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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Ansteuerung eines Hubwerkes oder Anbaugerätes und ein Steuerverfahren für eine derartige Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 9.
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Derartige Ventilanordnungen werden beispielsweise zur Steuerung der Arbeitsfunktionen von mobilen Arbeitsgeräten, wie beispielsweise Traktoren oder Baggern verwendet. Die Steuerung dieser hydraulischen Funktionen erfolgt in der Regel über einen sehr kompakten Steuerblock, bei dem alle wesentlichen Wege- und Regelventile zu einer Einheit zusammengefasst sind. Ein derartiger Steuerblock ist beispielsweise in dem Katalog 1 987 760 513 (Elektronischhydraulische Hubwerksregelung für Traktoren) der Anmelderin beschrieben. Weitere Einzelheiten finden sich in den nachveröffentlichten Anmeldungen mit den amtlichen Aktenzeichen 10 2004 033 315.7 und 10 2005 005 314.9.
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Moderne Traktoren sind beispielsweise mit einem Heckhubwerk und einem Fronthubwerk ausgeführt, deren Hubzylinder über den Steuerdruck mit Druckmittel beaufschlagbar sind, das von einer Pumpe gefördert wird, die so geregelt wird, dass in einer Pumpenleitung ein um eine bestimmte Druckdifferenz über dem Lastdruck der Verbraucher liegender Pumpendruck herrscht. Das Heck- oder auch das Fronthubwerk kann bei modernen Traktoren doppeltwirkend ausgeführt sein, wobei jedem der Verbraucher elektrohydraulisch betätigbare Wegeventile zugeordnet sind, die über ein elektrisches Steuergerät des Mobilfahrzeugs angesteuert werden. Die Sollwerte werden beispielsweise über ein Frontbedienteil oder ein Heckbedienteil im Inneren der Kabine eingestellt.
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Auf diesem technischen Gebiet zeigt die Druckschrift
DE 44 33 633 C1 eine hydraulische Schaltungseinheit zur Betätigung von auswechselbaren Zusatzgeräten an Hydraulikbaggern. Die Druckschrift
DE 39 28 272 A1 zeigt eine Einrichtung für den regelhydraulischen Arbeitskreis eines Krafthebers, die Druckschriften
DE 40 31 858 A1 und
DE 195 41 190 A1 zeigen jeweils eine hydraulische Anordnung zur Steuerung eines Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine. Die Druckschrift
DE 198 31 595 A1 beschreibt eine lastfühlende hydraulische Schaltung für mobile Arbeitsmaschinen.
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Von Nachteil ist beim nachveröffentlichten Stand der Technik entsprechend der
DE 10 2005 005 314.9 , dass bei einem Drücken-Signal an das Hubwerksventil zum Hubzylinder ein Ölstrom mit gegenüber dem statischen Fall überhöhten Druck fließt, wodurch eine ungewollte Hubwerksbewegung und ein ungewollt höherer Auflagedruck entstehen können.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hubwerksventilanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung der Hubwerksventilanordnung zu schaffen, bei denen das Druckverhalten insbesondere beim Drücken bei unterschiedlichen Volumenströmen optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Hubwerksventilanordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Ansteuerung der Hubwerksventilanordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hubwerks oder eines Anbaugerätes eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs weist ein stetig verstellbares, eine Zumessblende ausbildendes Wegeventil auf, über das über einen Arbeitsanschluss rückströmendes Druckmittel zu einem Niederdruck- oder Tankanschluss abströmt. Ferner hat die Ventilanordnung ein Druckbegrenzungsventil, das an einer zwischen dem Wegeventil und dem Arbeitsanschluss vorgesehenen Arbeitsleitung angeordnet ist und das vorzugsweise proportional verstellbar ausgeführt ist, so dass der Druck in der Arbeitsleitung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen auf unterschiedliche Maximalwerte begrenzbar ist, wobei der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck mit einer Erhöhung des Volumenstroms durch Veränderung der Bestromung in Richtung eines sich bei unveränderter Bestromung und bei undurchströmtem Druckbegrenzungsventil einstellenden Drucks verstellbar ist. Auf diese Weise ist eine gezielte Veränderung des Druckabfalls in den Leitungen und des Proportional-Druckbegrenzungsventils möglich, so dass eine Optimierung des Druckabfallverhaltens bei unterschiedlichen Volumenströmen erzielt wird.
