DE102021208932B3 - stabilization module - Google Patents
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Abstract
Stabilisierungsmodul (1) zur Stabilisierung der Arbeitsbewegung eines hydraulischen Verbrauchers einer Arbeitsmaschine, vorzugsweise einer Baumaschine und insbesondere einer Schaufel eines Radladers mit einem, durch ein Vorsteuerventil (16) hydraulisch betätigten Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil (2). In einer Arbeitsstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils (2) ist eine hydraulische Verbindung zwischen einer Druckspeicher-Leitung (12) des Stabilisierungsmoduls (1) mit einer in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung (6) und zwischen einer Tankleitung (18) mit einer in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung (8) hergestellt, und in dessen Grundstellung sind diese Verbindungen getrennt. Eine über eine hydraulische Steuerleitung (10) herstellbare Verbindung zwischen einer Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils (2) mit dem Vorsteuerventil (16) ist durch das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil (2) selbst gesteuert.Stabilization module (1) for stabilizing the working movement of a hydraulic consumer of a working machine, preferably a construction machine and in particular a shovel of a wheel loader, with a stabilization module connection valve (2) hydraulically actuated by a pilot valve (16). When the stabilization module sequence valve (2) is in a working position, there is a hydraulic connection between a pressure accumulator line (12) of the stabilization module (1) and a pressure line (6) acting in the load-lifting direction of the consumer and between a tank line (18) with an in Load-lowering acting pressure line (8) made, and in its basic position, these connections are separated. A connection that can be established via a hydraulic control line (10) between a control side of the stabilization module sequence valve (2) and the pilot valve (16) is controlled by the stabilization module sequence valve (2) itself.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stabilisierungsmodul zum Dämpfen einer Bewegung einer Schaufel einer mobilen Arbeitsmaschine, z.B. eines Radladers.The present invention relates to a stabilization module for damping a movement of a shovel of a mobile working machine, e.g.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Bei Hydraulikanlagen von Radladern sind zuschaltbare hydraulische (Schwingungs-) Dämpfungen beispielsweise für die Schaufel eines Radladers bekannt. Die Hydraulikdämpfung/ Hydraulikfederung dieser Gattung hat die Funktion, eine Nickbewegung des Radladers zu reduzieren, die besonders dann auftritt, wenn der Radlader mit beladener, aktuell unbetätigter Schaufel und hoher Geschwindigkeit über unebenes Gelände fährt.In the case of hydraulic systems of wheel loaders, switchable hydraulic (vibration) damping is known, for example for the shovel of a wheel loader. The hydraulic damping/hydraulic suspension of this type has the function of reducing a pitching movement of the wheel loader, which occurs particularly when the wheel loader drives over uneven terrain with a loaded, currently inactive bucket and at high speed.
Aus der
Beim In-Betrieb-Nehmen und Außer-Betrieb-Nehmen einer solchen Hydraulikfederung, d.h. beim Übergang von einem Pumpenbetrieb (für ein Betätigen, d.h. Heben und Senken der Schaufel) in einen Speicherbetrieb (für ein federndes Lagern der Schaufel) und andersherum, können unbeabsichtigte Auf- und Ab-bzw. Nick-Bewegungen der Schaufel auftreten. Diese Bewegungen resultieren aus einer möglichen Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsdruck im Pumpenbetrieb und dem aktuellen Speicherdruck des Hydraulikspeichers. Wenn schnell zwischen den beiden Betriebszuständen gewechselt wird, kann diese Druckdifferenz eine Bewegung der Schaufel bewirken. Dabei hat sich gezeigt, dass beim Hinzunehmen der bekannten Hydraulikfederung die Bewegung der Schaufel in der Regel größer ist als beim Wegnehmen der Hydraulikfederung. Derartige unbeabsichtigte Bewegungen der Schaufel ist für den Radladerfahrer oftmals überraschend und störend und sollten deshalb vermieden werden.When putting such a hydraulic suspension into operation and taking it out of operation, i.e. during the transition from pump operation (for actuating, i.e. raising and lowering the shovel) to storage operation (for resilient storage of the shovel) and vice versa, unintentional up and down resp. Pitch movements of the blade occur. These movements result from a possible pressure difference between the working pressure in pump operation and the current accumulator pressure of the hydraulic accumulator. When rapidly changing between the two operating conditions, this pressure difference can cause the blade to move. It has been shown that when the known hydraulic suspension is added, the movement of the shovel is generally greater than when the hydraulic suspension is removed. Such unintentional movements of the shovel are often surprising and disturbing for the wheel loader driver and should therefore be avoided.
Stand der TechnikState of the art
Die Hubwerksfederung/-dämpfung weist ferner ein Absperrventil auf, das die Druckspeicher-Leitung mit einem Tank verbinden kann. Wenn der Druck in der Druckspeicher-Leitung größer als ein Druck in einer Verbindungsleitung zum Zylinder wird, öffnet sich das Absperrventil zum Tank und entlastet die Druckspeicher-Leitung. Somit offenbart die
Das Absperrventil in der
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikfederung bzw. ein Stabilisierungsmodul bereitzustellen, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet und eine konstruktiv kostengünstige Lösung bietet. Dabei ist es eine besondere Aufgabe der Erfindung, ein Stabilisierungsmodul bereitzustellen, dass auf das Absperrventil verzichtet und trotzdem keine übergebührliche, schnelle Schaufelbewegung beim Zuschalten/Hinzunehmen der Hydraulikfederung zulässt.It is therefore an object of the invention to provide a hydraulic suspension or a stabilization module that overcomes the disadvantages of the prior art and offers a structurally cost-effective solution. It is a particular object of the invention to provide a stabilization module that dispenses with the shut-off valve and still does not allow excessive, rapid blade movement when the hydraulic suspension is switched on/added.
Diese Aufgabe wird durch ein Stabilisierungsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.This object is achieved by a stabilization module having the features of
Die Erfindung betrifft demzufolge ein Stabilisierungsmodul zur Stabilisierung der Arbeitsbewegung eines hydraulischen Verbrauchers einer Arbeitsmaschine, vorzugsweise einer Baumaschine und insbesondere einer Schaufel eines Radladers mit einem, durch ein Vorsteuerventil hydraulisch betätigten Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil. In einer (betätigten) Arbeitsstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils ist eine hydraulische Verbindung zwischen einer Druckspeicher-Leitung des Stabilisierungsmoduls mit einer in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung und zwischen einer Tankleitung mit einer in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung hergestellt. In einer (unbetätigten) Grundstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils sind diese Verbindungen getrennt. Erfindungsgemäß ist eine über eine hydraulische Steuerleitung herstellbare Verbindung zwischen einer Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils (für dessen Betätigung) mit dem Vorsteuerventil durch das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil selbst gesteuert.The invention therefore relates to a stabilization module for stabilizing the working movement of a hydraulic consumer of a working machine, preferably a construction machine and in particular a shovel of a wheel loader with a stabilization module connection valve hydraulically actuated by a pilot valve. In an (actuated) working position of the stabilization module sequence valve, a hydraulic connection is established between a pressure accumulator line of the stabilization module and a pressure line acting in the load-raising direction of the consumer and between a tank line and a pressure line acting in the load-lowering direction. In a (non-actuated) basic position of the stabilization module sequence valve, these connections are separated. According to the invention, a connection that can be produced via a hydraulic control line between a control side of the stabilization module sequence valve (for its actuation) with the front control valve controlled by the stabilization module sequence valve itself.
