DE102019132845A1

DE102019132845A1 - Weichenventilbock für eine hydraulisch betätigbare Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102019132845A1
Application number: DE102019132845.4A
Authority: DE
Inventors: Rupert Gappmaier; Florian Altenberger; Hans Knapp; Josef Stock; Alexis Dole; Callan Mackay
Original assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH; Danfoss Scotland Ltd
Current assignee: DANFOSS SCOTLAND LTD., GB; LIEBHERR-WERK BISCHOFSHOFEN GMBH, AT
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-10
Also published as: WO2021110853A1; EP4069980A1; CN115003918A; KR20220124701A; US20230340968A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Weichenventilbock für eine hydraulisch betätigbare Arbeitsmaschine, der mehrere Ventilblockeingänge zum jeweiligen Anschließen an einen Druckausgang einer oder mehrerer Hydraulikfluidpumpe/n, mehrere Ventilblockausgänge zum Ausgeben eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids, und mindestens ein Ventil umfasst, das zwischen Ventilblockeingängen und Ventilblockausgängen angeordnet und dazu ausgelegt ist, eine Fluidverbindung wahlweise zwischen einem ersten Ventilblockeingang und einem ersten Ventilblockausgang oder einem ersten Ventilblockeingang und einem zweiten Ventilblockausgang zu erzeugen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilblockausgang darüber hinaus bereits eine feste Fluidverbindung mit einem zweiten Ventilblockeingang aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Weichenventilbock für eine hydraulisch betätigbare Arbeitsmaschine, ein Hydrauliksystem und eine Arbeitsmaschine mit einem solchen Weichenblock bzw. einem solchen Hydrauliksystem.
Arbeitsmaschinen verfügen typischerweise über mehrere hydraulische Verbraucher, bspw. eine hydraulische Lenkung oder einen hydraulischen Hub- oder Kippzylinder zum Anheben oder Abkippen einer Last.
Werden diese verschiedenen Hydraulikverbraucher von einer gemeinsamen Hydraulikfluidpumpe betätigt, ist durch die Pumpe kontinuierlich der höchste von beiden Hydraulikverbrauchern angeforderte Druck bereitzustellen. Dies führt dazu, dass einem Verbraucher unter Umständen Fluid unter sehr hohem Druck zugeführt wird, obwohl dieser Verbraucher einen so hohen Druck gar nicht benötigt und dies nur, weil der andere Verbraucher zur Ausführung seiner Bewegung gerade einen sehr hohen Fluiddruck anfordert. Dies führt zu beachtlichen Verlusten, welche die Effizienz einer solchen Arbeitsmaschine vermindert.
Aus dem Stand der Technik ist aufgrund der vorstehend diskutierten Thematik bekannt, mehrere klein dimensionierte Druckquellen über einen Weichenventilblock je nach Anforderung eines Hydraulikverbrauchers zu bündeln, so dass Hydraulikverbraucher mit einer geringen Leistungsanforderung eine geringere Leistung erhalten und Hydraulikverbraucher mit einer größeren Leistungsanforderung eine größere Leistung erhalten.
Die WO 2008/009950 A1 zeigt die Umsetzung eines solchen Konzepts.
Nachteilhaft hieran ist, dass die Reaktionszeit beim Anfahren eines Hydraulikverbrauchers beträchtlich zunimmt, was das Handling und die Bedienbarkeit einer solchen Arbeitsmaschine negativ beeinflusst. Schließlich ist es erforderlich, dass nun zuerst die einzelnen kleineren Druckquellen über Ventile miteinander kombiniert werden, um den Hydraulikverbraucher zu betätigen.
Im laufenden Betrieb der Maschine erfasst und bestimmt ein Fahrzeugsteuergerät abhängig von der Fahrervorgabe (z.B. einem Bedienerjoystick) den Ölbedarf jeder hydraulischen Arbeitsfunktion. Abhängig von diesem Bedarf entscheidet die Fahrzeugsteuerung über die Verschaltung von Eingängen und Ausgängen im Weichenventilblock bzw. über die Betätigung/Verstellung der enthaltenen Ventile („Weichenstellung“). Als Resultat stellt sich je Arbeitsfunktion die geforderte Ölmenge ein.
