DE102012006551B4

DE102012006551B4 - Hydraulische Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE102012006551B4
Application number: DE102012006551.5A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Fees Gerald; Dr.-Ing. Jongebloed Holger; Dirk van Büren
Original assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Current assignee: WESSEL-HYDRAULIK GmbH; Wessel Hydraulik GmbH
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2032-04-03
Also published as: DE102012006551A1

Abstract

Hydraulische Schaltungsanordnung für eine hydraulisch betriebene Arbeitsmaschine,- umfassend einen hydraulischen Verbraucher zum wahlweisen Heben oder Senken einer Last, sowie eine erste und eine zweite mit dem hydraulischen Verbraucher verbundene Hydraulikleitung (12, 14), wobei zum Heben der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die erste Hydraulikleitung (12) erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung (14) erfolgt,- weiter umfassend eine von der ersten Hydraulikleitung (12) abzweigende dritte Hydraulikleitung (16), wobei zum Senken der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung (14) erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die dritte Hydraulikleitung (16) erfolgt, wobei in der dritten Hydraulikleitung (16) eine Stromregelventilanordnung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, ab Erreichen eines Grenzlastdrucks, der höher als der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung (14) ist, einen Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs wieder als Hydraulikflüssigkeitszulauf in die zweite Hydraulikleitung (14) einzuspeisen, und wobei über ein ebenfalls in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnetes Ausspeiseventil ein Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs in einen Tank abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,- dass die Stromregelventilanordnung ein erstes in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnetes Steuerventil (1.2) aufweist, wobei die zweite Hydraulikleitung (14) mit einem ersten Steuereingang (28) des ersten Steuerventils (1.2) verbunden ist, und wobei das erste Steuerventil (1.2) mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang (28) anliegendem Druck einen sich vergrößernden Durchflussquerschnitt für Hydraulikflüssigkeit bereitstellt, und- dass die Stromregelventilanordnung weiterhin ein zweites Steuerventil (3) aufweist, welches in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromab des ersten Steuerventils (1.2) in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnet ist und dessen Ausgang mit dem Tank verbunden ist, wobei ein erster Steuereingang (42) des zweiten Steuerventils (3) mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des ersten Steuerventils (1.2) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist und ein zweiter Steuereingang (48) des zweiten Steuerventils (3) mit der zweiten Hydraulikleitung (14) verbunden ist, wobei das zweite Steuerventil (3) mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang (42) anliegenden Druck einen sich bis auf Null verkleinernden Durchflussquerschnitt bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine hydraulisch betriebene Arbeitsmaschine. An vielen Hebefahrzeugen werden Hubwinden hydraulisch betrieben, insbesondere durch Hydromotoren. Die Hubwinden dienen zum Anheben und Absenken von Lasten. Über Schlauchleitungen ist der Hydromotor mit einem Steuerventil verbunden, das einen von einer Pumpe kommenden Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom in der Menge dosiert und dessen Richtung bestimmt zum Senken oder Heben der Last.
Damit bei einem Leitungsbruch bzw. Schlauchriss der zu dem Hydromotor verlaufenden Hydraulikleitungen kein unkontrolliertes Herabfallen der Last möglich ist, werden üblicherweise Senkbremsventile vorgesehen, die in einer Grundstellung gesperrt sind und beispielsweise durch den Druck in einer Zulaufleitung zu dem Hydromotor geöffnet werden. Bei bekannten Senkbremsventilen wird zum Anheben der Last ein Volumenstrom über ein Rückschlagventil zu dem Hydromotor geleitet und von diesem zu einem Tank. Das Anheben geschieht somit nahezu verlustfrei, da lediglich die nicht zu vermeidenden Drosselverluste in dem Ventil anfallen. Zum Absenken der Last wird die Hydraulikflüssigkeit dann von dem Steuerventil zu dem Hydromotor geleitet. Von dieser Leitung wird außerdem ein Steuerdruck abgegriffen, der öffnend auf einen Ventilschieber wirkt. Erst anschließend kann die Hubwinde zum Senken der Last in Bewegung gesetzt werden. Der Lastdruck der Winde stützt sich somit auf dem Senkbremsventil ab.
Üblicherweise werden Hydromotoren hydraulisch eingespannt, damit der Absenkvorgang der Last schwingungsfrei erfolgen kann. Dies bedeutet, dass das Senkbremsventil z.B. erst bei einem Zulaufdruck von 15 bar öffnet und erst z.B. bei einem Druck von 50 oder 60 bar komplett geöffnet ist. Dies wiederum bedeutet, dass auch beim Absenken einer Last, die aufgrund Ihres Eigengewichts ohne Zuführung einer externen Leistung absinken würde, ein großer Leistungsanteil, nämlich der gesamte zugeführte Volumenstrom mit dem für das Senken notwendigen Druck, zugeführt werden muss. Dabei werden erhebliche Leistungsmengen abgedrosselt, insbesondere in Wärme umgewandelt.
Aus DE 195 14 329 B4 ist eine kombinierte Zumess- und Strömungsmittelregenerationsventilanordnung bekannt mit einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, der erste und zweite Betätigungskammern besitzt. Erste und zweite Leitungen sind mit der ersten bzw. zweiten Betätigungskammer verbunden. Ein Last-Rückschlagventil ist in der ersten Leitung angeordnet, welches eine Strömungsmittelströmung zu der ersten Betätigungskammer zulässt und in eine entgegengesetzte Richtung blockiert. Weiterhin umfasst die Ventilanordnung ein ferngesteuertes Messventil mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass mit der ersten Leitung zwischen dem Last-Rückschlagventil und der ersten Betätigungskammer verbunden ist, wobei das Zumessventil eine geschlossene Position, in der der Einlass von dem Auslass blockiert ist, und eine variable oder veränderbare Ein- oder Zumessposition besitzt, die eine variable Verbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass schafft. Ein Strömungsregenerationsventil ist zwischen einem mit dem Auslass des Zumessventils verbundenen Durchlass und der zweiten Leitung angeordnet und so orientiert oder ausgerichtet, dass es eine im wesentlichen uneingeschränkte Strömungsmittelströmung von dem Durchlass zu der zweiten Leitung gestattet, wenn der Strömungsmitteldruck in der zweiten Leitung geringer ist als der Strömungsmitteldruck in dem Durchlass. Auf diese Weise soll eine Strömungsmittelregenerationsfunktion mit einer Zumessfunktion derart kombiniert sein, dass die Zumess- und Regenerationsfunktion in Kombination mit einem Hauptmessventil für normales Zurückziehen der Betätigers arbeiten kann oder unabhängig von den Messventil betätigt werden kann, nämlich zum Absenken einer Last aufgrund von Schwerkraft, die von dem Betätiger getragen wird.
Aus DE 10 2010 055 718 A1 ist ein hydraulischer Antrieb mit einem Senkbremsventil bekannt. Dabei ist eine vom Zulaufdruck gesteuerte Steuerventileinrichtung vorgesehen, die den Steuerdruck zum Öffnen des Senkbremsventils erzeugt, sodass dieser somit nicht am Zulauf abgegriffen wird. Die hydraulischen Verluste beim Abbremsen einer ziehenden Last sollen dadurch verringert werden.
