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Die Erfindung betrifft ein Druckspeichersystem, insbesondere zur Anpassung der Gasmenge und des statischen Vorspanndruckes bei einem variablen Federungssystem einer Arbeitshydraulik einer mobilen Arbeitsmaschine, mit mindestens einem Hydrospeicher, dessen Fluidseite an eine Fluid-Versorgungseinrichtung mittels mindestens einer Ventileinrichtung anschließbar ist.
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Ein derartiges Druckspeichersystem ist beispielsweise aus
DE 10 2012 017 003 A1 bekannt. Die bekannte Druckspeicheranordnung umfasst einen hydropneumatischen Druckspeicher und einen weiteren hydropneumatischen Druckspeicher, wobei auf den beiden Fluidseiten der eine Druckspeicher mit einem hydraulischen Verbraucher und der weitere Druckspeicher mit einer Versorgungsquelle verbindbar ist, und wobei die beiden Druckspeicher auf ihren Gasseiten mittels einer Regulierungseinrichtung miteinander gasleitend koppelbar sind. Der weitere Druckspeicher bleibt, eine Solldruckvorgabe für den hydraulischen Verbraucher einhaltend, bei einer einen vorgebbaren Wert überschreitenden Solldruckabweichung mittels einer Regulierungseinrichtung an den einen Druckspeicher mindestens solange gasleitend angeschlossen, bis die Solldruckabweichung den vorgebbaren Wert unterschreitet.
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DE 10 2014 000 696 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Sperren und zum Druckanpassen für eine hydraulisch ansteuerbare Aktuatoreinrichtung, insbesondere in Form eines Hubwerkes einer Arbeitsmaschine, von der mindestens ein Arbeitsraum mittels einer Ventileinrichtung wahlweise an eine Druckversorgungseinrichtung, die eine Speichereinrichtung umfasst, oder an eine Ablassseite, insbesondere eine Tankseite, anschließbar ist. In einer Steuerstellung der Ventileinrichtung ist bei höherem Speicherdruck der Speichereinrichtung als dem Arbeitsdruck in dem einen Arbeitsraum der Aktuatoreinrichtung dieser Speicherdruck zu der Ablassseite hin bis zum Erreichen dieses Arbeitsdrucks entlastet.
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Bei mobilen Arbeitsmaschinen, die beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzt werden, sind Federungssysteme vorgesehen, die für jede einzelne Funktion der angebauten Maschine, wie einer Deichselfederung, einer Frontladerfederung, einer Oberlenkerfederung, einer Mähwerkentlastung oder dergleichen, eine separate Federung aufweisen. Bei vielfältig für unterschiedliche Funktionen einsetzbaren Arbeitsmaschinen sind viele einzelne Federungssysteme aufzubauen. Es ist wünschenswert, hier den Bauraumbedarf und den Konstruktionsaufwand zu verringern, ohne den Einsatzbereich der zugehörigen Arbeitsmaschine einzuschränken.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Federung bei einer für unterschiedliche Funktionen einsetzbaren mobilen Arbeitsmaschine mit einem vereinfachten Konstruktionsaufwand und einem reduzierten Bauraumerfordernis auszugestalten, ohne die Einsatzbreite und Einsatzmöglichkeiten der mobilen Arbeitsmaschine einzuschränken.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckspeichersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Druckspeichersystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Fluidseite des Hydrospeichers an eine Versorgungsleitung für einen hydraulischen Verbraucher mittels einer weiteren Ventileinrichtung anschließbar ist, dass die Versorgungsleitung ausgangsseitig an eine Steuerventileinrichtung angeschlossen ist, die eingangsseitig an die Fluid-Versorgungseinrichtung angeschlossen ist, und dass beide Ventileinrichtungen an einer gemeinsamen Anschlussstelle angeschlossen sind, die fluidführend mit der Fluidseite des Hydrospeichers verbunden ist. Hierdurch ist erreicht, dass am hydraulischen Verbraucher Fluid mit einem vorgebbaren Vorspanndruck anliegt. Durch die erfindungsgemäße Verschaltung der Ventileinrichtungen und der Steuerventileinrichtung in einem gemeinsamen Regelkreis ist eine individuelle Anpassung des statischen Vorspanndrucks, vorgegeben über die Gasmenge im Hydrospeicher, erreicht. Die Gasmenge und der statische Vorspanndruck werden in Abhängigkeit der Funktion eines an die Versorgungsleitung angeschlossenen hydraulischen Verbrauchers und dessen Federung gewählt. Somit entfallen für jede Funktion separat auszugestaltende Federungssysteme.