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Es ist zu bevorzugen, dass das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit vom Stellsignal zum Wegeventil ansteuerbar ist, wodurch zeitnah zur Verstellung des Wegeventils und der damit zusammenhängenden Volumenstromänderung eine Anpassung der Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils möglich ist.
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Vorzugsweise ist durch maximale Bestromung ein minimaler Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils umsetzbar. Dadurch können gebräuchliche und kostengünstige Druckbegrenzungsventile zum Einsatz gelangen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit von Störgrößen wie Temperatur, Betätigungsgeschwindigkeit des Wegeventils und Dynamik der Pumpe oder Dynamik des Wegeventils angesteuert, insbesondere entsprechend einem mehrdimensionalen Kennfeld. Auf diese Weise ist eine noch bessere Anpassung der Druck-Volumenstrom-Abhängigkeit des Druckbegrenzungsventils an einen gewünschten Verlauf zu einem frühen Zeitpunkt möglich.
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In einer erfindungsgemäßen Hubwerksventilanordnung ist das Druckbegrenzungsventil vorzugsweise in einer Arbeitsleitung vorgesehen, die mit einem in Richtung „Drücken“ wirksamen Druckraum des Hubwerks oder des Anbaugerätes verbunden ist. Beim Ventilsignal „Drücken“ zum Wegeventil ist daher eine gezielte Verringerung des Druckabfalls möglich.
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Vorzugsweise ist das Druckbegrenzungsventil auf Werte zwischen 0 bar und 230 bar, vorzugsweise ungefähr 5 bis 7 bar und 230 bar einstellbar, so dass eine Anpassung an eine gewünschte Auflagedruckbegrenzung gegeben ist.
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In der anderen Arbeitsleitung ist bevorzugt ein Sekundärdruckbegrenzungsventil vorgesehen, um den Druck in dieser Arbeitsleitung auf einen Maximalwert unterhalb des Pumpendrucks zu begrenzen.
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Ferner wird entsprechend der Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung eine der Ventilanordnungen vorgesehen, das den Schritt beinhaltet Verstellen des am Druckbegrenzungsventil eingestellten Drucks mit einer Erhöhung des Volumenstroms durch Veränderung der Bestromung in Richtung eines sich bei unveränderter Bestromung und bei undurchströmtem Druckbegrenzungsventil einstellenden Drucks. Durch dieses Verfahren lassen sich eine ungewollte Hubwerksbewegung und ein ungewollt hoher Auflagedruck vermeiden.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Hydraulikschaltplan eines Heckhubwerks eines Traktors;
- 2 eine Detaildarstellung einer Hubwerksventilanordnung aus 1;
- 3 ein Kennlinienfeld eines Proportional-Druckbegrenzungsventils entsprechend dem Stand der Technik bei veränderlichem elektrischen Strom,
- 4 ein Kennlinienfeld mit angepasster Kennlinie eines Proportional-Druckbegrenzungsventils entsprechend der vorliegenden Erfindung bei veränderlichem elektrischen Strom,
- 5 ein Blockschaltbild einer Kennlinienanpassung des Proportional-Druckbegrenzungsventils aus 1, und
- 6 einen abgewandelten Hydraulkschaltplan eines Heckhubwerks eines Traktors entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Hubwerksanordnung eines Traktors erläutert. Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemäße Schaltung jedoch auch bei anderen doppeltwirkenden Verbrauchern eines mobilen Arbeitsgeräts einsetzen.