Der Druck, der durch das Vorsteuerventil in einer Steuerleitung aufgebaut wird, wird im Konkreten nicht unmittelbar auf das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil bzw. dessen eine Steuerseite angelegt. Vielmehr wird Arbeitsfluid in der Steuerleitung erst durch ein internes weiteres Ventil (mit Drosselfunktion) des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils geleitet. Durch die erfindungsgemäß bevorzugte Ausgestaltung dieses internen Ventils wird die Arbeitsfluidströmung von der Steuerleitung hin zu der einen Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils gedrosselt. Dadurch schaltet/wechselt das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil nur langsam von seiner Grundstellung (in welcher die Verbindungen zwischen Druckspeicher und Verbraucher gesperrt sind) in seine Arbeitsstellung (in welcher diese Verbindungen hergestellt sind). Durch das langsame Umschalten/Wechseln aus der Grund(-end-)stellung in die Arbeits(-end-)stellung ist die Öffnung/der Öffnungsquerschnitt zwischen der Druckspeicher-Leitung und der in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung im Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil über einen längeren Zeitraum nur gering/langsam zunehmend ausgebildet. Dadurch passen sich die zueinander ggf. unterschiedlichen Drücke in der Druckspeicher-Leitung und der in Last-Heberichtung wirkenden Druckleitung langsam an, bzw. es entstehen keine Druckspitzen durch das Umschalten/Wechseln. Dadurch bewegt sich die Schaufel des Radladers während des Umschaltens/Wechselns vom Pumpenbetrieb in den Speicherbetrieb nur langsam und nicht schlagartig, was von einem Bediener nicht oder zumindest also nicht störend wahrgenommen wird.In concrete terms, the pressure that is built up in a control line by the pilot control valve is not applied directly to the stabilization module connection valve or its one control side. Rather, the working fluid in the control line is first routed through an additional internal valve (with throttle function) of the stabilization module sequence valve. The configuration of this internal valve that is preferred according to the invention restricts the flow of working fluid from the control line to the one control side of the stabilization module connection valve. As a result, the stabilization module sequence valve switches/changes only slowly from its basic position (in which the connections between the pressure accumulator and consumers are blocked) to its working position (in which these connections are established). Due to the slow switching/changing from the basic (end) position to the working (end) position, the opening/opening cross-section between the pressure accumulator line and the pressure line in the stabilization module sequence valve acting in the load-lifting direction of the consumer is over only slightly/slowly increasing over a longer period of time. As a result, the mutually possibly different pressures in the pressure accumulator line and the pressure line acting in the load-lifting direction adapt slowly, or there are no pressure peaks as a result of switching over/alternating. As a result, the shovel of the wheel loader moves only slowly and not abruptly during the switchover/changeover from pump operation to storage operation, which the operator does not notice, or at least does not notice in a disturbing manner.
Die vorliegende Erfindung kann ferner auf das im Stand der Technik genannte Absperrventil zwischen der Druckspeicher-Leitung und der Tankleitung verzichten.The present invention can also dispense with the shut-off valve between the pressure accumulator line and the tank line mentioned in the prior art.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, dient das Absperrventil im Stand der Technik dazu, einen erhöhten Druck in der Druckspeicher-Leitung des Stabilisierungsmoduls, der eine ungewünschte Schaufelbewegung auslöst, in den Tank abzulassen. In der vorliegenden Erfindung kann hingegen auf das Absperrventil verzichtet werden, da durch die Ausgestaltung des internen Ventils das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil derart langsam umschaltet/wechselt, dass keine störenden Druckspitzen beim Umschalten auftreten.As discussed above, the purpose of the prior art shut-off valve is to vent to tank increased pressure in the accumulator line of the stabilization module that is causing undesired vane movement. In the present invention, on the other hand, the shut-off valve can be dispensed with, since the design of the internal valve means that the stabilization module connection valve switches over/changes over so slowly that no disruptive pressure peaks occur when switching over.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil demzufolge derart ausgebildet, dass die Steuerung der Verbindung zwischen der Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil eine vorbestimmt oder einstellbar verlangsamte oder abgebremste Verbindung zwischen den Druckleitungen mit der Druckspeicher-Leitung und der Tankleitung bewirkt, wie dies vorstehend bereits angedeutet wurde.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the stabilization module connection valve is therefore designed in such a way that the control of the connection between the control side of the stabilization module connection valve with the pilot valve results in a predetermined or adjustable slowed down or braked connection between the pressure lines with the pressure accumulator line and the tank line causes, as has already been indicated above.
In anderen Worten ausgedrückt schaltet/wechselt das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil derart langsam zwischen der Grundstellung, ggf. einer Mittelstellung und der Arbeitsstellung um, dass die Verbindung zwischen den Druckleitungen mit der Druckspeicher-Leitung bzw. der Tankleitung nur zeitlich verlangsamt entsteht. Dadurch können sich die Drücke in den jeweiligen Leitungen gegenseitig langsam anpassen und es entstehen keine Druckspitzen.In other words, the stabilization module sequence valve switches/changes over so slowly between the basic position, possibly a middle position and the working position, that the connection between the pressure lines and the pressure accumulator line or the tank line is only established at a slower rate. As a result, the pressures in the respective lines can slowly adapt to each other and there are no pressure peaks.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls wird der Druck der Druckspeicher-Leitung und der Druck in der in Last-Heberichtung wirkenden Druckleitung langsam angeglichen, bevor das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil vollständig in dessen Arbeitsstellung umschaltet/wechselt. Dadurch werden Druckspitzen in einer der Leitungen verhindert, wenn die Leitungen verbunden werden. Durch das langsame Umschalten/Wechseln des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils haben die jeweiligen Leitungsdrücke genügend Zeit, sich langsam anzugleichen. Durch das Vermeiden von Druckspitzen werden ungewünschte überraschende Schaufelbewegungen verhindert.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the pressure of the pressure accumulator line and the pressure in the pressure line acting in the load-lifting direction are slowly equalized before the stabilization module switch-on valve completely switches/changes to its working position. This will prevent pressure spikes in one of the lines when the lines are connected. Due to the slow switching/changing of the stabilization module sequence valve, the respective line pressures have enough time to slowly adjust. By avoiding pressure peaks, unwanted surprising blade movements are prevented.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil ein federvorgespanntes 7/3-Schaltventil. Das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil verbindet in der Grundstellung die Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil und eine Pumpenleitung mit der Druckspeicher-Leitung hydraulisch und trennt die Verbindungen zwischen der Druckspeicher-Leitung mit der in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung und zwischen der Tankleitung mit der in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the stabilization module connection valve is a spring-loaded 7/3 switching valve. In the basic position, the stabilization module sequence valve hydraulically connects the control side of the stabilization module sequence valve with the pilot valve and a pump line with the pressure accumulator line and separates the connections between the pressure accumulator line with the pressure line acting in the load-lifting direction of the consumer and between the tank line the pressure line acting in the load lowering direction.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls verbindet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil in einer Mittelstellung die Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil und die Verbindungen zwischen der Druckspeicher-Leitung mit der in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung und zwischen der Tankleitung mit der in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung jeweils hydraulisch gedrosselt und trennt die Verbindung zwischen Pumpenleitung und Druckspeicher-Leitung.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the stabilization module connection valve connects the control side of the stabilization module connection valve to the pilot valve and the connections between the pressure accumulator line to the pressure line acting in the load-lifting direction of the consumer and between the tank line to the load line in a middle position -Pressure line acting in the lowering direction is hydraulically throttled and separates the connection between the pump line and the pressure accumulator line.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls verbindet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil in der Arbeitsstellung die Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil und hydraulisch ungedrosselt die Verbindungen zwischen der Druckspeicher-Leitung mit der in Last-Heberichtung des Verbrauchers wirkenden Druckleitung und zwischen der Tankleitung mit der in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung und trennt die Verbindung zwischen Pumpenleitung und Druckspeicher-Leitung.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the stabilization module connection valve in the working position connects the control side of the stabilization module connection valve to the pilot valve and hydraulically unthrottled the connections between the pressure accumulator line with the pressure line acting in the load-lifting direction of the consumer and between the tank line with the pressure line acting in the load lowering direction and separates the connection between the pump line and the pressure accumulator line.