Weitere hydraulische Anordnungen mit Senkbremsventilen sind bekannt aus DE 10 2008 024 513 B4 und EP 1 533 267 B1 .
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine hydraulisch betriebene Arbeitsmaschine bereitzustellen, die bei hoher Sicherheit gegen ein unkontrolliertes Absenken einer Last die Leistungsverluste verringert.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine hydraulische Schaltungsanordnung für eine hydraulisch betriebene Arbeitsmaschine, umfassend einen hydraulischen Verbraucher zum wahlweisen Heben oder Senken einer Last, sowie eine erste und eine zweite mit dem hydraulischen Verbraucher verbundene Hydraulikleitung, wobei zum Heben der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die erste Hydraulikleitung erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung erfolgt, weiter umfassend eine von der ersten Hydraulikleitung abzweigende dritte Hydraulikleitung, wobei zum Senken der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die dritte Hydraulikleitung erfolgt, wobei in der dritten Hydraulikleitung eine Stromregelventilanordnung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, ab Erreichen eines Grenzlastdrucks, der höher als der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung ist, einen Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs wieder als Hydraulikflüssigkeitszulauf in die zweite Hydraulikleitung einzuspeisen, und wobei über ein ebenfalls in der dritten Hydraulikleitung angeordnetes Ausspeiseventil ein Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs in einen Tank abgeführt wird.
Bei der Arbeitsmaschine kann es sich um ein Hebefahrzeug, z.B. einen Kran, handeln. Die Arbeitsmaschine kann z.B. eine Hubwinde umfassen, mit der eine Last angehoben oder abgesenkt wird, wobei die Hubwinde von dem hydraulischen Verbraucher, z.B. einem Hydromotor, angetrieben wird. Die Schaltungsanordnung umfasst ein Hauptsteuerventil, welches wahlweise zum Heben einer Last die erste Hydraulikleitung mit der Pumpe und die zweite Hydraulikleitung mit dem Tank verbindet oder zum Senken einer Last die zweite Hydraulikleitung mit der Pumpe und die erste Hydraulikleitung mit dem Tank verbindet. Bei der Hydraulikflüssigkeit kann es sich in an sich bekannter Weise um Hydrauliköl handeln. Beim Heben wird der Pumpenvolumenstrom über das Hauptsteuerventil und beispielsweise ein Zulaufrückschlagventil durch die erste Hydraulikleitung zum hydraulischen Verbraucher geleitet und von dort in die zweite Hydraulikleitung und zurück zum Hauptsteuerventil in den Tank. Dies geschieht nahezu verlustfrei.
Beim Senken der Last wird dagegen der Pumpenvolumenstrom über das Hauptsteuerventil durch die zweite Hydraulikleitung zum hydraulischen Verbraucher geleitet und von diesem in die erste Hydraulikleitung, aus der es über die Abzweigung in die dritte Hydraulikleitung gelangt. Aus der dritten Hydraulikleitung wird ein Teil wieder zurück zum Hauptsteuerventil und zum Tank abgeführt. Dazu dient das Ausspeiseventil. Ein anderer Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs kann abhängig von dem Lastdruck als regenerierter Hydraulikflüssigkeitszulauf wieder in die zweite Hydraulikleitung geleitet und von dort wieder dem hydraulischen Verbraucher zugeführt werden. Dies geschieht über die erfindungsgemäße Stromregelventilanordnung. Dadurch muss von der Pumpe bzw. dem nachgeschalteten Steuerventil nur ein Teil des Gesamtvolumenstroms geliefert werden. Für die Regeneration wird das Druckgefälle ausgenutzt, das entsteht, da der Lastdruck gerade bei höheren Lasten oft größer als der Zulaufdruck ist. Der Lastdruck bzw. der Grenzlastdruck wirkt unmittelbar nach dem hydraulischen Verbraucher und damit auch in der dritten Hydraulikleitung, und zwar insbesondere vor der Stromregelventilanordnung bzw. einem ersten Steuerventil der Stromregelventilanordnung. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Lastdruck für die Einleitung einer Regeneration den Zulaufdruck um einen definierten, von Null verschiedenen Wert überschreiten muss. Mit zunehmendem Lastdruck kann sich dann auch der der zweiten Hydraulikleitung wieder zugeführte Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs erhöhen, beispielsweise proportional. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist daher insbesondere beim Senken einer Last geringere Leistungsverluste auf als bekannte Schaltungsanordnungen. Gleichzeitig ist ein hydraulisches Einspannen des hydraulischen Verbrauchers möglich.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Ausspeiseventil vorgesehen, das einen (anderen) Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs aus dem System ausspeist, insbesondere zu einem Tank. Das Ausspeiseventil stellt einen definierten Verlust dar, über den jederzeit, insbesondere auch bei zurück in die zweite Hydraulikleitung eingespeistem Hydraulikflüssigkeitsanteil ein (anderer) Anteil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs zum Tank abgeführt wird. Beispielsweise kann über das Ausspeiseventil 10 bis 20 % des Nennvolumenstroms des hydraulischen Verbrauchers ausgespeist werden. Das Ausspeiseventil stellt sicher, dass der hydraulische Verbraucher auf der Zulaufseite immer auch frischen Volumenstrom aus dem Reservoir, z.B. dem Tank, benötigt. Ohne Zuführung des frischen Volumenstroms aus der Druckquelle sinkt der Zulaufdruck und damit auch die Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers. Damit ist eine wichtige Sicherheitsfunktion gegeben: Der hydraulische Verbraucher kann nur in den Betrieb zum Senken der Last kommen, wenn auf der Zulaufseite ein ausreichender Druck durch frischen Volumenstrom aufgebaut wird. Eine Kavitation auf der Zulaufseite, die eine kontrollierte Bewegung des hydraulischen Verbrauchers verhindert, ist ausgeschlossen. Ein unkontrolliertes Absenken einer Last ist nicht möglich. Durch die Einspeisung von frischer Hydraulikflüssigkeit wird außerdem eine Kühlung des Systems erreicht.
Die Stromregelventilanordnung weist weiterhin ein erstes in der dritten Hydraulikleitung angeordnetes Steuerventil auf, wobei die zweite Hydraulikleitung mit einem ersten Steuereingang des ersten Steuerventils verbunden ist, und wobei das erste Steuerventil mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang anliegendem Druck einen sich vergrößernden Durchflussquerschnitt für Hydraulikflüssigkeit bereitstellt. Weiterhin kann der zweite Steuereingang des ersten Steuerventils mit dem Tank verbunden sein und/oder auf den zweiten Steuereingang kann eine konstante Federkraft wirken. Das erste Steuerventil kann ein 2/2-Wegeventil sein. An dem ersten Steuereingang des ersten Steuerventils liegt also der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung beim Senken der Last an (auch: Senkendruck). Das erste Steuerventil stellt eine Messblende bzw. Verstellblende der Stromregelventilanordnung dar und meldet nach Betätigung den Lastdruck in eine Signalleitung. Wird der Zulaufdruck erhöht, vergrößert die Messblende beispielsweise proportional zum Zulaufdruck ihren Ablaufquerschnitt. Der beim Senken ablaufende Volumenstrom wird also über die Messblende geleitet, die mit zunehmendem Zulaufdruck einen sich vergrößernden Querschnitt für die Hydraulikflüssigkeit freigibt. Der beim Senken ablaufende Volumenstrom ist daher nur eine Funktion des Zulaufdrucks in der zweiten Hydraulikleitung, nicht aber des Lastdruckes unmittelbar stromab des hydraulischen Verbrauchers. Hierdurch wird ebenfalls eine wichtige Sicherheitsfunktion erfüllt.
