Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher kann mit einem derartigen Rückschlagventil auf einfache Weise das Abströmen von Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher an das Ladeventil verhindert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerventil eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung und an die zweite Verbindungsleitung und ausgangsseitig an die Speisedruckversorgungsleitung angeschlossen und als Schaltventil ausgebildet, das eine erste Schaltstellung, in der die erste Verbindungsleitung mit der Speisedruckversorgungsleitung verbunden ist und die zweite Verbindungsleitung abgesperrt ist, und eine zweite Schaltstellung aufweist, in der die zweite Verbindungsleitung mit der Speisedruckversorgungsleitung verbunden ist und die erste Verbindungsleitung abgesperrt ist. Mit einem derartigen Schaltventil kann ebenfalls auf einfache Weise die Versorgung des Speisekreises über das Ladeventil und die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems oder alternativ über den Druckmittelspeicher erfolgen.
  • Das Ladeventil ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil ausgebildet. Durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Druckminderventils, beispielsweise eines Proportional-Druckminderventils, wird es auf einfache Weise ermöglicht, den Speicherladedruck beim Ladevorgang des Druckmittelspeichers sowie den Speisedruck bei der Versorgung des Speisekreises über das Ladeventil von der Hydraulikpumpe abzusichern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ladeventil als Retarderventil ausgebildet, das im Bremsbetrieb des Fahrantriebs den Aufbau eines Bremsmoments ermöglicht. Sofern im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine ein Schubbetrieb auftritt, bei dem die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems angetrieben wird und die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems einen Druckmittelstrom fördert, kann mit dem als Retarderventil ausgebildeten Ladeventil mit geringem Bauaufwand ein Bremsmoment und Stützmoment zur Abbremsung der Arbeitsmaschine erzeugt werden. Weiterhin kann hierbei der Druckmittelspeicher mit freiwerdender Energie im Schubbetrieb aufgeladen werden. Mit einem als Retarderventil ausgebildeten Ladeventil kann somit auf einfache Weise durch Laden des Druckmittelspeichers im Bremsbetrieb eine Rekuperation von Bremsenergie erfolgen. Die im Druckmittelspeicher während eines Bremsbetriebs rekuperierte Menge an Druckmittel steht anschließend für die Versorgung der Lenkungseinrichtung und des Speisekreises zur Verfügung. Mit einer derartigen Rekuperation von Bremsenergie kann der Energieverbrauch des Antriebssystems und somit der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors weiter verringert werden.
  • Mit besonderem Vorteil ist in der Ladeleitung stromab des Sperrventils eine Drosseleinrichtung und ein die Drosseleinrichtung umgehendes Umgehungsventil angeordnet ist, das eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung aufweist. In einem Ladebetrieb, bei dem der Druckmittelspeicher über die Hydraulikpumpe aufgeladen wird und die Hydraulikpumpe von dem Verbrennungsmotor angetrieben ist, kann mit der Drosseleinrichtung, beispielsweise eine Blende, in der Ladeleitung eine Mengenbegrenzung der zum Druckmittelspeicher geförderten Druckmittelmenge erzielt werden. Mit dem Umgehungsventil kann die von der Drosseleinrichtung bewirkte Mengenbegrenzung im Bremsbetrieb und einer Rekuperation der Bremsenergie in den Druckmittelspeicher auf einfache Weise umgangen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist hierzu das Umgehungsventil als elektrisch ansteuerbares Schaltventil ausgebildet und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung, wobei die elektronische Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass im Bremsbetrieb des Fahrantriebs und einer Ansteuerung des Retarderventils das Schaltventil in die Öffnungsstellung betätigt ist. Hierdurch kann auf einfache Weise erzielt werden, dass im Bremsbetrieb und einer Rekuperation der Bremsenergie die Drosseleinrichtung beim Laden des Druckmittelspeichers umgangen wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die elektronische Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass im Bremsbetrieb des Fahrantriebs bis zum Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers durch eine Ansteuerung des Retarderventils ein Ladebetrieb des Druckmittespeichers erfolgt und das Steuerventil in eine die zweite Verbindungsleitung absperrende Schaltstellung betätigt ist, und im Bremsbetrieb des Fahrantriebs bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers eine Ventileinrichtung, mittels der der von der Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems im Bremsbetrieb geförderte Druckmittelstrom mit einem Behälter verbindbar ist, in eine die Hydraulikpumpe mit dem Behälter verbindenden Schaltstellung betätigt ist. Sofern im Bremsbetrieb und einer Rekuperation der Bremsenergie der Druckmittelspeicher den maximalen Ladezustand erreicht und der Bremsbetrieb, beispielsweise bei einer Gefällefahrt, weiter anhält, kann mit einer Ventileinrichtung, die die in die Ladeleitung fördernde Hydraulikpumpe mit dem Behälter verbindet, das Bremsmoment im Bremsbetrieb durch Ansteuerung des Retarderventils aufrechterhalten werden und diejenige von der Hydraulikpumpe geförderte Druckmittelmenge, die das Fassungsvermögen des Druckmittelspeichers übersteigt, zum Behälter abgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist dem Speisekreis eine Druckabsicherungseinrichtung zugeordnet, die die Speisedruckversorgungsleitung mit dem Behälter verbindet, und weist das Steuerventil die Funktion der Ventileinrichtung auf, wobei das Steuerventil bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers in die die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung mit der Speisedruckversorgungsleitung öffnenden Stellung betätigt ist. Bei vollständig gefülltem Druckmittelspeicher und weiter anhaltendem Bremsbetrieb kann hierbei ohne zusätzliche Ventile die von der Hydraulikpumpe geförderte Druckmittelmenge über die Ventileinrichtung, den Speisekreis und die sich öffnende Druckabsicherungseinrichtung des Speisekreises zum Behälter abgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist dem Speisekreis eine Druckabsicherungseinrichtung zugeordnet, die die Speisedruckversorgungsleitung mit dem Behälter verbindet, und ist in der zweiten Verbindungsleitung eine Drosseleinrichtung angeordnet, wobei eine Umgehungsleitung vorgesehen ist, die die zweite Verbindungsleitung unter Umgehung der Drosseleinrichtung und des Steuerventils mit der Speisedruckversorgungsleitung verbindet, wobei die Ventileinrichtung in der Umgehungsleitung angeordnet ist. Mit einer in der zweiten Verbindungsleitung angeordneten Drosseleinrichtung, beispielsweise einer Blende, kann auf einfache Weise eine Mengenbegrenzung des von dem Druckmittelspeicher zu dem Speisekreis abströmenden Druckmittelstroms bei der Versorgung des Speisekreises mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher erzielt werden. Mit einer Umgehungsleitung und einer darin angeordneten Ventileinrichtung kann die von der Drosseleinrichtung bewirkte Mengenbegrenzung im Bremsbetrieb bei vollständig gefülltem Druckmittelspeicher, wobei die von der Hydraulikpumpe geförderte Druckmittelmenge über die Ventileinrichtung, den Speisekreis und die sich öffnende Druckabsicherungseinrichtung des Speisekreises zum Behälter abgeführt wird, auf einfache Weise umgangen werden.