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Moderne Traktoren sind mit zumindest einem Hubwerk 2 ausgeführt, das einen doppeltwirkenden Hubzylinder 6 aufweist, dessen Druckräume 30, 32 über eine erfindungsgemäße Hubwerksventilanordnung 4 mit Druckmittel beaufschlagbar oder mit einem Tank verbindbar sind, die mit den Wegeventilen zur Ansteuerung der anderen Verbraucher des Traktors zu einem Steuerblock zusammengesetzt ist.
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Ein Heckhubwerk 2 gemäß Fig. 1 lässt sich in unterschiedlichen Betriebszuständen einsetzen.
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Im Arbeitsbereich „Tragen“ sind das Heckhubwerk und entsprechend gegebenenfalls das davon betätigte Anbaugerät entweder vom Boden abgehoben oder es wird in Bodenkontakt mit einer bestimmten Stützkraft getragen. Dieser Arbeitsbereich tritt beispielsweise beim Pflügen oder beim Grubbern auf.
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Im Arbeitsbereich „Drücken“ wird das Heckhubwerk 2 so angesteuert, dass eine in Richtung auf den Boden wirkende Druckkraft aufgebracht wird. Eine derartige Einstellung ist beispielsweise beim aktiven Pflug-Einziehen oder bei einem Packer erforderlich.
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In einer lastfreien Zwischenstellung, in der das Heckhubwerk 2 nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, liegt dieses aufgrund seines Eigengewichtes auf dem Boden auf. Eine derartige lastfreie Zwischenstellung wird - wie im Folgenden beschrieben - durch Verstellen der Hubwerksventilanordnung 4 in eine Schwimmstellung eingestellt.
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Die in Scheibenbauweise ausgeführte Hubwerksventilanordnung 4 hat einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T, einen LS-Anschluss LS sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B. Der Druckanschluss P ist über eine Pumpenleitung mit einer Verstellpumpe 8 verbunden, deren Förderdruck in Abhängigkeit von dem höchsten, an den Verbrauchern des Traktors anliegenden Lastdruck eingestellt wird. Dieser Lastdruck wird an dem LS-Anschluss abgegriffen. Eine LS-Steuerung, bei der der Förderstrom der Pumpe in Abhängigkeit vom höchsten Lastdruck eingestellt wird, ist jedoch keine Voraussetzung für das erfindungsgemäße System.
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Der Druckanschluss P ist über einen Zulaufkanal 10 mit einem Eingangsanschluss P' einer Individualdruckwaage 12 verbunden, deren Ausgangsanschluss A' mit einem Eingangsanschluss P" eines stetig verstellbaren Wegeventils 14 verbunden ist. Dessen Rücklaufanschluss R ist über einen Rücklaufkanal 16 mit dem Tankanschluss T der Hubwerksventilanordnung 4 verbunden. Das Wegeventil 14 hat zwei Arbeitsanschlüsse A" und B" (siehe 2), die über Arbeitskanäle 18, 20 mit den beiden Arbeitsanschlüssen A, B der Hubwerksventilanordnung 4 verbunden sind.
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In jedem Arbeitskanal 18, 20 ist jeweils ein Senkenmodul 22, 24 vorgesehen, das in einer Grundstellung als entsperrbares Rückschlagventil zur leckölfreien Einspannung des Hubzylinders 6 des Heckhubwerks 2 dient und in einer Regelposition den vom Hubzylinder 6 zurückströmenden Druckmittelvolumenstrom im Sinne einer Ablaufregelung steuert.
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Der Arbeitskanal 20 ist stromabwärts des Senkenmoduls 24 über ein vorgesteuertes proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil 26 mit dem Tankanschluss T verbindbar. Das Druckbegrenzungsventil 26 wird über ein Vorsteuerelement 27 angesteuert.