Diese laufend sich ändernde Verteilung/Zuordnung von Ölfördermenge zu den unterschiedlichen Hydraulikverbrauchern (wie z.B. Arbeits- bzw. Lenkfunktionen) während des Maschinenbetriebs ist äußerst herausfordernd. Es bedarf sehr aufwändiger Algorithmen, sowie schnell und präzise schaltender Ventiltechnik, um den Bedienerkomfort sicherzustellen, was eine relativ kostenintensive Umsetzung bedingt, da derartige Ventiltechnik am Markt nicht in wirtschaftlichen Losgrößen verfügbar ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Problematik zu überwinden oder zumindest abzumildern. Dies gelingt mit einem Weichenventilblock, der sämtliche Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 angegeben.
Nach der Erfindung ist ein Weichenventilbock für eine hydraulisch betätigbare Arbeitsmaschine vorgesehen, der mehrere Ventilblockeingänge zum jeweiligen Anschließen an einen Druckausgang einer oder mehrerer Hydraulikfluidpumpe/n, mehrere Ventilblockausgänge zum Ausgeben eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids, und mindestens ein Ventil umfasst, das zwischen Ventilblockeingängen und Ventilblockausgängen angeordnet und dazu ausgelegt ist, eine Fluidverbindung wahlweise zwischen einem ersten Ventilblockeingang und einem ersten Ventilblockausgang oder einem ersten Ventilblockeingang und einem zweiten Ventilblockausgang zu erzeugen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Ventilblockausgang darüber hinaus bereits eine feste Fluidverbindung mit einem zweiten Ventilblockeingang aufweist.
Je nach Bedarf können diese Druckausgänge der einen oder mehreren Hydraulikfluidpumpe/n auf unterschiedliche Art und Weise eine Fluidmenge zur Verfügung stellen, beispielsweise per Load-Sensing (LS) Regelmodus abhängig von einer Verbrauchervorgabe oder auch per direkter Fluidfördermengenvorgabe von einem übergeordneten Fahrzeugsteuergerät. Der gewählte Regelmodus kann abhängig von der zu bedienenden Maschinenfunktion sein (z.B. Arbeitsfunktion -> direkte Fördermengenvorgabe, Lenkfunktion -> LS-Regelmodus) und kann im laufenden Maschinenbetrieb wechseln.
Ferner kann nach der Erfindung ebenfalls vorgesehen sein, dass mindestens ein weiterer, in der Regel niedriger priorisierter Hydraulikverbraucher über einen Weichenblockeingange versorgt wird, der primär für die Hub- oder Kippfunktionalität vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, die Ausgänge aus dem Weichenblock zu reduzieren, wobei im Gegenzug dazu, die Anforderung des mindestens einen weiteren Hydraulikverbrauchers auch bei der Load-Sensing-Regelung zu berücksichtigen ist.
Vorteil des vorliegenden Weichenventilblocks ist, dass nun nicht mehr erst eine Ventilposition eingenommen werden muss, wenn der erste Ventilblockausgang mit unter Druck stehendem Fluid zu versorgen ist. Schließlich ist der erste Ventilblockausgang bereits fest mit einem Ventilblockeingang verknüpft, so dass das dort eingeführte Druckniveau ohne Umwege am Ausgang zu Verfügung steht.
Ist nun bspw. mit dem Ventilblock eine Lenkfunktion verknüpft, muss bei einem Lenkimpuls nicht erst ein Ventil verschaltet werden, damit am Lenkzylinder Druck anliegt, sondern es kann bereits mit dem ständig anliegenden Druckpotential gearbeitet werden. Zwar mag es erforderlich sein, dass für die komplette Durchführung des Lenkimpulses der permanent anliegende Druck nicht ausreicht, dieser reicht aber zumindest für einen Anfangsimpuls aus, der die Zeit der Ventilumschaltung überbrückt, so dass ein sehr viel angenehmeres Bediengefühl entsteht und insgesamt das Handling der Arbeitsmaschine verbessert ist. Selbiges gilt natürlich auch für die nicht explizit angesprochenen anderen Hydraulikverbraucher (bspw. Heben und Kippen oder dergleichen). Durch die bereitgestellte Mindestfluidfördermenge je Hydraulikverbraucher (bspw. Lenken, Kippen, Heben) wird ein gutes Ansprechverhalten der Arbeitsmaschine gewährleistet.