In der Grundstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils sind die Druckleitungen und die Druckspeicher-Leitung bzw. Tankleitung getrennt. Die Druckspeicher-Leitung ist bevorzugt mit der Pumpenleitung verbunden. Dadurch kann der Druckspeicher nachgefüllt werden.In the basic position of the stabilization module sequence valve, the pressure lines and the pressure accumulator line or tank line are separated. The pressure accumulator line is preferably connected to the pump line. This allows the accumulator to be refilled.
Durch die Verbindung zwischen der Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil kann das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils geschaltet/betätigt werden, wie dies vorstehend ausgeführt wurde. In der (betätigten) Mittelstellung sind die Druckleitungen und die Druckspeicher-Leitung bzw. Tankleitung hydraulisch gedrosselt verbunden. Dadurch kann sich der Druck in den Leitungen langsam anpassen. Die Verbindung zwischen der Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils mit dem Vorsteuerventil ist ebenfalls hydraulisch gedrosselt. Dadurch schaltet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils verlangsamt von der Mittelstellung in die Arbeitsstellung. In der Arbeitsstellung sind die Druckleitungen und die Druckspeicher-Leitung bzw. Tankleitung hydraulisch ungedrosselt verbunden. So dient der Druckspeicher mit Luftkammer als Dämpfer/ Stabilisierungsmodul.The connection between the control side of the stabilization module connection valve and the pilot control valve allows the stabilization module connection valve to be switched/actuated, as was explained above. In the (actuated) center position, the pressure lines and the pressure accumulator line or tank line are connected in a hydraulically throttled manner. This allows the pressure in the lines to adjust slowly. The connection between the control side of the stabilization module sequence valve and the pilot valve is also hydraulically throttled. As a result, the stabilization module sequence valve switches more slowly from the middle position to the working position. In the working position, the pressure lines and the pressure accumulator line or tank line are connected hydraulically without being throttled. The pressure accumulator with air chamber serves as a damper/stabilization module.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist das interne Ventil in einem Hauptschieber/Ventilkolben des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils angeordnet und stellt die Verbindung zwischen der einen Stirnseite des Hauptschiebers (Steuerseite des Zuschaltventils) und der Steuerleitung her. Durch das interne Ventil in dem Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil wird eine Arbeitsfluidströmung zwischen der Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils und dem Vorsteuerventil gedrosselt. D.h. der Arbeitsfluidstrom, der das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil aus der Grundstellung schaltet/betätigt, wird durch das interne Ventil gedrosselt. Dadurch schaltet/wechselt das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil verlangsamt aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the internal valve is arranged in a main slide/valve piston of the stabilization module sequence valve and establishes the connection between one end face of the main slide (control side of the sequence valve) and the control line. A working fluid flow between the control side of the stabilization module sequence valve and the pilot control valve is throttled by the internal valve in the stabilization module sequence valve. This means that the flow of working fluid that switches/actuates the stabilization module sequence valve from the basic position is throttled by the internal valve. As a result, the stabilization module sequence valve switches/changes more slowly from the basic position to the working position.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls weist der Hauptschieber des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils an der einen Stirnseite eine Axialbohrung auf, in der ein kombiniertes Drossel-Rückschlagventil mit einem Ventilkörper und einem Ventilsitz angeordnet ist. Das Drossel-Rückschlagventil ist dabei das interne Ventil. Die Axialbohrung stellt eine Verbindung zwischen dem Vorsteuerventil mit der Stirnseite des Hauptschiebers und damit zur Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils her. Der Ventilkörper oder der Ventilsitz des internen Ventils weist eine seitliche, in Arbeitsfluid-Strömungsrichtung (Ventillängsrichtung) sich erstreckende Einkerbung auf, durch die Arbeitsfluid in eine Schließrichtung des Drossel-Rückschlagventil fließen kann. Das Drossel-Rückschlagventil ermöglicht also einen geringen Volumenfluss von Arbeitsfluid in die Schließrichtung, auch dann, wenn der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt. Diese Einkerbung ermöglicht es dem Arbeitsfluid in der Steuerleitung überhaupt erst, zur Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils gedrosselt (infolge des engen Querschnitts der Einkerbung) zu fließen. Die Einkerbung wirkt dabei als Drossel und drosselt den Arbeitsfluidstrom vom Vorsteuerventil zur Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the main slide of the stabilization module sequence valve has an axial bore on one end face, in which a combined throttle check valve with a valve body and a valve seat is arranged. The one-way flow control valve is the internal valve. The axial bore establishes a connection between the pilot valve and the front side of the main spool and thus to the control side of the stabilization module sequence valve. The valve body or the valve seat of the internal valve has a lateral notch extending in the working fluid flow direction (valve longitudinal direction), through which working fluid can flow in a closing direction of the throttle check valve. The throttle check valve thus enables a low volume flow of working fluid in the closing direction, even when the valve body is seated on the valve seat. This indentation makes it possible for the working fluid in the control line to flow in a throttled manner to the control side of the stabilization module sequence valve (as a result of the narrow cross-section of the indentation). The notch acts as a throttle and throttles the flow of working fluid from the pilot valve to the control side of the stabilization module sequence valve.
In anderen Worten ausgedrückt ist das interne Ventil des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils quasi ein Drosselventil insbesondere ein Drossel-Rückschlagventil (d. h. ein Drosselventil mit zusätzlicher Rückschlagfunktion). Das kombinierte Drossel-Rückschlagventil ist derart aufgebaut, dass es in geschlossenem Zustand eine geringe Durchströmung in Richtung hin zur Steuerseite des Zuschaltventils zulässt. In geöffnetem Zustand hingegen drosselt es das von der Steuerseite des Zuschaltventils wegdurchströmende Arbeitsfluid nicht oder nur geringfügig.In other words, the internal valve of the stabilization module connection valve is a kind of throttle valve, in particular a throttle check valve (i.e. a throttle valve with an additional check function). The combined one-way flow control valve is constructed in such a way that, when it is closed, it allows a small amount of flow towards the control side of the sequence valve. In the open state, on the other hand, it does not or only slightly throttle the working fluid flowing through from the control side of the sequence valve.
In nochmals anderen Worten ausgedrückt hat das Drossel-Rückschlagventil einen auf einen Ventilsitz vorgespannten Ventilkörper mit bevorzugt zusätzlicher, bezüglich der Steuerseite des Zuschaltventils stromauf-liegender grundsätzlich wirkender Drosselstelle, wobei der Ventilkörper oder der Ventilsitz eine Einkerbung als weitere, Strömungsrichtung-abhängig wirkende Drosselstelle hat, durch welche in geschlossenem Zustand des Drossel-Rückschlagventils eine Arbeitsfluid-Restströmung strömen kann.In other words, the one-way flow control valve has a valve body that is preloaded onto a valve seat with a preferably additional throttle point that is upstream in relation to the control side of the sequence valve and that acts in principle, with the valve body or the valve seat having a notch as a further throttle point that acts depending on the direction of flow, through which a working fluid residual flow can flow in the closed state of the throttle check valve.