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Ein erfindungsgemäßes Druckspeichersystem ermöglicht die Ausbildung eines einzelnen, dynamisch anpassbaren Federungssystems auf der Zugmaschine einer beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzten mobilen Arbeitsmaschine, wie einem Traktor. An dieses Federungs- oder Entlastungssystem sind die zu federnden hydraulischen Verbraucher einschließlich zugehöriger Zylinder über Versorgungsleitungen anschließbar. Neben Federungssystemen auf angebauten Maschinen sind auch Federungssysteme auf der Zugmaschine selbst, wie Frontlader, Heckhubwerk, Fronthubwerk, Zugmaul und dergleichen, realisierbar. Entsprechend der Last und dem zu verdrängenden Volumen im jeweiligen Federungssystem passen sich die Gasmenge und der Arbeitsdruck im erfindungsgemäßen Druckspeichersystem an und sind bedarfsoptimiert auf die durch Last, Zylinderabmessung und gewünschten Federweg bestimmte Situation eingestellt. Bei einer dynamisch verstellbaren Federung durch das erfindungsgemäße Druckspeichersystem wird in der Regel zunächst die Position der Arbeitshydraulik angefahren und parallel die Federung eingestellt. Anschließend wird der Federungsspeicher mit der Arbeitshydraulik verbunden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist der eine Hydrospeicher mit seiner Fluidseite als Arbeitsspeicher an die Versorgungsleitung anschließbar, und die Gasseite des Arbeitsspeichers ist über ein Trennventil an mindestens eine weitere Speichereinrichtung mit einem Gasvorrat anschließbar. Zur Einstellung der Gasmenge auf der Gasseite des Hydrospeichers wird das Trennventil bedarfsgerecht geöffnet und nach Überleitung einer anforderungsindividuellen Gasmenge von der weiteren Speichereinrichtung auf die Gasseite des Hydrospeichers wieder geschlossen. Es versteht sich, dass auch ein Gasaustausch in umgekehrter Richtung, von der Gasseite des Hydrospeichers zur weiteren Speichereinrichtung, stattfinden kann.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist die weitere Speichereinrichtung aus einem Gasspeicher, insbesondere einem Stickstoffspeicher, gebildet oder aus einem Nachladespeicher über eine weitere Ventileinrichtung an die Fluid-Versorgungseinrichtung anschließbar. Typischerweise ist Stickstoff in den Hydrospeicher eingefüllt und dementsprechend als Gasvorrat vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, jedwedes andere Arbeitsgas oder Gasgemisch einzusetzen.
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Weiter ist vorteilhaft, dass mehrere Gasspeicher mittels eines zugehörigen Trennventils an die Gasseite des Arbeitsspeichers anschließbar sind. Die Einstellung der Gasmenge und des Drucks im Arbeitsspeicher, welcher insoweit einen Hauptarbeitsspeicher darstellt, erfolgt vorzugsweise mittels einer Lookup-Tabelle oder einem vergleichbaren Datenbanksystem, welche je nach angeschlossenem Zylinder-Kolben-Federungssystem und den ermittelten Sensorwerten eine zugehörige Gasmenge und den Druck einstellt. Bei Verwendung mehrerer Gasspeicher ist die Verbindung von diesen zum Arbeitsspeicher solange geöffnet, bis die geforderte Soll-Gasmenge erreicht ist. Anschließend wird die Verbindung über die Trennventile geschlossen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems ist die Steuerventileinrichtung ausgangsseitig an einen weiteren Nutzanschluss angeschlossen, und die Steuerventileinrichtung ist eingangsseitig an einen Tankanschluss mit und ohne Zwischenschalten eines Tankzuschaltventils angeschlossen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine zugehörige Arbeitshydraulik in optimaler Weise gedämpft und gefedert werden kann.