Nach der Erfindung wird demnach eine fixe Zuordnung von Pumpendruckausgängen zu Arbeitsfunktionen bzw. Ventilblockausgängen angedacht, ohne die Möglichkeit der Weichenstellung. Somit kann bei einer Bewegungsanforderung einer Arbeits- oder Lenkfunktion ohne jeglichen zeitlichen Verzug sofort eine Ölfördermenge von der Pumpe bereitgestellt und die Zylinderbewegung ausgeführt werden. Die dadurch gewonnene Zeit, die sich durch den Wegfall des vorhergehenden Zuschaltens eines Pumpendruckausganges ergibt, kann für die Schaltung von weiteren Ventilen (falls noch mehr Fluidfördermenge angefordert wird) verwendet werden.
Damit ergeben sich für die verwendeten Ventile im Wechselventilblock geringere Anforderungen bzgl. Schaltzeiten was sich positiv auf die Verfügbarkeit der Ventiltechnik und das Gesamtsystem auswirkt (bei gleichbleibend hohem Bedienerkomfort).
Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventil ein Weichenventil ist, das einen Ventilblockeingang exklusiv mit einem der mehreren Ventilblockausgängen verbindet.
Demnach wird also auf einen Ventilblockausgang ein weiterer Ventilblockeingang (mit dem dort eingespeisten unter Druck stehendem Fluid) aufgeschaltet, so dass sich dort ein Druck einstellt, der der Summe der beiden an den Ventilblockeingängen entspricht. Durch das Ventil ist es demnach möglich, den zusätzlich Druck bzw. die zusätzlich Fluidmenge an denjenigen Ventilblockausgang zu geben, welcher ihn gerade benötigt bzw. anfordert.
Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventil dazu ausgelegt ist, während eines Schaltvorgangs jederzeit mit einem oder gar mit beiden der umzuschaltenden Ventilblockausgängen verbunden zu sein, um Druckspitzen während des Umschaltens des Hydraulikfluids zu vermeiden.
Das Ventil kann demnach also ein negative Überschneidung aufweisen, so dass bei einem Wechsel der Schaltpositionen, also einem Wechsel der Fluidweiche, nicht der Fall eintritt, wonach der Eingang des Ventils mit keinem der beiden oder mehreren Ausgänge des Ventils verbunden ist. Dies würde zu ungewollten Druckspitzen führen, die es zu vermeiden gilt. Es ist vorteilhaft, wenn das mindestens eine Ventil jederzeit eine Fluidverbindung zwischen einem Ventileingang und einem Ventilausgang erzeugt, und keine Blockierstellung beim Wechsle der Ventilzustände aufweist. Der Grund hierfür ist die Entschärfung der Gefahr von Systembeschädigung zwischen Pumpe und Wechselventilblock.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Ventilblockausgang darüber hinaus bereits eine feste Fluidverbindung mit einem dritten Ventilblockeingang aufweist. Somit wird sichergestellt, dass auch der mit dem zweiten Ventilblockausgange verknüpfte Hydraulikverbraucher ein angenehmes Ansprechverhalten aufweist.
Zudem kann vorgesehen sein, dass jeder Ventilblockausgang bereits eine feste, insbesondere exklusive, Fluidverbindung mit einem jeweiligen Ventilblockeingang aufweist und darüber hinaus über das mindestens eine Ventil, in Abhängigkeit von dessen Schaltstellung, mindestens eine zusätzliche Fluidverbindung zu einem Ventilblockeingang zuschaltbar ist.
Dadurch wird erreicht, dass der Ventilblockausgang in Abhängigkeit seiner Bedürfnisse und einer entsprechenden Ventilstellung mit einem Fluid unter hohen Druck bzw. mit einer ausreichen hohen Fluidmenge versorgt werden kann, wie es bei einer statischen Verschaltung mit nur einem Ventilblockeingang nicht möglich gewesen wäre.
Die Erfindung betrifft ferner ein Hydrauliksystem mit einem Weichenventilblock nach einer der vorhergehend diskutierten Varianten, der ferner mehrere Druckquellen, vorzugsweise mehrere separat ansteuerbare Druckquellen, von denen jede mit einem jeweiligen Ventilblockeingang verbunden ist, und mehrere Hydraulikverbraucher umfasst, von denen jeder mit einem jeweiligen Ventilblockausgang verbunden ist.
