[0001] Die Erfindung betrifft ein Hubmodul der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
[0002] Für Hubmodule z.B. von Flurförderfahrzeugen wie Gabelstaplern oder in Hubgerüsten,
Arbeitsfahrzeugen oder dergleichen, gelten strenge Sicherheitsvorschriften, um sicher
zu stellen, dass eine beim Senken angehaltene Last tatsächlich angehalten wird und
dann stehenbleibt und in keinem Fall unkontrollierte Senkbewegungen ausführt. Dabei
ist zu berücksichtigen, dass nach längeren Einsatzzeiten des Hubmoduls in Druckmittel
unvermeidbare Verschmutzungen oder Metallspäne auftreten, die trotz vorgeschalteter
Filtervorrichtungen in Hauptströmungswegen zirkulieren und sich in hydraulischen Elementen
absetzen und deren Funktion beeinträchtigen und/oder zunichte machen können, wodurch
die geforderte Sicherheit gegen unkontrollierte Lastsenkbewegungen oder eine nicht
anhaltende Last nicht gegeben ist.
[0003] Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Hubvorrichtung, die in der Schrift
EP 2 058 270 A1 beschrieben ist.
[0004] Die in Fig. 1 dargestellte Hubvorrichtung ist beispielsweise in einem batteriebetriebenen
Flurförderfahrzeug, beispielsweise einem Hubmaststapler, zur Betätigung eines Hubzylinders
V, z.B. für einen Hebemast, angeordnet. Der Hubzylinder V ist beim Anschluss einer
Arbeitsleitung 103 durch eine Senkdrossel 102 abgesichert. Der Druck in der Arbeitsleitung
103 wird von einem Drucksensor 134 erfasst. Die Arbeitsleitung 103 verzweigt sich
an einem Knoten 104 in einen Hebestrang 105 und einen Senkstrang 109. Der Hebestrang
105 ist mit einer Pumpe 106 verbunden, wobei die Pumpe 106 in batteriebetriebenen
Flurförderfahrzeugen durch einen Motor M' betrieben wird. Die Pumpe 106 ist an einen
Tank T' über ein zum Tank sperrendes Rückschlagventil 110 angeschlossen.
[0005] Zum Regeln einer Arbeitsgeschwindigkeit am Hubzylinder V, wie z.B. einer Hebegeschwindigkeit
eines Hebezylinders, ist im Hebestrang 105 ein Proportional-Druckregelventil 115 mit
einem Proportional-Magneten 116 angeordnet. Das Proportional-Druckregelventil 115
wird beim Heben gegebenenfalls durch eine Drehzahlregelung der Pumpe 106 unterstützt.
[0006] Im Senkstrang 109 ist zum Regeln der Senkgeschwindigkeit des Hubzylinders V stromab
des Knotens 104 ein Proportional-Druckregelventil 117 mit einem Proportional-Magneten
118 angeordnet. Parallel zum Senkstrang 109 ist ein Tankstrang 113 vorgesehen, der
durch ein manuell bedienbares Notventil 113N eine Verbindung des Knotens 104 mit dem
Tank T' bildet. Dadurch kann im Falle einer Fehlfunktion Druckmittel vom Hubzylinder
V über das Notventil 113N und den Tankstrang 113 zum Tank T' abgelassen werden.
[0007] Es ist im allgemeinen wünschenswert, dass Hubvorrichtungen, wie die oben beschriebene
bekannte Hubvorrichtung, den folgenden Anforderungen genügen: Neutralumlauf, Hebefunktion,
Senken mit Last bei Energierückführung, Senken ohne Last, Dissipation von überschüssiger
Energie, redundantes Senken, Parallelbetätigung für Heben und Neigen bei mehreren
Hubmodulen, Notablass und Möglichkeit zur Durchführung eines LB-Tests.
[0008] Ausgehend von dem oben diskutierten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Hubmodul für eine Hubvorrichtung bereitzustellen, die eine Energierückgewinnung
mit verbesserter Energieeffizienz ermöglicht.
[0009] Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Hubmodul gemäß dem unabhängigen Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 definiert.
[0010] In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Hubmodul, insbesondere für Flurförderfahrzeuge
wie Gabelstapler, Hubgerüste, Mobilhydraulikgeräte, Arbeitsfahrzeuge oder dergleichen,
mit einem Hebestrang und einem Senkstrang bereit, an die ein Hydroverbraucher, insbesondere
ein Hydraulikzylinder anschließbar ist. Der Hebestrang ist durch eine vom einen Motor
angetriebene Pumpe mit einem unter Lastdruck stehenden Druckmittel beaufschlagbar.
Im Senkstrang ist ein Senkventil angeordnet, um beispielsweise eine Senkgeschwindigkeit
einzustellen. Der Senkstrang weist stromab des Senkventils eine Verzweigung auf, an
der sich der Senkstrang in einen Rückführungsstrang und eine Ablassleitung verzweigt.
Über den Rückführungsstrang ist damit im Senkstrang geführtes Druckmittel zur Energierückgewinnung
der Pumpe zuführbar, so dass die Pumpe zur Energierückgewinnung über das im Rückführungsstrang
geführte Druckmittel motorisch betrieben werden kann. Ferner weist das Hubmodul stromab
der Verzweigung ein in der Ablassleitung angeordnetes 2/2-Wegeventil mit einer Absperrstellung
auf, in der eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang und der Ablassleitung abgesperrt
ist, und einer Durchlassstellung auf, in der das im Senkstrang geführte Druckmittel
über die Ablassleitung zum Tank abfließen kann. Dadurch wird zum Einen ein Senken
unter Last mit Energierückgewinnung ermöglicht, die dadurch, dass im Rückführungsstrang
kein hydraulischer Widerstand beispielsweise durch ein im Rückführungsstrang stromab
des Senkventils angeordnetes Ventil angeordnet ist, eine gute Energieeffizienz aufweist.