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Besonders bevorzugt ist zwischen die Fluid-Versorgungseinrichtung und der einen Ventileinrichtung für die Fluidseite des Arbeitsspeichers ein Ansteuerventil geschaltet. Über das Ansteuerventil kann die Fluidseite des Arbeitsspeichers anforderungsgerecht mit dem Versorgungsanschluss oder dem Tankanschluss verbunden werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ventile zur Speicheranpassung zumindest des Arbeitsspeichers, wie die eine Ventileinrichtung und das Ansteuerventil, in einem Modul zusammengefasst, das ausgangsseitig zusammen mit dem Ausgang auf der Fluidseite des Arbeitsspeichers auf die Eingangsseite eines Modulblocks mit einzelnen Federungszuschaltventilen oder eines weiteren Modulblocks zur Druckanpassung unter Einsatz von Logikventilen führt. Hieraus ergibt sich der Vorteil eines kompakten, bauraumsparenden Aufbaus des Druckspeichersystems und seiner Komponenten. Die einzelnen Module und Modulblöcke werden zweckmäßigerweise separat voneinander gefertigt und auf einer mobilen Arbeitsmaschine zu einem erfindungsgemäßen Druckspeichersystem zusammengesetzt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems wirkt der jeweilige Modulblock mit einem weiteren dritten Modulblock zusammen, der an der Arbeitsmaschine bereits vorhandene Steuergeräte der Arbeitsmaschine als hydraulische Verbraucher ansteuert. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte, minimalen zusätzlichen Konstruktionsaufwand erforderliche Bauweise des erfindungsgemäßen Druckspeichersystem gewährleistet. Besonders bevorzugt sind die Modulblöcke benachbart zueinander an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems steuern in Mehrfachausgestaltung zwei oder mehr voneinander separierbare und koppelbare Arbeitsspeicher hydraulische Verbraucher an und federn diese in ihrer Bewegung, wobei die hydraulischen Verbraucher an unterschiedlichen Positionen, beispielsweise auf vor- und rückwärtigen Seiten, der Arbeitsmaschine angeordnet sind. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche zu federnde und zu dämpfende Systeme bzw. Verbraucher von einem Druckspeichersystem anforderungsgerecht versorgt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems übernehmen bei Einsatz von Federungszuschaltventilen diese immer paarweise die Kopplung und Federung einer Art eines hydraulischen Verbrauchers. Durch die paarweise den hydraulischen Verbrauchern zugeordneten Federungszuschaltventile ist ein hochflexibles, dynamisch anpassbares System zur Federung und Dämpfung der an eine mobile Arbeitsmaschine anzuschließenden Komponenten und Anbauteile realisiert.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Die vorstehend genannten und die weiter angeführten Merkmale können erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen an einem erfindungsgemäßen Druckspeichersystem verwirklicht sein. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Es zeigen:
- 1 einen Schaltplan für ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckspeichersystems;
- 2 einen Schaltplan für ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems;
- 3 einen Schaltplan für ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems;
- 4 einen Schaltplan für ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems;
- 5 das Druckspeichersystem aus 4 mit daran auf einer Seite angeschlossenen hydraulischen Verbrauchern als ein fünftes Ausführungsbeispiel;
- 6 einen Schaltplan für ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems mit zwei Arbeitsspeichern und daran an zwei Seiten angeschlossenen hydraulischen Verbrauchern; und
