Gabelstapler mit hydraulischem Hybridantrieb

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Wenn das Fahrzeug abgebremst wird, wird Energie zur Wiederverwendung im Druckspeicher gespeichert. Durch den Wegfall der Pumpe im Arbeitskreislauf und Bereitstellung der genauen von den Arbeitszylindern benötigten Energiemenge wird ein Großteil der Drossel- und Umlaufverluste vermieden und der Arbeitskreislauf wird effizienter. Außerdem müssen beim Hybrid-Gabelstapler die Bremsbeläge seltener ersetzt werden, da das Fahrzeug durch das Hybridgetriebe abgebremst wird.

Der Hydraulikblock ist an die Pumpe angeschlossen und leitet die Hydraulikflüssigkeit dem Motor, dem Druckspeicher oder dem Arbeitskreislauf zu. Im Druckspeicher wird die gesamte Energie in Form von komprimiertem Gas gespeichert. Eines der wichtigsten Elemente der hydraulischen Hybridarchitektur ist die Steuerung: Diese verknüpft alle Komponenten des Systems nahtlos und steuert die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Verdrängung der Pumpe und des Motors sowie die Ventilzustände.

Prüfung des Hybridsystems macht Vorteile sichtbar

Das hydraulische Hybridsystem wurde bei einer Vielzahl unterschiedlicher Einsatzzyklen mit unterschiedlichen Testszenarien mit einem Basissystem verglichen – unter anderem mit oder ohne Hubfunktion und mit hoher oder langsamer Geschwindigkeit. Es zeigt Verbesserungen bei allen Einsatzzyklen. Bei allen Testszenarien, die mit dem hydraulischen Hybridsystem untersucht wurden, ergab sich eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs, in manchen Fällen bis zu 35 % verglichen mit der Basisarchitektur. Weitere Einsparungen ergaben sich auch bei den realen Einsatzzyklen, im Wesentlichen aufgrund der Vermeidung eines Verbrennungsmotorbetriebs im Leerlauf und einer Steigerung des Wirkungsgrads im Arbeitskreislauf beim Heben mit mittleren und niedrigen Geschwindigkeiten.

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Basisarchitektur vs. hydraulische Hybrid- architektur des Gabelstaplers

In der Basisarchitektur des Gabelstaplers ist der Drehmomentwandler direkt mit dem Lastschaltgetriebe verbunden, das je einen Vorwärtsgang und Rückwärtsgang bietet. An dieses Getriebe ist direkt das Differential angeschlossen. Auf der anderen Seite des Verbrennungsmotors werden die Lenk- und Arbeitskreisläufe über eine Zahnradpumpe angetrieben.

Bei der hydraulischen Hybridarchitektur entfallen im Wesentlichen der Drehmomentwandler und das Getriebe. Diese werden durch ein Hybridgetriebe ersetzt. Ähnlich wie ein hydrostatisches Getriebe arbeitet dieses Hybridgetriebe in einem offenen Kreislauf, wobei einer der Anschlüsse an einen Druckspeicher und einer an den Tank angeschlossen ist. Die Pumpe erfüllt mehrere Funktionen, zu denen die Hub- und Arbeitsfunktionen und der Antrieb des Fahrzeugs gehören. Durch den zusätzlichen Druckspeicher und die gesamte Steuerung wird das System verknüpft und seine Funktion ermöglicht.

Hybridsystem sorgt für optimale Leistungsfähigkeit

Im Sinne einer höheren Produktivität steuert das hydraulische Hybridsystem Drehzahl und Drehmoment des Verbrennungsmotors und sorgt für eine optimale Leistungsfähigkeit. Außerdem reduziert das System den konventionellen Einsatz der Bremsen, was zu einem geringeren Verschleiß an dieser Schlüsselkomponente des Fahrzeugs führt. Des Weiteren verbessert das System den Motorstart, indem es die Funktion traditioneller elektrischer Anlasser übernimmt. Alle diese Innovationen führen zu niedrigeren Wartungskosten.

Gleichzeitig konnten die Ingenieure von Eaton mit dieser Innovation drei Bedienereingaben in einem einzigen Bedienelement vereinen und damit einen effizienteren, sanfteren Hubvorgang erreichen, so dass das Fahrzeug einfacher zu bedienen ist. Durch eine Vereinfachung der Bedienereingaben reduziert dieses System zudem die Gefahr von Bedienfehlern. (qui)

* Tim Meehan, Lead Systems Engineer bei Eaton

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