  • Mit besonderem Vorteil ist die Ventileinrichtung als elektrisch ansteuerbares Schaltventil ausgebildet, das eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung aufweist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht, wobei die elektronische Steuereinrichtung das Schaltventil bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers von der Sperrstellung in die Öffnungsstellung betätigt. Hierdurch ist eine einfache Ansteuerung des Schaltventils erzielbar, um bei vollständig geladenem Druckmittelspeicher und weiter anhaltendem Bremsbetrieb die in die Ladeleitung fördernde Hydraulikpumpe mit dem Behälter verbinden zu können.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in einer Förderleitung der Hydraulikpumpe ein Vorspannventil zur bevorzugten Versorgung des Druckmittelspeichers mit Druckmittel angeordnet, wobei das Vorspannventil eingangsseitig mit der Förderleitung der Hydraulikpumpe und ausgangsseitig mit einer zu dem Arbeitshydrauliksystem geführten Zulaufleitung sowie mit der zu dem Druckmittelspeicher geführten Ladeleitung verbunden ist. Mit einem derartigen Vorspannventil kann auf einfache Weise die Hydraulikpumpe des Arbeitshydrauliksystems zum Laden des Druckmittelspeichers verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist zur Erfassung des in dem Druckmittelspeicher vorhandenen Druckes ein Drucksensor vorgesehen, der mit einer elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht. Mit einem Drucksensor kann auf einfache Weise der Ladedruck in dem Druckmittelspeicher erfasst und der Ladebetrieb des Druckmittelspeichers gesteuert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Versorgungsleitung der Lenkungseinrichtung mit der Ladeleitung zwischen dem Druckmittelspeicher und dem Sperrventil verbunden. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher erzielt werden.
  • Sofern der Speisekreis und die hydraulische Lenkungseinrichtung bzw. der Druckmittelspeicher unterschiedliche Druckniveaus aufweisen, kann mit einem in der Speisedruckversorgungsleitung angeordneten Druckminderventil auf einfache Weise das Druckniveau des Speisekreises begrenzt werden.
  • Sofern der Druckmittelspeicher und die hydraulische Lenkungseinrichtung unterschiedliche Druckniveaus aufweisen, kann mit einem in der Versorgungsleitung der Lenkungseinrichtung angeordneten Druckminderventil auf einfache Weise das Druckniveau der hydraulischen Lenkungseinrichtung begrenzt werden.
  • Der Speisekreis weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung einen oder mehrere der folgenden Verbraucher auf:
    • eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Verdrängervolumens der Hydraulikpumpe,
    • eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des Verdrängervolumens einer hydrostatischen Verstellpumpe und/oder eine Verstelleinrichtung eines hydrostatischen Verstellmotors eines hydrostatischen Fahrantriebs des Antriebssystems,
    • eine Einspeisevorrichtung des hydrostatischen Fahrantriebs,
    • eine hydraulische Bremseinrichtung der Arbeitsmaschine,
    • Vorsteuerventile für die Steuerwegeventile des Arbeitshydrauliksystems,
    • eine Kühlereinrichtung zum Kühlen des Druckmittels des Antriebssystems.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
    • Figur 1
    den Schaltplan einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems,
    Figur 2
    einen Ausschnitt der Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung,
    Figur 3
    den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems und
    Figur 4
    einen Ausschnitt der Figur 3 in einer vergrößerten Darstellung.
  • In den Figuren 1 bis 4 sind Hydraulikschaltpläne erfindungsgemäßer hydrostatischer Antriebssysteme 1 einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eine als Gegengewichtsgabelstapler ausgebildeten Flurförderzeugs, dargestellt. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Die Antriebssysteme 1 gemäß den Figuren 1 bis 4 umfassen jeweils ein Arbeitshydrauliksystem 2, eine hydraulische Lenkungseinrichtung 3 und eine hydraulische Bremseinrichtung 4. Das Antriebssystem 1 umfasst weiterhin einen Fahrantrieb 5 des Flurförderzeugs, der in den dargestellten Ausführungsbeispielen als hydrostatischer Fahrantrieb ausgebildet ist.
  • Der hydrostatische Fahrantrieb 5 umfasst eine Fahrpumpe 6, die im geschlossenen Kreislauf an Fahrmotoren 7a, 7b angeschlossen ist, die mit den angetriebenen Rädern 9a, 9b der Arbeitsmaschine in trieblicher Verbindung stehen. Die Fahrpumpe 6 ist als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe ausgebildet, zu deren Verstellung des Fördervolumens eine Verstelleinrichtung 10 vorgesehen ist. Der geschlossene Kreislauf des hydrostatischen Fahrantriebs 5 ist weiterhin mit einer Einspeisevorrichtung 11 versehen. Die Verstelleinrichtung 10 und die Einspeisevorrichtung 11 stehen zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung 12 in Verbindung.
  • Die hydraulische Lenkungseinrichtung 3 umfasst einen hydraulischen Lenkzylinder 15, der mittels eines Lenkventils 16 betätigbar ist. Das Lenkventil 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Lenkorbitrol ausgebildet, das mechanisch betätigbar ist und zur Betätigung mit einem Lenkbetätigungsorgan 17, beispielsweise einem Lenkrad, in mechanischer Wirkverbindung steht. Das Lenkventil 16 steht zur Versorgung mit Druckmittel mit einer Versorgungsleitung 18 in Verbindung. Ein Ausgang des als Closed-Center-Steuerventil ausgebildeten Lenkventils 16 ist an eine zu einem Behälter 20 geführte Ablaufleitung 19 angeschlossen.
  • Die hydraulische Bremseinrichtung 4 weist als Verbraucher eine Bremse 30 auf, beispielsweise eine Federspeicherbremse, die den angetriebenen Rädern 9a, 9b zugeordnet ist und mittels eines Bremsventils 31 betätigbar ist. Das Bremsventil 31 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als mechanisch betätigbares Druckregelventil ausgebildet, das den Bremslüftdruck in einer Bremsleitung 32 steuert, die an einen in Richtung einer Lösestellung wirkenden Druckraum der Federspeicherbremse angeschlossen ist. Das Bremsventil 31 steht zur Betätigung mit einem Bremsbetätigungsorgan 33, beispielsweise einem Bremspedal, in mechanischer Wirkverbindung. Das Bremsventil 31 ist an eine Zulaufleitung 34, an eine zu dem Behälter 20 geführte Ablaufleitung 35 und an die Bremsleitung 32 angeschlossen.
  • Das Arbeitshydrauliksystem 2 umfasst in den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen einen Hubantrieb 40, einen Neigeantrieb 41 und einen oder mehrere Zusatzverbraucher 42, 43, beispielsweise einen hydraulischen Seitenschieber.