Weiterhin kann durch das in der Ablassleitung angeordnete 2/2-Wegeventil im Falle
eines Senkens ohne Last erreicht werden, dass der im Falle ohne Last im Senkstrang
auftretende Druck, der im Allgemeinen nicht zur Energierückgewinnung ausreicht, über
die Ablassleitung zum Tank hin entlastet wird.
[0011] In einer anschaulichen Ausgestaltung ist das 2/2-Wegeventil durch einen über eine
Drossel aus dem Lastdruck abgeleiteten Sperrdruck in einer Richtung zur Absperrstellung
des 2/2-Wegeventils beaufschlagbar und das 2/2- Wegeventil ist in einem vom Sperrdruck
entlasteten Zustand in der Durchlassstellung beaufschlagt. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise
ein kompaktes 2/2-Wegeventil realisieren, da die Steuerung des 2/2-Wegeventils nicht
vom vollen Lastdruck erfolgt.
[0012] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung hierin umfasst das Hubmodul ferner
ein elektrisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das 2/2-Wegeventil an der
Verzweigung in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung hin entlastbar.
Dies stellt eine einfache Weise zur elektrischen Steuerung der verschiedenen Stellungen
des 2/2-Wegeventils an der Verzweigung in der Ablassleitung dar.
[0013] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte
2/2-Wegeventil als s/w-Magnetventil ausgebildet. Dies stellt eine einfache und kostengünstige
Realisierung des 2/2-Wegeventils dar.
[0014] In einer anderen anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte
2/2-Wegeventil im stromlosen Zustand durch eine Feder in einer leckagefreie Sperrstellung
beaufschlagt.
[0015] In einer wieder anderen anschaulichen Ausgestaltung hierin ist das elektrisch gesteuerte
2/2-Wegeventil ausgebildet, so dass es bei einem Lastdruck von 50 bar oder mehr nicht
schaltbar ist. Dadurch kann eine einfache Steuerung des 2/2-Wegeventils erfolgen,
die unabhängig von einer Druckmessung im Senkstrang ist.
[0016] In einer anderen anschaulichen Ausgestaltung umfasst das Hubmodul ferner ein als
Druckwaage ausgebildetes hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das
2/2-Wegeventil stromab der Verzweigung in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck
zur Ablassleitung hin entlastbar ist, wenn der Lastdruck im Senkstrang einen Grenzwert
unterschreitet. Dadurch wird alternativ zum elektrisch gesteuerten 2/2-Wegeventil
ein hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil umgesetzt.
[0017] In einer weiteren anschaulicheren Ausgestaltung hierin wird die Druckwaage durch
eine Feder in Auf-Steuerrichtung, in der der Sperrdruck zur Ablassleitung entlastet
wird, vorgespannt, und die Druckwaage ist in Zu-Steuerrichtung der Feder entgegenwirkend
mit einem aus dem Lastdruck abgeleiteten Zu-Steuerdruck beaufschlagbar, wobei der
Sperrdruck in Zu-Steuerrichtung an das 2/2-Wegeventil angelegt werden kann. Dies stellt
eine einfache und kostengünstige Realisierung der hydraulischen Vorsteuerung des 2/2-Wegeventils
dar.
[0018] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung ist das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung
in Richtung zur Absperrstellung parallel zum Sperrdruck federbelastet.
[0019] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung wird der von der Pumpe angetriebene
Motor bei Energierückgewinnung als Generator angetrieben.
[0020] In einer vorteilhafteren Ausgestaltung hierin wird das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung
abhängig von einer am Generator auftretenden Spannung oder von einem Ladezustand einer
mit dem Generator gekoppelten wiederaufladbaren Batterie gesteuert. Dadurch kann ein
Überladen einer mit dem Generator gekoppelten Batterie zur Versorgung des Motors verhindert
werden.
[0021] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung wird das 2/2-Wegeventil an der Verzweigung
abhängig von einem im Senkstrangauftretenden Lastdruck gesteuert.
[0022] In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung ist das Senkventil abhängig vom Lastdruck
zur Begrenzung einer Senkgeschwindigkeit während eines Senkens ausgebildet, wobei
die Senkgeschwindigkeit abhängig von einer Drehzahl des Motors eingestellt wird.
[0023] Weitere Vorteile und anschauliche Ausgestaltungen verschiedener Aspekte der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Figuren
hervor, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen und:
Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild einer bekannten elektrohydraulischen Hubvorrichtung
darstellt;
Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild eines Hubmoduls mit Pumpe gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Fig. 3a schematisch ein Hubmodul gemäß einer zweiten anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3b schematisch ein Rückschlagventil aus Fig. 3a darstellt;
Fig. 4 schematisch ein Hubmodul gemäß einer dritten anschaulichen Ausführungsform
der Erfindung darstellt; und
Fig. 5 schematisch eine vierte anschauliche Ausführungsform eines Hubmoduls gemäß
der Erfindung darstellt.
[0024] Hinsichtlich Fig. 2 wird nun eine anschauliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ausführlicher beschrieben.
[0025] Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil einer elektrohydraulischen Hubvorrichtung mit
einem Hubmodul H gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die beispielsweise
in einem batteriebetriebenen Flurförderfahrzeug, etwa einen Hubmaststapler, angeordnet
ist, um zumindest einen hydraulischen Verbraucher (nicht dargestellt), beispielsweise
einen Hebezylinder für einen Hubmast (nicht dargestellt), zu betätigen. Der hydraulische
Verbraucher (nicht dargestellt) ist mit einem Anschluss des Hubmoduls H an einer Arbeitsleitung
3 über eine Senkdrossel (nicht dargestellt) abgesichert, die zwischen dem Hubmodul
H und dem Hydroverbraucher (nicht dargestellt) angeordnet ist.
