Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage für mit Arbeitsgeräten versehene fahrbare Arbeitsmaschinen, insbesondere für Radlader, Gabelstapler oder dgl., mit einem aus mindestens einem Hydrospeicher bestehenden Lastfederungssystem, das an die für das Heben und Senken des Arbeitsgerätes zuständigen Hydraulikleitungen zwischen dem bzw. den Hubzylindern und einem Steuerventil angeschlossen ist, wobei das Lastfederungssystem in Abhängigkeit vorgegebener Betriebszustände zu- bzw. abschaltbar ist.
Luftbereifte Baumaschinen legen beim Einsatz auf der Baustelle oftmals längere Wegstrecken zurück. Den Baustellenwechsel wie auch die Fahrt zu ihren Einsatzorten nehmen Sie auf eigener Achse vor, da sie die Zulassungsbedingungen zur Teilnahme am öffentlichen Verkehr, wenn auch fallweise mit Auflagen, erfüllen.
Die Fahrgeschwindigkeiten, die dabei im Einsatz erzielt werden können, tragen wesentlich zur Umschlagleistung und damit Wirtschaftlichkeit der Maschine bei. Aber auch bei Geräten, die öfter von Baustelle zu Baustelle umgesetzt werden, oder die längere Wegstrecken zur Erreichung dieser zurücklegen müssen, stellt die Zeit, die sie hierfür benötigen, einen nicht unwesentlichen Faktor in der Kostenkalkulation des Unternehmers dar.
Nun wird die Fahrgeschwindigkeit bei dieser Art von Arbeitsmaschinen nicht von der Motorleistung - vom Befahren stärkerer Steigungen abgesehen - begrenzt, sondern von den Schwingungen, in die das Fahrzeug infolge der Bodenunebenheiten gerät. Der Fahrer ist deshalb gehalten, eine Geschwindigkeit zu wählen, die vielfach weit unter der leistungsmäßig möglichen liegt. Hauptursache für das "Aufschaukeln" der Maschine ist das Fehlen einer Federung. Federungen an Baumaschinen sind bisher nur an Maschinen für Sonderzwecke, wie z.B. im militärischen Einsatz mit der Forderung nach Geschwindigkeiten bis zu über 60 km/h, ausgeführt worden. Die Gründe, weshalb diese Arten von Baumaschinen ungefedert gebaut werden, liegen zum einen darin, daß für die Beladevorgänge eine Federung wegen ihres Nachgebens unter den Hub- und Reißkräften sogar nachteilig wäre. Zum anderen stellt der Einbau einer Federung einen verhältnismäßig hohen konstruktiven Aufwand dar, der sich naturgemäß in beträchtlichen Mehrkosten niederschlagen müßte.
Durch die DE-C 39 09 205 ist eine Hydraulikanlage für Baumaschinen, insbesondere Radlader, Schlepper und dgl., bekannt, die ein über Hydraulikzylinder betätigbares Arbeitswerkzeug, insbesondere eine Ladeschaufel beinhaltet, wobei zur Betätigung der Hydraulikzylinder eine von einer Druckquelle über ein Steuerventil zu den Hydraulikzylindern führende Hauptleitung vorgesehen ist, von der nach dem Steuerventil eine zu mindestens einem Hydraulikspeicher führende Verbindungsleitung abzweigt, in der ein schaltbares Absperrventil angeordnet ist. Es ist eine das Absperrventil überbrückende Fülleitung vorgesehen, die die Hauptleitung mit dem Hydraulikspeicher verbindet, wobei in der Fülleitung ein Druckminderventil angeordnet ist. Das Druckminderventil ist hierbei auf den Tragedruck der Hydraulikzylinder eingestellt und ist vorzugsweise als Druckbegrenzungsventil oder Druckabschneider ausgebildet. Das schaltbare Absperrventil ist als fahrgeschwindigkeitsabhängig oder abhängig vom Kippwinkel des Arbeitswerkzeuges gesteuertes Magnetventil ausgebildet, wobei bei fahrgeschwindigkeitsabhängiger Steuerung des Magnetventils der Schaltpunkt so eingestellt ist, daß dieser erst im zweiten Gang überschritten werden kann.
Da bei Verwendung von Druckminderventilen lediglich ein vorbestimmter Tragedruck (z.B. 120 bar) einstellbar ist, der nicht in jedem Arbeitszustand als realistischer Wert anzusehen ist, ist das hier zum Einsatz kommende Lastfederungssystem für sämtliche Betriebszustände der Arbeitsmaschine als unzureichend anzusehen. Die gang- oder fahrgeschwindigkeitsabhängige Schaltung des Druckminderventils kann darüber hinaus den sich im Betriebszustand einstellenden Nickschwingungen ebenfalls nicht optimal gerecht werden.