Wenn das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil von der Arbeitsstellung zurück in die Grundstellung schaltet, fließt Arbeitsfluid von der Stirnseite des Hauptschiebers durch das Drossel-Rückschlagventil zum Anschluss der Steuerleitung. In diese Richtung weist das Drossel-Rückschlagventil einen (deutlich) geringeren Strömungswiderstand als in Schließrichtung auf, da die Einkerbung infolge des vom Ventilsitz abgehobenen Ventilkörpers nicht wirkt und nur die stromauf gelegene Drossel seine Funktion beibehält. Dadurch schaltet/wechselt das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil schneller von der Arbeitsstellung in die Grundstellung, als anders herum.When the stabilization module sequence valve switches from the working position back to the basic position, working fluid flows from the front side of the main spool through the throttle check valve to the control line connection. In this direction, the one-way flow control valve has a (significantly) lower flow resistance than in the closing direction, since the notch has no effect due to the valve body being lifted from the valve seat and only the upstream throttle retains its function. This switches/changes the stabilization module sequence valve from the working position to the basic position faster than the other way around.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls weist der Ventilkörper die Einkerbung auf. Durch die Einkerbung kann Arbeitsfluid in Schließrichtung des Ventils durch das kombinierte Drossel-Rückschlagventil fließen. Die Einkerbung erzeugt dabei einen hohen Strömungswiderstand. Es kann also nur ein geringer Volumenstrom an Arbeitsfluid in die Schließrichtung fließen. Durch den hohen Strömungswiderstand kann das Arbeitsfluid folglich nur langsam zur Stirnseite des Hauptschiebers fließen und das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil wird nur langsam umgeschaltet.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the valve body has the notch. The indentation allows working fluid to flow through the combined throttle/return valve in the closing direction of the valve. The notch creates a high flow resistance. So only a small volume flow of working fluid can flow in the closing direction. Due to the high flow resistance, the working fluid can only flow slowly to the front side of the main slide and the stabilization module sequence valve is switched over only slowly.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist in einer Anfangsphase eines Umschalt-ZWechselvorgangs des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung die Kolbenhubgeschwindigkeit des Hauptschiebers höher als in einer Mittenphase des Umschaltvorgangs. Konstruktiv kann dies dadurch erreicht werden, indem in der Anfangsphase, d.h. in einem anfänglichen Verschiebebereich des Hauptschiebers die Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils (grundsätzlich) von dem Arbeitsfluid, welches durch die Einkerbung des Ventilkörpers fließt, und zusätzlich (temporär) einem weiteren Fluidstrom an Arbeitsfluid aus der Steuerleitung beaufschlagt wird, welches durch einen (Umfangs-) Spalt zwischen dem Hauptschieber und einem Schaltventilgehäuse zur Steuerseite des Zuschaltventils gelangen kann. Dadurch bewegt sich der Hauptschieber in der Anfangsphase schneller als in einer mittleren Phase, d.h. solange, bis vorzugsweise eine Steuerkante am Hauptschieber mit Erreichen einer Mittelstellung/Mittelphase diesen an der radialen Außenseite des Hauptschiebers gebildeten (Umfangs-)Spalt in Axialrichtung schließt. Die schnellere Bewegung in der Anfangsphase ist unkritischer als eine schnelle Bewegung in der mittleren Phase.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the piston stroke speed of the main slide is higher in an initial phase of a switchover/changeover process of the stabilization module connection valve from the basic position to the working position than in a middle phase of the switchover process. Structurally, this can be achieved in that in the initial phase, i.e. in an initial displacement range of the main spool, the control side of the stabilization module sequence valve (basically) from the working fluid flowing through the notch of the valve body, and additionally (temporarily) another fluid flow of working fluid is acted upon from the control line, which can reach the control side of the sequence valve through a (circumferential) gap between the main slide and a switching valve housing. As a result, the main slide moves faster in the initial phase than in a middle phase, i.e. until preferably a control edge on the main slide closes this (circumferential) gap formed on the radial outside of the main slide in the axial direction on reaching a middle position/middle phase. Faster movement in the initial phase is less critical than fast movement in the middle phase.
Durch die schnellere Bewegung in der Anfangsphase kann schneller zwischen der Grund- und Arbeitsstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils geschalten werden. Die Abschnitte mit großem Durchmesser des Hauptschiebers, die die Leitungsanschlüsse abdecken/sperren, sind länger als die Leitungsanschlüsse breit sind. Dadurch wird der Hauptschieber eine bestimmte Strecke verschoben, ohne Auswirkungen auf den Öffnungszustand der Anschlüsse zu haben. In anderen Worten kann der Hauptschieber eine bestimmte Strecke verfahren, ohne in eine andere Stellung zu schalten. Diese Strecke entspricht der Strecke, die der Hauptschieber während der Anfangsphase bewegt wird und kann deshalb mit höherer Kolbengeschwindigkeit überbrückt werden.Due to the faster movement in the initial phase, it is possible to switch more quickly between the basic and working positions of the stabilization module sequence valve. The large diameter sections of the main spool that cover/block the line ports are longer than the line ports are wide. This moves the main spool a certain distance without affecting the opening state of the ports. In other words, the main slide can move a certain distance without switching to another position. This distance corresponds to the distance that the main slide is moved during the initial phase and can therefore be bridged with a higher piston speed.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls wird in der Anfangsphase des Umschaltvorgangs des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils ein zusätzlicher Volumenstrom des Arbeitsfluides zu dem Einkerbungsfluss zugeschaltet. Um die vorstehend erklärte schnelle Bewegung zu erzeugen, wird in der Anfangsphase ein zusätzlicher Fluidstrom erzeugt, wie dies vorstehend ausgeführt wurde. Der zusätzliche Fluidstrom wird dadurch bewirkt, das Arbeitsfluid an dem Hauptschieber vorbeifließen kann. Dafür ist im Konkreten ein Durchmesser einer Hauptschieber- Aufnahmebohrung des Ventilgehäuses in einem definierten Axialabschnitt größer als der Durchmesser des Hauptschiebers, wodurch der vorstehend genannte Strömungsspalt entsteht. Also kann in diesem Axialabschnitt Arbeitsfluid am Hauptschieber außen-/umfangsseitig vorbeifließen. Wenn eine Steuerkante am Hauptschieber/Hauptkolben bei einem bestimmten Kolbenhub eine Steuerkante am Ventilgehäuse erreicht, schließen die Steuerkanten den Umfangsspalt in Axialrichtung. Es kann dann kein Arbeitsfluid am Hauptschieber vorbeifließen und die Kolbenhubgeschwindigkeit verringert sich.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, an additional volume flow of the working fluid is added to the indentation flow in the initial phase of the switching process of the stabilization module connection valve. In order to generate the rapid movement explained above, an additional fluid flow is generated in the initial phase, as explained above. The additional fluid flow is caused by the working fluid being able to flow past the main spool. In concrete terms, a diameter of a main slide receiving bore of the valve housing is larger than the diameter of the main slide in a defined axial section, as a result of which the aforementioned flow gap arises. In this axial section, therefore, working fluid can flow past the outside/circumferential side of the main slide. When a control edge on the main spool/main piston reaches a control edge on the valve housing for a specific piston stroke, the control edges close the circumferential gap in the axial direction. No working fluid can then flow past the main slide and the piston stroke speed is reduced.