- 7 einen Schaltplan für ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckspeichersystems, vergleichbar zu dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Schaltplan eines Druckspeichersystems 10 mit einem Arbeitsspeicher 12, welcher an einen Tankanschluss T, einen Fluid-Versorgungsanschluss P und eine Versorgungsleitung A für einen hydraulischen Verbraucher anschließbar ist. Zwischen dem Arbeitsspeicher 12 und dem Tankanschluss T sowie dem Fluid-Versorgungsanschluss P sind eine Ventileinrichtung 14, welche zwischen der gezeigten sperrenden Stellung und einer öffnenden Stellung schaltbar ist, und ein Ansteuerventil 16, welches den Weg zum Tankanschluss T oder zum Fluid-Versorgungsanschluss P freigibt, angeordnet. Zwischen dem Arbeitsspeicher 12 und dem Verbraucheranschluss A ist als weitere Ventileinrichtung ein Federungszuschaltventil 18, welches zwischen der gezeigten sperrenden Stellung und einer öffnenden Stellung schaltbar ist, angeordnet. Die Ventileinrichtungen 14 und 18 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch ansteuerbare 2/2-Wege-Schaltventile ausgebildet und das Ansteuerventil 16 ist ein elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wege-Schaltventil. Alternative Ausgestaltungen der Ventileinrichtungen 14, 18 sind denkbar.
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Zwischen einem weiteren Nutzanschluss B und dem Tankanschluss T ist ein Tankzuschaltventil 20, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Schaltventil, welches zwischen der gezeigten sperrenden Stellung und einer geöffneten Stellung schaltbar ist, angeordnet. Weiter ist zwischen den Nutzanschlüssen A, B und dem Tankanschluss T sowie dem Fluid-Versorgungsanschluss P eine Steuerventileinrichtung 22, im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines elektromagnetisch ansteuerbaren 4/3-Wege-Proportional-Wegeventils, angeordnet, welches zwischen der gezeigten sperrenden Stellung, einer den Fluidweg vom Fluid-Versorgungsanschluss P zum Nutzanschluss A und den Fluidweg vom weiteren Nutzanschluss B zum Tankanschluss T freigebenden Stellung und einer den Fluidweg vom Fluid-Versorgungsanschluss P zum weiteren Nutzanschluss B und den Fluidweg vom Nutzanschluss A zum Tankanschluss T freigebenden Stellung schaltbar ist. Es versteht sich, dass alternative Ausgestaltungen des Tankzuschaltventils 20 und der Steuerventileinrichtung 22 möglich sind. So können anstelle des 4/3-Wege-Proportional-Wegeventils zwei 3/2-Wegeventile eingesetzt sein.
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Die zum Tankanschluss T sowie zum Fluid-Versorgungsanschluss P führende eine Fluidleitung und die zum Nutzanschluss A führende weitere Fluidleitung münden an einer gemeinsamen Anschlussstelle 24 aus, von der aus eine gemeinsame Fluidleitung zur Fluidseite 28 des Arbeitsspeichers 12 führt. An der Anschlussstelle 24 sowie zwischen dem Federungszuschaltventil 18 und dem Nutzanschluss A ist jeweils als Druckmesswertumformer eine Messeinrichtung 26a, 26b vorgesehen. Eine weitere Messeinrichtung 26c ist am Arbeitsspeicher 12 in Form eines Kolbenspeichers vorgesehen zur Überwachung der Kolbenposition.
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Das Druckspeichersystem 10 findet im vorliegenden Fall Anwendung bei der Federung oder Entlastung von zumindest einer an die Nutzanschlüsse A, B anzuschließenden Zylinder-Kolben-Einheit als dem hydraulischen Verbraucher. Die Auslegung der Speichergröße und des Vorspanndrucks, bestimmt durch die zu bevorratende Gasmenge auf der Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12, ist von der gewählten Federung, hart oder weich, der Last an der Zylinder-Kolben-Einheit sowie deren Geometrie, wie Kolbendurchmesser, Stangendurchmesser, nebst Ausfahrweg und Federungsweg, abhängig.