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Der Druck im anderen Arbeitskanal 18 wird über ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil 28 begrenzt. Der Hubzylinder 6 ist doppeltwirkend ausgeführt, wobei ein in Richtung „Senken“ wirksamer Druckraum, der beispielsweise als Ringraum 30 ausgebildet ist, mit dem Arbeitsanschluss B und der in Richtung „Heben“ wirksame Druckraum 32 mit dem Arbeitsanschluss A der Hubwerksventilanordnung 4 verbunden ist. Über den Hubzylinder 6 werden typischerweise ein schwenkbar an einer Hubwelle 34 gelagerter Arm 36 sowie weitere Koppelelemente betätigt, an denen beispielsweise ein Anbaugerät, wie eine Drillmaschine oder ein Pflug 38 angebaut ist.
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Einzelheiten der Hubwerksventilanordnung 4 werden anhand der vergrößerten Darstellung in 2 erläutert.
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Ein Druckwaagenkolben der Druckwaage 12 ist von einer Druckwaagenfeder 40 sowie von dem über einen Kanal 42 von einem mit dem LS-Anschluss verbundenen Lastmeldekanal 44 abgegriffenen Druck in Öffnungsrichtung und von dem Druck in einem Steuerkanal 46 in Schließrichtung beaufschlagt, der zwischen der Druckwaage 12 und dem Wegeventil 14 vom Zulaufkanal 10 abzweigt.
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Der LS-Kanal 44 führt zu einem Steueranschluss LS" des Wegeventils 14. Dieses hat noch zwei weitere Steueranschlüsse X, denen ausgangsseitig Steueranschlüsse XA und XB zugeordnet sind. Die Betätigung des Wegeventils 14 erfolgt über eine Pilotventilanordnung, die in der Darstellung gemäß 2 durch zwei elektrohydraulische Vorsteuerelemente 45, 47, die in einem Ventil integriert sind, ausgebildet ist. Das Dreieck 49 deutet die Steuerölversorgung, beispielsweise eine Steuerölpumpe, dieser Vorsteuerelemente 47, 45 an.
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Über die Vorsteuerelemente 47, 45 kann Steueröl jeweils einem Steuerraum des Wegeventils 14 zugeführt werden, bis ein Ventilschieber 50 eine Arbeitsposition einnimmt. Diese wird über einen Wegaufnehmer erfasst. Sobald von diesem die gewünschte Position gemeldet wird, wird das Vorsteuerelement 47, 45 wieder in seine Neutralstellung gebracht. Die Position des Ventilschiebers 50 wird geregelt aufrechterhalten, indem entsprechend dem Signal des Wegaufnehmers die Vorsteuerelemente 47, 45 angesteuert werden. Diese sind über Steuerleitungen 52 bzw. 54 mit der Steuerölversorgung 49 verbunden. Der Ventilschieber 50 ist über eine Zentrierfederanordnung 56 in seine dargestellte Grundposition (0) vorgespannt, in der der LS-Kanal 44 mit dem Tankkanal 16 verbunden ist und alle anderen vorgenannten Anschlüsse abgesperrt sind.
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Die Ventilkörper der beiden Senkenmodule 22, 24 werden jeweils durch eine Feder 58 und durch den am Ausgang A" bzw. B" über Druckwaagenkanäle 60, 62 abgegriffenen individuellen Lastdruck stromabwärts des Wegeventils 14 in ihre Grundposition (a) beaufschlagt, in der die Senkenmodule 22, 24 als Rückschlagventile wirken, die eine Druckmittelströmung zu den Anschlüssen A, B zulassen. In Öffnungsrichtung sind die Ventilkörper der Senkenmodule 22, 24 jeweils von dem am Anschluss XA bzw. XB anliegenden Steuerdruck beaufschlagt, der über einen Entsperrkanal 64, 66 abgegriffen wird. Dieser Steuerdruck kann beispielsweise dem Eingangsdruck der Vorsteuerelemente 45, 47 entsprechen.