  • Zur Versorgung des Hubantriebs 40, des Neigeantriebs 41 und der gegebenenfalls vorhandenen Zusatzverbrauchers 42, 43 mit Druckmittel ist eine Hydraulikpumpe 45 des Arbeitshydrauliksystems 2 vorgesehen, die von einem Verbrennungsmotor 46 als Antriebsmotor angetrieben ist.
  • Der Verbrennungsmotor 46 treibt weiterhin die Fahrpumpe 6 des hydrostatischen Fahrantriebs 5 an.
  • Die Hydraulikpumpe 45 ist im offenen Kreislauf betrieben und saugt Druckmittel über eine Ansaugleitung 48 aus dem Behälter 20 an und fördert das Druckmittel in eine Förderleitung 50. In der Förderleitung ist eine Filtereinrichtung 49 angeordnet. Die Förderleitung 50 ist an einen Anschluss P eines Steuerventilblocks 51 des Arbeitshydrauliksystems 2 angeschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Arbeitshydraulikpumpe 45 als im Fördervolumen verstellbare Verstellpumpe ausgebildet, zu deren Verstellung des Fördervolumens eine Verstelleinrichtung 45a vorgesehen ist. Zur Versorgung mit Druckmittel ist die Verstelleinrichtung 45a mit der Versorgungsleitung 12 verbunden.
  • Der Steuerventilblock 51 des Arbeitshydrauliksystems 2 enthält ein Steuerwegeventil 52 zur Steuerung des Hubantriebs 40, ein Steuerwegeventil 53 zur Steuerung des Neigeantriebs 41 und Steuerwegeventile 54, 55 zur Steuerung der gegebenenfalls vorhandenen Zusatzverbraucher 42, 43.
  • Der Anschluss P ist in dem Steuerventilblock 51 - wie in den Figuren 2 und 4 näher ersichtlich ist - mit einer Zulaufleitung 60 verbindbar, an die mittels entsprechender Förderzweigleitungen die Steuerwegeventile 52, 53, 54, 55 angeschlossen sind. Ein Anschluss T des Steuerventilblocks 51, an den eine zu dem Behälter 20 geführte Tankleitung 61 angeschlossen ist, steht in dem Steuerventilblock 51 mit einer Behälterleitung 62 in Verbindung, an die mittels Behälterzweigleitungen die Steuerwegeventil 52, 53, 54, 55 angeschlossen sind. Die Steuerwegeventil 52, 53, 54, 55 sind jeweils als Load-Sensing-Wegeventile ausgebildet, wobei bei einer Ansteuerung der Steuerwegeventile 52, 53, 54, 55 und somit einer Betätigung der Verbrauchers 40, 41, 42, 42 der höchste Lastdruck in eine Lastdruckmeldeleitung 63 des Arbeitshydrauliksystems 2 gemeldet wird.
  • Die Steuerwegeventile 52, 53, 54, 55 sind als vorgesteuerte Steuerwegeventile ausgebildet und jeweils elektro-hydraulisch betätigbar. Hierzu sind zur Betätigung des Steuerwegeventils 52 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 52a, 52b, zur Betätigung des Steuerwegeventils 53 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 53a, 53b, zur Betätigung des Steuerwegeventils 54 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 54a, 54b und zur Betätigung des Steuerwegeventils 55 elektrisch betätigbare Vorsteuerventile 55a, 55b vorgesehen. Die Vorsteuerventile 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b sind beispielsweise als mittels eines Proportionalmagneten betätigbare Druckminderventile ausgebildet. Die Vorsteuerventile 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b stehen eingangsseitig zur Versorgung mit einem Steuerdruck mit einer Steuerdruckleitung 68 des Steuerventilblocks 51 in Verbindung. Bei einer elektrischen Ansteuerung und somit einer Betätigung erzeugen die Vorsteuerventile 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b aus dem in der Steuerdruckleitung 68 anstehenden Steuerdruck einen Betätigungsdruck, der das entsprechende Steuerwegeventil 52, 53, 54, 55 in eine entsprechende Steuerstellung zur Betätigung des Verbrauchers 40, 41, 42, 43 beaufschlagt.
  • Die Lastdruckmeldeleitung 63 ist an eine Förderstromregeleinrichtung 70 des Steuerventilblocks 51 geführt. Die Förderstromregeleinrichtung 70 ist als Eingangsdruckwaage ausgebildet, die in einer die Zulaufleitung 60 mit der Behälterleitung 62 verbindenden Verbindungsleitung 71 angeordnet ist. Die Eingangsdruckwaage ist hierbei in Richtung einer Sperrstellung von dem in der Lastdruckmeldeleitung 63 anstehenden Lastdruck der Verbraucher 40, 41, 42, 43 und einer Feder beaufschlagbar. In Richtung einer Durchflussstellung ist die Eingangsdruckwaage von dem in der Zulaufleitung 60 anstehenden Förderdruck beaufschlagbar.
  • Der Steuerventilblock 51 weist zur Freigabe der Steuerwegeventile 52, 53, 54, 55 und der entsprechenden Bewegungen der Verbraucher 40, 41, 42, 43 ein Freigabeventil 73 auf. Das Freigabeventil 73 steuert die Steuerdruckleitung 68 und die Lastdruckmeldeleitung 63 an und ist elektrisch betätigbar.
  • Die erfindungsgemäßen Antriebssysteme 1 umfassen einen Speisekreis 100, dessen Verbraucher in den dargestellten Ausführungsbeispielen von der Verstelleinrichtung 45a der als Verstellpumpe ausgebildeten Hydraulikpumpe 45 des Arbeitshydrauliksystems 2, der Verstelleinrichtung 10 der als Verstellpumpe ausgebildeten Fahrpumpe 6 des Fahrantriebs 5, der Bremseinrichtung 4 und der Einspeisevorrichtung 11 des hydrostatischen Fahrantriebs 5 gebildet sind. Weiterhin bildet der Speisekreis 100 die Steuerdruckquelle für die Vorsteuerventile 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b der Steuerwegeventil 52, 53, 54, 55 des Arbeitshydrauliksystems 2.