[0026] Die Arbeitsleitung 3 verzweigt sich an einem Knoten 4 in einen Hebestrang 5 und einen
Senkstrang 9. An dem Hebestrang 5 ist eine durch einen Motor M angetriebene Pumpe
6 angeschlossen, die ihrerseits an einen Tank T über ein zum Tank sperrendes Rückschlagventil
10 angeschlossen ist. Die Pumpe führt während ihres Pumpbetriebs dem Hubmodul H ein
hydraulisches Druckmittel zu, das dem Hubmodul H an einem Versorgungsanschluss P des
Hubmoduls H1 zugeführt wird. Der Versorgungsanschluss P ist im Hubmodul H mit dem
Hebestrang 5 verbunden. Über einen Ablassanschluss R ist das Hubmodul H mit dem Tank
T verbunden.
[0027] Ein in der Arbeitsleitung auftretender Druck wird über einen Drucksensor 34 erfasst,
der momentane Druckdaten erzeugt und an eine elektronische Steuerung (nicht dargestellt)
der Hubvorrichtung weiterleitet und/oder über eine Anzeigevorrichtung (nicht dargestellt)
für einen Bediener der Hubvorrichtung ausgibt.
[0028] Im Hebestrang 5 ist zum Regeln der Hebegeschwindigkeit ein Proportional-Druckregelventil
15 mit einem Proportional-Magneten EP01 angeordnet. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
kann das Proportional-Druckregelventil 15 bei einer Hebeoperation der das Hubmodul
H umfassenden Hebevorrichtung gegebenenfalls durch eine Druckzahlregelung der Pumpe
6 unterstützt sein.
[0029] Im Senkstrang 9 ist zum Regeln der Senkgeschwindigkeit stromab des Knotens 4 ein
Proportional-Druckregelventil 17 mit einem Proportional-Magneten EP02 angeordnet.
Weiterhin befindet sich im Senkstrang 9 stromab des Proportional-Druckregelventils
17 ein Knoten 18, an dem sich der Senkstrang 9 in einen Rückführungsstrang 13' und
einen Zweig 18' verzweigt. Der Zweig 18' geht in eine Ablassleitung 13 über, die mit
dem Ablassanschluss R des Hubmoduls verbunden ist.
[0030] Der Rückführungsstrang 13' ist mit einem Rückführungsanschluss ER des Hubmoduls H
verbunden. Über den Rückführungsanschluss kann ein über den Rückführungsstrang 13'
geführtes Druckmittel der Pumpe 6 zur Energierückgewinnung direkt zugeführt werden.
Im Falle eines Senkbetriebs mit Energierückgewinnung wird die Pumpe 6 durch ein über
den Rückführungsstrang 13' zurückgeführtes hydraulisches Druckmittel betrieben. Die
Pumpe 6 treibt wiederrum den Motor M an, der ausgebildet ist, in einem Generatormodus
als Generator zu agieren. Durch den im Generatormodus betriebenen Motor M wird nun
eine Spannung induziert, die z.B. abgegriffen werden kann, um eine Batterie (nicht
dargestellt) oder ein anderes Speichermedium für elektrische Energie zu laden. Von
der geladenen Batterie oder dem Speichermedium kann z.B. die Hubvorrichtung die zu
einer Hebevorrichtung erforderliche elektrische Energie zum Betrieb des Motors M beziehen.
Weiterhin kann z.B. durch die Batterie oder durch das Speichermedium eine Versorgung
von elektrischen und/oder elektronischen Einheiten der Hubvorrichtung (beispielsweise
Drucksensor 34 und/oder elektronische Steuereinheit) mit elektrischer Energie erfolgen.
[0031] Stromab des Knotens 18 ist zwischen dem Zweig 18' und der Ablassleitung ein 2/2-Wegeventil
19 angeordnet, wobei in der dargestellten Absperrstellung des 2/2-Wegeventils 19 eine
Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang 9, insbesondere zwischen dem Zweig 18' und
der Ablassleitung 13, nicht Fluidverbindung besteht (die Fluidverbindung zwischen
dem Zweig 18' und der Ablassleitung 13 ist unterbrochen, insbesondere ist ein Durchfluss
durch das 2/2-Wegeventil 19 leckagefrei abgesperrt). In einer Durchlassstellung des
2/2-Wegeventils 19 wird das im Senkstrang 9 geführte Druckmittel durch das 2/2-Wegeventil
19 über die Ablassleitung 13 zum Tank T abgeführt.
[0032] In der in Fig. 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform liegt über dem Zweig
18' der am Knoten 18 im Senkstrang 9 stromab des Senkventils 17 abgegriffene Druck
am 2/2-Wegeventil 19 an, das einen seitlichen Auslass 111 aufweist, der mit der Ablassleitung
13 verbunden ist. Insbesondere ist das 2/2-Wegeventil 19 demgemäß mit einer Druckvorsteuerung
über eine Steuerleitung 14 zum Tank T versehen. In der Steuerleitung 14 ist stromab
des 2/2-Wegeventils 19 ein Vorsteuerventil 30 angeordnet, das beispielsweise als Magnetvorsteuerventil
ausgebildet ist (z.B. ein s/w-Magnetventil).