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Der Aufbau der Hubwerksventilanordnung mit der Individualdruckwaage 12 und dem stetig verstellbaren Wegeventil 14 entspricht im wesentlichen der herkömmlichen Lösung des Ventils SB23 LS, so dass in der Folge nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente beschrieben werden und im übrigen diesbezüglich auf den vorhandenen Stand der Technik zum Wegeventil SB23 LS verwiesen wird. Das Ventil SB23 LS ist im Katalog 1 987 760 513/03.98 der Bosch Rexroth AG beschrieben.
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Soll beispielsweise der Hubzylinder 6 zum Anheben des Pflugs 38 verfahren werden, so wird über das Vorsteuerelement 45 der Ventilschieber 50 des Wegeventils 14 in eine seiner mit (b) gekennzeichneten Positionen verschoben. Dabei wird eine Messblende aufgesteuert, die der Individualdruckwaage 12 nachgeschaltet ist. In Abhängigkeit von der Messblendenöffnung stellt sich die Druckwaage 12 in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Messblende konstant gehalten und somit ein lastdruckunabhängiger Druckmittelvolumenstrom eingestellt ist. Dieser Druckmittelvolumenstrom wird in den mit (b) gekennzeichneten Regelpositionen über die Druckwaage 12, den Druckanschluss P" und den Ausgangsanschluss A" des Wegeventils 14 zum Eingangsanschluss PDW des Senkenmoduls 22 und über dessen Ausgangsanschluss ADW zum Arbeitsanschluss A der Hubwerksventilanordnung 4 und von dort in den beispielsweise bodenseitig vorgesehenen Druckraum 32 geführt - der Hubzylinder 6 fährt aus.
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Das aus dem Ringraum 30 verdrängte Druckmittel strömt über den Arbeitsanschluss B der Hubwerksventilanordnung 4, den Arbeitskanal 20, den Ausgangsanschluss BDW und den Eingangsanschluss PDW des Senkenmoduls 24 zum Anschluss B" des Wegeventils 14 und von dort über den Rücklaufanschluss R, den Tankkanal 16 und den Tankanschluss T zurück zum Tank. Diese Rückströmung wird dadurch ermöglicht, dass der an der Pilotventilanordnung 49 anliegende Steuerdruck über den Steueranschluss X und den Ausgangsanschluss XB des Wegeventils 14 abgegriffen und über den Entsperrkanal 66 den Ventilkörper in Öffnungsrichtung beaufschlagt, so dass der Senkenmodul 24 entsperrt und die Rückströmung des Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht ist. In diesen mit (b) gekennzeichneten Positionen des Senkenmoduls 24 wirkt dieser als Ablaufdruckwaage, über die der ablaufende Druckmittelvolumenstrom in gewissem Umfang geregelt wird.
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Zum Andrücken eines vom Hubwerk getragenen Anbaugerätes wird das Wegeventil 14 in eine seiner mit (a) gekennzeichneten Regelpositionen verschoben, so dass entsprechend die Druckmittelzufuhr über das Senkenmodul 24 in seiner Rückschlagfunktion zum Ringraum 30 erfolgt, während das aus dem bodenseitigen Druckraum 32 abströmende Druckmittel über das entsperrte Senkenmodul 22 und das Wegeventil 14 zum Tank hin abströmt. Das Entsperren erfolgt dabei über den Steuerdruck, der über die Steueranschlüsse X, XA des Wegeventils 14 und den Entsperrkanal 64 an die in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche des Senkenmoduls 22 geführt ist.
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Zum lastfreien Auflegen wird das Wegeventil 14 in seine Schwimmstellung (Endstellung c) verfahren, in der beide Senkenmodule 22, 24 entsperrt und in ihre mit (b) gekennzeichnete Durchgangsposition verfahren werden und die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss LS mit dem Tankanschluss T verbunden und der Eingangsanschluss P" abgesperrt ist.