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Das in 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des Druckspeichersystems 10 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zusätzlich ein Gasspeicher 34 als Vorratsspeicher vorgesehen ist, welcher an die Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 angeschlossen ist. Um bedarfsgerecht Gas vom Gasvorrat im Gasspeicher 34 zur Gasseite 30 und umgekehrt zu leiten, ist zwischen dem Arbeitsspeicher 12 und dem Gasspeicher 34 ein Trennventil 32 als elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Schaltventil angeordnet, welches zwischen der gezeigten sperrenden Stellung und einer öffnenden Stellung schaltbar ist. Es ist vorstellbar, das Trennventil 32 während einer Federung durch das Druckspeichersystem 10 in der geöffneten Stellung zu halten, so dass neben der Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 auch das Gasvolumen im Gasspeicher 34 zur Federung bzw. Dämpfung mit eingesetzt ist.
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Als Eingangsgrößen zur elektronischen Regelung der Gasmenge und des Drucks über die Regulierungseinrichtung im Arbeitsspeicher 12 dienen neben den Werten der Messeinrichtungen 26a bis 26c sowie gegebenenfalls von weiteren Weg- und Drucksensoren auch die Informationen eines Bordcomputers der zugehörigen mobilen Arbeitsmaschine. Der Bordcomputer liefert typischerweise die Informationen über die Fahrgeschwindigkeit der an eine Zugmaschine angekoppelten Maschine und gegebenenfalls geografische Positionssignale (GPS). Die Informationen über die angekoppelte Maschine und die Zylinder-Kolben-Einheit(en) werden vorzugsweise per ISOBUS oder Ethernet von der angekoppelten Maschine an den Bordcomputer und die Regulierungseinrichtung übertragen. Die Ventileinrichtung 14, das Ansteuerventil 16, das Federungszuschaltventil 18 und die Steuerventileinrichtung 22 bilden insoweit einen Regelkreis aus, um den entsprechend der Gasmenge auf der Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 vorgegebenen Vorspanndruck zu regeln und den hydraulischen Verbraucher über die Versorgungsleitungen A, B bedarfsgerecht zu federn, zu entlasten oder in seiner Bewegung zu dämpfen.
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In dem in 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel des Druckspeichersystems 10 sind zusätzlich zum Gasspeicher 34 zwei weitere Gasspeicher 34a, 34b vorgesehen, welche über eine gemeinsame Fluidleitung an die Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 angeschlossen sind und jeweils über ein gesondertes Trennventil 32a, 32b vergleichbarer Bauart wie das Trennventil 32 verbindbar und sperrbar sind. Es versteht sich, dass nur ein oder mehr als zwei weitere Gasspeicher im Druckspeichersystem 10 vorgesehen sein können. Bei Erreichen der zur Federung oder Dämpfung geforderten Sollgasmenge wird die gasseitige Verbindung des Arbeitsspeichers 12 zu den Gasspeichern 34, 34a, 34b mittels der Trennventile 32, 32a, 32b getrennt. Die gesamte Regelung der Gasmenge auf der Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 erfolgt anforderungsgerecht vor Anschluss eines hydraulischen Verbrauchers, wie einer Zylinder-Kolben-Einheit, an die Nutzanschlüsse A, B des Druckspeichersystems 10, im laufenden Betrieb bei Federung und Dämpfung des hydraulischen Verbrauchers über das Druckspeichersystem 10, insbesondere zur bedarfsgerechten Anpassung auf veränderte Lasten, und bei kurzzeitiger Trennung des Druckspeichersystems 10 von dem zu federnden und zu dämpfenden hydraulischen Verbraucher.
