DE3816958A1

DE3816958A1 - Valve arrangement for lowering a load acting on a hydraulic cylinder

Info

Publication number: DE3816958A1
Application number: DE19883816958
Authority: DE
Inventors: Josef Distler; Alfred Breunig
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1989-11-23
Anticipated expiration: 2008-05-19
Also published as: DE3816958C2

Abstract

Upon the actuation of a working cylinder, a connection is made between the two cylinder spaces in order to transfer working medium displaced from the cylinder space becoming smaller into the cylinder space becoming larger. During such a lowering action, the discharge of flow medium to the tank is shut off so that the displaced flow medium can be used to fill the opposite cylinder space. Once the lowering action is complete, the retaining valve opens and the conventional mode of operation of the system is restored.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Absenken einer an einem hydraulischen Zylinder angreifenden Last gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve arrangement for lowering a load acting on a hydraulic cylinder according to the preamble of claim 1.

Über das Wegeventil wird wahlweise einer der beiden Zylin derräume mit der Druckmittelquelle verbunden und damit die Kolbenstange ein- oder ausgefahren, wobei die aus dem anderen Zylinderraum verdrängte Flüssigkeitsmenge über das Ventil zum Tank abströmt. Greift an der Kolbenstange eine äußere Last an, so kann die Absenkgeschwindigkeit so hoch werden, daß die Fördermenge der Druckmittelquelle nicht mehr ausreicht, den sich vergrößernden Zylinder raum mit Strömungsmittel zu füllen. Solche Betriebsver hältnisse treten insbesondere bei Baumaschinen auf, bei spielsweise bei Laderaupen, bei denen nach dem Entleeren des Schaufelinhalts die Schaufel mittels des Auslegers abgesenkt werden soll. Dabei wirkt auf die Kolbenstange des Verstellzylinders das Schaufelgewicht. Bei einer Planierraupe erfolgt die Höhenverstellung des Schildes mit einem Verstellzylinder. Infolge des hohen Gewichtes des Schildes wird dieser schnell abgesenkt, wenn das Wegeventil in die Stellung Senken verbracht wird.One of the two cylinders can be selected via the directional valve and connected with the pressure medium source the piston rod retracted or extended, the from the other cylinder volume displaced amount of liquid over the valve flows to the tank. Grips the piston rod an external load, the lowering speed become so high that the delivery rate of the pressure medium source the enlarging cylinder is no longer sufficient fill space with fluid. Such Betriebsver Ratios occur particularly in construction machinery for example with crawler loaders, where after emptying of the bucket contents using the boom to be lowered. This acts on the piston rod the bucket weight of the adjusting cylinder. At a Bulldozer is used to adjust the height of the blade with an adjustment cylinder. Due to the high weight of the shield is quickly lowered if that Directional control valve is brought into the lowering position.

Es ist bekannt (DE-OS 33 23 364), das aus dem sich ver kleinernden Zylinderraum verdrängte Strömungsmittel in den sich vergrößernden Zylinderraum zu lenken und diesen aufzufüllen. Hierzu ist in einer Verbindung zwischen den beiden Zylinderräumen eine Druckwaage vorgesehen, die zum Schnellabsenken öffnet, so daß das zum Nachfüllen benötigte Volumen über die Verbindungsleitung und die Druckwaage in den anderen Zylinderraum geleitet wird, während gegebenenfalls ein Rest Volumen drucklos zum Tank strömt.It is known (DE-OS 33 23 364), which ver fluid displaced into smaller cylinder space to steer the enlarging cylinder space and this replenish. This is done in a connection between the a pressure compensator is provided in both cylinder chambers opens for quick lowering, so that for refilling required volume via the connecting line and the Pressure compensator is directed into the other cylinder chamber, while if necessary, a residual volume is depressurized to the tank flows.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auffüllen des sich vergrößernden Zylinderraums beim Absenken des Zylinders bzw. des Kolbens mit vereinfachten Mitteln zu ermöglichen.The invention is based, filling of the enlarging cylinder space when lowering the Cylinder or the piston with simplified means enable.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angeführten Merkmalen gelöst.According to the invention, the task with those in claim 1 listed features solved.