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In dem Arbeitsbereich „Drücken“ wird der Maximaldruck im Arbeitskanal 20 durch geeignete Einstellung des proportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 26 auf einen Wert von beispielsweise zwischen 0 bis 230 bar begrenzt. Damit dient das Druckbegrenzungsventil 26 auf der Drückenseite zur Auflagedruckbegrenzung und als Sicherheitsventil.
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Über das Sekundärdruckbegrenzungsventil 28 wird der Druck im Arbeitskanal 18 (Anschluss A) auf einen oberhalb des Pumpendrucks eingestellten Maximaldruck begrenzt, beispielsweise auf 230 bar. Der Aufbau derartiger Sekundärdruckbegrenzungsventile ist bekannt.
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Auch der Aufbau des vorgesteuerten proportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 26 ist per se bekannt - ein Kolben des Druckbegrenzungsventils 26 ist über eine schwache Druckfeder und durch den Druck im Federraum gegen einen Ventilsitz in eine Schließstellung belastet. Der Druck im Federraum ist durch die mittels eines Proportionalmagneten auf einen Schließkegel aufgebrachte Kraft begrenzt. Die Ansteuerung des Proportionalmagneten erfolgt über das Vorsteuerelement 27.
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Nicht dargestellt sind Drucksensoren, über die die Drücke in den Arbeitskanälen 18, 20, der Druck am Druckanschluss P, der Lastdruck und sonstige Drücke erfassbar sind.
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Das Vorsteuerelement
27 des Proportional-Druckbegrenzungsventils
26 wurde im Stand der Technik entsprechend der
DE 10 2005 005 314.9 anhand der einfachwirkenden oder doppeltwirkenden Einstellung durch den Traktorfahrer konstant bestromt. Bei Öldurchströmung im Arbeitsbereich „Drücken“ entsteht im Proportional-Druckbegrenzungsventil
26 und in der gesamten durchströmten Leitung
20 eine Druckdifferenz gegenüber dem Tank, die als Drucküberhöhung am Hubzylinder
6 zu spüren ist. Durch diese Druckerhöhung ergeben sich im Stand der Technik aufgrund ungewollter Hubwerksbewegung und eines ungewollt höheren Auflagedrucks eine Komfortreduzierung und eine funktionelle Beeinträchtigung in der Anwendung.
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3 zeigt ein Kennfeld des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26 bei veränderlichem elektrischem Strom nach dem Stand der Technik, wobei sich bei einer Erhöhung des elektrischen Stroms i am Vorsteuerelement 27 der Druckwert im Vergleich zu dem Druckwert bei geringerem elektrischen Strom i verringert. KLmax gibt die Kennlinie wieder, bei der das minimale Druckniveau durch maximale Bestromung erhalten werden kann. Der Wert pfehl stellt einen Druckwert der untersten Kennlinie bei maximaler Bestromung dar, der bestimmten Volumenströmen zugeordnet ist und der bei dem jeweiligen bestimmten Volumenstrom nicht unterschreitbar ist.
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5 zeigt die Ansteuerung des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26 entsprechend der vorliegenden Erfindung, um eine Kennlinienanpassung bei einer in den 1 und 2 gezeigten Hubewerksventilanordnung für ein doppeltwirkendes Hubwerk vorzunehmen. Zur Anpassung wird zu der Basisbestromung IB, die durch den Traktorfahrer eingestellt wird, eine Zusatzbestromung IZ addiert, wie es in 4 dargestellt ist. Anschließend wird diese Summe einer maximalen Begrenzung des elektrischen Stromes unterzogen, bevor der sich ergebende elektrische Strom i dem Magneten des Druckbegrenzungsventils 26 zugeführt wird.
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Diese Zusatzbestromung IZ erfolgt automatisch bei dem Ventilsignal „Senken“. Genauer gesagt wird das Stellsignal der elektrohydraulischen Hubwerksregelung (EHR) erfasst und es erfolgt anschließend eine Abfrage ob das Stellsignal das Signal „Senken“ ist. Wenn das Stellsignal „Senken“ vorliegt, erfolgt eine zum Stellsignal an das Wegeventil 14 geeignete, beispielsweise proportionale, Anpassung des Stellsignals zum Vorsteuerelement 27, die nun anhand 4 erläutert wird.