[0033] Das Vorsteuerventil 30 weist gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung
einen Magneten ES01 auf, der im stromlosen Zustand das Vorsteuerventil 30 in der dargestellten
Sperrsteuerung hält. Bei Bestromung des Magneten ES01, beispielsweise unter Anlegung
einer Spannung kleiner als 1000 mV (z.B. in einem Bereich von 400 bis 600 mV) wird
die Steuerleitung 14 mit einer Tankleitung 24 verbunden, über die ein am seitlichen
Auslass 111 des 2/2-Wegeventils 19 ausgegebenes Druckmittel dem Tankanschluss R des
Hubmoduls H zugeführt wird, wodurch eine Druckentlastung des im Senkstrang 9 geführten
Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht wird.
[0034] Gemäß anschaulicher Ausführungsformen umfasst das 2/2-Wegeventil 19 in einer Ringkammer
110 einen verschiebbar geführten, abgedichtet beweglichen Stufenkolben 112 mit einem
ein Ventilschließglied definierenden Kolbenansatz 117, der mit einem axialen Ventilsitz
113 in Sitzventilbauweise zusammenwirkt. An der dem Ventilsitz 113 abgewandten Seite
des Stufenkolbens 112 ist eine Sperrdruck-Steuerkammer 114 vorgesehen, in der, vorzugsweise,
eine Feder 115 enthalten ist, die den Stufenkolben 112 in Richtung zur gezeigten Absperrstellung
beaufschlagt. Die Sperrdruck-Steuerkammer 114 ist mit der Steuerleitung 14 verbunden.
Die Beaufschlagungsfläche des Stufenkolbens 112 in der Ringkammer 110 und in der Sperrdruck-steuerkammer
114 sind zumindest im Wesentlichen gleich groß und insbesondere größer als die Beaufschlagungsfläche
des Kolbenansatzes 117 am Ventilsitz 113. Im Stufenkolben 112 (oder in einem Gehäuse
des 2/2-Wegeventils 19) verläuft ein Bypass von der Ringkammer 110 zur Sperrdruck-Steuerkammer
114, der eine Drossel 116 enthält. Alternativ könnte die Drossel 116 in einem Bypass-Kanal
im Gehäuse des 2/2-Wegeventils 19 untergebracht sein.
[0035] Damit ist in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform das Vorsteuerventil 30 in
der Steuerleitung 14 durch die Drossel 116 gegenüber den Hauptströmungswegen isoliert,
wobei die Drossel 116 Verunreinigungen zurückhalten oder wie ein Filter funktionieren
kann. Es kann somit die Gefahr einer Funktionsstörung beim Vorsteuerventil 30 gering
gehalten werden. Im Falle einer Funktionsstörung des 2/2-Wegeventils 19 besteht die
Möglichkeit durch eine geeignete Steuerung des Senkventils 17 in Absperrstellung ein
unkontrolliertes Absenken einer Last zu verhindern. Die Ventile 17 und 19 stellen
in dieser Hinsicht ein redundantes System dar.
[0036] In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand des 2/2-Wegeventils 19 wird aus dem Lastdruck
in der Ringkammer 110 des 2/2-Wegeventils 19 über die Drossel 116 ein Sperrdruck in
der Sperrdruck-Steuerkammer 114 aufgebaut, der im 2/2-Wegeventil 19 den Kolbenansatz
117 am Ventilsitz 113 in der Absperrstellung leckagefrei hält. Somit wird das 2/2-Wegeventil
19 durch das in Absperrstellung gehaltene Vorsteuerventil 30 in seiner Absperrstellung
gehalten. Im Falle einer Öffnung des Vorsteuerventils 30 erfolgt eine Druckentlastung
in der Sperrdruck-Steuerkammer 114, wobei der in der Sperrdruck-Steuerkammer 114 aufgebaute
Sperrdruck über die Tankleitung 24 zum Tank hin abgebaut wird. Dadurch wird die Sperrdruck-Steuerkammer
114 des 2/2-Wegeventils 19 entlastet und ein querschnittgroßer Abströmweg mittels
der Ablassleitung 13 zum Tank T hin wird freigegeben, was eine Entlastung eines im
Senkstrang 9 geführten Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht.
[0037] In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann eine mechanische Begrenzung für den
maximalen Öffnungshub des Stufenkolbens 112 im 2/2-Wegeventil 19 vorgesehen werden,
so dass das 2/2-Wegeventil 19 als Senkbremse arbeiten kann, die eine maximale Senkgeschwindigkeit
eines Hydroverbrauchers auf z.B. maximal 0,6 m/s unter Last begrenzt. Zusätzlich oder
alternativ kann eine Begrenzung der Senkgeschwindigkeit durch eine geeignete Steuerung
der Magneten EP02 und ES01 abhängig von einer Drehzahl der Pumpe 6 und/oder des Motors
M erfolgen. Hierin wird die Drehzahl der Pumpe 6 und/oder des Motors M über einen
Drehzahlsensor (nicht dargestellt) überwacht, der abhängig von der Drehzahl Auslenkungen
des Senkventils 17 und/oder des Vorsteuerventils 30 über die Magneten EP02, ES01 geeignet
steuert.
[0038] Das in Fig. 2 dargestellte Hubmodul H weist ferner einen Notablass N auf, durch den
manuell am Knoten 4 eine Verbindung zwischen der Arbeitsleitung 3 und dem Ablassanschluss
R (und damit zum Tank T) hergestellt werden kann.
[0039] In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das Hubmodul H weiterhin ein
Umlaufventil UL, durch das ein Neutralumlauf (z.B. in Leerlaufoperationen eines Flurförderfahrzeugs)
bereitgestellt wird. Zusätzlich kann über das Umlaufventil UL eine Energievernichtung
beim Senken unter Last erfolgen, bei der z.B. im Falle einer voll geladenen Batterie
über den hydraulischen Widerstand des Umlaufventils UL eine Dissipation überschüssiger
Energie erreicht werden kann. Gemäß einem anschaulichen Beispiel kann das Umlaufventil
UL einen Druckabfall Δp von 10 bar bereitstellten.