Während des Absenkvorgangs, während dem an dem Zylinder bzw. seinem Kolben eine äußere Last angreift, bleibt die zum Tank führende Rückleitung geschlossen. Das aus dem sich verkleinernden Zylinderraum verdrängte Strömungs mittel gelangt in der Stellung Senken des Wegeventils über das Rückschlagventil in den sich vergrößernden Zylinderraum, der zusätzlich noch das Strömungsmittel von der Druckmittelquelle erhält. Es ist somit die Füllung des betreffenden Zylinderraums gewährleistet.During the lowering process, while on the cylinder or its piston attacks an external load, remains return line leading to the tank closed. That from the shrinking cylinder space displaced flow medium reaches the lowering position of the directional valve via the check valve in the enlarging Cylinder space, which is also the fluid received from the pressure medium source. It is the filling of the cylinder space concerned.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Erfindungsgemäß muß für den normalen Be trieb das Stauventil geöffnet werden. Zweckmäßigerweise erfolgt dies abhängig von dem sich aufbauenden Pumpen druck. Hierzu ist ein vom Pumpendruck beaufschlagtes Um schaltventil vorgesehen. Solang der Pumpendruck unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, bleibt das Stauventil ge schlossen. Baut sich ein höherer Druck auf, so schaltet das Umschaltventil um, das Stauventil öffnet und der Tank ist an die Anlage angeschlossen. Der Druck zum Zu halten des Stauventils kann beispielsweise ein das be treffende Wegeventil betätigender Vorsteuerdruck sein oder ein am Ventilausgang abgegriffener Staudruck, der durch eine in der Stellung Senken des betreffenden Wege ventils im Strömungsmittelweg angeordnete Drossel erzeugt wird.Advantageous further developments are in the subclaims featured. According to the invention for normal loading driven the dam valve to be opened. Conveniently this takes place depending on the pumps building up print. For this purpose is an Um acted by the pump pressure switching valve provided. As long as the pump pressure is below a certain value, the dam valve remains ge closed. If a higher pressure builds up, it switches the changeover valve, the dam valve opens and the Tank is connected to the system. The pressure to close holding the dam valve, for example, the be Appropriate pilot valve actuating pilot pressure or a dynamic pressure tapped at the valve outlet, the by lowering the path in question valve arranged in the fluid path throttle generated becomes.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ventil anordnung mit Betätigung des Stauventils über einen Staudruck, Fig. 1 is a schematic representation of a valve assembly with operation of the ram valve via a back pressure,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ventil anordnung mit Betätigung des Stauventils durch einen Vorsteuerdruck. Fig. 2 is a schematic representation of a valve arrangement with actuation of the dam valve by a pilot pressure.

In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 dargestellt, wobei ein nicht gezeigter Schild einer Planierraupe von der Kolbenstange 2 getragen wird. Beidseits des Kolbens 3 befindet sich der kolbenseitige Zylinderraum 4 und der kolbenstangenseitige Zylinderraum 5. Die beiden Zylinderräume 4 und 5 sind über ein Wegeventil 8 wahlweise mit einer Druckmittel quelle 9 bzw. einer Tankleitung 10 verbindbar. In bekann ter Weise sind mehrere Wegeventile zur Betätigung meh rerer Zylinder in einem Steuerblock zusammengefaßt. In Fig. 1 ist ein weiteres Wegeventil 12 dargestellt. Die Wegeventile sind manuell gesteuert.A cylinder 1 is shown in FIG. 1, a bulldozer blade (not shown ) being carried by the piston rod 2 . The cylinder chamber 4 on the piston side and the cylinder chamber 5 on the piston rod side are located on both sides of the piston 3 . The two cylinder spaces 4 and 5 can be connected via a directional valve 8 either with a pressure medium source 9 or a tank line 10 . In known ter manner several directional control valves for actuating several cylinders are combined in a control block. In Fig. 1, another way valve 12 is shown. The directional control valves are controlled manually.