  • Der Speisekreis 100 umfasst eine Speisedruckversorgungsleitung 101, an die die Verbraucher des Speisekreises 100 angeschlossen sind. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind an die Speisedruckversorgungsleitung 101 die Zulaufleitung 34 der Bremseinrichtung 4, die Versorgungsleitung 12 der Verstelleinrichtungen 10, 45a und der Einspeisevorrichtung 11 sowie mittels einer Verbindungsleitung 102 die Steuerdruckleitung 68 des Steuerventilblocks 51 angeschlossen. Der Speisekreis 100 ist mittels einer Druckabsicherungseinrichtung 103 abgesichert, die in den dargestellten Ausführungsbeispielen von einem Druckbegrenzungsventil gebildet ist, das der Speisedruckversorgungsleitung 101 zugeordnet ist. Die Druckabsicherungseinrichtung 103 steht ausgangsseitig mit einem Gehäuse 6a der Fahrpumpe 6 in Verbindung. Das Gehäuse 6a steht mit dem Behälter 20 mittels einer Kühlerleitung 105, in der eine Kühlereinrichtung 106 zum Kühlen des Druckmittels des Antriebssystems 1 angeordnet ist, und mittels einer Kühlerumgehungsleitung 107 in Verbindung. In der Kühlerumgehungsleitung 107 ist ein in Richtung zum Behälter 20 öffnendes Vorspannventil 108, beispielsweise ein vorgespanntes Rückschlagventil, angeordnet. Die Kühlereinrichtung 107 bildet somit einen weiteren Verbraucher des Speisekreises 100.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Antriebssystem 1 einen Druckmittelspeicher 80, beispielsweise einen Membranspeicher, der zur Versorgung des Speisekreises 100 und der Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel vorgesehen ist. Zum Laden mit Druckmittel ist der Druckmittelspeicher mit der Hydraulikpumpe 45 des Arbeitshydrauliksystems 2 verbindbar.
  • Zum Laden des Druckmittelspeichers 50 ist eine Ladeschaltung 81 vorgesehen. Die Ladeschaltung 81 ist in einer Speicherladesektion 82 eingebaut, die an den Steuerventilblock 51 des Arbeitshydrauliksystems 2 angebaut ist.
  • Die Ladeschaltung 81 weist ein Vorspannventil 84 auf, das die bevorzugte Versorgung des Druckmittelspeichers 80 mit Druckmittel der Hydraulikpumpe 45 sicherstellt. Das Vorspannventil 84 steht eingangsseitig mit der Förderleitung 50 der Hydraulikpumpe 45 in Verbindung. Das Vorspannventil 84 ist ausgangsseitig an die zu den Steuerwegeventilen 52, 53, 54, 55 des Arbeitshydrauliksystems 2 geführten Zulaufleitung 60 sowie an eine zu dem Druckmittelspeicher 80 geführte Ladeleitung 83 angeschlossen.
  • Das Vorspannventil 84 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet, das - wie in den Figuren 2 und 4 näher dargestellt ist - eine erste Steuerstellung 84a aufweist, in der die Förderleitung 50 der Hydraulikpumpe 45 mit der Ladeleitung 83 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 50 mit der Zulaufleitung 60 des Arbeitshydrauliksystems 2 abgesperrt ist, und eine zweite Steuerstellung 84b aufweist, in der die Förderleitung 50 der Hydraulikpumpe 45 mit der Zulaufleitung 60 des Arbeitshydrauliksystems 2 verbunden ist und die Verbindung der Förderleitung 50 mit der Ladeleitung 83 abgesperrt ist. In einer zwischen den Steuerstellungen 84a, 84b ausgebildeten Zwischenstellung, ist die Förderleitung 50 an die Ladeleitung 83 und an die Zulaufleitung 62 angeschlossen.
  • Das Vorspannventil 84 ist von dem in der Ladeleitung 83 stromauf eines elektrisch ansteuerbaren Ladeventils 85 der Ladeschaltung 81, das in der Ladeleitung 53 angeordnet ist und den Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80 steuert, anstehenden Druck in Richtung der zweiten Steuerstellung 84b betätigbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 86 vorgesehen, die an die Ladeleitung 83 stromauf des Ladeventils 85 angeschlossen ist und zu einer in Richtung der zweiten Steuerstellung 84b wirkenden Steuerfläche des Vorspannventils 84 geführt ist. In Richtung der ersten Steuerstellung 84a ist das Vorspannventil 84 von einer Feder 87 sowie dem in der Ladeleitung 83 stromab des Ladeventils 85 anstehenden Druck betätigbar. Hierzu ist an eine in Richtung der ersten Steuerstellung 84a wirkenden Steuerfläche des Vorspannventils eine Steuerdruckleitung 88 angeschlossen ist, die mit der Ladeleitung 83 stromab des Ladeventils 85 in Verbindung steht.
  • Zur Absicherung eines maximalen Ladedruckes des Druckmittelspeichers 80 ist ein Druckabschneideventil 89, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, vorgesehen, das der Steuerdruckleitung 88 zugeordnet ist. Das Druckabschneideventil 89 verbindet im geöffneten Zustand die Steuerdruckleitung 88 mit der Behälterleitung 62 und ist auf einen Ansprechdruck eingestellt, der dem maximalen Ladedruck des Druckmittelspeichers 80 entspricht.
  • Das Ladeventil 85 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil ausgebildet. Das Druckminderventil steht an einem Anschluss mit dem zu dem Vorspannventil 84 geführten Abschnitt der Ladeleitung 83 in Verbindung und an einem weiteren Anschluss mit dem zu dem Druckmittelspeicher 80 geführten Abschnitt der Ladeleitung 83. Ein weiterer Anschluss des Druckminderventils ist mit der Behälterleitung 62 verbunden.
  • Das Ladeventil 85 steht zur Ansteuerung mit einer elektronischen Steuereinrichtung 90 in Wirkverbindung.
  • Zur Erfassung des in dem Druckmittelspeicher 80 vorhandenen Druckes ist ein Drucksensor 91 vorgesehen, der mit der elektronischen Steuereinrichtung 90 in Verbindung steht.
  • In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 ist das Ladeventil 85 weiterhin als Retarderventil ausgebildet, das im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine eine Rekuperation der Bremsenergie ermöglicht, indem der Druckmittelspeicher 80 mit Druckmittel aufgeladen wird, das von der Hydraulikpumpe 45 gefördert wird. Im Bremsbetrieb drehen sich die Druckverhältnisse in dem geschlossenen Kreislauf des Fahrantriebs 5 um und die Fahrpumpe 6 arbeitet als Motor, der die Hydraulikpumpe 45 antreibt, die Druckmittel über das als Retarderventil arbeitende Ladeventil 85 in den Druckmittelspeicher 80 fördert.
  • In der Ladeleitung 83 ist stromab des elektrisch ansteuerbaren Ladeventils 85 ein in Richtung zum Druckmittelspeicher 80 öffnendes Sperrventil 95 angeordnet. Das Sperrventil 95 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil, beispielsweise federvorgespanntes Rückschlagventil, ausgebildet.
  • Zur Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 ist die Versorgungsleitung 18 der Lenkungseinrichtung 3 mit der Ladeleitung 83 zwischen dem Sperrventil 95 und dem Druckmittelspeicher 85 verbunden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist in der Speisedruckversorgungsleitung 101 stromauf der Anschlüsse der Verbraucher des Speisekreises 100 ein Druckminderventil 110 angeordnet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist in der Versorgungsleitung 18 der Lenkungseinrichtung 3 ein Druckminderventil 110 angeordnet. Zur Druckabsicherung der Lenkungseinrichtung 3 ist in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 der Versorgungsleitung 18 eine Druckabsicherungseinrichtung 112, beispielsweise ein Druckbegrenzungsventil, zugeordnet.