[0040] Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt ein Hubmodul mit Senkstrang 9, der
insbesondere beim Senken unter Last ungedrosselt mit dem Rückführungsstrang 13' verbunden
ist.
[0041] Fig. 3a zeigt eine weitere anschauliche Ausführungsform des Hubmoduls H, die sich
hinsichtlich des 2/2-Wegeventils 19' von dem in Fig. 2 dargestellten 2/2-Wegeventils
19 unterscheidet. Im Vergleich mit Fig. 2 gleiche Bezugszeichen in Fig. 3a bezeichnen
Komponenten der Hubvorrichtung H, die vorangehend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben
wurden und entsprechend in Fig. 3a eingesetzt sind. Für eine entsprechende Beschreibung
wird zur Vermeidung von Wiederholung auf die entsprechende Beschreibung oben verwiesen.
Insoweit erfolgt eine Beschreibung zu Fig. 3a hinsichtlich der Unterschiede zu Fig.
2.
[0042] Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt in Fig. 3a keine
Ableitung eines Sperrdrucks durch eine im 2/2-Wegeventil angeordnete Drossel (vgl.
Drossel 116 in Fig. 2), sondern es wird ein Sperrdruck stromauf des Senkventils 17
zwischen Senkventil 17 und Knoten 4 über eine Leitung SD und eine in der Leitung SD
angeordnete Drossel D1 abgeleitet. Ein zwischen Zweig 18' und Ablassleitung 13 angeordnetes
2/2-Wegeventil 19' ist zum besseren Verständnis in Fig. 3b anhand eines Rückschlagventils
210 dargestellt.
[0043] Gemäß der in Fig. 3b dargestellten Ausführungsform ist das Rückschlagventil 210 in
einem Gehäuse 217 mit einem Schließelement 204 angeordnet, das eine Verbindung zwischen
einem ersten Fluidanschluss 206 und einem zweiten Fluidanschluss 207 herstellen bzw.
trennen kann. Über einen Steueranschluss 208 kann das Trennen bzw. Verbinden des ersten
und zweiten Fluidanschlusses 206, 207 gesteuert werden. Zum Beispiel kann das Schließelement
204 hierbei anhand einer optionalen Feder 203 in der dargestellten geschlossenen Stellung
gehalten werden. Der erste Fluidanschluss 206 ist mit einem ersten Druckraum 212 im
Inneren des Ventilgehäuses 217 verbunden, während der zweite Fluidanschluss 207 mit
einem zweiten Druckraum 209 verbunden ist. Der Steueranschluss 208 ist mit einem Sperrdruck-Druckraum
211 im Inneren des Ventilgehäuses 217 verbunden. In dem dargestellten geschlossenen
Zustand sind die Druckräume 209, 212 und der Druckraum 2011 durch das Schließelement
204 voneinander getrennt.
[0044] Ist nun Steueranschluss 208 drucklos (z.B. durch Öffnen des Vorsteuerventils 30)
und liegt am ersten Anschluss 206 ein Druck an, so wird die Druckfläche 212-1 am Schließelement
204 mit Druck beaufschlagt, so dass sich das Schließelement 204 in der Darstellung
von Fig. 3b nach oben schiebt, da auf die gegenüberliegende Druckfläche 211-1 in der
Sperrdruck-Druckkammer 211 keine Druckkräfte anliegen und die Federkraft der Feder
203 in der Regel gegenüber der Druckkraft in der ersten Druckkammer 212 vernachlässigbar
ist. d.h., das Ventil öffnet sich und der erste Anschluss 206 und der zweite Fluidanschluss
207 sind miteinander verbunden.
[0045] Bei geschlossenem Vorsteuerventil 30 liegt in der Sperrdruck-Druckkammer 211 ein
Druck an, der auf die Druckfläche 211-1 wirkt und eine Kraft auf das Schließelement
ausübt, die eine Kraft übersteigt, die durch einen Druck hervorgerufen wird, der auf
die gegenüber der Druckfläche 211-1 kleineren Druckfläche 212-1 wirkt (die Druckfläche
212-1 in der ersten Druckkammer 212 ist kleiner als die Druckfläche 211-1 in der Sperrdruck-Druckkammer
211, so dass sich eine resultierende Kraft auf das Schließelement 204 in der in Fig.
3b dargestellten Darstellung ergibt, die nach unten wirkt). Demzufolge ist das Rückschlagventil
210 geschlossen.
[0046] Gemäß anschaulichen Beispielen ist die Drossel D1 bei anliegender Last von 200 bar
für einen maximalen Durchfluss von 3I ausgelegt.
[0047] In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann das Vorsteuerventil 30 derart ausgelegt
sein, dass es erst bei Unterschreitung eines anliegenden Grenzdrucks, beispielsweise
von 50 bar oder weniger, schaltbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt
werden, dass das Vorsteuerventil 30 erst bei einem hinreichend kleinen Druck im Senkstrang
9 geöffnet werden kann, während bei normalem Drücken beim Senken unter Last, beispielsweise
200 bar, ein Öffnen des Vorsteuerventils 30 ausgeschlossen wird. In entsprechenden
anschaulichen Ausführungsformen kann somit auf den Drucksensor 34 verzichtet werden,
wodurch sich eine einfache Auslegung des Hubmoduls ohne Drucksensor 34 erreichen lässt
(in Fig. 3a durch Kreis um Drucksensor 34 angedeutet).