Die Stromregelventilanordnung weist weiterhin ein zweites Steuerventil auf, welches in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromab des ersten Steuerventils in der dritten Hydraulikleitung angeordnet ist und dessen Ausgang mit dem Tank verbunden ist, wobei ein erster Steuereingang des zweiten Steuerventils mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromauf des ersten Steuerventils befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung verbunden ist und ein zweiter Steuereingang des zweiten Steuerventils mit der zweiten Hydraulikleitung verbunden ist, wobei das zweite Steuerventil mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang anliegenden Druck einen sich bis auf Null verkleinernden Durchflussquerschnitt bereitstellt. Weiterhin kann auf den zweiten Steuereingang des zweiten Steuerventils zusätzlich eine konstante Federkraft wirken.
Das zweite Steuerventil ist in der dritten Hydraulikleitung angeordnet. Es kann sich um ein 2/2-Wegeventil handeln. Sein Eingang steht in Verbindung mit dem Ausgang des ersten Steuerventils. Sein Ausgang steht mit dem Tank in Verbindung, beispielsweise über die dritte und/oder die erste Hydraulikleitung. Es ist im ungeschalteten Zustand, wenn der Druck am ersten Steuereingang kleiner als der Druck am zweiten Steuereingang ist, vollständig offen für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit zum Tank. Steigt der Druck am ersten Steuereingang auf einen größeren Wert als am zweiten Steuereingang, schließt es dagegen für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit zum Tank. Insbesondere kann das zweite Steuerventil den Durchfluss mit zunehmendem Druck am ersten Steuereingang proportional verkleinern, bis es ab einem bestimmten Druck den Durchfluss vollständig sperrt. Das zweite Steuerventil steuert die Regeneration des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs. An dem zweiten Steuerventil wird der Lastdruck (Druck stromab des hydraulischen Verbrauchers und stromauf des ersten Steuerventils) mit dem Zulaufdruck (Druck in der zweiten Hydraulikleitung) gegebenenfalls plus einer konstanten Federkraft verglichen. Die Federkraft dient dazu, eine definierte Nullstellung des zweiten Steuerventils und einen Schaltpunkt für das Steuerventil festzulegen. Die Federkraft kann z.B. so gewählt werden, dass sie einem Lastdruck von 20 bar entspricht. In diesem Fall schließt das zweite Steuerventil, wenn der Lastdruck 20 bar höher als der Zulaufdruck ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn von der Arbeitsmaschine eine Last gehalten wird. Bei vollständig geschlossenem zweitem Steuerventil wird über das zweite Steuerventil dann kein Volumenstrom mehr zum Tank abgeführt. Vielmehr gelangt sämtlicher zu dem zweiten Steuerventil gelangender Volumenstrom über eine Verbindungsleitung wieder in die zweite Hydraulikleitung. Lediglich der über das Ausspeiseventil erzeugte definierte Verlust muss durch frische Hydraulikflüssigkeit ausgeglichen werden. Das zweite Steuerventil kann so ausgelegt werden, dass im normalen Betrieb beim Absenken einer Last durch die Arbeitsmaschine das zweite Steuerventil vollständig geschlossen ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann ein Ausgang des Ausspeiseventils und/oder ein Ausgang des zweiten Steuerventils über ein Rückschlagventil mit der ersten Hydraulikleitung verbunden sein, wobei das Rückschlagventil in einer Strömungsrichtung von der ersten Hydraulikleitung zu dem Ausgang des Ausspeiseventils und/oder dem Ausgang des zweiten Steuerventils sperrt und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnet. Über dieses Rückschlagventil kann der Volumenstrom vom Ausspeiseventil und/oder vom zweiten Steuerventil in die erste Hydraulikleitung und damit zum Tank abfließen. Das Rückschlagventil stellt gleichzeitig sicher, dass umgekehrt beim Heben der Last kein Volumenstrom aus der ersten Hydraulikleitung zum Ausspeiseventil bzw. zum zweiten Steuerventil gelangt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil befindlicher Abschnitt der dritten Hydraulikleitung über ein Rückschlagventil mit der zweiten Hydraulikleitung verbunden sein, wobei das Rückschlagventil in einer Strömungsrichtung von der zweiten Hydraulikleitung sperrt und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnet. Über diese Verbindung erfolgt die Regeneration des vom hydraulischen Verbraucher beim Senken einer Last kommenden Volumenstroms zurück in die zweite Hydraulikleitung und damit erneut zum hydraulischen Verbraucher. Das Rückschlagventil stellt sicher, dass umgekehrt kein Volumenstrom aus der zweiten Hydraulikleitung in die dritte Hydraulikleitung gelangen kann. Sofern auch noch ein drittes Steuerventil vorgesehen ist, ist der zwischen dem dritten und dem zweiten Steuerventil befindliche Abschnitt der dritten Hydraulikleitung mit der zweiten Hydraulikleitung verbunden.
So kann nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Stromregelventilanordnung weiterhin ein drittes Steuerventil aufweist, welches zwischen dem ersten Steuerventil und dem zweiten Steuerventil angeordnet ist, wobei ein erster Steuereingang des dritten Steuerventils mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromauf des ersten Steuerventils befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung verbunden ist, und wobei ein zweiter Steuereingang des dritten Steuerventils mit einem zwischen dem ersten Steuerventil und dem dritten Steuerventil befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung verbunden ist, wobei das dritte Steuerventil mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang anliegenden Druck einen sich bis auf Null verkleinernden Durchflussquerschnitt bereitstellt. Auf den zweiten Steuereingang des dritten Steuerventils kann wiederum zusätzlich eine konstante Federkraft wirken.