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Das in 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass anstelle separater Gasspeicher ein Nachladespeicher 35 vorgesehen ist, dessen Fluidseite 28' über eine weitere Ventileinrichtung 36 und das Ansteuerventil 16 an den Tankanschluss T und den Fluid-Versorgungsanschluss P anschließbar ist. Die Gasseite 30' des Nachladespeichers 35 ist wiederum über das Trennventil 32 mit der Gasseite 30 des Arbeitsspeichers 12 verbunden. Die weitere Ventileinrichtung 36 und das Trennventil 32 sind jeweils zwischen der gezeigten sperrenden Stellung und einer öffnenden Stellung schaltbar. Bei der weiteren Ventileinrichtung 36 handelt es sich um ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Schaltventil.
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Der Arbeitsspeicher 12 und der Nachladespeicher 35 sind beide Hydrospeicher in Form von Kolbenspeichern, wobei die jeweilige Kolbenposition über als Wegmesssensoren ausgebildete Messeinrichtungen 26c, 26d ermittelt wird. Besonders bevorzugt sind die Messeinrichtungen 26c, 26d in den jeweiligen Kolbenspeicher, Arbeitsspeicher 12 oder Nachladespeicher 35, integriert. Ein Kolbenspeicher hat den Vorteil eines hohen zuverlässigen Druckverhältnisses zwischen Maximal- und Minimaldruck. Es ist jedoch auch vorstellbar, als Arbeitsspeicher 12 und/oder als Nachladespeicher 35 einen Blasen- oder Membranspeicher einzusetzen, welcher bei schnellen Lade- und Entladezyklen zu geringen Energieverlusten führt.
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5 zeigt das Druckspeichersystem aus 4 mit vier daran angeordneten hydraulischen Verbrauchern in Form von hydraulischen Arbeitszylindern, die eine erste Arbeitshydraulik 38, eine zweite Arbeitshydraulik 40, eine dritte Arbeitshydraulik 42 und eine vierte Arbeitshydraulik 44 für jeweils unterschiedliche Anbauteile an eine mobile Arbeitsmaschine, wie einen Traktor, ausbilden. Die erste Arbeitshydraulik 38 ist Teil einer Unterlenkerfederung für eine Lenkerentlastung und Lenkerfederung der nicht weiter dargestellten mobilen Arbeitsmaschine. Die zweite Arbeitshydraulik 40 ist Teil eines Anbaugeräts, wie einer Deichselfederung, eines Gülleverteiler-Dreipunkts oder dergleichen. Die dritte Arbeitshydraulik 42 ist Teil einer Zugmaulfederung, wobei eine Aufhängung über Koppelgetriebe bzw. Schienensysteme oder dergleichen erfolgt. Die vierte Arbeitshydraulik 44 ist Teil einer Frontladerfederung. Es ist jedoch auch vorstellbar, die Arbeitshydrauliken 38 bis 44 als Teil weiterer Anwendungen oder Funktionen auszugestalten.
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Zwischen dem Druckspeichersystem 10 zur individuellen Einstellung und Anpassung der Gasmenge und des statischen Vorspanndrucks zur Federung und den zu federnden Arbeitshydrauliken 38 bis 44 sind ein Modulblock 46 und ein weiterer Modulblock 48 angeordnet. Im weiteren Modulblock 48 sind ein Steuergerät 49 und eine Ventilanordnung 50 zur Ansteuerung der hydraulischen Verbraucher einschließlich der Arbeitshydrauliken 38 bis 44 zusammengefasst. Über Anschluss- oder Koppeleinheiten 52a, 52b, 52c und 52d in Form von Kupplungsanschlüssen sind die Nutzanschlüsse A, B, der Tankanschluss T und ein der Federungszuschaltung zugeordneter Anschluss DSL des Druckspeichersystems 10 mit dem Steuergerät 49 verschaltet. Der Nutzanschluss A der jeweiligen Arbeitshydraulik ist auf die Kolbenseite des jeweils zugehörigen Arbeitszylinders geführt.