Die Wegeventile weisen einen Kanal für drucklosen Umlauf auf. Wird eines der Wegeventile aus der dargestellten Mittellage in eine der beiden Arbeitsstellungen ver schoben, so wird der Kanal für den drucklosen Umlauf geschlossen und das Strömungsmittel gelangt über ein Rückschlagventil 14 als Lasthalteventil je nach Arbeits stellung des Wegeventils über eine der Arbeitsleitungen 15 oder 16 in einen Zylinderraum 4 oder 5.The directional control valves have a channel for unpressurized circulation. If one of the directional control valves is moved from the illustrated central position into one of the two working positions, the channel is closed for the unpressurized circulation and the fluid passes through a check valve 14 as a load holding valve depending on the working position of the directional control valve via one of the working lines 15 or 16 in one Cylinder room 4 or 5 .

Die zum Tank T führende Rückleitung 10 ist mit einem Stauventil 20 abgeschlossen, das als Sitzventil ausge bildet ist. Ein Steuerraum 21 des Stauventils 20 ist über ein Umschaltventil 22 mit einer Leitung 23 bzw. mit dem Tank verbunden. Die Leitung 23 mündet stromauf des Lasthalteventils 14 in die Druckmittelleitung 24. Das Umschaltventil 22 ist hydraulisch betätigt und über eine Steuerleitung 26 an die Pumpe 9 angeschlossen.The return line 10 leading to the tank T is completed with a backflow valve 20 which is formed as a seat valve. A control chamber 21 of the accumulation valve 20 is connected to a line 23 or to the tank via a changeover valve 22 . The line 23 opens upstream of the load holding valve 14 into the pressure medium line 24 . The changeover valve 22 is actuated hydraulically and connected to the pump 9 via a control line 26 .

Die Wirkungsweise ist folgende: Soll der Schild der Planierraupe aus einer oberen Lage nach unten bewegt werden, so muß das Wegeventil 8 in die Arbeitsstellung verschoben werden, in der die Leitung 24 mit der Arbeits leitung 16 und so mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 4 verbunden wird, während der kolbenstangenseitige Zylinder raum 5 über die Leitung 15 mit der Rückleitung 10 ver bunden wird. Somit wird die Kolbenseite des Zylinders mit Arbeitsmittel beaufschlagt. Durch das Gewicht des Schildes fällt dieser mit verhältnismäßig großer Ge schwindigkeit abwärts. Hierbei reicht die Fördermenge der Pumpe 9 nicht aus, den Zylinderraum 4 mit Arbeits flüssigkeit zu füllen.The mode of operation is as follows: If the dozer blade is to be moved downwards from an upper position, the directional control valve 8 must be moved into the working position in which the line 24 is connected to the working line 16 and thus to the piston-side cylinder space 4 . while the piston rod-side cylinder chamber 5 is connected via line 15 to the return line 10 . This means that working fluid is applied to the piston side of the cylinder. Due to the weight of the shield, it falls down at a relatively high speed. The delivery rate of the pump 9 is not sufficient to fill the cylinder chamber 4 with working liquid.

In der genannten Arbeitsstellung zum Absenken des Schildes baut sich eingangsseitig in der Leitung 24 infolge des Durchflußwiderstandes 27 innerhalb des Wegeventils ein verhältnismäßig geringer Pumpendruck auf, der beispiels weise 10 bar betragen kann. Dieser Pumpendruck wird über die Steuerleitung 23 und das Umschaltventil 22 in den Steuerraum 21 des Stauventils geführt. Damit wird der Schließkörper 28 des Stauventils mit einer solchen Kraft auf seine Sitzfläche gepreßt, daß die in der Tankleitung 10 befindliche Arbeitsflüssigkeit unter einem Staudruck von etwa 6 bar steht. Dieser Druck reicht aus, das von der Kolbenstange 2 des Zylinders 1 austretende Arbeits mittel über die Arbeitsleitung 15, die Tankleitung 10 und das sich öffnende Nachsaugventil 30 der Arbeitslei tung 16 und damit auf die Kolbenseite des Zylinders 1 zuzuführen. In the above-mentioned working position for lowering the shield, a relatively low pump pressure builds up on the inlet side in line 24 as a result of the flow resistance 27 within the directional control valve, which can be 10 bar, for example. This pump pressure is fed via the control line 23 and the changeover valve 22 into the control chamber 21 of the dam valve. So that the closing body 28 of the dam valve is pressed onto its seat surface with such a force that the working fluid in the tank line 10 is under a dynamic pressure of approximately 6 bar. This pressure is sufficient to discharge the working fluid emerging from the piston rod 2 of the cylinder 1 via the working line 15 , the tank line 10 and the opening suction valve 30 of the working line 16 and thus to the piston side of the cylinder 1 .