Das dritte Steuerventil ist zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerventil in der dritten Hydraulikleitung angeordnet. Es kann sich wiederum um ein 2/2-Wegeventil handeln. Sein Eingang steht in Verbindung mit dem Ausgang des ersten Steuerventils. Sein Ausgang führt zu dem Eingang des zweiten Steuerventils und kann beispielsweise über eine Verzweigung sowohl zu dem Ausspeiseventil als auch zu einer Verbindung in die zweite Hydraulikleitung führen. Es ist im ungeschalteten Zustand, wenn der Druck an dem ersten Steuereingang kleiner als der Druck an dem zweiten Steuereingang ist, vollständig offen für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit. Steigt der Druck am ersten Steuereingang auf einen größeren Wert als am zweiten Steuereingang, schließt es dagegen für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit zum Tank. Insbesondere kann das zweite Steuerventil mit zunehmendem Druck am ersten Steuereingang den Durchflussquerschnitt proportional verringern bis es ab einem bestimmten Druck den Durchfluss vollständig sperrt. Dieser Druck kann allerdings so gewählt werden, dass im normalen Betrieb kein vollständiges Schließen des dritten Steuerventils erfolgt. Das dritte Steuerventil stellt eine Druckwaage dar, die über die Druckdifferenz zwischen dem Lastdruck und dem Druck nach dem ersten Steuerventil den Volumenstrom regelt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromauf des ersten Steuerventils ein Sperrventil angeordnet ist, welches in einem Ruhezustand für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Hydraulikleitung in die dritte Hydraulikleitung sperrt, wobei ein Steuereingang des Sperrventils mit der zweiten Hydraulikleitung verbunden ist, wobei das Sperrventil bei Erreichen eines Grenzdrucks in der zweiten Hydraulikleitung in eine entsperrte Position geschaltet wird, in der es für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Hydraulikleitung in die dritte Hydraulikleitung öffnet. Über das Sperrventil wird die Last im Ruhezustand leckölfrei gehalten. Wenn in der zweiten Hydraulikleitung ein ausreichender Zulaufdruck zum Senken der Last aufgebaut wird (Grenzdruck), wird durch diesen Zulaufdruck das Sperrventil in seine geöffnete Position geschaltet, so dass der Flüssigkeitsrücklauf aus der ersten in die dritte Hydraulikleitung fließen kann. Das Lastdrucksignal für den ersten Steuereingang des zweiten und/oder dritten Steuerventils kann dann zwischen dem Sperrventil und dem ersten Steuerventil abgegriffen werden, insbesondere direkt am Ventileingang. Es ist auch möglich, das Sperrventil in das erste Steuerventil zu integrieren.
Die hydraulische Schaltungsanordnung kann nach einer weiteren Ausgestaltung weiterhin ein Druckventil umfassen, dessen Eingang mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromauf des Sperrventils befindlichen Abschnitts der dritten Hydraulikleitung verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Sperrventils und dem ersten Steuereingang des ersten Steuerventils verbunden ist, wobei das Druckventil oberhalb eines definierten Drucks an seinem Eingang eine Verbindung zu seinem Ausgang öffnet und unterhalb des definierten Drucks an seinem Eingang an seinem Eingang diese Verbindung sperrt. Tritt ein zu hoher Lastdruck auf, beispielsweise durch ein ungünstiges Anheben eines Arms des Hebefahrzeugs bei hoher Last, öffnet das Druckventil das Sperrventil, so dass die Last sicher abgesenkt werden kann, insbesondere über einen Hydraulikflüssigkeitsrücklauf durch das Sperrventil, das erste und zweite und gegebenenfalls dritte Steuerventil zum Tank bzw. zur Regeneration zurück in die zweite Hydraulikleitung. Etwaige Leckölverluste und Ausspeisung werden über eine Einspeisung frischen Volumenstroms ausgeglichen. Durch eine geeignete Einstellung des für ein Öffnen des Druckventils erforderlichen Druckes kann eine Notabsenkungsfunktion im Falle eines Maschinendefekts realisiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass zum Nutzen der Funktion des Druckventils eine mechanische Haltebremse gelüftet sein muss.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die hydraulische Schaltungsanordnung weiterhin ein erstes schaltbares 3/2-Wegeventil umfasst, wobei ein erster Eingang des ersten 3/2-Wegeventils mit dem Tank verbunden ist, ein zweiter Eingang des ersten 3/2-Wegeventils mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung stromauf des ersten Steuerventils befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung verbunden ist und ein Ausgang des ersten 3/2-Wegeventils mit dem ersten Steuereingang des dritten Steuerventils verbunden ist, wobei das erste 3/2-Wegeventil in seinem Ruhezustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet. Durch das erste beispielsweise elektrisch schaltbare 3/2-Wegeventil wird eine Freifallfunktion realisiert. So wird die Last im geschalteten Zustand des ersten schaltbaren 3/2-Wegeventils hydraulisch freigeschaltet. Zusätzlich kann von einer Druckregeleinrichtung ein maximaler VorSteuerdruck auf die zweite Hydraulikleitung gebracht werden. Durch das Schalten des ersten 3/2-Wegeventils gibt das Sperrventil seinen maximalen Durchflussquerschnitt frei und das dritte Steuerventil wird offengehalten. Dabei kann das dritte Steuerventil insbesondere vollständig geöffnet werden. Der Volumenstrom kann über das Sperrventil, das erste Steuerventil und das dritte Steuerventil so lange zunehmen, bis die Gewichtskraft der Last und der Strömungswiderstand in dem Leitungssystem ausgeglichen sind. Leckölverluste und die Ausspeisung über das Ausspeiseventil werden durch Einspeisen frischen Volumenstroms ausgeglichen. Der zweite Eingang des ersten schaltbaren 3/2-Wegeventils kann mit einem Abschnitt zwischen dem Sperrventil und dem ersten Steuerventil verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die hydraulische Schaltungsanordnung weiterhin ein zweites schaltbares 3/2-Wegeventil umfassen, wobei ein erster Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils mit dem Tank verbunden ist, ein zweiter Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils mit einem Abschnitt der dritten Hydraulikleitung zwischen dem ersten und dem dritten Steuerventil verbunden ist und ein Ausgang des zweiten 3/2-Wegeventils mit dem zweiten Steuereingang des dritten Steuerventils verbunden ist. Wiederum kann das zweite schaltbare 3/2-Wegeventil elektrisch schaltbar sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass das zweite 3/2-Wegeventil in seinem Ruhezustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet. Durch diese Ausgestaltung des 3/2-Wegeventils kann ein Notstopp erfolgen. So verbindet das zweite 3/2-Wegeventil bei dieser Ausgestaltung in der geschalteten Stellung den zweiten Steuereingang des dritten Steuerventils mit dem Tank, so dass das dritte Steuerventil sofort vollständig schließt. Es kann dann keine Hydraulikflüssigkeit mehr abfließen, so dass auch der hydraulische Verbraucher unmittelbar gestoppt wird. Durch diese Ausgestaltung kann die Schaltungsanordnung also so geschaltet werden, dass die Last sich auf dem geschlossenen dritten Steuerventil abstützt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das zweite 3/2-Wegeventil in seinem Ruhezustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet. Mit dieser Ausgestaltung kann eine Aktivierung der Schaltungsanordnung durch das 3/2-Wegeventil erfolgen. So wird im geschalteten Zustand des zweiten 3/2-Wegeventils der normale Betrieb der hydraulischen Schaltungsanordnung gewährleistet. Im ungeschalteten Zustand verbindet das zweite 3/2-Wegeventil dagegen den zweiten Steuereingang des dritten Steuerventils mit dem Tank, so dass das dritte Steuerventil bei geöffnetem Sperrventil unmittelbar schließt. Das zweite 3/2-Wegeventil stellt bei dieser Ausgestaltung also eine zusätzliche Sicherheitsfunktion dar, da ohne ein bewusstes Schalten des zweiten 3/2-Wegeventils die Schaltungsanordnung nicht (unbeabsichtigt) betätigt werden kann.