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist die Kolbenhubgeschwindigkeit des Hauptschiebers in einer Endphase des Umschaltvorgangs des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils höher als in der Mitte des Umschaltvorgangs. D.h., in der Endphase des Kolbenhubs bewegt sich der Hauptschieber wieder schneller als in der mittleren Phase. Ähnlich wie vorstehend beschrieben, gibt es auch in der Endphase eine bestimmte Strecke/ einen Kolbenhub, den der Hauptschieber fahren kann, ohne in eine andere Stellung zu schalten. Diese Strecke kann mit höherer Kolbenhubgeschwindigkeit bewältigt werden, um die Gesamtschaltzeit zu verkürzen. Damit ist die Kolbenhubgeschwindigkeit in der Mittelphase am geringsten. Die Mittelphase ist am kritischsten, da in dieser Phase tatsächlich Leitungsanschlüsse hydraulisch verbunden werden.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the piston stroke speed of the main slide is higher in an end phase of the switchover process of the stabilization module sequence valve than in the middle of the switchover process. This means that in the end phase of the piston stroke, the main slide moves faster again than in the middle phase. Similar to what was described above, there is also a certain distance/piston stroke in the final phase that the main spool can travel without switching to another position. This distance can be covered with a higher piston stroke speed in order to shorten the overall switching time. This means that the piston stroke speed is lowest in the middle phase. The middle phase is the most critical as this is the phase in which line fittings are actually hydraulically connected.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls wird in der Endphase des Umschaltvorgangs des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils ein zusätzlicher Volumenstrom des Arbeitsfluides ähnlich zur Anfangsphase zugeschaltet. Der zusätzliche Volumenstrom wird erzeugt, indem Arbeitsfluid durch eine weitere umfangsseitige Fräsung an dem Hauptschieber vorbeifließen kann und dadurch die eine Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils zusätzlich zum Volumenstrom durch das Rückschlagventil beaufschlagt. Dadurch bewegt sich der Hauptschieber in der Endphase des Umschaltvorgangs wieder schneller als in der mittleren Phase.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, an additional volume flow of the working fluid is switched on in the final phase of the switching process of the stabilization module connection valve, similar to the initial phase. The additional volume flow is generated by working fluid being able to flow past the main slide through a further circumferential milling and thereby acting on one control side of the stabilization module connection valve in addition to the volume flow through the check valve. This will move the main spool in faster again in the final phase of the switching process than in the middle phase.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls ist der zusätzliche Volumenstrom in der Anfangs- und/oder Endphase größer als der kontinuierliche Volumenstrom durch die Einkerbung. Da der Spalt zwischen dem Hauptschieber und der Hauptschieber-Aufnahmebohrung im Ventilgehäuse größer ist als der Querschnitt der Einkerbung, ist der Volumenstrom am Hauptschieber vorbei größer als der Volumenstrom durch die Einkerbung.In a preferred embodiment of the stabilization module according to the invention, the additional volume flow in the initial and/or final phase is greater than the continuous volume flow through the notch. Because the gap between the main spool and the main spool receiving bore in the valve body is larger than the cross section of the notch, the flow past the main spool is greater than the flow through the notch.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt einen hydraulischen Schaltplan des erfindungsgemäßen Stabilisierungsmoduls; -
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hauptschieber eines Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils in einer Grundstellung; -
3 zeigt einen Ausschnitt des Längsschnitts in2 mit einem internen Ventil, das in dem Hauptschieber positioniert ist; -
4 zeigt einen inneren Ventilkörper des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils; -
5 zeigt einen Längsschnitt durch den Hauptschieber in einer Arbeitsstellung; -
6a zeigt ein Zeit-Druck-Diagramm mit einem ersten Szenario; -
6b zeigt ein Zeit-Druck-Diagramm mit einem zweiten Szenario; -
7 zeigt eine Unterseite des Stabilisierungsmoduls; -
8 zeigt eine Oberseite des Stabilisierungsmoduls; -
9 zeigt eine weitere Ansicht des Stabilisierungsmoduls; -
10 zeigt das Stabilisierungsmodul mit einer Adapterplatte; -
11 zeigt eine Draufsicht auf das Stabilisierungsmodul mit der Adapterplatte; und -
12 zeigt eine Schnittansicht durch ein Füllventil des Stabilisierungsmoduls.
-
1 shows a hydraulic circuit diagram of the stabilization module according to the invention; -
2 shows a longitudinal section through a main slide of a stabilization module connection valve in a basic position; -
3 shows a section of the longitudinal section in2 with an internal valve positioned in the main spool; -
4 shows an inner valve body of the stabilization module sequence valve; -
5 shows a longitudinal section through the main slide in a working position; -
6a shows a time-pressure diagram with a first scenario; -
6b shows a time-pressure diagram with a second scenario; -
7 shows an underside of the stabilization module; -
8th shows a top of the stabilization module; -
9 shows another view of the stabilization module; -
10 shows the stabilization module with an adapter plate; -
11 shows a plan view of the stabilization module with the adapter plate; and -
12 shows a sectional view through a filling valve of the stabilization module.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Demgemäß hat ein Zylinder 4 zunächst einen Zylinderraum, der in eine Last-Heberichtung wirkt und einen Zylinderraum, der in eine Last-Absenkrichtung wirkt. Bei der Last handelt es sich vorzugsweise um eine Schaufel (nicht dargestellt) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Radladers. Der Zylinderraum, der in die Last-Heberichtung wirkt, ist mit einer in Last-Heberichtung wirkenden Druckleitung 6 verbunden. Der Zylinderraum, der in die Last-Absenkrichtung wirkt, ist mit einer in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung 8 verbunden, deren Leitungsdrücke in nicht weiter dargestellter Weise derart steuerbar sind, dass die Last wahlweise angehoben oder abgesenkt werden kann.Accordingly, a cylinder 4 first has a cylinder space that acts in a load-raising direction and a cylinder space that acts in a load-lowering direction. The load is preferably a shovel (not shown) of a mobile work machine, in particular a wheel loader. The cylinder chamber, which acts in the load-lifting direction, is connected to a pressure line 6, which acts in the load-lifting direction. The cylinder chamber, which acts in the load-lowering direction, is connected to a
Die Druckleitungen 6, 8 sind zudem mit einem Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden. Das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 ist vorliegend ein 7/3-Wegeventil mit drei Eingängen und vier Ausgängen. Die Druckleitungen 6,8 sind jeweils mit einem Ausgang verbunden. An den Eingängen des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 sind eine Steuerleitung 10, eine Druckspeicher-Leitung 12 und eine Tankleitung 18 angeschlossen. Die Steuerleitung 10 ist mit einem Vorsteuerventil 16, die Druckspeicher-Leitung 12 mit einem Druckspeicher 14 und die Tankleitung 18 ist mit einem Tank 20 verbunden. An den weiteren Ausgängen des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 sind eine Pumpenleitung 28 und eine steuerseitige Steuerleitung 24 angeschlossen. Die steuerseitige Steuerleitung 24 ist mit einer Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 und die Pumpenleitung 28 mit einer Pumpe 5 verbunden.The pressure lines 6, 8 are also connected to a stabilization
In einer durch eine Feder vorgespannten Grundstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 (siehe
Das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 wird durch eine Erhöhung eines Steuerdrucks in der Steuerleitung 10 von der Grundstellung in die Mittel- und Arbeitsstellung geschaltet.The stabilization