Als Druckquelle kommen hierbei separat steuerbare Druckausgänge einer oder mehrerer Pumpen in Betracht. Ebenso ist aber möglich, dass die mehreren Druckquellen auch durch typischerweise klein dimensionierte separate Pumpen umgesetzt werden.
Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die mehrere Druckquellen mehrere voneinander unabhängige Hydraulikfluidpumpen und/oder mehrere Druckausgänge einer oder mehrerer Hydraulikfluidpumpe/n sind, vorzugsweise wobei die mehrere Druckquellen separat voneinander ansteuerbar sind.
So ist es möglich, die erforderliche Fluidmenge bzw. den erforderlichen Fluiddruck an die auszuführende Hydrauliktätigkeit anzupassen.
Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Hydraulikverbraucher einen Lenkzylinder zum Lenken einer Arbeitsmaschine, einen Kippzylinder zum Kippen eines Arbeitsmaschinenteils und/oder einen Hubzylinder zum Heben eines Arbeitsmaschinenteils umfassen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass jeder oder zumindest mehrere Hydraulikverbraucher mit einem eigenen Ventilblockausgang verknüpft sind, welcher exklusiv nur diesem einen Hydraulikverbraucher zusteht.
Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuereinheit zum Schalten des mindestens einen Ventils und/oder der Hydraulikfluidfördermenge der mehreren Druckausgänge vorgesehen ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die Schaltposition des mindestens einen Ventils und/oder die Hydraulikfluidfördermenge der mehreren Druckausgänge in Abhängigkeit einer Bedienereingabe zum Betätigen eines der mehrere Hydraulikverbraucher einzustellen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Arbeitsmaschine, insbesondere einen Radlader mit einem Weichenventilblock oder einem Hydrauliksystem nach einem der vorhergehend diskutierten Varianten.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine dazu ausgelegt ist, jede der mindestens zwei Hydraulikverbraucher, insbesondere Kippen und Heben, sowie die Lenkung durch Hydraulikfluid zu betätigen, das durch einen jeweiligen dem Hydraulikverbraucher zugeordneten Ventilblockausgang strömt.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation kann vorgesehen sein, dass der am Ventilblockausgang herrschende Druck dem höchsten Fluiddruck an den mehreren Ventilblockeingängen und der Summe der Fluidmengen der Ventilblockeingänge entspricht, die eine Fluidverbindung mit dem Ventilblockausgang aufweisen.
Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine kann dabei ferner einen Motor zum Antreiben der einen oder der mehreren Hydraulikfluidpumpe/n umfassen, wobei vorzugsweise zwischen Motor und der einen oder der mehreren Hydraulikfluidpumpe/n ein Verteilergetriebe vorgesehen ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei Pumpen in Tandemanordnung vorgesehen sind, die jeweils vier Druckausgänge, vorzugsweise vier separat voneinander steuerbare Druckausgänge aufweisen.
Bei dem vorliegenden Konzept können demnach zwei Pumpen in Tandemanordnung über eine Getriebestufe von einem Motor (bspw. Dieselmotor) angetrieben werden und besitzen mehrere Druckausgänge (bis zu 4 pro Pumpe), die jeweils separat (je ein Steuergerät pro Pumpe) angesteuert/kommandiert werden. Grundsätzlich könnte statt dieser besonderen Pumpe auch eine Vielzahl von kleinen Pumpen dieselbe Funktion erfüllen.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Pumpe eine Sensorik zur Druckerfassung in jedem Druckölausgang erfasst, um unzulässig hohe Druckanstiege zu vermeiden/abzuregeln.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine für die Steuerung der Arbeitsfunktionen in Form der Hydraulikverbraucher einen Steuer-Ventilblock mit mehreren Druckeingängen und mehreren Druckausgängen aufweist. Dieser Steuer-Ventilblock wird vorzugsweise elektrohydraulisch angesteuert, in der Regel vom Fahrzeugsteuergerät bzw. abhängig von der Fahrervorgabe.