Sofern bei den oben genannten Ausgestaltungen von der Strömungsrichtung gesprochen wird, so bezieht sich dies auf den Fall des Absenkens der Last. Beim Heben der Last fließt im Wesentlichen keine Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die erste Hydraulikleitung beim Absenken der Last stromab der Abzweigung in die dritte Hydraulikleitung ein in dieser Strömungsrichtung sperrendes und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil angeordnet sein. Dieses Rückschlagventil leitet den Volumenstrom beim Absenken der Last in die dritte Hydraulikleitung und verhindert, dass der Volumenstrom direkt durch die erste Hydraulikleitung zum Tank abfließen kann. Umgekehrt erlaubt es beim Heben der Last einen Volumenstrom von der Pumpenseite durch die erste Hydraulikleitung zum hydraulischen Verbraucher.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die hydraulische Schaltungsanordnung weiterhin eine Druckregeleinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen beim Absenken der Last durch mindestens eine Pumpe aus einem Reservoir in die zweite Hydraulikleitung geförderten Hydraulikflüssigkeitszulauf in Abhängigkeit von dem durch die Stromregelventilanordnung wieder in die zweite Hydraulikleitung eingespeisten Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs so zu steuern, dass in der zweiten Hydraulikleitung ein vorgegebener Solldruck herrscht.
Der vorgegebene Druck herrscht dabei insbesondere in der zweiten Hydraulikleitung nach der Einspeisung des regenerierten Hydraulikflüssigkeitszulaufs, also vor dem Zuführen zu dem hydraulischen Verbraucher. Dazu kann eine Drucksensoreinrichtung an oder hinter dem Einspeiseort des regenerierten Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs in die zweite Hydraulikleitung vorgesehen sein. Je mehr regenerierte Flüssigkeit wieder eingespeist wird, desto weniger muss aus dem Reservoir, z.B. einem Tank, nachgepumpt werden. Die Druckregeleinrichtung stellt sicher, dass der hydraulische Verbraucher jederzeit den vorgegebenen Druck erhält, unabhängig von dem Einspeisegrad regenerierter Hydraulikflüssigkeit und damit unabhängig von der abgesenkten Last. Wird von der Druckregeleinrichtung in der zweiten Hydraulikleitung ein geringerer Druck eingestellt, so wirkt sich dies unmittelbar auch auf den Öffnungsquerschnitt des ersten Steuerventils und damit auf den Hydraulikflüssigkeitsrücklauf aus. Gerade beim Senken einer Last sollte eine Druckregelung auf der Zulaufseite erfolgen. Die Druckregeleinrichtung kann beispielsweise eine druckgeregelte Pumpe umfassen. Eine Druckregelung ist jedoch auch über ein Druckregelventil möglich, das auf das Hauptsteuerventil der Schaltungsanordnung wirkt. Auch kann eine Druckregelung mit einem Proportionalventil und einem Drucksensor erfolgen. Die Regelgröße ist dabei der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung beim Absenken, wie bereits erwähnt. Der einzustellende Druck kann als Sollgröße von einem Bediener z.B. über ein Handsteuergerät oder einen Joystick, wie sie üblicherweise in Maschinen verwendet werden, vorgegeben werden.
Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem hydraulischen Verbraucher um einen Hydromotor handeln.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nach einem vierten Ausführungsbeispiel und
5 eine hydraulische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung nach einem fünften Ausführungsbeispiel.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Die in 1 gezeigte Schaltungsanordnung weist eine bei dem Bezugszeichen 12 gezeigte erste Hydraulikleitung und eine bei dem Bezugszeichen 14 gezeigte zweite Hydraulikleitung auf. Mit der ersten Hydraulikleitung 12 und der zweiten Hydraulikleitung 14 ist ein hydraulischer Verbraucher 8 verbunden, vorliegend ein Hydromotor 8. Dieser dient zum Anheben oder Senken einer Last durch eine hydraulische Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Hebefahrzeug mit einer von dem Hydromotor 8 angetriebenen Hubwinde. Zum Heben der Last wird über ein an sich bekanntes Hauptsteuerventil 10 Hydraulikflüssigkeit mittels einer Pumpe aus einem Tank in die erste Hydraulikleitung 12 gefördert, in der sie über ein Rückschlagventil 5 zu dem Hydromotor 8 und von diesem über die zweite Hydraulikleitung 14 wieder zurück zum Hauptsteuerventil 10 gelangt, durch welches sie in den Tank abgeführt wird.
Die Schaltungsanordnung weist darüber hinaus eine zwischen dem Rückschlagventil 5 und dem Hydromotor 8 von der ersten Hydraulikleitung 12 abzweigende dritte Hydraulikleitung 16 auf. Zum Senken einer Last wird über das Hauptsteuerventil 10 die zweite Hydraulikleitung 12 mit der Pumpe verbunden, so dass Hydraulikflüssigkeit mittels der Pumpe aus dem Tank durch die zweite Hydraulikleitung 14 als Hydraulikflüssigkeitszulauf zu dem Hydromotor 8 gefördert wird. Von dem Hydromotor 8 gelangt die Hydraulikflüssigkeit als Hydraulikflüssigkeitsrücklauf über die Abzweigung in die dritte Hydraulikleitung 16. Das Rückschlagventil 5 verhindert dabei einen Abfluss zum Tank durch die erste Hydraulikleitung 12. In der dritten Hydraulikleitung 16 sind in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit beim Absenken der Last hintereinander angeordnet ein Sperrventil 1.1, ein erstes Steuerventil 1.2, ein drittes Steuerventil 2 und ein zweites Steuerventil 3. Die ersten, zweiten und dritten Steuerventile 1.2, 2 und 3 sind sämtlich 2/2-Proportionalwegeventile. Zwischen dem dritten Steuerventil 2 und dem zweiten Steuerventil 3 verzweigt die dritte Hydraulikleitung 16 in einen Leitungsabschnitt 18 und einen Leitungsabschnitt 20. Der Leitungsabschnitt 18 führt zu einem Ausspeiseventil 4, dessen Ausgang mit einem Leitungsabschnitt 22 verbunden ist, der wiederum über ein Rückschlagventil 7 in die erste Hydraulikleitung 12 mündet, von wo die Hydraulikflüssigkeit zurück in den Tank gelangt. Mit diesem Leitungsabschnitt 22 ist auch der Ausgang des zweiten Steuerventils 3 verbunden. Das Rückschlagventil 7 lässt dabei einen Durchfluss in Richtung der ersten Hydraulikleitung 12 zu und sperrt in die entgegengesetzte Richtung. Der Leitungsabschnitt 20 führt dagegen über ein Rückschlagventil 6 zurück in die zweite Hydraulikleitung 14. Das Rückschlagventil 6 erlaubt dabei einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit von der dritten Hydraulikleitung 16 in die zweite Hydraulikleitung 14 und sperrt in die entgegengesetzte Richtung.