  • In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 ist die zu dem Speisekreis 100 geführte Speisedruckversorgungsleitung 101 mittels einer ersten Verbindungsleitung 120 mit der Ladeleitung 83 des Druckmittelspeichers 80 zwischen dem Ladeventil 85 und dem Sperrventil 95 verbindbar und mittels einer zweiten Verbindungsleitung 121 mit der Ladeleitung 83 zwischen dem Sperrventil 95 und dem Druckmittelspeicher 80 verbindbar. Mit einem elektrisch betätigbaren Steuerventil 125 ist die Verbindung der Speisedruckversorgungsleitung 101 mit der ersten Verbindungsleitung 120 oder mit der zweiten Verbindungsleitung 121 steuerbar.
  • Das elektrisch betätigbare Steuerventil 125 steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 90 in Verbindung.
  • Die elektronische Steuereinrichtung 90 dient weiterhin zur Ansteuerung der Vorsteuerventile 52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b der Steuerwegeventile 52-55 und steht hierzu eingangsseitig mit Sollwertgebern 116, beispielsweise Joysticks, in Verbindung.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist das Steuerventil 125 als in der zweiten Verbindungsleitung 121 angeordnetes Schaltventil 126 ausgebildet, das eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung 121 mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 absperrende Sperrstellung 126a und eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung 121 mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 öffnende Öffnungsstellung 126b aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 126 von einer Feder 127 in die Sperrstellung 126a betätigt und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 128, beispielsweise einem Schaltmagnet, in die Öffnungsstellung 126b betätigbar.
  • In der ersten Verbindungsleitung 120 ist in den Figuren 1 und 2 ein in Richtung zu der Speisedruckversorgungsleitung 101 öffnendes Rückschlagventil 129 angeordnet. Das Rückschlagventil 129 verhindert einen Rückfluss von Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 zu dem Ladeventil 85, wenn in der Durchflussstellung 126b des Schaltventils 126 der Speisekreis 100 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 versorgt wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist das Steuerventil 125 als Dreianschluss-Zweistellungs-Schaltventil 130 ausgebildet, das eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung 120 und an die zweite Verbindungsleitung 121 angeschlossen ist und ausgangsseitig mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 verbunden ist. Das Schaltventil 130 weist eine erste Schaltstellung 130a auf, in der die erste Verbindungsleitung 120 mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 verbunden ist und die zweite Verbindungsleitung 121 abgesperrt ist, und eine zweite Schaltstellung 130b auf, in der die zweite Verbindungsleitung 121 mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 verbunden ist und die erste Verbindungsleitung 120 abgesperrt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 130 von einer Feder 131 in die erste Schaltstellung 130a betätigt und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 132, beispielsweise einem Schaltmagnet, in die zweite Schaltstellung 130b betätigbar.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist in der Ladeleitung 83 stromab des Sperrventils 95 eine Drosseleinrichtung 140, beispielsweise eine Blende, und ein die Drosseleinrichtung 140 umgehendes Umgehungsventil 141 angeordnet, das eine Sperrstellung 141 a und eine Öffnungsstellung 141 b aufweist. Die Drosseleinrichtung 140 ermöglicht eine Mengenbegrenzung im Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80.
  • Das Umgehungsventil 141 ist als elektrisch ansteuerbares Schaltventil ausgebildet, das zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 90 in Verbindung steht. Das Umgehungsventil 141 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Feder 142 in die Öffnungsstellung 141 b und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 143, beispielsweise einem Schaltmagnet, in die Sperrstellung 141a betätigbar.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist in der zweiten Verbindungsleitung 121 eine Drosseleinrichtung 150, beispielsweise eine Blende, angeordnet, die eine Mengenbegrenzung bei der Versorgung des Speisekreis 100 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 ermöglicht. Weiterhin ist eine Umgehungsleitung 151 vorgesehen, die die zweite Verbindungsleitung 121 unter Umgehung der Drosseleinrichtung 150 und des Steuerventils 125 mit der Speisedruckversorgungsleitung 101 verbindet. In der Umgehungsleitung 151 ist eine Ventileinrichtung 152 angeordnet, die als elektrisch ansteuerbares Schaltventil 153 ausgebildet ist, das eine Sperrstellung 153a und eine Öffnungsstellung 153b aufweist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 90 in Verbindung steht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 153 von einer Feder 154 in die Sperrstellung 153a betätigt und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 155, beispielsweise einem Schaltmagnet, in die Öffnungsstellung 155b betätigbar.
  • Bei der Figur 4 sind das Steuerventil 125, die Drosseleinrichtungen 140, 150, das Umgehungsventil 141, die Ventileinrichtung 152, das Druckminderventil 110 und die Druckabsicherungseinrichtung 112 in einer Ventilsektion 160 eingebaut, die an die Speicherladesektion 82 und somit an den Steuerventilblock 51 des Arbeitshydrauliksystems 2 angebaut ist.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem der Figuren 1 und 2 arbeitet wie folgt.
  • Sofern die elektronische Steuereinrichtung 90 anhand des Drucksensors 91 einen unzureichenden Ladezustand des Druckmittelspeichers 80 ermittelt, erfolgt durch Ansteuerung des Ladeventils 85 ein Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80, in dem der Druckmittelspeicher 80 mit Druckmittel aufgeladenen wird, das von der Hydraulikpumpe 45 gefördert wird. Durch die Ansteuerung des Vorspannventils 84 durch den am Ausgang des Ladeventils 85 anstehenden Druck wird hierbei erzielt, dass sich der Förderdruck der Hydraulikpumpe 45 entsprechend erhöht. Das Vorspannventil 84 ermöglicht weiterhin, dass im Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80 und gleichzeitigem Betrieb eines oder mehrere Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 die von der Hydraulikpumpe 5 geförderte Überschussmenge, die den Bedarf zum Laden des Druckmittelspeichers 80 übersteigt, in der Zulaufleitung 60 zur Versorgung der Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 ansteht.
  • Sofern die Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 nicht betätigt sind, beispielsweise in einem Fahrbetrieb, erfolgt die Versorgung der Verbraucher des Speisekreises 100 durch entsprechende Ansteuerung des Ladeventils 85. Das Steuerventil 125 befindet sich hierbei in der Sperrstellung 126a. Die Verbraucher des Speisekreises 100 werden somit durch den Anschluss der Speisedruckversorgungsleitung 101 über die erste Verbindungsleitung 120 an die Ladeleitung 83 über das Ladeventil 85 mit von der Hydraulikpumpe 45 gefördertem Druckmittel versorgt. Durch entsprechende Ansteuerung des Ladeventils 85 kann die Höhe des Speisedruckes in dem Speisekries 100 gesteuert werden. Die Druckabsicherung des Speisedruckes im Speisekreis 100 erfolgt an der Druckbegrenzungseinrichtung 103.