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Im Modulblock 46 sind vier Federungszuschaltventile 18a, 18b, 18c und 18d mit jeweils einer zugehörigen Messeinrichtung 26, 26b, 26' und 26" angeordnet. Das erste Federungszuschaltventil 18a und die zugehörige Messeinrichtung 26 sind an die Kolbenseite der ersten Arbeitshydraulik 38 angeschlossen, wobei an diese Fluidleitung auch die Ventilanordnung 50 des weiteren Modulblocks 48 angeschlossen ist. Optional ist eine nicht gezeigte Tankleitung an der Stangenseite der ersten Arbeitshydraulik 38 angeschlossen. Das zweite Federungszuschaltventil 18b und die zugehörige Messeinrichtung 26b sind an die Kolbenseite der zweiten Arbeitshydraulik 40 angeschlossen. Weiter ist ein Tankzuschaltventil 20b an die Stangenseite der zweiten Arbeitshydraulik 40 angeschlossen. Es versteht sich, dass Kolben- und Stangenseite vertauscht werden können.
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Über die Anschlusseinheiten 52a bis 52d sind die Federungszuschaltventile 18a bis 18d und die Tankzuschaltventile 20b, 20d mit dem Steuergerät 49 fluidführend verbunden, welches insoweit die Funktion der in den vorangegangenen Figuren gezeigten Steuerventileinrichtung 22 mit übernimmt. Das dritte Federungszuschaltventil 18c und die zugehörige Messeinrichtung 26' sind an die Stangenseite der dritten Arbeitshydraulik 42 angeschlossen. Das vierte Federungszuschaltventil 18d und die zugehörige Messeinrichtung 26" sind an die Kolbenseite der vierten Arbeitshydraulik 44 und das Tankzuschaltventil 20d an die Stangenseite der vierten Arbeitshydraulik 44 angeschlossen. Je nachdem, welche Arbeitshydraulik 48 bis 44 zum Einsatz kommt, wird der Vorspanndruck im Druckspeichersystem 10 automatisch eingestellt und das entsprechende Federungszuschaltventil 18a bis 18d geschaltet.
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6 zeigt als sechstes Ausführungsbeispiel eine Erweiterung des in 5 gezeigten Druckspeichersystems 10, wobei anstelle des Nachladespeichers ein weiterer Arbeitsspeicher 54 vorgesehen ist, welcher über eine weitere Anschlussstelle 56 einen Modulblock 46' versorgt sowie mit einem weiteren Modulblock 48' zusammenwirkt. Die zusätzlichen Modulblöcke 46', 48' weisen den gleichen Aufbau auf wie die Modulblöcke 46, 48 und sind diesen gegenüberliegend auf der anderen Seite des Druckspeichersystems 10 und somit auf der anderen Seite der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet, so dass für beide Achsen der Arbeitsmaschine zusätzliche Anbaugeräte vorgesehen sind. Über den einen, in der Figur rechts gezeigten Modulblock 46 sind drei Arbeitshydrauliken, die erste Arbeitshydraulik 48, die zweite Arbeitshydraulik 40 und die dritte Arbeitshydraulik 42, angeschlossen und in bedarfsgerechter Weise feder- und dämpfbar. Der andere, in der Figur links gezeigte Modulblock 46' dient dem Anschluss von wiederum drei Arbeitshydrauliken, der vierten Arbeitshydraulik 44, einer fünften Arbeitshydraulik 58 und einer sechsten Arbeitshydraulik 60. Die aus 5 bekannten Arbeitshydrauliken 38 bis 44 sind in gleicher Weise ausgestaltet. Die fünfte Arbeitshydraulik 58 ist Teil eines Anbaugeräts, vergleichbar der zweiten Arbeitshydraulik 40. Die sechste Arbeitshydraulik 60 ist Teil einer Unterlenkerfederung zur Entlastung an einem vorderen Lenkerteil der mobilen Arbeitsmaschine.