[0048] Mit Bezug auf Fig. 4 wird eine weitere anschauliche Ausführungsform des Hubmoduls
H beschrieben, die sich hinsichtlich des 2/2-Wegeventils 19' von dem in Fig. 2 dargestellten
2/2-Wegeventils 19 unterscheidet. Im Vergleich mit Fig. 2 gleiche Bezugszeichen in
Fig. 4 bezeichnen Komponenten der Hubvorrichtung H, die vorangehend mit Bezug auf
Fig. 2 beschrieben wurden und entsprechend in Fig. 4 eingesetzt sind. Für eine entsprechende
Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholung auf die entsprechende Beschreibung
oben verwiesen. Insoweit erfolgt eine Beschreibung zu Fig. 4 hinsichtlich der Unterschiede
zu Fig. 2. Das in Fig. 4 dargestellte 2/2-Wegeventil 19' entspricht ferner dem vorangehend
hinsichtlich den Figuren 3a und 3b beschriebenem 2/2-Wegeventil 19' und ist deshalb
mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
[0049] Fig. 4 zeigt anstelle eines elektrisch gesteuerten 2/2-Wegeventils als Vorsteuerventil
30 ein hydraulisch gesteuertes Vorsteuerventil 30'. Beispielsweise wird am Knoten
4 über eine Leitung 29 ein Druck abgeleitet, der anhand von Drosseln D2, D3 an eine
hydraulische Druckwaage 30' angelegt wird. Die hydraulische Druckwaage 30' ist dabei
derart konfiguriert, dass die Druckwaage 30' durch eine Feder in Sperrrichtung vorgespannt
ist, in der ein Durchfluss eines durch die Drossel D2 abgeleiteten Druckmittels durch
die Druckwaage über eine Leitung SD' an einen Steueranschluss des 2/2-Wegeventils
19' (entspricht 2/2-Wegeventil 19' in Fig. 2) abgegriffen wird. Es liegt nun entgegen
der Federwirkung ein über die Drossel D3 zugeführtes Druckmittel an der Druckwaage
30' an, wobei das mittels der Drossel D3 zugeführte Druckmittel eine entgegen der
Feder wirkende Kraft auf die Druckwaage 30' ausübt und diese in Zu-Steuerrichtung
auslenkt, sofern der durch die Drossel D an die Druckwaage 30' angelegte Druck auf
die Druckwaage 30 eine die Federkraft übersteigende Krafteinwirkung auf die Druckwaage
30' erzeugt.
[0050] Im Falle der in Fig. 4 dargestellten Konfiguration der Druckwaage wird über diese
ein in der Steuerdruckkammer des 2/2-Wegeventils 19' vorhandener Druck durch die Leitung
SD' und eine Reservoir-Leitung 14 entlastet. Bei ausreichendem Druck über die Drossel
D3 an die Druckwaage 30' erfolgt eine Verlagerung der Druckwaage 30' aus der in Fig.
4 dargestellten Stellung heraus, wodurch die Leitung SD' mit der Drossel D2 verbunden
wird, so dass eine Ableitung eines Sperrdrucks an das 2/2-Wegeventil 19' erfolgt und
dieses sich in der in Fig. 4 dargestellten Sperrstellung des 2/2-Wegeventils 19'befindet.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform stellt daher eine hydraulische Vorsteuerung
für das 2/2-Wegeventil 19' bereit.
[0051] Fig. 5 zeigt eine weitere anschauliche Ausgestaltung des Hubmoduls H, wobei anstelle
des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten 2/2-Wegeventils 19, 19' ein als Schieberventil
ausgebildetes 2/2-Wegeventil 19" dargestellt ist. Entgegen der in den Fig. 2 bis 4
dargestellten Ausführungsformen ist hier keine 100% leckagefreie Abdichtung im Sperrzustand
des 2/2-Wegeventils 19" gegeben.
[0052] Das 2/2-Wegeventil 19" ist vorzugsweise durch eine Feder in einer Aufsteuerrichtung
vorbelastet, wobei ein Knoten 18 mit einer Ablassleitung 13 verbunden ist. Stromab
des Senkventils 17 wird ein Sperrdruck über eine Leitung SD" und eine in der Leitung
SD" angeordnete Düse D4 an das 2/2-Wegeventil 19" angelegt, so dass der über die Drossel
D4 abgeleitete Sperrdruck eine Kraft auf das 2/2-Wegeventil 19" erzeugt, die der Feder
entgegenwirkt und bei Übersteigen der Federkraft zu einer Auslenkung des 2/2-Wegeventils
in Zu-Steuerrichtung entgegen der Federwirkung führt. Stromabwärts des Senkventils
17 und stromaufwärts des 2/2-Wegeventils 19", insbesondere stromaufwärts des Knotens
18 im Senkstrang 9, wird ein Druck über einen Knoten 31 abgegriffen, der über ein
Vorsteuerventil 30' aufsteuerseitig, d.h. parallel zur Krafteinwirkung der Feder,
an das 2/2-Wegeventil 19" angelegt wird.
[0053] Das Vorsteuerventil 30' kann gemäß anschaulicher Ausführungsformen als elektrisch
gesteuertes 2/2-Wegeventil ausgebildet sein, das mittels eines s/w-Magneten ES02 ansteuerbar
ist. Gemäß anschaulichen Beispielen hierin ist das Vorsteuerventil 30' im stromlosen
Fall in Sperrstellung, wobei bei Bestromung des Magneten ES02 eine Aufsteuerung des
Vorsteuerventils 30' in Aufsteuerrichtung erfolgt und eine Verbindung zwischen dem
Knoten 31 und dem 2/2-Wegeventil 19" in Aufsteuerrichtung hergestellt wird.