  • Sofern ein oder mehrere Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 betätigt sind, kann ein Betriebszustand auftreten, bei denen die Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 ein höheres Druckniveau erfordern als der Speisedruck des Speisedruckkreises 100, beispielsweise beim Heben einer schweren Last mittels des Hubantriebs 40. Bei der Versorgung des Speisekreises 100 über das Ladeventil 85 ergäbe sich hierbei ein energetisch ungünstiger Betrieb, da am Ladeventil 85 ein hoher Druck abgedrosselt wird. Um dies zu vermeiden, wird bei der Betätigung eines oder mehrerer Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 von der elektronischen Steuereinrichtung 90 das Ladeventil 85 in eine Sperrstellung betätigt, in der kein Aufbau eines Druckes in der Ladeleitung 83 stromab des Ladeventils 85 erfolgt. Um die Verbraucher des Speisekreises 100 im Parallelbetrieb mit den Verbrauchern des Arbeitshydrauliksystems 2 mit Druckmittel zu versorgen, steuert die elektronische Steuereinrichtung 90 das Steuerventil 125 in die Öffnungsstellung 126b. Die Verbraucher des Speisekreises 100 werden somit durch den Anschluss der Speisedruckversorgungsleitung 101 an die zweite Verbindungsleitung 121 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 versorgt.
  • Die Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 erfolgt unabhängig von der Versorgung der Verbraucher des Speisekreises 100 über die Versorgungsleitung 18 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80, der über das Ladeventil 85 und das Vorspannventil 84 von der Hydraulikpumpe 45 mit Druckmittel versorgt und aufgeladen wird.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 ermöglicht weiterhin Abbremsen der Arbeitsmaschine über das als Retarderventil ausgebildete Ladeventil 85. Im Bremsbetrieb, wobei die Hydraulikpumpe 45 im Schubbetrieb der Arbeitsmaschine von der als Motor arbeitenden Fahrpumpe 6 angetrieben wird, erfolgt somit die Abbremsung über das als Retarderventil ausgebildete Ladeventil 85, das von der elektronischen Steuereinrichtung 90 entsprechend angesteuert wird. Im Bremsbetrieb fördert die von der als Motor arbeitenden Fahrpumpe 6 angetriebene Hydraulikpumpe 45 Druckmittel über das Vorspannventil 84 und das Ladeventil 85 in die Ladeleitung 83. Hierbei wird ein Bremsmoment und somit ein Stützmoment erzeugt, das für die Abbremsung der Arbeitsmaschine genutzt werden kann.
  • Beim Abbremsen der Arbeitsmaschine kann weiterhin eine Rekuperation von Bremsenergie (Nutzbremsen) durch einen Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80 erfolgen. Die während des Bremsens in dem Druckmittelspeicher 80 rekuperierte Menge an Druckmittel steht zur Versorgung der Lenkungshydraulik 3 sowie der Verbraucher des Speisekreises 100 zur Verfügung. Sofern im Bremsbetrieb der Druckmittelspeicher 80 vollständig aufgeladen ist und der Bremsbetrieb weiter anhält, beispielsweise bei einer Gefällefahrt, steuert die elektronische Steuereinrichtung 90 das Steuerventil 125 in die Öffnungsstellung 125b, so dass die von der Hydraulikpumpe 45 geförderte Druckmittelmenge über das geöffnete Steuerventil 125 in die Speisedruckversorgungsleitung 101 und die Druckbegrenzungseinrichtung 103 des Speisekreises 100 zum Behälter 20 abgeführt wird. Das Bremsmoment wird hierbei aufrechterhalten.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem der Figuren 3 und 4 arbeitet wie folgt.
  • Sofern die elektronische Steuereinrichtung 90 anhand des Drucksensors 91 einen unzureichenden Ladezustand des Druckmittelspeichers 80 ermittelt, erfolgt durch Ansteuerung des Ladeventils 85 ein Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80, in dem der Druckmittelspeicher 80 mit Druckmittel aufgeladenen wird, das von der Hydraulikpumpe 45 gefördert wird. Durch die Ansteuerung des Vorspannventils 84 durch den am Ausgang des Ladeventils 85 anstehenden Druck wird hierbei erzielt, dass sich der Förderdruck der Hydraulikpumpe 45 entsprechend erhöht. Hierbei befindet sich das Umgehungsventil 141 in der Sperrstellung 141 a, so dass mit der Drosseleinrichtung 140 eine Mengenbegrenzung des dem Druckmittelspeicher 80 zuströmenden Druckmittelstroms erzielt wird. Die Ventileinrichtung 152 befindet sich in der Sperrstellung 153a. Das Vorspannventil 84 ermöglicht weiterhin, dass im Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80 und gleichzeitigem Betrieb eines oder mehrere Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 die von der Hydraulikpumpe 5 geförderte Überschussmenge, die den Bedarf zum Laden des Druckmittelspeichers 80 übersteigt, in der Zulaufleitung 60 zur Versorgung der Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 ansteht.
  • Sofern die Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 nicht betätigt sind, beispielsweise in einem Fahrbetrieb, erfolgt die Versorgung der Verbraucher des Speisekreises 100 durch entsprechende Ansteuerung des Ladeventils 85. Das Steuerventil 125 befindet sich hierbei in der ersten Schaltstellung 130a. Die Ventileinrichtung 152 befindet sich in der Sperrstellung 153a. Die Verbraucher des Speisekreises 100 werden somit durch den Anschluss der Speisedruckversorgungsleitung 101 über die erste Verbindungsleitung 120 an die Ladeleitung 83 über das Ladeventil 85 mit von der Hydraulikpumpe 45 gefördertem Druckmittel versorgt. Durch entsprechende Ansteuerung des Ladeventils 85 kann die Höhe des Speisedruckes in dem Speisekreis 100 gesteuert werden. Die Druckabsicherung des Speisedruckes im Speisekreis 100 erfolgt an der Druckbegrenzungseinrichtung 103.
  • Sofern ein oder mehrere Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 betätigt sind, kann ein Betriebszustand auftreten, bei denen die Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 ein höheres Druckniveau erfordern als der Speisedruck des Speisedruckkreises 100, beispielsweise beim Heben einer schweren Last mittels des Hubantriebs 40. Bei der Versorgung des Speisekreises 100 über das Ladeventil 85 ergäbe sich hierbei ein energetisch ungünstiger Betrieb, da am Ladeventil 85 ein hoher Druck abgedrosselt wird. Um dies zu vermeiden, wird bei der Betätigung eines oder mehrerer Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems 2 von der elektronischen Steuereinrichtung 90 das Ladeventil 85 in eine Sperrstellung betätigt, in der kein Aufbau eines Druckes in der Ladeleitung 83 stromab des Ladeventils 85 erfolgt. Um die Verbraucher des Speisekreises 100 im Parallelbetrieb mit den Verbrauchern des Arbeitshydrauliksystems 2 mit Druckmittel zu versorgen, steuert die elektronische Steuereinrichtung 90 das Steuerventil 125 in die zweite Steuerstellung 130b. Die Ventileinrichtung 152 befindet sich weiterhin in der Sperrstellung 153a. Die Verbraucher des Speisekreises 100 werden somit durch den Anschluss der Speisedruckversorgungsleitung 101 an die zweite Verbindungsleitung 121 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80 versorgt. Die Drosseleinrichtung 150 ermöglicht hierbei eine Mengenbegrenzung des aus dem Druckmittelspeicher 80 zur Versorgung des Speisekreises 100 entnommenen Druckmittelstroms.