Das Vorsteuerventil 16 ist vorliegend ein 3/2-Wegeventil und ist ausgangsseitig über die Steuerleitung 10 mit dem Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 an dessen einem Eingangsanschluss verbunden. In einer federvorgespannten Grundstellung des Vorsteuerventils 16 ist ein Anschluss/Durchgang zur Speicherleitung 12 gesperrt. Die Steuerleitung 10 ist ferner über die Tankleitung 18 entlastet. In einer Arbeitsstellung des Vorsteuerventils 16, die durch einen elektrischen Aktor aktiviert wird, ist die Steuerleitung 10 mit der Druckspeicher-Leitung 12 verbunden, in der immer ein Druckspeicher-Leitungsdruck vom Druckspeicher 14 anliegt.The
In der Pumpenleitung 28 ist zwischen der Pumpe 5 und dem Anschluss des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 eine stetig verstellbare Eingangsdruckwaage 30 und eine Drossel 32 angeordnet. Die Eingangsdruckwaage 30 ist als ein 3/3-Wegeventil ausgeführt. In einer federvorgespannten Grundstellung der Eingangsdruckwaage 30 ist die Pumpenleitung 28 gesperrt und die Eingangsdruckwaage 30 wirkt als ein Lasthalteventil. In einer Mittelstellung sind Anschlüsse der Pumpenleitung 28 verbunden, d.h. die Pumpleitung 28 ist offen. Die Eingangsdruckwaage 30 ist durch einen Druck in einer Steuerleitung 36 schaltbar, in der eine Drossel 38 eingesetzt ist. Diese Steuerleitung 36 zweigt stromab der Eingangsdruckwaage 30 und stromab der Drossel 32 aus der Pumpenleitung 28 ab. Damit bilden die Eingangsdruckwaage 30 und die Drossel 32 einen 2-Wege-Stromregler.A continuously adjustable
In der Pumpenleitung 28 ist zwischen der Drossel 32 und dem Anschluss des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 noch ein Rückschlagventil 34 angeordnet, dessen Öffnungsrichtung zum Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 und damit zum Druckspeicher 14 hin gerichtet ist.A
Der in Richtung hin zur Sperrstellung (Grundstellung) der Eingangsdruckwaage 30 wirkende Steuerdruck in der Steuerleitung 36 ist über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 42 begrenzt. Das Druckbegrenzungsventil 42 ist ausgangsseitig mit der Tankleitung 18 verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 42 ist eine Speicherladedruckbegrenzung.The control pressure in the
Zwischen der Druckspeicher-Leitung 12 und der Tankleitung 18 ist ein weiteres Druckbegrenzungsventil 40 angeordnet, das einen Druck in der Druckspeicher-Leitung 12 begrenzt.A further
Der Hauptschieber 48 ist axial verschiebbar in einer Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 eines Ventilgehäuses 52 angeordnet. Der Hauptschieber 48 ist vorliegend ein länglicher/zylinderförmiger Kolben, der drei Axial-Abschnitte mit großem Durchmesser aufweist. Die drei Axial-Abschnitte mit großem Durchmesser sind durch axiale Zwischen-Abschnitte mit kleinem Durchmesser axial verbunden. Lediglich in den Abschnitten mit großem Durchmesser ist ein sehr geringer Spalt zwischen dem Hauptschieber 48 und der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 vorhanden. Die Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 ist an einer Stirnseite des Ventilgehäuses 52 durch eine Verschlussschraube (Blindstopfen) 56 axial geschlossen. In der Grundstellung gemäß der
Das Ventilgehäuse 52 weist eine Anzahl an Anschlüssen zu verschiedenen Leitungen auf, wie dies vorstehend bereits ausgeführt wurde. An jedem Leitungsanschluss weist das Ventilgehäuse 52 jeweils eine innenseitig in der Bohrung 50 umlaufende Aussparung/Umfangsnut auf. Diese umlaufenden Aussparungen bilden Steuerkanten. Die Leitungsanschlüsse sind dabei wie folgt in einer Reihenfolge von der Seite der Feder 54 zur Verschlussschraube 56 hin angeordnet:
- -
Ein Tankanschluss 58 istmit der Tankleitung 18 verbunden. - - Ein in Last-
Heberichtung wirkender Zylinderanschluss 60 ist mit der in Last-Heberichtung wirkenden Druckleitung 6 verbunden. - -
Der Druckspeicheranschluss 62 ist mit der Druckspeicher-Leitung 12 verbunden. - -
Ein Druckwaageanschluss 64 istmit der Pumpenleitung 28zur Eingangsdruckwaage 30 verbunden. - -
Ein Pumpenanschluss 66 istmit der Pumpenleitung 28 verbunden. - - Ein in Last-
Absenkrichtung wirkender Zylinderanschluss 68 ist mit der in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung 8 verbunden. - -
Ein weiterer Tankanschluss 70 ist ebenfallsmit der Tankleitung 18 verbunden. - -
Ein Steueranschluss 72 istmit der Steuerleitung 10 verbunden.
- - A
tank connection 58 is connected to thetank line 18 . - A
cylinder connection 60 acting in the load-lifting direction is connected to the pressure line 6 acting in the load-lifting direction. - - The
accumulator port 62 is connected to theaccumulator line 12. - - A
pressure compensator connection 64 is connected to thepump line 28 to theinlet pressure compensator 30. - - A
pump connection 66 is connected to thepump line 28 . - A
cylinder connection 68 acting in the load-lowering direction is connected to thepressure line 8 acting in the load-lowering direction. - - Another
tank connection 70 is also connected to thetank line 18 . - - A
control connection 72 is connected to thecontrol line 10 .
Da in den axialen Abschnitten mit großem Durchmesser kein Spalt bzw. nur ein sehr geringer Spalt zwischen dem Hauptschieber 48 und der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 vorhanden ist, sind die Leitungsanschlüsse hydraulisch blockiert/ gesperrt, wenn ein Abschnitt mit großem Durchmesser des Hauptschiebers 48 vor/über einem Anschluss positioniert ist.Since there is no gap or only a very small gap between the
In der Grundstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 ist der Tankanschluss 58 geöffnet. Der in Last-Heberichtung wirkende Zylinderanschluss 60 ist vom Hauptschieber 48 abgedeckt und damit geschlossen. Der Druckspeicheranschluss 62 und der Druckwaageanschluss 64 sind miteinander verbunden. D.h. in der Grundstellung kann Arbeitsfluid von der Pumpenleitung 28 zur Druckspeicher-Leitung und andersherum fließen. Der Pumpenanschluss 66 ist gesperrt, ebenso ist der in Last-Absenkrichtung wirkende Zylinderanschluss 68 gesperrt. Der weitere Tankanschluss 70 ist geöffnet. Die Verbindung vom Steueranschluss 72 zur Steuerseite des Hauptschiebers ist in der Grundstellung geöffnet.In the basic position of the stabilization
Der Hauptschieber 48 weist an seiner Stirnseite 74 ferner eine zentrale Axialbohrung 80 auf. Die Fräsung 76 und die Axialbohrung 80 sind durch einen radial sich erstreckenden Kanal 78 verbunden, der im Hauptschieber 48 ausgebildet ist. Innerhalb der Axialbohrung 80 ist ein Hauptschieber-internes Ventil 11 mit einem Ventilkörper 82 und einem Ventilsitz 84 positioniert.The
Der Ventilkörper 82 ist bevorzugt ein länglicher Kegel, der auf einer axialen Seite zu einer Spitze zusammenläuft. Der Ventilkörper 82 sitzt axial-beweglich auf dem Ventilsitz 84 auf. Der Ventilsitz 84 ist vorliegend durch einen Schraubeinsatz/Madenschraube gebildet, welche in die Axialbohrung 80 eingedreht ist und welche eine axiale Durchgangsbohrung aufweist. Die Kombination aus dem Ventilsitz 84 und dem Ventilkörper 82 bildet ein kombiniertes Drossel-Rückschlagventil. Das Drossel-Rückschlagventil hat seine Öffnungsrichtung in eine Strömungs-Richtung weg von der Stirnseite 74 hin zur Fräsung 76. Der Hauptschieber 48 weist eine zweite Fräsung 86 auf, die in Umfangsrichtung gesehen der ersten Fräsung 76 gegenüberliegt und an der Stirnseite 74 ausgebildet/axial geöffnet ist. D.h., die zweite Fräsung 86 bildet also keine Steuerkante an der Stirnseite 74 des Hauptschiebers 48.The
Neben den Aussparungen bei den Leitungsanschlüssen 58 - 72 weist das Ventilgehäuse 52 noch eine weitere umlaufende Aussparung 88 auf. Auf einer stirnseitigen Seite der Aussparung 88 ist der Durchmesser der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 größer als auf einer federseitigen Seite der Aussparung 88. Durch den größeren Durchmesser der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 bildet sich auf diesem axialen Abschnitt ein Spalt zwischen dem Hauptschieber 48 und der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50. Bei dem kleineren Durchmesser ist kein Spalt zwischen dem Hauptschieber 48 und der der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 ausgebildet.In addition to the cutouts at the line connections 58 - 72 , the
Der vorstehend beschriebene konstruktive Hydraulikaufbau funktioniert wie folgt:
- In einem Pumpenbetrieb des Radladers wird die Radlader-Schaufel (nicht dargestellt) von der Pumpe 5 wahlweise angehoben bzw. gesenkt. Diese Betätigung zählt zum bekannten Stand der Technik und ist vorliegend nicht weiterdargestellt.