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In 4 bezeichnet der Punkt A einen Arbeitspunkt auf der Kennlinie KL1 bei relativ geringem elektrischen Strom i zum Vorsteuerelement 27 und bei einem Volumenstrom Q von 0, d.h. im undurchströmten Zustand des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26.
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Ohne die erfindungsgemäße Kennlinienanpassung erhöht sich bei wachsendem Volumenstrom Q und konstantem elektrischen Strom i der Druckwert p zu einem Arbeitspunkt B, der entsprechend dem Stand der Technik, bei dem keine Kennlinienanpassung erfolgt, vorgesehen ist.
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Durch die erfindungsgemäße Kennlinienanpassung wird bei dem Ventilsignal „Drücken“ der elektrische Strom i zum Druckbegrenzungsventil 26 in einer solchen Weise erhöht, das bei durchströmten Druckbegrenzungsventil 26 etwa das Druckniveau des undurchströmten Arbeitspunktes A erreicht wird. Beispielsweise wird durch diese Kennlinienanpassung der Druckwert am Arbeitspunkt B auf den Druckwert am Arbeitspunkt C verringert. Der Druckwert des Arbeitspunktes C liegt entsprechend 5 auf einer Kennlinie KL2, die durch erhöhte Bestromung erhalten wird. Im Ergebnis wird angestrebt, dass sich bei einer Erhöhung des Volumenstroms am Druckbegrenzungsventil 26 ein Druck einstellt, der in Richtung eines sich bei unveränderter Bestromung und bei undurchströmten Druckbegrenzungsventil einstellenden Drucks verändert ist, d.h. vorzugsweise auf einem sich vom Punkt A durch den Punkt C erstreckenden Strahl liegt.
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Der nicht kompensierbare Fehlerwert pfehl ist ebenfalls in 4 wiedergegeben, der sich bei maximalem elektrischen Strom i ergibt und der durch die Kennlinie KLmax begrenzt wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist somit eine gezielte Verringerung des kompletten Druckabfalls in den Leitungen und des Proportional-Druckbegrenzungsventil durch eine Verringerung des Öffnungsdrucks des Proportional-Druckbegrenzungsventils möglich. Die Grenze bildet dabei die maximale Bestromung des Druckbegrenzungsventils. Zwar ist bei geringen Drücken, die beispielsweise kleiner als ungefähr 20 bar, keine Kennlinienanpassung mehr möglich, doch ist der durch die Druckerhöhung ohne Kennlinienanpassung entstehende Nachteil in diesem Fall nicht so gravierend.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Zusatzbestromung in Abhängigkeit vom Stellsignal an das Wegeventil 14 beschränkt, sondern es können alternativ oder zusätzlich zumindest eine der weiteren Störgrößen Temperatur, Betätigungsgeschwindigkeiten, Dynamik von Pumpe und/oder Wegeventil in einem mehrdimensionalen Kennfeld bei der Zusatzbestromung berücksichtigt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, dass durch eine maximale Bestromung der minimale Öffnungsdruck des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26 eingestellt wird. Die vorliegende Erfindung ist auch in dem Fall einsetzbar, in dem der maximale Öffnungsdruck des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26 durch eine maximale Bestromung eingestellt wird. In diesem Fall erfolgt eine Kennlinienanpassung durch Verringern des elektrischen Stroms zum Vorsteuerelement 27 des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26.
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6 zeigt einen vereinfachten Hydraulikschaltplan eines Heckhubwerks eines Traktors entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei die Hubwerksventilanordnung 140 beispielsweise vom Typ EHR23C-da sein kann. Dieser vereinfachte Hydraulikschaltplan unterscheidet sich vom Hydraulikschaltplan nach den 1 und 2 dadurch, dass keine Senkenmodule 22, 24 und keine Druckwaage 12 vorgesehen sind, so dass auch die entsprechenden Druckkanäle nicht vorhanden sind.