Über eine Steuerleitung 24 ist die zweite Hydraulikleitung 14 mit einem Steuereingang 26 des Sperrventils 1.1 sowie dem ersten Steuereingang 28 des ersten Steuerventils 1.2 verbunden. Der zweite Steuereingang 30 des ersten Steuerventils 1.2 ist über eine Steuerleitung 32 über die erste Hydraulikleitung 12 mit dem Tank verbunden. Außerdem wirkt auf den zweiten Steuereingang 30 eine Federkraft. Auf den Steuereingang 26 des Sperrventils 1.1 sowie auf den ersten Steuereingang 28 des ersten Steuerventils 1.2 wirkt also der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung 14. Auf den zweiten Steuereingang 30 des ersten Steuerventils 1.2 wirkt dagegen Tankdruckniveau und zusätzlich der von der Feder ausgeübte Druck.
Über eine Steuerleitung 34 ist der erste Steuereingang 36 des dritten Steuerventils 2 mit einem zwischen dem Sperrventil 1.1 und dem ersten Steuerventil 1.2 befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung 16 verbunden. Der zweite Steuereingang 38 des dritten Steuerventils 2 ist dagegen über eine Steuerleitung 40 mit einem zwischen dem ersten Steuerventil 1.2 und dem dritten Steuerventil 2 befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung 16 verbunden. Zusätzlich wirkt auf den zweiten Steuereingang 38 eine konstante Federkraft. Auf den ersten Steuereingang 36 des dritten Steuerventils 2 wirkt also der Lastdruck. Auf den zweiten Steuereingang 38 des dritten Steuerventils 2 wirkt dagegen der Druck hinter dem ersten Steuerventil 1.2 und zusätzlich der durch die Feder ausgeübte Druck.
Auf den ersten Steuereingang 42 des zweiten Steuerventils 3 wirkt über eine Steuerleitung 44 ebenfalls der Lastdruck. Über eine Steuerleitung 46 wirkt auf den zweiten Steuereingang des zweiten Steuerventils 3 der Zulaufdruck der zweiten Hydraulikleitung 14 und zusätzlich ein durch eine Feder ausgeübter Druck.
Die Schaltungsanordnung umfasst darüber hinaus eine allgemein bei dem Bezugszeichen 58 gezeigte Druckregeleinrichtung. Die Druckregeleinrichtung 58 kann in an sich bekannter Weise das Hauptsteuerventil 10 so ansteuern, dass in der zweiten Hydraulikleitung 14 ein vorgegebener Solldruck herrscht. Es kann auch ein Drucksensor 9 in der zweiten Hydraulikleitung 14 vorgesehen sein. Es kann dann eine Druckregelung mit einem Proportionalventil und dem Drucksensor 9 erfolgen. Eine solche Druckregelung ist an sich bekannt.
Nachfolgend soll die Funktion der Schaltungsanordnung beim Absenken einer Last erläutert werden. Wird durch die Druckregeleinrichtung 58 in der zweiten Hydraulikleitung 14 ein ausreichender Druck eingestellt, so öffnet das Sperrventil 1.1 betätigt über die Steuerleitung 24 für einen Durchfluss von von dem Hydromotor 8 kommendem Hydraulikflüssigkeitsrücklauf. Das erste Steuerventil 1.2 stellt dabei die Messblende eines Stromregelventils dar. Wird der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung 14 erhöht, vergrößert das erste Steuerventil 1.2 proportional zum Zulaufdruck seinen Durchflussquerschnitt für Hydraulikflüssigkeit. Das dritte Steuerventil 2 bildet eine Druckwaage, die über die Druckdifferenz zwischen dem Lastdruck und dem Druck hinter dem ersten Steuerventil 1.2 den Volumenstrom regelt. An dem nachfolgenden zweiten Steuerventil 3 wird der Lastdruck mit dem Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung 14 plus einer Federkraft verglichen. Durch die Feder wird eine definierte Nullstellung des zweiten Steuerventils 3 erreicht und ein Schaltpunkt für das zweite Steuerventil 3 festgelegt. Die Federkraft kann beispielsweise so gewählt werden, dass sie einem Lastdruck von 20 bar entspricht. In diesem Fall schließt das zweite Steuerventil 3, wenn der Lastdruck 20 bar höher als der Zulaufdruck ist. In der Regel wird das zweite Steuerventil 3 so ausgelegt, dass der Lastdruck bei einer üblichen Last ausreichend hoch ist, um das zweite Steuerventil 3 vollständig zu schließen.
Der von dem Hydromotor 8 über das erste Steuerventil 1.2 und das dritte Steuerventil 2 zurücklaufende Volumenstrom entspricht in etwa dem auf der Eingangsseite des Hydromotors 8 zugeführten Volumenstrom. Geringfügige Verluste aufgrund einer Leckage im Hydromotor 8 können bei der Betrachtung vernachlässigt werden. Über das hinter dem dritten Steuerventil 2 angeordnete Ausspeiseventil 4 (insbesondere Stromregelventil), wird ein geringer Anteil des Volumenstroms, beispielsweise 10 bis 20 % des Nennvolumenstroms des Hydromotors 8, in den Leitungsabschnitt 22 und vom diesem über die erste Hydraulikleitung 12 zum Tank ausgespeist. Übersteigt der vom Hydromotor 8 rücklaufende Volumenstrom diese ausgespeiste Menge, staut sich der von dem dritten Steuerventil 2 kommende Volumenstrom an und erreicht das Druckniveau des Zulaufdruckes. Über das Rückschlagventil 6 erfolgt dann eine Wiedereinspeisung des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs in die zweite Hydraulikleitung 14, also die Zulaufleitung zum Hydromotor 8. Von der Pumpe muss nun bis auf den nötigen Ausgleich für den über das Ausspeiseventil 4 ausgespeisten Volumenstrom kein weiterer Volumenstrom gefördert werden. Mit Erhöhung des Zulaufdrucks in der zweiten Hydraulikleitung 14 wird das erste Steuerventil 1.2 weiter geöffnet. Damit erhöht sich auch der Volumenstrom über das erste Steuerventil 1.2 und das dritte Steuerventil 2 sowie das Rückschlagventil 6 zur Zulaufseite, nicht jedoch der von der Pumpe zulaufende Volumenstrom. Wird über die Druckregeleinrichtung 58 das Drucksignal in der zweiten Hydraulikleitung 14 zurückgenommen, schließt das erste Steuerventil 1.2, die Drehzahl des Hydromotors 8 geht zurück. Erreicht die Zulaufmenge das Niveau des Volumenstroms, der am Ausspeiseventil 4 ausgespeist wird, sinkt der Druck hinter dem dritten Steuerventil 2 unter den Zulaufdruck, In diesem Moment schließt das Rückschlagventil 6 und es wird kein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf mehr in die zweite Hydraulikleitung 14 wieder eingespeist.