  • Die Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 erfolgt unabhängig von der Versorgung der Verbraucher des Speisekreises 100 über die Versorgungsleitung 18 und das darin angeordnete Druckminderventil 110 mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 80, der über das Ladeventil 85 und das Vorspannventil 84 von der Hydraulikpumpe 45 mit Druckmittel versorgt und aufgeladen wird. Die Druckabsicherung der Lenkungseinrichtung 3 erfolgt mittels der Druckabsicherungseinrichtung 112.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem 1 ermöglicht weiterhin Abbremsen der Arbeitsmaschine über das als Retarderventil ausgebildete Ladeventil 85. Im Bremsbetrieb, wobei die Hydraulikpumpe 45 im Schubbetrieb der Arbeitsmaschine von der als Motor arbeitenden Fahrpumpe 6 angetrieben wird, erfolgt somit die Abbremsung über das als Retarderventil ausgebildete Ladeventil 85, das von der elektronischen Steuereinrichtung 90 entsprechend angesteuert wird. Im Bremsbetrieb fördert die von der als Motor arbeitenden Fahrpumpe 6 angetriebene Hydraulikpumpe 45 Druckmittel über das Vorspannventil 84 und das Ladeventil 85 in die Ladeleitung 83. Hierbei wird ein Bremsmoment und somit ein Stützmoment erzeugt, das für die Abbremsung der Arbeitsmaschine genutzt werden kann.
  • Beim Abbremsen der Arbeitsmaschine kann weiterhin eine Rekuperation von Bremsenergie (Nutzbremsen) durch einen Ladebetrieb des Druckmittelspeichers 80 erfolgen. Hierbei wird von der elektronischen Steuereinrichtung 90 das Umgehungsventil 141 in die Öffnungsstellung 141 b betätigt, um ein Laden des Druckmittelspeichers 80 unter Umgehung der Drosseleinrichtung 140 zu erzielen. Die während des Bremsens in dem Druckmittelspeicher 80 rekuperierte Menge an Druckmittel steht zur Versorgung der Lenkungshydraulik 3 sowie der Verbraucher des Speisekreises 100 zur Verfügung. Sofern im Bremsbetrieb der Druckmittelspeicher 80 vollständig aufgeladen ist und der Bremsbetrieb weiter anhält, beispielsweise bei einer Gefällefahrt, steuert die elektronische Steuereinrichtung 90 die Ventileinrichtung 152 von der Sperrstellung 153a in die Öffnungsstellung 153b, so dass die von der Hydraulikpumpe 45 geförderte Druckmittelmenge über die geöffnete Ventileinrichtung 152 unter Umgehung der Drosseleinrichtung 150 in die Speisedruckversorgungsleitung 101 abströmen kann und über die Druckbegrenzungseinrichtung 103 des Speisekreises 100 zum Behälter 20 abgeführt wird. Das Bremsmoment wird hierbei aufrechterhalten.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem der Figuren 1 bis 4 weist eine Reihe von Vorteilen auf.
  • Durch die erfindungsgemäße Versorgung des Speisekreises 100 mit Druckmittel ist keine separate Speisepumpe erforderlich, wodurch sich der Bauaufwand und der Bauraumbedarf des Antriebssystems verringert. Durch den Entfall der Speisepumpe wird weiterhin das Schleppmoment des Antriebsstranges verringert, wodurch sich eine verbesserte Kaltstartfähigkeit des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 ergibt. Zudem kann bei der Erfindung eine energetisch günstige Versorgung der hydraulischen Lenkungseinrichtung 3 und des Speisekreises 100 mit Druckmittel erzielt werden, wodurch sich ein geringer Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors 46 ergibt. Weiterhin ergibt sich bei der Erfindung bei der Versorgung der Lenkungseinrichtung 3 und des Speisekreises 100 ein geringer Wärmeeintrag in das Druckmittel und somit ein geringer Kühlbedarf für das Druckmittel des Antriebssystems.

Claims (21)

  1. Hydrostatisches Antriebssystem (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (46) und einem von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebenen Fahrantrieb (5) sowie einem von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebenen Arbeitshydrauliksystem (2), wobei das Arbeitshydrauliksystem (2) mindestens eine von dem Verbrennungsmotor (46) angetriebene Hydraulikpumpe (45) aufweist, wobei das Antriebssystem (1) einen hydraulischen Speisekreis (100) und eine hydraulische Lenkungseinrichtung (3) aufweist und mit mindestens einem Druckmittelspeicher (80) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmittelspeicher (80) zur Versorgung des Speisekreises (100) und der hydraulischen Lenkungseinrichtung (3) mit Druckmittel vorgesehen ist, wobei der Druckmittelspeicher (80) mittels einer Ladeschaltung (81) von der Hydraulikpumpe (45) des Arbeitshydrauliksystems (1) mit Druckmittel aufladbar ist.
  2. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeschaltung (81) eine mit einer Förderleitung (50) der Hydraulikpumpe (45) des Arbeitshydrauliksystems (2) verbindbare Ladeleitung (83) aufweist, in der ein elektrisch ansteuerbares Ladeventil (85) und ein Sperrventil (95), insbesondere ein in Richtung zum Druckmittelspeicher (80) öffnendes Rückschlagventil, angeordnet ist.
  3. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu dem Speisekreis (100) geführte Speisedruckversorgungsleitung (101) mittels einer ersten Verbindungsleitung (120) mit der Ladeleitung (83) des Druckmittelspeichers (80) zwischen dem Ladeventil (85) und dem Sperrventil (95) verbunden ist und mittels einer zweiten Verbindungsleitung (121) mit der Ladeleitung (83) zwischen dem Sperrventil (95) und dem Druckmittelspeicher (80) verbunden ist, wobei ein elektrisch betätigbares Steuerventil (125) vorgesehen ist, mit dem die Verbindung der Speisedruckversorgungsleitung (101) mit der ersten Verbindungsleitung (120) oder mit der zweiten Verbindungsleitung (121) steuerbar ist.
  4. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (85) und das Steuerventil (125) mittels einer elektronischen Steuereinrichtung (90) ansteuerbar ist, wobei die elektronische Steuereinrichtung (90) derart ausgebildet ist, dass in Betriebszuständen, in denen kein Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems (2) betätigt ist, die Speisedruckversorgungsleitung (101) durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils (125) mit der ersten Verbindungsleitung (120) verbunden ist und das Ladeventil (85) zum Erzeugen eines Speisedruckes angesteuert ist, und in Betriebszuständen, in denen mindestens ein Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems (2) betätigt ist, die Speisedruckversorgungsleitung (101) durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils (125) mit der zweiten Verbindungsleitung (121) verbunden ist und das Ladeventil (85) in eine Sperrstellung betätigt ist.