[0054] Gemäß anschaulichen Ausführungsformen ist die Drossel D4 in Fig. 5 derart ausgebildet,
dass bei einem Lastdruck im Senkstrang 9 über einem bestimmten Druckwert (d.h. ein
Druck, der auf das 2/2-Wegeventil 19" in Zu-Steuerrichtung eine Kraft entgegen der
Feder ausüben kann eine Verbindung des Senkstrangs 9 mit der Ablassleitung 13 durch
das 2/2-Wegeventil unterbrochen wird, sofern sich das Vorsteuerventil 30' in der in
Fig. 5 dargestellten Absperrstellung befindet. Bei Bestromung des Magneten ES02 erfolgt
eine Aufsteuerung des 2/2-Wegeventils 19", so dass eine Verbindung zwischen dem Knoten
18 und der Ablassleitung 13 gesteuert durch das Vorsteuerventil 30' unabhängig von
dem mittels der Drossel D4 abgeleiteten Druck erfolgt.
[0055] Die anhand der Fig. 2 bis 5 dargestellten anschaulichen Ausführungsformen erfüllen
die Anforderung an das jeweils dargestellte Hubmodul H, wonach ein Neutralumlauf vorgesehen
ist. Dies wird jeweils durch das Umlaufventil UL ermöglicht.
[0056] Die in den Fig. 2 bis 5 dargestellten anschaulichen Ausführungsformen zeigen Hebe-
und Senkoperationen. Beim Heben ist das Senkventil 17 in dem dargestellten stromlosen
Zustand, während das Hebeventil 15 aufgesteuert wird, insbesondere durch Bestromung
des Magneten EP01. Dadurch wird eine Hebeoperation eingestellt, wobei die Hebegeschwindigkeit
von einer Schieberstellung des Hebeventils 15 abhängt. Senkoperationen erfolgen dadurch,
dass das Hebeventil 15 stromlos gehalten wird, insbesondere wird der Magnet EP01 nicht
bestromt und das Hebeventil 15 in dem dargestellten geschlossenen Zustand Stellung
gehalten, während das Senkventil in Durchlassrichtung geschaltet wird, insbesondere
durch Bestromung des Magneten EP 02.
[0057] In der voran beschriebenen Senkoperation kann gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen
ein Senken unter Last oder ohne Last erfolgen. Das Senken mit Last kann dabei auf
eine bestimmte Senkgeschwindigkeit begrenzt werden, beispielsweise auf eine Senkgeschwindigkeit
von maximal 0, 6 m/s. Hierzu kann anhand eines Drucksensors (vgl. Drucksensor 34 in
Fig. 2 und optional in Fig. 3a) der im Senkstrang 9 vorherrschende Lastdruck erfasst
und abhängig von dem erfassten Druck eine Bestromung der Magneten EP02 und ES01 erfolgen
(alternativ ohne Drucksensor 34 in Fig. 3a kann das Vorsteuerventil 30 erst bei Drücken
unter einem Grenzwert, bspw. unter 50 bar (d.h. keine oder geringe Last) schaltbar
sein). Zum Beispiel kann bei Erfassung eines Drucks von 200 bar im Senkstrang, d.h.
ein Senken mit Last, eine Bestromung des Magneten EP02 erfolgen, während der Magnet
ES01 stromlos gehalten wird. Insbesondere wird dadurch das Senkventil 17 in Durchlassstellung
gehalten, während sich das 2/2-Wegeventil zur Ablassleitung hin (vgl. 19 in Fig. 2,
19' in Fig. 3 und 19" in Fig. 5) öffnet. Im Falle eines Senkens ohne Last kann anhand
des Drucksensors (vgl. Drucksensor 34 in Fig. 2 und Fig. 3) im Senkstrang 9 ein Druck
sehr viel kleiner als ein Lastdruck (Druck unter Lastbedingung, insbesondere sehr
viel kleiner als 200 bar), z.B. 50 bar oder weniger, erfasst werden und abhängig von
diesem Druck hinsichtlich eines vorgegebenen Grenzwerts, d.h. Unterschreitung des
Grenzwerts, eine Bestromung des Magneten ES01 zur Öffnung des 2/2-Wegeventils 19,
19', 19" erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bestromung des Magneten ES01
von einem Ladezustand einer den Motor der Pumpe 6 betreibenden Batterie abhängen,
so dass beispielsweise eine Bestromung des Magneten ES01 im Falle eines Senkens bei
geladener Batterie erfolgt. Demgegenüber kann der Magnet ES01 bei Erfassung eines
ausreichend hohen Ladezustands der Batterie stromlos gehalten werden und stattdessen
eine Umlaufbetätigung zur Energievernichtung durch das Umlaufventil UL vorgesehen
sein.
[0058] Weiterhin kann anhand des Vorsteuerventils ein redundantes Senken umgesetzt werden,
wobei im Falle einer Fehlfunktion des Senkventils 17, beispielsweise Verstopfung durch
Schmutzpartikel (Metallspäne aus Hydrozylinder) ein unerwünschtes Senken dadurch vermieden
wird, dass das 2/2-Wegeventil geschlossen gehalten wird, insbesondere der Magnet ES01
stromlos und die Pumpe im Aus-Zustand gehalten wird. Beispielsweise wird über einen
Sitzkontakt im Sitz eines Bedieners eines Flurförderfahrzeugs erkannt, wenn dieser
sich von dem Sitz erhebt, so dass bei ungenügender Gewichtsbelastung des Sitzes keine
Bestromung des Magnets ES01 und damit in diesem Fall keine Öffnung des 2/2-Wegeventils
erfolgen kann.