Sobald der Pumpendruck bei abgesenktem Schild einen höheren Wert, beispielsweise von 30 bar, erreicht, so schaltet das Umschaltventil 22, das über die Steuerleitung 26 mit der Pumpe verbunden ist, aus der dargestellten, von einer Feder 22 a bestimmten Durchgangsstellung durch Überwinden der Feder kraft in die Sperrstellung, in der der Steuerraum 21 mit dem Tank verbunden wird. Damit ist der Schließkörper 28 des Stau ventils 20 druckentlastet und öffnet, so daß die Tankleitung 10 mit dem Tank T frei verbunden ist.As soon as the pump pressure with a lowered shield reaches a higher value, for example of 30 bar, the switching valve 22 , which is connected to the pump via the control line 26 , switches from the illustrated, by a spring 22 a determined passage position by overcoming the spring force in the locked position in which the control room 21 is connected to the tank. So that the closing body 28 of the accumulation valve 20 is depressurized and opens, so that the tank line 10 is freely connected to the tank T.

In Fig. 2 ist eine geänderte Ausführungsform dargestellt, bei der die Wegeventile 8 bzw. 12 hydraulisch betätigt sind. Hierzu ist ein nicht dargestelltes Vorsteuergerät vorgesehen, an dem ein Vorsteuerdruck einstellbar ist, der über die An schlüsse a 2, a 3 bzw. b 2, b 3 auf die Schieber der Wegeventile 8, 12 geführt wird. Ansonsten sind gleiche Bauteile in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie sie in Fig. 1 ver wendet sind. Das Wegeventil 8 ist zur Betätigung eines Hub zylinders 30 vorgesehen, mit dem ein nicht dargestellter Ausleger einer Laderaupe schwenkbar ist. Das Wegeventil 12 dient zur Betätigung eines Zylinders 31, um eine ebenfalls nicht dargestellte, an dem Ausleger drehbar befestigte Schaufel zu verschwenken. Die Arbeitsleitungen vom Wege ventil 8 zum Hubzylinder 30 sind mit A 3, B 3 und die Lei tungen zwischen dem Wegeventil 12 und dem Schaufelzylinder 31 mit A 2, B 2 bezeichnet.In FIG. 2 a modified embodiment is shown, in which the directional control valves 8 and 12 are hydraulically operated. For this purpose, a pilot control device, not shown, is provided, on which a pilot pressure can be set, which is connected to the slide valves of the directional control valves 8 , 12 via the connections a 2 , a 3 or b 2 , b 3 . Otherwise, the same components in Fig. 2 with the same reference numerals as they are used in Fig. 1 ver. The directional control valve 8 is provided for actuating a lifting cylinder 30 with which a boom, not shown, of a crawler loader can be pivoted. The directional control valve 12 serves to actuate a cylinder 31 in order to pivot a shovel, also not shown, which is rotatably attached to the boom. The working lines from the directional valve 8 to the lifting cylinder 30 are labeled A 3 , B 3 and the lines between the directional valve 12 and the bucket cylinder 31 are labeled A 2, B 2 .