Der Steuer-Ventilblock ist abgesehen von den zwei separaten Druckeingängen und (möglichen) Vereinfachungen in der Ventilgestaltung, mit konventionell verfügbaren und im Radlader eingesetzten Ventilblöcken vergleichbar.
So kann also vorgesehen sein, dass der Weichenventilblock nur eine begrenzte Anzahl an Ventilblockausgängen aufweist, die über einen mit den Ventilblockausgängen nachgeschalteten Steuer-Ventilblock mit einer Vielzahl, bspw. drei oder mehr Hydraulikverbrauchern verbindbar sind. Dabei ist klar, dass dann das gleichzeitige Bewegen aller Hydraulikverbraucher unter Umständen nicht möglich ist, da nur die Anzahl an Hydraulikverbrauchern bewegt werden kann, die mit den Ventilblockausgängen in Verbindung steht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lenkfunktion permanent mit einem Ventilblockausgang in Verbindung steht und nicht über den Steuer-Ventilblock zu- oder weggeschaltet werden kann.
Zudem kann vorgesehen sein, dass weniger priorisierte Hydraulikverbraucher aus Kostengründen parallel von der Kipp- oder Hubzylinderversorgungsausganglinie abgezapft werden, so dass nicht alle Hydraulikverbraucher eine eigene Versorgungslinie bekommen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems nach dem Stand der Technik,
2: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
3: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
4: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
5: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
6: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems, und
7: eine schematische Darstellung eines Ventils aus dem Weichenventilblock.

1 zeigt schematische Darstellung eines Hydrauliksystems nach dem Stand der Technik. Man erkennt einen Motor 1, der über ein Verteilergetriebe 2 zwei Pumpen 3 antreibt. Eine der beiden Pumpen 3 ist dabei mit einer Lenksteuerung 4 verbunden, die den von der Pumpe 3 bereitgestellten Fluiddruck und die bereitgestellte Fluidmenge zum Betätigen der Lenkzylinder 6 verteilt.
Die andere der beiden Pumpen 3 steht mit einer Kipp- & Hubsteuerung 5 in Kontakt, die die Betätigung eines Kippzylinders 7 sowie zweier Hubzylinder 8 steuert. Eingangs wurde bereits erwähnt, dass es von Nachteil ist, wenn eine Pumpe (in 1 die untere der beiden Pumpen 3) die Fluidleistung für mehrere Verbraucher, hier das Kippen und das Heben, bereitstellen muss, da dies einen ineffizienten Betrieb darstellt.
Obwohl in den Ansprüchen durchgängig von Ventilblockeingang und -ausgang gesprochen wird, ist dem Fachmann klar, dass eine direkte Verbindung bspw. aus der Druckquelle P1 unter Umgehung eines körperlich ausgebildeten Weichenventilblocks an einen Hydraulikverbraucher ebenfalls vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst ist. Der Weichenblock wie auch der Ventilblockeingang und -ausgang sind abstrakt zu definierende Gebilde, so dass auch eine direkte Verbindung einer Druckquelle mit einem Hydraulikverbraucher, insbesondere einer Lenksteuerung, in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fällt. Es muss nicht zwangsläufig die direkte Durchschaltung über einen (körperlichen) Weichenventilblock erfolgen. Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Hydraulikverbraucher mit einer direkten Verbindung einer Druckquelle verknüpft ist, so dass das davon abströmende Fluid unmittelbar zur Verfügung steht.
2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dort ist ebenfalls ein Motor 2 mit einem entsprechenden Verteilergetriebe 2 und einer davon abgehenden Welle vorgesehen, an der mehrere unabhängig voneinander steuerbare Druckquellen 31-38 angeordnet sind. Vorliegend werden diese acht unabhängig voneinander betreibbaren Druckquellen 31-38 durch zwei in Tandembetrieb angeordnete Pumpen 3, 3 verwirklicht, von denen jede über mehrere (vorliegend genaue vier) separat ansteuerbare Druckfluidausgänge verfügt. Jeder der insgesamt acht Druckfluidausgänge ist dabei mit einem eigenen, zugehörigen Ventilblockeingang 11 verbunden, der entweder direkt mit einem Ventilblockausgang 12 verknüpft ist, oder zu einem Ventil (= auch Weichenventil) geführt ist.