[0059] Die modulare Bauweise ermöglicht es, mehrere Parallelmodule an Schnittstellen am
Hubmodul anzuflanschen, so dass zusätzlich Heben und Neigen ermöglicht wird.
[0060] Jede der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen zeigt einen Notablass.
[0061] Die in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellten Ausführungsformen erlauben die Durchführung
eines LB-Tests. Ein LB-Test wird herkömmlicherweise beim Hersteller in einer Prüfbox
durchgeführt und dient dazu, eine Hubbegrenzung bzw. Senkbremse derart einzustellen,
dass bei Schlauchbruch höchsten ein Senken mit Maximalgeschwindigkeit geringer als
einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit erfolgt. Zur Durchführung eines LB-Tests erfolgt
eine Bestromung der Magneten EP02, ES01 unter Last, d.h. ein Anlegen von z.B. einer
Spannung von 1000 mV an den Magneten ES01, um ein Entlasten des Senkstrangs zum Tank
T hin zu ermöglichen.
1. Hubmodul (H), insbesondere für Flurförderfahrzeuge wie Gabelstapler, Hubgerüste, Mobilhydraulikgeräte,
Arbeitsfahrzeuge oder dgl., mit einem Hebestrang (5) und einem Senkstrang (9), an
die ein Hydroverbraucher, insbesondere ein Hydraulikzylinder, anschließbar ist, wobei,
der Hebestrang (5) durch eine von einem Motor (M) angetriebene Pumpe (6) mit einem
unter Lastdruck stehenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei im Senkstrang (9)
ein Senkventil (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Senkstrang (9) stromab des Senkventils (17) eine Verzweigung (18) aufweist, an
der sich der Senkstrang (9) in einen Rückführungsstrang (13') und eine Ablassleitung
(13) verzweigt, wobei ein über den Rückführungsstrang (13') im Senkstrang (9) geführtes
Druckmittel zur Energierückgewinnung der Pumpe (6) zuführbar ist, so dass die Pumpe
(6) zur Energierückgewinnung über das im Rückführungsstrang geführte Druckmittel motorisch
betreibbar ist, wobei das Hubmodul (H) ferner stromab der Verzweigung (18) ein in
der Ablassleitung (13) angeordnetes 2/2-Wegeventil (19) mit einer Absperrstellung,
in der eine Fluidverbindung zwischen dem Senkstrang (9) und der Ablassleitung (13)
abgesperrt ist, und einer Durchlassstellung aufweist, in der das im Senkstrang (9)
geführte Druckmittel über die Ablassleitung (13) zu einem Tank (T) abfließen kann.
2. Hubmodul (H) nach Anspruch 1, wobei das 2/2-Wegeventil (19) durch einen über eine
Drossel (116) aus dem Lastdruck abgeleiteten Sperrdruck in einer Richtung zur Absperrstellung
des 2/2-Wegeventil (19) beaufschlagbar ist und das 2/2-Wegeventil (19) in einem vom
Sperrdruck entlasteten Zustand in der Durchlassstellung beaufschlagt ist.
3. Hubmodul (H) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein elektrisch gesteuertes 2/2-Wegeventil
(30), durch das der das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18) in Absperrstellung
beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung (13) hin entlastbar ist.
4. Hubmodul (H) nach Anspruch 3, wobei das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil (30)
als s/w-Magnetventil ausgebildet ist.
5. Hubmodul (H) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das elektrische gesteuerte 2/2-Wegeventil
(30) im stromlosen Zustand durch eine Feder in eine leckagefreie Sperrstellung beaufschlagt
ist.
6. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das elektrisch gesteuerte 2/2-Wegeventil
(30) ausgebildet ist, so dass es bei einem Lastdruck von 50 bar oder mehr nicht schaltbar
ist.
7. Hubmodul (H) nach Anspruch 2, ferner umfassend ein als Druckwaage (30') ausgebildetes
hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil, durch das der das 2/2-Wegeventil stromab der
Verzweigung (18) in Absperrstellung beaufschlagende Sperrdruck zur Ablassleitung (13)
hin entlastbar ist, wenn der Lastdruck im Senkstrang (9) einen Grenzwert unterschreitet.
8. Hubmodul (H) nach Anspruch 7, wobei die Druckwaage (30') durch eine Feder in Aufsteuerrichtung,
in der der Sperrdruck zur Ablassleitung (13) entlastet wird, vorgespannt ist und die
Druckwaage (30') in Zusteuerrichtung der Feder entgegenwirkend mit einem aus dem Lastdruck
abgeleiteten Zusteuerdruck beaufschlagbar ist, wobei der Sperrdruck in Zusteuerrichtung
an das 2/2-Wegeventil anlegbar ist.
9. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der
Verzweigung (18) in Richtung zur Absperrstellung parallel zum Sperrdruck federbelastet
ist.
10. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der von der Pumpe (6) angetriebene
Motor (M) bei Energierückgewinnung als Generator angetrieben wird.
11. Hubmodul (H) nach Anspruch 10, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der Verzweigung (18)
abhängig von einer am Generator auftretenden Spannung oder von einem Ladezustand einer
mit dem Generator gekoppelten wiederaufladbaren Batterie gesteuert wird.
12. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das 2/2-Wegeventil (19) an der
Verzweigung (18) abhängig von einem im Senkstrang (9) auftretenden Lastdruck gesteuert
wird.
13. Hubmodul (H) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Senkventil (17) abhängig
vom Lastdruck zur Begrenzung einer Senkgeschwindigkeit während eines Senkens ausgebildet
ist, wobei die Senkgeschwindigkeit abhängig von einer Drehzahl des Motors (M) eingestellt
wird.