- In einem Speicherbetrieb werden die Schaufelzylinder
mit dem Stabilisierungsmodul 1 aufweisend zumindest das Stabilisierungs-Zuschaltventil 2mit Vorsteuerventil 16 undden Druckspeicher 14 und vorzugsweisedas Ventil 30 sowie die genannten Drosseln 32, 38 und Druckbegrenzungsventils 40, 42, verbunden, das unerwünschte Schaufelbewegungen dämpft. Dazuwird das Stabilisierungsmodul 1 folgendermaßen geschaltet:Das Vorsteuerventil 16 wird durch elektrische Betätigung des Aktors in seine Arbeitsstellung geschaltet. Dadurch wird dieSteuerleitung 10 mit dem Druck aus der Druckspeicher-Leitung 12 (und dem Druckspeicher 14) beaufschlagt. Das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 wird durch den Druck inder Steuerleitung 10 bzw. durch einen Arbeitsfluidstrom inder Steuerleitung 10 geschaltet/betätigt.
- When the wheel loader is in pump mode, the wheel loader shovel (not shown) is selectively raised or lowered by the pump 5 . This actuation is part of the known prior art and is not presented in any more detail here.
- In storage operation, the shovel cylinders are connected to the
stabilization module 1, which has at least thestabilization connection valve 2 with thepilot valve 16 and thepressure accumulator 14 and preferably thevalve 30 and the 32, 38 and the pressure-limitingthrottles 40, 42 mentioned, which dampen unwanted shovel movements. For this purpose, thevalve stabilization module 1 is switched as follows:- The
pilot valve 16 is switched into its working position by electrical actuation of the actuator. As a result, the pressure from the pressure accumulator line 12 (and the pressure accumulator 14) is applied to thecontrol line 10 . The stabilizationmodule sequence valve 2 is switched/actuated by the pressure in thecontrol line 10 or by a flow of working fluid in thecontrol line 10 .
- The
Da die Steuerleitung 10 (bzw. der Steuerleitungsabschnitt 22 zwischen Vorsteuerventil 16 und Zuschaltventil 2) und die steuerseitige Steuerleitung 24 in der Grundstellung des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 hydraulisch verbunden sind, kann Arbeitsfluid aus der Steuerleitung 10 zur Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 fließen. Das Arbeitsfluid schaltet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 zuerst in die Mittelstellung und dann in die Arbeitsstellung. Da die Verbindung zwischen der Steuerleitung 10 und der steuerseitigen Steuerleitung 24 in der Mittelstellung hydraulisch gedrosselt ist, schaltet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 nur verlangsamt in die Arbeitsstellung. Die in Last-Heberichtung wirkende Druckleitung 6 ist in der Mittelstellung hydraulisch gedrosselt mit der Druckspeicher-Leitung 12 verbunden. Die in Last-Absenkrichtung wirkende Druckleitung 8 ist hydraulisch gedrosselt mit der Tankleitung 18 verbunden. In der Arbeitsstellung sind die Druckleitungen 6, 8 mit der Druckspeicher-Leitung 12 bzw. der Tankleitung 18 verbunden. In der Arbeitsstellung ist der in Last-Heberichtung wirkende Zylinder über die entsprechende Druckleitung 6 und mit der Druckspeicher-Leitung 12 und damit dem Druckspeicher 14 verbunden. Da in dem Druckspeicher 14 eine Luftkammer ausgebildet ist, bildet der Druckspeicher 14 zusammen mit der vorstehend beschriebenen Hydraulikschaltung eine gedämpfte Hubwerksfederung aus.Since control line 10 (or control
Die Drosselung des Arbeitsfluides zwischen der Steuerleitung 10 und Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 ergibt sich aus der konstruktiven Ausgestaltung des Hauptschiebers 48 in
- Das Arbeitsfluid strömt demnach aus der Steuerleitung 10
durch den Steueranschluss 72 in die Aussparung 73. Die Aussparung 73 istmit der Fräsung 76 verbunden. Durch den indie Fräsung 76 sich öffnenden,radial im Hauptschieber 48sich erstreckenden Kanal 78 fließt Arbeitsfluid indie Axialbohrung 80 und zum internen Ventil 11. Damit fließt Arbeitsfluid in Schließrichtung des internen Ventils 11. Durch dieEinkerbung 98 desVentilkörpers 82 kann jedoch ein geringer Volumenstrom an Arbeitsfluid entgegen der Schließrichtung des internen Ventils 11zur Stirnseite 74 desHauptschiebers 48 fließen. Der kleine Querschnitt der Einkerbung 98 drosselt dabei denArbeitsfluidstrom zur Stirnseite 74.Die Einkerbung 98 weist folglich einen hohen Strömungswiderstand auf. Dadurch erhält das interne Ventil 11 die Funktion eines kombiniertes Drossel-Rückschlagventil, wie dies vorstehend erwähnt wurde.
- The working fluid accordingly flows out of the
control line 10 through thecontrol connection 72 into the recess 73. The recess 73 is connected to the milling 76. Working fluid flows through thechannel 78, which opens into the milling 76 and extends radially in themain slide 48, into theaxial bore 80 and to the internal valve 11. Working fluid thus flows in the closing direction of the internal valve 11. However, due to thenotch 98 of thevalve body 82, a smaller Flow of working fluid against the closing direction of the internal valve 11 to theend face 74 of themain slide 48 flow. The small cross section of thenotch 98 throttles the flow of working fluid to theend face 74. Thenotch 98 consequently has a high flow resistance. This gives the internal valve 11 the function of a combined throttle-check valve as mentioned above.