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In gleicher Weise wie bei der Hubwerksventilanordnung nach 1 und 2 wird in 6 ein Andrücken eines vom Hubwerk getragenen Anbaugerätes über eine Einstellung der mit (a) gekennzeichneten Positionen des Wegeventils 14 umgesetzt, ein Anheben des Arbeitsgerätes über eine Einstellung der mit (b) gekennzeichneten Positionen des Wegeventils 14 realisiert und wird das Wegeventil 14 zum lastfreien Auflegen in die Schwimmstellung (c) verfahren.
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Die Kennlinienanpassung des Proportional-Druckbegrenzungsventils 26 auf der Drücken-Seite erfolgt in gleicher Weise wie in Bezug auf die Hubventilanordnung von 1 und 2 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung ist auch bei Hubwerksventilanordnungen entsprechend den
deutschen Anmeldungen 10 2004 033 315.7 und 10 2005 005 314.9 einsetzbar, in denen eine Einstellung und Begrenzung des Auflagedrucks mit minimalem Aufwand erfolgt bzw. bei denen die Gefahr einer Unterversorgung verringert ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Anwendungen beschränkt, sondern kann bei einem beliebigen Front- oder Heckhubwerk verwendet werden, unter anderem bei Bodenbearbeitungsgeräten wie einem Reifenpacker, bei einer Andruckwalze der Kreiselegge, bei einem Säaggregat einer Einzelkornsämaschine, bei Flachgrubbern oder bei einem Pflug.
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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hubwerks oder eines Anbaugerätes eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs, mit einem Wegeventil, über das über einen Arbeitsanschluss rückströmendes Druckmittel zu einem Tankanschluss abströmt, und mit einem Druckbegrenzungsventil, das an einer Arbeitsleitung zwischen dem Wegeventil und dem Arbeitsanschluss angeordnet ist und proportional verstellbar ausgeführt ist, so dass der Druck in der Arbeitsleitung in Abhängigkeit von den Betriebszuständen auf unterschiedliche Maximalwerte begrenzbar ist. Der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck ist mit einer Erhöhung des Volumenstroms durch Veränderung der Bestromung in Richtung eines sich bei unveränderter Bestromung und bei undurchströmtem Druckbegrenzungsventil einstellenden Drucks verstellbar, wodurch eine Optimierung des Druckabfallsverhaltens des Druckbegrenzungsventils bei unterschiedlichen Volumenströmen möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Heckhubwerk
- 4
- Hubwerksventilanordnung
- 6
- Hubzylinder
- 8
- Verstellpumpe
- 10
- Zulaufkanal
- 12
- Druckwaage
- 14
- Wegeventil
- 16
- Tankkanal
- 18
- Arbeitskanal
- 20
- Arbeitskanal
- 22
- Senkenmodul
- 24
- Senkenmodul
- 26
- Druckbegrenzungsventil
- 27
- Vorsteuerelement
- 28
- Sekundärdruckbegrenzungsventil
- 30
- Ringraum
- 32
- Druckraum
- 34
- Hubwelle
- 36
- Arm
- 38
- Anbaugerät
- 40
- Druckwaagenfeder
- 42
- Kanal
- 44
- LS-Kanal
- 45
- Vorsteuerelement
- 46
- Steuerkanal
- 47
- Vorsteuerelement
- 49
- Steuerölversorgung
- 50
- Ventilschieber
- 52
- Steuerleitung
- 54
- Steuerleitung
- 56
- Rückstellfederanordnung
- 58
- Feder
- 60
- Druckwaagenkanal
- 62
- Druckwaagenkanal
- 64
- Entsperrkanal
- 66
- Entsperrkanal