In der vorliegenden 2 sind bis auf einen sämtliche Druckfluidausgänge 32-38 der Pumpen 3, 3 an ein Weichenventil 10 angeschlossen. Lediglich der Druckfluidausgang 31 ist direkt, ohne Weiche, mit einem Ventilblockausgang 12 verbunden, welcher zur Lenksteuerung 4 geführt ist. In anderen Worten wird damit sichergestellt, dass die Lenksteuerung 4 permanent und unabhängig von einer Schaltstellung der Weichenventile 10 in dem Weichenventilblock 9 über die Pumpleistung der Druckquelle 31 verfügt. Wird eine darüber hinausgehende Pumpleistung durch Lenksteuerung benötigt, kann man die Weichenventile V1 und V2 so schalten, dass deren zugehörige Druckquellen 32, 33 ihre Leistung ebenfalls der Lenksteuerung zur Verfügung stellen. Insgesamt stehen somit bei Bedarf drei Pumpquellen 31, 32, 33 zum Ausüben der Lenksteuerung 4 zur Verfügung.
Auf der rechten Seite der 2 ist neben dem Weichenventilblock 9 der Steuer-Ventilblock 5 angeordnet, in dem die Hydraulikverbraucher Kippen 51 und Heben 52, sowie weitere nicht namentlich benannte Verbraucher 53, 54 angeordnet sind. Bei entsprechender Ventilstellung der Weichenventile V1 bis V7 in dem Weichenventilblock 9 kann die Kippsteuerung 51 mit sämtlichen Druckquellen 31 bis 38 verknüpft werden, so dass ausreichend Leistung für die Kippfunktion zum Betätigen der Kippzylinder 7 vorhanden ist.
Ähnlich verhält es sich mit der Hebesteuerung 52, die ebenfalls bei entsprechender Stellung der Ventile V2 bis V7 mit den zugehörigen Druckquellen 33 bis 38 verbindbar ist. Die Hebesteuerung 52 kann dabei Pumpleistung auch an die weitern Verbraucher 53, 54 weitergeben, die aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht im Detail dargestellt sind.
Durch die Erfindung kann demnach die Pumpleistung der mehreren Druckquellen je nach derzeitigem Bedarf auf einen jeweiligen Verbraucher 6, 7, 8 gelenkt werden, wobei die typischerweise damit einhergehenden Nachteile eines schlechten Ansprechverhaltens dadurch abgefedert werden, dass besonders sensitive Verbraucher, bspw. die Lenkung, permanent und ausschließlich mit einer Druckquelle (hier die Druckquelle 31) verbunden ist.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der nun nicht nur die Lenksteuerung 4 über eine exklusive Pumpleistung verfügt, sondern auch die Hebesteuerung 52. Hierbei sind die Pumpen P7 und P8 exklusiv und unveränderbar dem Hydraulikverbraucher „Heben“ zum Betätigen der Hebezylinder 8 zugeordnet. Ähnlich wie in 2 ist es zudem möglich über eine entsprechende Schaltung der Ventile V2 bis V5 vier weitere Druckquellen P3 bis P6 hinzuzufügen, damit auch herausfordernde Hebeaufgaben gemeistert werden können.
Die Kippsteuerung 51 kann bei entsprechender Ventilstellung der Ventile V1-V3 und V5 mit insgesamt vier Druckquellen P2 bis P4 und P6 verbunden werden. Ebenfalls ist möglich, dass die weiteren Verbraucher 53, und 54 über die Kippsteuerung 51 versorgt werden (und nicht wie in 2 gezeigt über die Hebesteuerung 52).
4 zeigt eine Abwandlung der 3, bei der die Druckquelle P7 nun nicht mehr fest mit der Hebesteuerung verschaltet ist, sondern je nach Stellung des Ventils V6 die Druckleistung der Druckquelle P7 der Hebesteuerung 52 oder der Kippsteuerung 52 zuführt.