  5. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (125) als in der zweiten Verbindungsleitung (121) angeordnetes Schaltventil (126) ausgebildet ist, das eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung (121) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) absperrende Sperrstellung (126a) und eine die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung (121) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) öffnende Öffnungsstellung (126b) aufweist.
  6. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verbindungsleitung (120) ein in Richtung zu der Speisedruckversorgungsleitung (101) öffnendes Rückschlagventil (129) angeordnet ist.
  7. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (125) eingangsseitig an die erste Verbindungsleitung (120) und an die zweite Verbindungsleitung (121) und ausgangsseitig an die Speisedruckversorgungsleitung (101) angeschlossen ist und als Schaltventil (130) ausgebildet ist, das eine erste Schaltstellung (130a), in der die erste Verbindungsleitung (120) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) verbunden ist und die zweite Verbindungsleitung (121) abgesperrt ist, und eine zweite Schaltstellung (130b) aufweist, in der die zweite Verbindungsleitung (121) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) verbunden ist und die erste Verbindungsleitung (120) abgesperrt ist.
  8. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (85) als elektrisch ansteuerbares Druckminderventil ausgebildet ist.
  9. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil (85) als Retarderventil ausgebildet ist, das im Bremsbetrieb des Fahrantriebs (5) den Aufbau eines Bremsmoments ermöglicht.
  10. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladeleitung (83) stromab des Sperrventils (95) eine Drosseleinrichtung (140) und ein die Drosseleinrichtung (140) umgehendes Umgehungsventil (141) angeordnet ist, das eine Sperrstellung (141a) und eine Öffnungsstellung (141 b) aufweist.
  11. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsventil (141) als elektrisch ansteuerbares Schaltventil ausgebildet ist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung (90) in Verbindung steht, wobei die elektronische Steuereinrichtung (90) derart ausgebildet ist, dass im Bremsbetrieb des Fahrantriebs (5) und einer Ansteuerung des Retarderventils das Schaltventil in die Öffnungsstellung (141 b) betätigt ist.
  12. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (90) derart ausgebildet ist, dass im Bremsbetrieb des Fahrantriebs (5) bis zum Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers (80) durch eine Ansteuerung des Retarderventils ein Ladebetrieb des Druckmittespeichers (80) erfolgt und das Steuerventil (125) in eine die zweite Verbindungsleitung (121) absperrende Schaltstellung betätigt ist, und im Bremsbetrieb des Fahrantriebs (5) bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers (80) eine Ventileinrichtung (125; 152), mittels der der von der Hydraulikpumpe (45) des Arbeitshydrauliksystems (2) im Bremsbetrieb geförderte Druckmittelstrom mit einem Behälter (20) verbindbar ist, in eine die Hydraulikpumpe (45) mit dem Behälter (20) verbindenden Schaltstellung betätigt ist.
  13. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Speisekreis (100) eine Druckabsicherungseinrichtung (103) zugeordnet ist, die die Speisedruckversorgungsleitung (101) mit dem Behälter (20) verbindet, und das Steuerventil (125) die Funktion der Ventileinrichtung (125) aufweist, wobei das Steuerventil (125) bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers (80) in die die Verbindung der zweiten Verbindungsleitung (121) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) öffnenden Stellung (126b; 130b) betätigt ist.
  14. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Speisekreis (100) eine Druckabsicherungseinrichtung (103) zugeordnet ist, die die Speisedruckversorgungsleitung (101) mit dem Behälter (20) verbindet, und in der zweiten Verbindungsleitung (121) eine Drosseleinrichtung (150) angeordnet ist, wobei eine Umgehungsleitung (151) vorgesehen ist, die die zweite Verbindungsleitung (121) unter Umgehung der Drosseleinrichtung (150) und des Steuerventils (125) mit der Speisedruckversorgungsleitung (101) verbindet, wobei die Ventileinrichtung (152) in der Umgehungsleitung (151) angeordnet ist.
  15. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (152) als elektrisch ansteuerbares Schaltventil (153) ausgebildet ist, das eine Sperrstellung (153a) und eine Öffnungsstellung (153b) aufweist und zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung (90) in Verbindung steht, wobei die elektronische Steuereinrichtung (90) das Schaltventil (153) bei Erreichen des maximalen Ladezustandes des Druckmittelspeichers (80) von der Sperrstellung (153a) in die Öffnungsstellung (153b) betätigt.
  16. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Förderleitung (50) der Hydraulikpumpe (45) ein Vorspannventil (84) zur bevorzugten Versorgung des Druckmittelspeichers (80) mit Druckmittel angeordnet ist, wobei das Vorspannventil (84) eingangsseitig mit der Förderleitung (50) der Hydraulikpumpe (45) und ausgangsseitig mit einer zu dem Arbeitshydrauliksystem (2) geführten Zulaufleitung (60) sowie mit der zu dem Druckmittelspeicher (80) geführten Ladeleitung (83) verbunden ist.
  17. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des in dem Druckmittelspeicher (80) vorhandenen Druckes ein Drucksensor (91) vorgesehen ist, der mit einer elektronischen Steuereinrichtung (90) in Verbindung steht.
  18. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsleitung (18) der hydraulischen Lenkungseinrichtung (3) mit der Ladeleitung (83) zwischen dem Druckmittelspeicher (80) und dem Sperrventil (95) verbunden ist.
  19. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speisedruckversorgungsleitung (101) ein Druckminderventil (110) angeordnet ist.
  20. Hydrostatisches Antriebssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsleitung (18) der Lenkungseinrichtung (3) ein Druckminderventil (110) angeordnet ist.
  21. Hydrostatisches Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisekreis (100) einen oder mehrere der folgenden Verbraucher aufweist:
    • eine Verstelleinrichtung (45a) zur Verstellung des Verdrängervolumens der Hydraulikpumpe (45),
    • eine Verstelleinrichtung (10) zur Verstellung des Verdrängervolumens einer hydrostatischen Verstellpumpe (6) und/oder eine Verstelleinrichtung eines hydrostatischen Verstellmotors (7a; 7b) eines hydrostatischen Fahrantriebs (5) des Antriebssystems (1),
    • eine Einspeisevorrichtung (11) des hydrostatischen Fahrantriebs (5),
    • eine hydraulische Bremseinrichtung (4) der Arbeitsmaschine,
    • Vorsteuerventile (52a; 52b; 53a; 53b; 54a; 54b; 55a; 55b) für die Steuerwegeventile (52; 53; 54; 55) des Arbeitshydrauliksystems (2),
    • eine Kühlereinrichtung (106) zum Kühlen des Druckmittels des Antriebssystems (1).
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