Wie bereits erwähnt, wird durch den definierten Verlust des Ausspeiseventils 4 sichergestellt, dass der Hydromotor 8 auf seiner Zulaufseite immer frischen Volumenstrom benötigt. Wird ein solcher frischer Volumenstrom beispielsweise aufgrund eines Leitungsbruches nicht zugeführt, kann die Last nicht unkontrolliert herabfallen. Bei niedrigen Lastdrücken stimmen die Drücke vor und hinter dem Hydromotor 8 ungefähr überein. Es ist sogar möglich, dass der Zulaufdruck höher als der Lastdruck ist. In diesem Fall liegt also der Druck hinter dem ersten und dritten Steuerventil 1.2, 2 unterhalb des Zulaufdrucks, so dass von der Ablaufseite zur Zulaufseite kein Druckgefälle vorhanden ist. Wie oben beschrieben, bleibt in diesem Fall das zweite Steuerventil 3 geöffnet, so dass der Hydraulikflüssigkeitsrücklauf über den Leitungsabschnitt 22 und das Rückschlagventil 7 in die erste Hydraulikleitung 12 und von dort zum Tank geführt wird. Erst wenn der Lastdruck ausreichend hoch ist, schließt das zweite Steuerventil 3. Hinter dem dritten Steuerventil 2 steigt dann der Druck an, das dritte Steuerventil 2 gleicht dies durch weiteres Öffnen aus, bis der Druck vor dem zweiten Steuerventil 3 dem Zulaufdruck entspricht. In diesem Fall öffnet das Rückschlagventil 6 und es erfolgt die Regeneration in die zweite Hydraulikleitung 14.
Es sei noch erwähnt, dass über eine Steuerleitung 60 und eine Drossel 62 eine Verbindung zwischen der zweiten Hydraulikleitung 14 und der auf Tankdruckniveau liegenden ersten Hydraulikleitung 12 besteht. Die Drossel 62 gewährleistet dabei, dass kein Angleich zwischen dem Zulaufdruckniveau in der Leitung 24 und dem Tankdruckniveau in der Steuerleitung 60 erfolgen kann. Diese Verbindung dient zur Dämpfung gegenüber Druckschwankungen.
In 2 ist eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die in 2 gezeigte Schaltungsanordnung entspricht weitgehend der Schaltungsanordnung nach 1. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist bei der Schaltungsanordnung nach 2 allerdings weiterhin ein Druckventil 64 vorgesehen, dessen Eingang 66 über eine Steuerleitung 68 mit einem beim Absenken der Last stromauf des ersten Steuerventils 1.2 und des Sperrventils 1.1 befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung 16 verbunden ist. Der Ausgang 70 des Druckventils 64 ist mit der Leitung 24 und damit dem Steuereingang 26 des Sperrventils 1.1 und dem ersten Steuereingang 28 des ersten Steuerventils 1.2 verbunden. Oberhalb eines definierten Lastdrucks am Eingang 66 schaltet das Druckventil 64 und stellt so eine Verbindung zwischen seinem Eingang 66 und seinem Ausgang 70 zur Verfügung. Durch diese Verbindung wird insbesondere bei zu hohen Lasten das Sperrventil 1.1 und das erste Steuerventil 1.2 geöffnet, so dass die Last kontrolliert absinken kann.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, welches wiederum weitgehend der Schaltungsanordnung nach 1 entspricht. Im Unterschied zu 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ein erstes elektrisch schaltbares 3/2-Wegeventil 72 vorgesehen, wobei ein erster Eingang des ersten 3/2-Wegeventils 72 über die Leitung 74 mit dem Tank verbunden ist und ein zweiter Eingang über die Leitung 76 mit einem zwischen dem Sperrventil 1.1 und dem ersten Steuerventil 1.2 befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung 16 verbunden ist. Der Ausgang des ersten 3/2-Wegeventils ist mit dem ersten Steuereingang 36 des dritten Steuerventils 2 verbunden. In 3 ist der ungeschaltete Zustand des 3/2-Wegeventils 72 gezeigt. Wird das Ventil elektrisch geschaltet, so verbindet es den ersten Steuereingang 36 des dritten Steuerventils 2 über die Leitung 74 mit dem Tank, so dass das dritte Steuerventil 2 vollständig geöffnet wird. Gleichzeitig kann mittels der Druckregeleinrichtung 58 auf die zweite Hydraulikleitung 14 ein maximaler Vorsteuerdruck aufgebracht werden. Das Sperrventil 1.1 gibt somit seinen maximalen Querschnitt frei und der Volumenstrom nimmt so lange zu, bis die Gewichtskraft der absenkenden Last und der Strömungswiderstand in dem Leitungssystem ausgeglichen sind. Hierdurch wird eine Freifallfunktion realisiert.
In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt, welches wiederum weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 1 gleicht. Im Unterschied zu 1 ist in 4 weiterhin ein zweites 3/2-Wegeventil 78 vorgesehen, wobei ein erster Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils 78 über die Steuerleitung 32 mit dem Tank verbunden ist und ein zweiter Eingang über die Steuerleitung 80 mit einem Abschnitt der dritten Hydraulikleitung 16 zwischen dem ersten und dem dritten Steuerventil 1.1, 2. Der Ausgang des zweiten 3/2-Wegeventils 78 ist über die Leitung 40 mit dem zweiten Steuereingang des dritten Steuerventils 2 verbunden. In 4 ist der Ruhezustand des zweiten 3/2-Wegeventils gezeigt. Wird das zweite 3/2-Wegeventil 78 elektrisch geschaltet, so verbindet es den zweiten Steuereingang 38 des dritten Steuerventils 32 mit dem Tank, so dass das dritte Steuerventil 2 vollständig geschlossen wird. Durch Schalten des zweiten 3/2-Wegeventils wird also eine Notstoppfunktion realisiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5, welches ebenfalls wiederum weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach 1 gleicht, ist ebenfalls ein 3/2-Wegeventil 78' vorgesehen. Aus dem Vergleich der 4 und 5 ist erkennbar, dass dieses grundsätzlich in derselben Weise in die Schaltungsanordnung eingebunden ist wie das 3/2-Wegeventil 78 aus 4. Allerdings ist die Funktionsweise des 3/2-Wegeventils 78' in 5 gegenüber dem aus 4 umgekehrt. So verbindet das 3/2-Wegeventil 78' in 5 in dem geschalteten Zustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang, In dem in 5 gezeigten ungeschalteten Zustand ist der zweite Steuereingang 38 des dritten Steuerventils 2 mit dem Tank verbunden, so dass das Absenken der Last nicht möglich ist. Erst durch Schalten des 3/2-Wegeventils 78' wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung wie oben erläutert ermöglicht. Das Ausführungsbeispiel nach 5 stellt somit eine zusätzliche Sicherheitsfunktion dar, da das Ventil 78' zunächst aktiviert werden muss.
Selbstverständlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.