5 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung, wobei nun jeder der drei Hydraulikverbraucher Lenksteuerung, Kippen und Heben fest mit einer eigenen Druckquelle verbunden ist. So sind die Lenksteuerung mit der Druckquelle P1, die Kippsteuerung mit der Druckquelle P2 und die Hebesteuerung mit den Druckquellen P7 und P8 verbunden. So sind nun drei der mehreren Ventilblockausgänge direkt und fest mit einem Ventilblockeingang verknüpft, bzw. verschaltet, so dass keine Weiche oder dergleichen in einer Fluidverbindung zwischen Ventilblockeingang und Ventilblockausgang angeordnet ist.
Die 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Druckquelle P1 der Lenksteuerung 4, die Druckquelle P2 der Kippsteuerung und die Druckquelle P8 der Hebesteuerung fest zugeordnet ist. Die anderen noch verbleibenden Druckquellen P3 bis P7 können dabei mit Hilfe eines Weichenventils V2 bis V6 jeweils einem von zwei Hydraulikverbrauchern zugeschlagen werden. Vorliegend sind die Ventile V2, V3, V5 und V6 so verschaltet, dass die zugehörigen Druckquellen P3, P4, P6 und P7 wahlweise die Funktion Kippen oder die Funktion Heben unterstützen können. Die Druckquelle P5 kann über das Ventil V4 wahlweise die Leistung der Hebefunktion oder der Lenksteuerung zukommen lassen.
7 zeigt eine mögliche schematische Darstellung eines Ventils 10 aus dem Weichenventilblock.
Der Eingang 101, der mit dem Ventilblockeingang 11 bzw. der Druckquelle verbunden ist, ist fluidisch mit dem Ausgang 102 oder 102 verbunden. Um die Verbindung zu einem der beiden Ausgänge 102 und 103 ist ein bewegbares Ventilelement vorgesehen das zwei voneinander beabstandete Kolbenelemente aufweist, die über eine Stange miteinander verbunden sind. Diese Kolbenelemente sind dichtend in einem Gehäuse angeordnet und haben einen solchen Abstand zueinander, dass der zwischen den beiden Ausgängen 102 und 103 angeordnete Eingang 101 bei einer entsprechenden Stellung des Ventilelements nur mit einem der beiden Ausgänge 102 oder 103 fluidisch verbunden ist. Um das Ventilelement zu bewegen kann ein Steuerdruck von oben oder unten in das Gehäuse eingeleitet werden, damit sich das Ventilelement in die gewünschte Richtung bewegt. Für eine Vorspannung kann dabei eine Feder 104 vorgesehen sein. Für eine entgegengesetzte Bewegung des Ventilelements kann eine Umschaltung über ein Steuerventil vorgesehen sein, dass die Steuerleitungen 105, 106 wahlweise mit Hochdruck oder der Niederdruckseite verbindet.
Besonders von Vorteil ist, wenn das Ventil 10 bei einem Umschalten der Fluidverbindung von einem der beiden Ausgänge 102, 103 zu dem anderen Ausgang keine Stellung aufweist, in der der Eingang 101 nicht mit einem Ausgang 102, 103 verbunden ist. Damit wird verhindert, dass Druckspitzen entstehen, die bei einem kurzzeitigen Verschließen des Eingangs 101 auftreten können. Vorliegend kann bei einem Wechsel der Schaltposition des Ventils 10 vorgesehen sein, dass es zu einer negativen Überschneidung kommt, für einen kurzen Moment also der Eingang 101 mit beiden Ausgängen 102, 103 verbunden ist und an beide Ausgänge 102, 103 unter Druck stehendes Fluid liefert. Dieser vorübergehende Zustand stellt sicher, dass es nicht zu einem Blockieren des Ventils aufgrund eines Ventilpositionswechsels kommt.
Dabei ist es nicht zwingend der Fall, dass an beide Ausgänge 102, 103 unter Druck stehendes Fluid geliefert wird, es könnte während des Umschaltvorgangs auch die Fördermenge reduziert/abgestellt werden, so dass kein Fluid geliefert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/009950 A1 [0005]

Claims

Weichenventilbock für eine hydraulisch betätigbare Arbeitsmaschine, umfassend: mehrere Ventilblockeingänge zum jeweiligen Anschließen an einen Druckausgang einer oder mehrerer Hydraulikfluidpumpe/n, mehrere Ventilblockausgänge zum Ausgeben eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids, und mindestens ein Ventil, das zwischen Ventilblockeingängen und Ventilblockausgängen angeordnet und dazu ausgelegt ist, eine Fluidverbindung wahlweise zwischen einem ersten Ventilblockeingang und einem ersten Ventilblockausgang oder einem ersten Ventilblockeingang und einem zweiten Ventilblockausgang zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilblockausgang darüber hinaus bereits eine feste Fluidverbindung, vorzugsweise eine feste exklusive Fluidverbindung, mit einem zweiten Ventilblockeingang aufweist.