Der Steuerraum 21 des Stauventils 20 wird im Ausführungs beispiel der Fig. 2 nicht von dem am Ventileingang aufge bauten Staudruck beaufschlagt, so daß die in Fig. 1 vor gesehene Drossel 27 entfällt, sondern vielmehr vom Vor steuerdruck, der an den Anschluß a 3 geführt wird und über ein Wechselventil 32 zu dem Umschaltventil 22 und in den Steuerraum 21 gelangt, um das Stauventil 20 zu schließen. Dies erfolgt also in der Stellung "Senken" des Wegeventils 8. In dieser Stellung gelangt die Ar beitsflüssigkeit über die Leitung A 3 zum Hubzylinder 30. Die verdrängte Arbeitsflüssigkeit gelangt über die Lei tung B 3 in die Tankleitung 10 und über das sich öffnende Rückschlagventil 30 in die Arbeitsleitung A 3 und zurück zum Hubzylinder 30.The control chamber 21 of the poppet valve 20 is not acted upon in the embodiment of FIG. 2 by the built-up dynamic pressure at the valve inlet, so that the throttle 27 seen in FIG. 1 is eliminated, but rather from the control pressure before that leads to the connection a 3 is and via a shuttle valve 32 to the changeover valve 22 and in the control chamber 21 to close the dam valve 20 . This is done in the "lower" position of the directional valve 8 . In this position, the working fluid arrives via line A 3 to the lifting cylinder 30 . The displaced working fluid passes through the line B 3 into the tank line 10 and via the opening check valve 30 into the working line A 3 and back to the lifting cylinder 30 .

Außerdem ist in Fig. 2 dargestellt, daß auch in der Stellung des Wegeventils 12, in der die nicht darge stellte Schaufel ausgekippt werden soll, wo also eben falls an dem Schaufelzylinder 31 eine ziehende Last auf tritt, das verdrängte Arbeitsmittel über ein weiteres Rückschlagventil 34 in die Leitung A 2 und damit auf die andere Zylinderseite geführt wird. Es ist also möglich, für mehrere Wegeventile eines Steuerblocks mit Hilfe von Rückschlagventilen einen solchen Strömungsmittelübertritt zum Auffüllen des sich vergrößernden Zylinderraums zu schaffen.In addition, it is shown in Fig. 2 that even in the position of the directional control valve 12 , in which the blade not shown Darge is to be tipped over, so just where a pulling load occurs on the blade cylinder 31 , the displaced working fluid via a further check valve 34 in line A 2 and thus to the other side of the cylinder. It is therefore possible to create such a fluid transfer for several directional control valve valves of a control block with the aid of non-return valves in order to fill up the enlarging cylinder space.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die vom Druck im Steuerraum 21 des Stauventils 20 beaufschlagte Steuer fläche des Schließkörpers 28 kleiner als die vom Tank druck beaufschlagte Fläche, damit bei drucklosem Umlauf der Anlage stets sichergestellt ist, daß der Scließ körper 28 öffnet. Über das Wechselventil 32 kann entweder der Vorsteuerdruck zum Senken des Wegeventils 8 oder der Vorsteuerdruck für das Wegeventil 12 zum Auskippen der Schaufel auf das Schaltventil 22 geführt werden.As can be seen from the drawing, the pressure applied to the pressure in the control chamber 21 of the accumulation valve 20 control surface of the closing body 28 is smaller than the area acted upon by the tank pressure, so that when the system is depressurized, it is always ensured that the closing body 28 opens. Via the shuttle valve 32 , either the pilot pressure for lowering the directional valve 8 or the pilot pressure for the directional valve 12 for tipping the blade onto the switching valve 22 can be passed.

Claims

1. Valve arrangement for lowering a load acting on a cylinder, with a directional control valve controlling the pressure medium paths between a pressure medium source, a tank and the cylinder spaces on both sides of the piston and with a connection between the two cylinder spaces for the transfer of fluid during the lowering process, characterized in that that in the pressure medium path ( 10 ) between the tank connection of the directional control valve ( 8 , 12 ) and the tank there is a dam valve ( 20 ) which closes during the lowering process, and that between the tank connection and the cylinder space to be filled a check valve ( 30 , 34 , 35 ) is arranged, via which the transfer of fluid takes place during the lowering process.

2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the dam valve ( 20 ) is acted upon by a back pressure occurring at the directional valve in the closed position.

3. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the dam valve ( 20 ) is acted upon by the pilot pressure adjusting the hydraulically actuated directional valve in the closed position.

4. Valve arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the dynamic pressure or pilot pressure via a switching valve ( 22 ) to the accumulation valve ( 20 ) is guided.

5. Valve arrangement according to claim 4, characterized in that the switching valve ( 22 ) is switchable depending on the pressure of the pressure medium source ( 9 ) between a pounding valve ( 20 ) with a closing pressure and the dam valve connecting position to the tank.