Claims

Hydraulische Schaltungsanordnung für eine hydraulisch betriebene Arbeitsmaschine, - umfassend einen hydraulischen Verbraucher zum wahlweisen Heben oder Senken einer Last, sowie eine erste und eine zweite mit dem hydraulischen Verbraucher verbundene Hydraulikleitung (12, 14), wobei zum Heben der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die erste Hydraulikleitung (12) erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung (14) erfolgt, - weiter umfassend eine von der ersten Hydraulikleitung (12) abzweigende dritte Hydraulikleitung (16), wobei zum Senken der Last ein Hydraulikflüssigkeitszulauf für den hydraulischen Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung (14) erfolgt und ein Hydraulikflüssigkeitsrücklauf von dem hydraulischen Verbraucher über die dritte Hydraulikleitung (16) erfolgt, wobei in der dritten Hydraulikleitung (16) eine Stromregelventilanordnung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, ab Erreichen eines Grenzlastdrucks, der höher als der Zulaufdruck in der zweiten Hydraulikleitung (14) ist, einen Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs wieder als Hydraulikflüssigkeitszulauf in die zweite Hydraulikleitung (14) einzuspeisen, und wobei über ein ebenfalls in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnetes Ausspeiseventil ein Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs in einen Tank abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, - dass die Stromregelventilanordnung ein erstes in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnetes Steuerventil (1.2) aufweist, wobei die zweite Hydraulikleitung (14) mit einem ersten Steuereingang (28) des ersten Steuerventils (1.2) verbunden ist, und wobei das erste Steuerventil (1.2) mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang (28) anliegendem Druck einen sich vergrößernden Durchflussquerschnitt für Hydraulikflüssigkeit bereitstellt, und - dass die Stromregelventilanordnung weiterhin ein zweites Steuerventil (3) aufweist, welches in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromab des ersten Steuerventils (1.2) in der dritten Hydraulikleitung (16) angeordnet ist und dessen Ausgang mit dem Tank verbunden ist, wobei ein erster Steuereingang (42) des zweiten Steuerventils (3) mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des ersten Steuerventils (1.2) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist und ein zweiter Steuereingang (48) des zweiten Steuerventils (3) mit der zweiten Hydraulikleitung (14) verbunden ist, wobei das zweite Steuerventil (3) mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang (42) anliegenden Druck einen sich bis auf Null verkleinernden Durchflussquerschnitt bereitstellt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuereingang (30) des ersten Steuerventils (1.2) mit dem Tank verbunden ist und/oder dass auf den zweiten Steuereingang (30) eine konstante Federkraft wirkt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den zweiten Steuereingang (48) des zweiten Steuerventils (3) zusätzlich eine konstante Federkraft wirkt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des Ausspeiseventils (4) und/oder ein Ausgang des zweiten Steuerventils (3) über ein Rückschlagventil (7) mit der ersten Hydraulikleitung (12) verbunden ist, wobei das Rückschlagventil (7) in einer Strömungsrichtung von der ersten Hydraulikleitung (12) zu dem Ausgang des Ausspeiseventils (4) und/oder dem Ausgang des zweiten Steuerventils (3) sperrt und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem ersten Steuerventil (1.2) und dem zweiten Steuerventil (3) befindlicher Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) über ein Rückschlagventil (6) mit der zweiten Hydraulikleitung (14) verbunden ist, wobei das Rückschlagventil (6) in einer Strömungsrichtung von der zweiten Hydraulikleitung (14) in die dritte Hydraulikleitung (16) sperrt und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelventilanordnung weiterhin ein drittes Steuerventil (2) aufweist, welches zwischen dem ersten Steuerventil (1.2) und dem zweiten Steuerventil (3) angeordnet ist, wobei ein erster Steuereingang (36) des dritten Steuerventils (2) mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des ersten Steuerventils (1.2) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist, und wobei ein zweiter Steuereingang (38) des dritten Steuerventils (2) mit einem zwischen dem ersten Steuerventil (1.2) und dem dritten Steuerventil (2) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist, wobei das dritte Steuerventil (2) mit zunehmendem an dem ersten Steuereingang (36) anliegenden Druck einen sich bis auf Null verkleinernden Durchflussquerschnitt bereitstellt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den zweiten Steuereingang (38) des dritten Steuerventils (2) zusätzlich eine konstante Federkraft wirkt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des ersten Steuerventils (1.2) ein Sperrventil (1.1) angeordnet ist, welches in einem Ruhezustand für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Hydraulikleitung (12) in die dritte Hydraulikleitung (16) sperrt, wobei ein Steuereingang (26) des Sperrventils (1.1) mit der zweiten Hydraulikleitung (14) verbunden ist, wobei das Sperrventil (1.1) bei Erreichen eines Grenzdrucks in der zweiten Hydraulikleitung (14) in eine entsperrte Position geschaltet wird, in der es für einen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit aus der ersten Hydraulikleitung (12) in die dritte Hydraulikleitung (16) öffnet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (1.1) in das erste Steuerventil (1.2) integriert ist.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Druckventil (64) umfasst, dessen Eingang (66) mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des Sperrventils (1.1) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist und dessen Ausgang (70) mit dem Steuereingang (26) des Sperrventils (1.1) und dem ersten Steuereingang (28) des ersten Steuerventils (1.2) verbunden ist, wobei das Druckventil (64) oberhalb eines definierten Drucks an seinem Eingang (66) eine Verbindung zu seinem Ausgang (70) öffnet und unterhalb des definierten Drucks an seinem Eingang (66) diese Verbindung sperrt.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein erstes schaltbares 3/2-Wegeventil (72) umfasst, wobei ein erster Eingang des ersten 3/2-Wegeventils (72) mit dem Tank verbunden ist, ein zweiter Eingang des ersten 3/2-Wegeventils (72) mit einem in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung (16) stromauf des ersten Steuerventils (1.2) befindlichen Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) verbunden ist und ein Ausgang des ersten 3/2-Wegeventils (72) mit dem ersten Steuereingang (36) des dritten Steuerventils (2) verbunden ist, wobei das erste 3/2-Wegeventil (72) in seinem Ruhezustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein zweites schaltbares 3/2-Wegeventil (78) umfasst, wobei ein erster Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils (78) mit dem Tank verbunden ist, ein zweiter Eingang des zweiten 3/2-Wegeventils (78) mit einem Abschnitt der dritten Hydraulikleitung (16) zwischen dem ersten und dem dritten Steuerventil (2) verbunden ist und ein Ausgang des zweiten 3/2-Wegeventils (78) mit dem zweiten Steuereingang (38) des dritten Steuerventils (2) verbunden ist.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite 3/2-Wegeventil (78) in seinem Ruhezustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite 3/2-Wegeventil (78) in seinem Ruhezustand den ersten Eingang mit dem Ausgang verbindet und in seinem geschalteten Zustand den zweiten Eingang mit dem Ausgang verbindet.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die erste Hydraulikleitung (12) beim Absenken der Last stromab der Abzweigung in die dritte Hydraulikleitung (16) ein in dieser Strömungsrichtung sperrendes und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil (5) angeordnet ist.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Druckregeleinrichtung (58) umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen beim Absenken der Last durch mindestens eine Pumpe aus einem Reservoir in die zweite Hydraulikleitung (14) geförderten Hydraulikflüssigkeitszulauf in Abhängigkeit von dem durch die Stromregelventilanordnung wieder in die zweite Hydraulikleitung (14) eingespeisten Teil des Hydraulikflüssigkeitsrücklaufs so zu steuern, dass in der zweiten Hydraulikleitung (14) ein vorgegebener Solldruck herrscht.
Hydraulische Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Verbraucher (8) ein Hydromotor (8) ist.