Durch die internationale Patentanmeldung WO 90/05814 ist ein Stoßdämpfungssystem für eine mobile Maschine, wie z.B. einen Radlader, Gabelstapler oder dgl., bekannt. Das Dämpfungssystem ist hier zwischen dem bzw. den Hydraulikzylindem und einem Wege-Ventil vorgesehen und beinhaltet einen Speicher, der über Leitungen und ein zwischengeschaltetes Ventil an die Druckseite des jeweiligen Zylinders angeschlossen ist. Die Saugseite des jeweiligen Zylinders steht über weitere Leitungen und das gleiche Ventil mit dem Tank in Verbindung. Bei Beaufschlagung des Kolbens infolge eines von außen einwirkenden Stoßes wird dieser ausgelenkt und der Druck auf der Druckseite des Zylinders erhöht, wobei Hydrauliköl über die zugehörigen Leitungen in den Speicher abgegeben wird. Gleichzeitig wird über die entsprechenden anderen Leitungen Öl aus dem Tank angesaugt und auf die dem Druckraum abgewandte Seite des Zylinders gefördert. Ist dieser Zustand erreicht, gibt der Speicher über ein in einem Bypass vor dem Ventil angeordnetes Drosselventil unter Druck stehendes Öl ab und führt es zur Druckseite des Zylinders. Durch diesen St.d.T. können zwar in das System eingebrachte Stöße gedämpft werden, eine an variable Lasten und Schwingungen anpaßbare Abfederung des Arbeitsgerätes ist hierdurch jedoch nicht möglich, so daß Nickschwingungen der Arbeitsausrüstung bei Transportfahrten auch nicht ausgeglichen werden können. Das System wird manuell eingeschaltet und das Ventil auf Durchgang geschaltet, wodurch die Last, z.B. ein Kübel in Abhängigkeit von der Speichergröße schlagartig um einen vorgegebenen Betrag absackt, da eine Anpassung des Arbeitsdruckes an den Speicherdruck vor dem Einschalten des Systems nicht stattgefunden hat.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, das in der WO 90/05814 angegebene System dahingehend weiterzubilden, daß auch die bei Transportfahrten auftretenden Nickschwingungen der Last, insbesondere bei ungünstigen Fahrbahnoberflächen weitestgehend vermieden werden, wobei beim Einschalten des Systems ein unerwünschtes Absinken der Last sicher vermieden wird.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur variablen Angleichung des Lastdruckes des Hydrospeichers an den jeweiligen Lastdruck des bzw. der Hubzylinder mindestens eine Düse in Verbindung mit mehreren Wege-Ventilen zwischen dem Lastfederungssystem und dem bzw. den Hubzylindern vorgesehen ist, wobei die Ventile über in Vorsteuerleitungen zwischen einem Vorsteuergeber und dem Steuerventil vorgesehene Druckschalter betätigt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Hydraulikanlage eignet sich insbesondere für Überführungs- sowie Transportfahrten mit leerem oder beladenem Arbeitsgerät.
Betätigt der Fahrer den Vorsteuergeber, werden durch die damit zusammenwirkenden Druckschalter die Wege-Ventile in Neutralstellung geschaltet und das Lastfederungssystem ist abgeschaltet. Der Hydraulikdruck in den Hydrospeichern wird über die Düse entsprechend dem Lastdruck in dem bzw. den Hubzylindern angeglichen. Gibt der Fahrer den Vorsteuergeber wieder in Neutralstellung, schaltet das Lastfederungssystem automatisch zu. Nachdem sich der Lastdruck über die Düse in dem Hydrospeicher nahezu angeglichen hat, ergibt sich beim automatischen Zuschalten des Lastfederungssystems kein nennenswertes Absacken des Arbeitsgerätes. Zur Sicherheit unzulässiger Einfederungen des bzw. der Hubzylinder über den bzw. die Hydrospeicher wird ab einer bestimmten Hubhöhe über einen Induktivschalter das Lastfederungssystem automatisch abgeschaltet.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zeigt als Prinzipskizze einen Radlader 1, der auf Luftreifen 2 verfahrbar ist. Der Radlader 1 beinhaltet u.a. ein Chassis 3 mit Fahrerkabine 4 sowie einen Kübel 5, der gelenkig an einer Ausrüstung 6 gelagert ist, wobei die Ausrüstung 6 mit mehreren Hydraulikzylindern 7,8 verbunden ist, die zum Zwecke des Anhebens und Abkippens des Kübels 4 vorgesehen sind.
Figur 2 zeigt den Hydraulikschaltplan 9 (Lastfederungssystem) für den in Figur 1 dargestellten Radlader 1, wobei vorsorglich darauf hingewiesen wird, daß dieser in gleicher Weise auch auf eine andere Arbeitsmaschine, wie z.B. einen Gabelstapler, übertragen werden kann. Gemäß Hydraulikschaltplan 9 wird das Lastfederungssystem an die für das Heben und Senken zuständigen Hydraulikleitungen 10,11 zwischen den Hubzylindern 12,13 und dem Steuerventil 14 angeschlossen. Die für das Heben zuständige Hydraulikleitung 10 wird über ein 2-2-Wege-Ventil 15 - Neutralstellung gesperrt, Schaltstellung - freier Durchgang mit einem oder mehreren Hydrospeichern 16,17,18,19 verbunden. Die Hydrospeicher 16-19 weisen eine fahrzeugspezifische Gasvorspannung auf. Im Bypaß 20 zwischen den Hydrospeichern 16-19 und den Hubzylindern 12,13 befindet sich auf der Hebenseite 10 eine Düse 21. Die Senkenseite 11 wird über ein weiteres 2-2-Wege-Ventil 22 - Neutralstellung gesperrt, Schaltstellung - freier Durchgang mit dem Rücklauf 23 verbunden. In den Vorsteuerleitungen 24,25,26,27 (Heben, Senken, Ankippen, Auskippen) befinden sich zwischen dem Vorsteuergeber 28 und dem Steuerventil 14 Druckschalter 29,30,31,32. Am nicht weiter bezifferten Vorderrahmen des Radladers 1 ist in einer vorgegebenen Höhe ein ebenfalls nicht weiter dargestellter Induktivschalter vorgesehen.