Das Arbeitsfluid sammelt sich nunmehr langsam an der Stirnseite 74 des Hauptschiebers 48 und drückt den Hauptschieber 48 gegen die Richtung der Federkraft der Feder 54 hin zur Federseite. Dadurch wird der Hauptschieber 48 des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 langsam in die Arbeitsstellung geschoben. Durch die Bewegung des Hauptschiebers 48 werden die Leitungsanschlüsse vom Hauptschieber 48 gemäß vorstehender Beschreibung freigegeben bzw. verdeckt. Die Bewegung des Hauptschiebers 48 bewirkt also, dass das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 von der Grundstellung über die Mittelstellung in die Arbeitsstellung geschaltet/gewechselt wird.The working fluid now slowly collects on the
Wie vorstehend beschrieben, sind in der Arbeitsstellung die in Last-Heberichtung wirkende Druckleitung 6 mit der Druckspeicher-Leitung 12 und die in Last-Absenkrichtung wirkende Druckleitung 8 mit der Tankleitung 18 verbunden. Diese Verbindungen werden durch die Kolbenbewegung des Hauptschiebers 48 aufgebaut.As described above, in the working position, the pressure line 6 acting in the load lifting direction is connected to the
Der Arbeitsfluidstrom durch die Einkerbung 98 ist über die gesamte Kolbenbewegung des Hauptschiebers 48 konstant. Dies würde bedeuten, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Hauptschiebers über dessen gesamten Schiebeweg im Wesentlichen gleich verbliebe. Zusätzlich zu diesem (konstanten) Volumenstrom gibt es jedoch noch einen weiteren (temporärer/zeitabhängigen) (Neben-) Volumenstrom. In einer Anfangsphase der Kolbenbewegung befindet sich die stirnseitige Steuerkante der Fräsung 76 näher an der Verschlussschraube 56 bzw. der Steuerseite des Hauptschiebers 48 als die Aussparung 88. Auf der stirnseitigen Seite der Aussparung 88 ist der Spalt zwischen dem Hauptschieber 48 und der Hauptschieber-Aufnahmebohrung 50 vorhanden. Deshalb kann Arbeitsfluid von der Fräsung 76 durch den Spalt am Hauptschieber 48 vorbei zur Stirnseite 74 fließen. Durch diesen zusätzlichen Volumenstrom bewegt sich der Hauptschieber 48 in der Anfangsphase schneller als in einer Mittelphase. D.h. die Kolbenhubgeschwindigkeit ist in der Anfangsphase größer als in der Mittelphase. Der zusätzliche Volumenstrom bricht nämlich ab, wenn/sobald die stirnseitige Vorderkante der Fräsung 76 die federseitige Steuerkante der Aussparung 88 passiert hat (Erreichen der Mittelphase).The working fluid flow through the
Auch in einer Endphase der Hauptschieberbewegung entsteht ein zusätzlicher (temporärer/zeitabhängiger) Volumenstrom zusätzlich zum (konstanten) Volumenstrom durch die Einkerbung 98. Wenn die Steuerkante 87 der zweiten Fräsung 86 die stirnseitige Steuerkante der Aussparung 73 passiert, kann Arbeitsfluid vom Steueranschluss 72 direkt zur Stirnseite 74 des Hauptschiebers 48 fließen (Erreichen der Endphase). Durch den zusätzlichen Arbeitsfluidstrom wird die Hauptschieberbewegung auch in der Endphase der Bewegung beschleunigt. D.h. die Kolbenhubgeschwindigkeit ist auch in der Endphase größer als in der Mittelphase.Also in an end phase of the main slide movement, an additional (temporary/time-dependent) volume flow occurs in addition to the (constant) volume flow through the
Wenn das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 von der Arbeitsstellung in die Grundstellung geschaltet wird, wird der Druck in der Steuerleitung 10 reduziert bzw. durch das Vorsteuerventil 16 in die Tankleitung entlastet. Der durch die Feder 54 vorgespannte Hauptschieber 48 drückt in Richtung der Verschlussschraube 56. Dabei fließt das Arbeitsfluid von der Stirnseite 74 über die Axialbohrung 80 mit dem internen Ventil 11 und den Kanal 78 zum Steueranschluss 72. Dabei fließt Arbeitsfluid in die Öffnungsrichtung des internen Ventils 11. Durch die Quer- und Längsbohrungen 94, 96 wird der Arbeitsfluidstrom auch in Öffnungsrichtung gedrosselt. Dabei haben die Quer- und Längsbohrungen 94, 96 einen größeren Querschnitt, als die Einkerbung 98 und damit einen geringeren Strömungswiderstand.When the stabilization
Die vorstehend beschriebene Funktionalität ergibt sich aus dem konstruktiven Aufbau und hat die folgenden Effekte/ Vorteile:
- Da das Arbeitsfluid auf dem Weg
von der Steuerleitung 10 zur Steuerseite des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 gedrosselt wird, wird das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 nur verlangsamt geschaltet bzw.der Hauptschieber 48 bewegt sich nur langsam von seiner Grundstellung in seine Arbeitsstellung. Dadurch werden die Verbindungen zwischen der in Last-Heberichtung wirkenden Druckleitung 6 mit der Druckspeicher-Leitung 12 und der in Last-Absenkrichtung wirkenden Druckleitung 8mit der Tankleitung 18 nur langsam hergestellt. Die langsame Kolbenhubbewegung des Hauptschiebers 48 bewirkt also, dass die Verbindungen zwischenden Druckleitungen 6, 8 und der Druckspeicher-Leitung 12 bzw.der Tankleitung 18 nicht schlagartig hergestellt werden, sondern über eine bestimmte Zeitdauer. Dadurch entsteht zwischen der Grund(-end)-stellung des Hauptschiebers 48 und damit des Stabilisierungsmodul-Zuschaltventils 2 und der Arbeits(-end)-stellung die Mittelstellung, in der die 60, 68 noch nicht vollständig geöffnet und damit hydraulisch gedrosselt sind. In der Mittelstellung passen sich die jeweiligen Drücke inDruckleitungsanschlüsse den Druckleitungen 6, 8 und der Druckspeicher-Leitung 12 bzw.Tankleitung 18 aneinander an. Da sich die Drücke in den jeweiligen Leitungen aneinander anpassen können, wird verhindert, dass es Druckdifferenzen in den Druckleitungen beim Umschalten vom Pumpenbetrieb in den Speicherbetrieb gibt. Dadurchwird ein Stabilisierungsmodul 1 bereitgestellt, dass keine übermäßige Schaufelbewegung beim Zu- und Abschalten des Stabilisierungsmoduls/ der Hubwerksfederung zulässt.
- Since the working fluid is throttled on the way from the
control line 10 to the control side of the stabilizationmodule connection valve 2, the stabilizationmodule connection valve 2 is only switched slowly or themain slide 48 moves only slowly from its basic position to its working position. As a result, the connections between the pressure line 6 acting in the load lifting direction and thepressure accumulator line 12 and thepressure line 8 acting in the load lowering direction and thetank line 18 are made only slowly. The slow piston stroke movement of themain slide 48 has the effect that the connections between thepressure lines 6, 8 and thepressure accumulator line 12 or thetank line 18 are not made suddenly, but over a certain period of time. This creates the middle position between the basic (end) position of themain slide 48 and thus of the stabilizationmodule sequence valve 2 and the working (end) position, in which the 60, 68 are not yet fully open and are therefore hydraulically throttled. In the middle position, the respective pressures in thepressure line connections pressure lines 6, 8 and thepressure accumulator line 12 ortank line 18 adapt to one another. Since the pressures in the respective lines can adapt to one another, pressure differences in the pressure lines when switching from pump operation to storage operation are prevented. This provides astabilization module 1 that does not allow excessive blade movement when the stabilization module/lift mechanism suspension is switched on and off.
Die unterschiedlichen Kolbenhubgeschwindigkeiten in der Anfangs-, End- und Mittelphase des Kolbenhubs haben den folgenden Grund. Wie in
Da das interne Ventil 11 in seiner Öffnungsrichtung einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als in der Schließrichtung schaltet das Stabilisierungsmodul-Zuschaltventil 2 schneller von seiner Arbeitsstellung in die Grundstellung als in die andere Richtung. Dies ist insofern nicht kritisch, da die meisten übermäßigen (Schaufel-)Bewegungen bzw. Druckdifferenzen beim Zuschalten des Stabilisierungsmoduls 1 auftreten.Since the internal valve 11 has a lower flow resistance in its opening direction than in the closing direction, the stabilizing
An einer Seite des Ventilgehäuses 52 weist das Ventilgehäuse 52 den Druckspeicheranschluss 62, den in Last-Absenkrichtung wirkenden Zylinderanschluss 68 und den in Last-Heberichtung wirkenden Zylinderanschluss 60 auf. An der Stirnseite weist das Ventilgehäuse 52 das Vorsteuerventil 16 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite des Vorsteuerventils 16 weist das Ventilgehäuse 52 das Druckbegrenzungsventil 42 zur Speicherladedruckbegrenzung auf.On one side of the
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