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7 zeigt ein Druckspeichersystem 10 vergleichbar dem Aufbau des in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels, wobei bei dem in 7 gezeigten siebten Ausführungsbeispiel die Druckanpassung des Arbeitsspeichers 12 mittels hydraulischer Logikventile erfolgt. In der von der Fluidseite des Arbeitsspeichers 12 zum Fluid-Versorgungsanschluss P führenden Fluidleitung ist die aus zwei Einheiten aufgebaute Ventileinrichtung 14, 14' angeordnet. Zwischen der gemeinsamen Anschlussstelle 24 und dem Nutzanschluss A sowie dem weiteren Nutzanschluss B sind ein erstes Logikventil 64, ein zweites Logikventil 66 und die aus einem dritten Logikventil aufgebaute weitere Ventileinrichtung 18 sowie ein weiteres Ansteuerventil 70 und die Steuerventileinrichtung 22 angeordnet. Den beiden Ventileinheiten 14, 14' kommt dabei anspruchsgemäß die Funktion der ersten Ventileinrichtung zu und das mit LE_AS bezeichnete dritte Logikventil bildet die weitere Ventileinrichtung 18 aus, die an den Nutzanschluss A des hydraulischen Verbrauchers angeschlossen ist.
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Die Besonderheit der in 7 gezeigten Schaltung ist die hydraulisch geregelte Anpassung des Speicherdrucks im Arbeitsspeicher 12 an den kolbenseitigen oder auch stangenseitigen Druck in der zu federnden Zylinder-Kolben-Einheit. Auf diese Weise ist ein unerwünschtes, schlagartiges Aus- und Einfahren des Zylinders durch Druckunterschiede bei Kopplung der Komponenten wirksam unterbunden. Das Aus- und Einfahren der angeschlossenen Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt über ein zugehöriges Steuergerät, beispielsweise ein Traktorsteuergerät. Sofern kein Anbaugerät angeschlossen oder eine Federung nicht erwünscht ist, ist das weitere Ansteuerventil 70 nicht geschaltet und der Arbeitsspeicher 12 wird auf einen durch die erste Ventileinheit 14 vorgegebenen maximalen Druck aufgeladen.
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Durch den kolbenseitigen Druck in der Zylinder-Kolben-Einheit wird die zweite Ventileinheit 14' offen gehalten und folglich die beiden mit LE_TS und LE_AS bezeichneten Logikventile 18, 66 geschlossen gehalten. Aufgrund des Kräftegleichgewichts sind die in öffnender Richtung auf die beiden Logikventile 18, 66 wirkenden Drücke zu gering. Sobald der Speicherdruck im Arbeitsspeicher 12 den Druck auf der Kolbenseite in der Zylinder-Kolben-Einheit übersteigt, öffnet das mit LE_DA bezeichnete Logikventil 64. Sobald das System nun aktiviert und das weitere Ansteuerventil 70 geschaltet wird, ist die Signalleitung zum Tank T entlastet und die zweite Ventileinheit 14' schließt aufgrund der Tankdruckentlastung. Bei den nachfolgenden Federungsvorgängen ist somit kein weiteres Nachladen vom Fluid-Versorgungsanschluss P möglich.
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Der Speicherdruck wird über die Anschlussstelle 24 und das erste Logikventil 64, die Blende und das weitere Ansteuerventil 70 zum Tank T abgelassen. Durch die Blende wird ein Staudruck erzeugt, der das weitere Logikventil 66 und die weitere Ventileinrichtung 18 geschlossen hält. Sobald der kolbenseitige Druck in etwa dem Druck im Arbeitsspeicher 12 entspricht, schließt das erste Logikventil 64, wodurch der Druck vor der Blende zusammenbricht. Aufgrund der sich ändernden Kräfte öffnen das zweite Logikventil 66 bei geringem Tankdruck und weiter die weitere Ventileinrichtung 18. Das Kräftegleichgewicht am zweiten Logikventil 66 kann durch eine in öffnender Richtung unterstützende Feder (in 7 nicht bezeichnet) unterstützt werden. Die Zylinder-Kolben-Einheit ist kolbenseitig mit dem Arbeitsspeicher 12 und ringseitig mit dem Tankanschluss T über die Logikventile 18, 64 und 66 verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012017003 A1 [0002]
- DE 102014000696 A1 [0003]