Weichenventilbock nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Ventil ein Weichenventil ist, das einen Ventilblockeingang exklusiv mit einem der mehreren Ventilblockausgängen verbindet.
Weichenventilblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Ventil dazu ausgelegt ist, während eines Schaltvorgangs jederzeit mit einem oder gar mit beiden der umzuschaltenden Ventilblockausgängen verbunden zu sein, um Druckspitzen während des Umschaltens des Hydraulfluids zu vermeiden.
Weichenventilblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Ventilblockausgang darüber hinaus bereits eine feste Fluidverbindung mit einem dritten Ventilblockeingang aufweist.
Weichenventilblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Ventilblockausgang bereits eine feste, insbesondere exklusive, Fluidverbindung mit einem jeweiligen Ventilblockeingang aufweist und darüber hinaus über das mindestens eine Ventil, in Abhängigkeit von dessen Schaltstellung, mindestens eine zusätzliche Fluidverbindung zu einem Ventilblockeingang zuschaltbar ist.
Hydrauliksystem mit einem Weichenventilblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: mehrere Druckquellen, vorzugsweise mehrere separat ansteuerbare Druckquellen, von denen jede mit einem jeweiligen Ventilblockeingang verbunden ist, und mehrere Hydraulikverbraucher, von denen jeder mit einem jeweiligen Ventilblockausgang verbunden ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 6, wobei die mehrere Druckquellen mehrere voneinander unabhängige Hydraulikfluidpumpen und/oder mehrere Druckausgänge einer oder mehrerer Hydraulikfluidpumpe/n sind, vorzugsweise wobei die mehrere Druckquellen separat voneinander ansteuerbar sind.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei die Hydraulikverbraucher einen Lenkzylinder zum Lenken einer Arbeitsmaschine, einen Kippzylinder zum Kippen eines Arbeitsmaschinenteils und/oder einen Hubzylinder zum Heben eines Arbeitsmaschinenteils umfassen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass es mindestens einen weiteren Steuerkreis für einen Hydraulikverbraucher gibt, der fluidisch an einem Steuerkreis für den Lenkzylinder oder den Kippzylinder abgeht.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, ferner umfassend eine Steuereinheit zum Schalten des mindestens einen Ventils und/oder der Hydraulikfluidfördermenge der mehreren Druckausgänge.
Hydrauliksystem nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die Schaltposition des mindestens einen Ventils und/oder die Hydraulikfluidfördermenge der mehreren Druckausgänge in Abhängigkeit einer Bedienereingabe zum Betätigen eines der mehrere Hydraulikverbraucher einzustellen.
Arbeitsmaschine, insbesondere Radlader mit einem Weichenventilblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 oder einem Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 11, die dazu ausgelegt ist, jede der mindestens zwei Hydraulikverbraucher, insbesondere Kippen und Heben, sowie die Lenkung durch Hydraulikfluid zu betätigen, das durch einen jeweiligen Ventilblockausgang strömt.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 11 oder 12, wobei der am Ventilblockausgang herrschende Fluidstrom der Summe der Einzelvolumenströme der mehreren Ventilblockeingänge entspricht, die eine Fluidverbindung mit dem Ventilblockausgang aufweisen, wobei vorzugsweise am Ventilblockausgang der höchste vorherrschende Druck, der an den mehreren Ventilblockeingängen anliegt, entspricht.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend einen Motor zum Antreiben der einen oder der mehreren Hydraulikfluidpumpe/n, wobei vorzugsweise zwischen Motor und der einen oder der mehreren Hydraulikfluidpumpe/n ein Verteilergetriebe vorgesehen ist.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, ferner mit zwei Pumpen in Tandemanordnung, die jeweils vier Druckausgänge, vorzugsweise vier separat voneinander steuerbare Druckausgänge aufweisen.