Zum Ein- und Ausschalten des Lastfederungssystems ist in der Fahrerkabine 4 des Radladers 1 ein nicht weiter dargestellter Hauptschalter angeordnet. Wird über den Hauptschalter das Lastfederungssystem aktiviert und der Vorsteuergeber 28 befindet sich in Neutralstellung, schalten die 2-2-Wege-Ventile 15,22 in der Heben- 10 und Senkenleitung 11 auf freien Durchgang. Die Hebenseite 10 bzw. die Hubzylinder 12,13 sind somit mit den Hydrospeichern 16-19 verbunden. Die Senkenseite 11 bzw. die Hubzylinder 12,13 sind demzufolge mit dem Rücklauf 23 verbunden. Nickbewegungen des Radladers 1, eingeleitet durch Fahrbahnunebenheiten, werden somit über die Hydrospeicher 16-19 variabel, d.h. in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszustandes, abgedämpft und reduziert, wobei hohe Fahrgeschwindigkeiten ermöglicht werden.
Betätigt der Fahrer den Vorsteuergeber 28, werden durch die Druckschalter 29-32 die 2-2-Wege-Ventile 15,22 in Neutralstellung geschaltet und das Lastfederungssystem ist abgeschaltet. Der Hydraulikdruck in den Hydrospeichern 16-19 wird über die Düse 21 entsprechend dem Lastdruck in den Hubzylindern 12,13 angeglichen. Gibt der Fahrer den Vorsteuergeber 28 wieder in Neutralstellung, schaltet das Lastfederungssystem automatisch zu. Nachdem sich der Lastdruck über die Düse 21 in den Hydrospeichern 16-19 variabel dem jeweiligen Betriebszustand angeglichen hat, ergibt sich beim automatischen Zuschalten des Lastfederungssystems kein nennenswertes Absacken des Kübels 5 bzw. der Ausrüstung 6.
Zur Sicherheit unzulässiger Einfederungen der Hubzylinder 12,13 über die Hydrospeicher 16-19 wird ab einer vorgegebenen Hubhöhe über den Induktivschalter am Rahmen des Radladers 1 das Lastfederungssystem automatisch abgeschaltet. Für bestimmte Anwendungsfälle im Betriebszustand des Radladers 1 kann es notwendig sein, die Düse 21 beispielsweise durch ein Magnetventil 33 abzuschalten.
Anhand eines praktischen Beispieles soll die Funktion der erfindungsgemäßen Hydraulikanlage verdeutlicht werden.
Bei Leerfahrten stehen die Zylinder 12,13 (leerer Kübel) unter einem Druck von beispielsweise 30 bar, wobei die Hydrospeicher 16-19 unter einer Eigenvorspannung von 18 bar stehen. Infolge dieser Drücke können höchste Fahrgeschwindigkeiten bei Leerfahrten erreicht werden, wobei Schwingungen, insbesondere Nickschwingungen weitestgehend unterdrückt werden können.
Beim Beladevorgang des Kübels 5 werden über die Druckschalter 29-32 die Ventile 15 und 22 neutral sowie das Ventil 33 auf Durchgang geschaltet. Über den durch die nicht dargestellte Pumpe erzeugten Druck und die Düse 21, werden die Hydrospeicher 16-19 auf den jeweiligen Betriebsdruck gebracht. Dies kann bei einem Druck in den Hydrozylindern 12,13 von 200 bar in den Hydrospeichern 16-19 einen Druck von annähernd 200 bar ergeben.
An der Wand würde beispielsweise über das Ventil 33 ein Zylindertragedruck von 180 bar im Bereich der Hydrozylinder 12,13 sich einstellen, wohingegen der Speicherdruck sich über das Ventil 33 und die Düse 21 diesem Wert annähern würde, um auf diese Art und Weise ein Gleichgewicht herbeizuführen. Sobald der Fahrer die Vorsteuergeber 28 betätigt, werden über die Druckschalter 29-32 die Ventile 15 und 22 durchgeschaltet, so daß die Hydrospeicher 16-19 mit den Zylindern 12,13 verbunden sind. Wie bereits angesprochen, wird bei einer vorbestimmten Hubrahmenhöhe der Induktivschalter betätigt und das Lastfederungssystem abgeschaltet.