EP2220379B1

EP2220379B1 - Hydraulische ventilvorrichtung

Info

Publication number: EP2220379B1
Application number: EP20080849706
Authority: EP
Inventors: Winfried RÜB
Original assignee: Hydac Fluidtechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: DE102007054135A1; US20110132476A1; EP2220379B8; JP2011503483A; DK2220379T3; WO2009062707A1; EP2220379A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulische Ventilvorrichtung mit einer Fluidanschlußanordnung beinhaltend mindestens

einen Druckversorgungsanschluß P zur Bereitstellung eines Pumpendruckes,
einen Rücklaufanschluß R,
einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS
zwei Steueranschlüsse P'_A und P'_B sowie
zwei Nutzanschlüsse A,B zur Bereitstellung eines Nutzanschlußdruckes

Durch die DE 603 04 663 T2 ist eine hydraulische Ventilanordnung bekannt mit einer Versorgungsanschlußanordnung, die einen Hochdruckanschluß P und einen Niederdruckanschluß T aufweist, eine Arbeitsanschlußanordnung, die zwei Arbeits- oder Nutzanschlüsse A,B aufweist, die mit einem Verbraucher verbindbar sind, einem Richtungsventil und einem zwischen dem Richtungsventil und der Versorgungsanschlußanordnung P,T angeordneten Kompensationsventil, dessen Druckausgang mit einem Druckeingang des Richtungsventils verbunden ist, wobei das Kompensationsventil einen Entlastungsausgang aufweist, der mit dem Druckausgang verbindbar ist und ein aus einer Ausgangsstellung in entgegengesetzte Richtungen bewegbares Ventilelement in Form eines Schiebers, der auf einer Seite vom Druck in der Lastfühlleitung und der Kraft einer Feder und auf der entgegengesetzten Seite vom Druck am Druckausgang beaufschlagt ist, wobei das Ventilelement bei Bewegung in eine Richtung eine Druckregelfunktion und bei Bewegung in die entgegengesetzte Richtung eine Druckentlastungsfunktion erfüllt, wobei der Schieber einen Längskanal aufweist, der über eine Querbohrung mit dem Druckausgang verbunden ist und in einer ersten Druckkammer endet, und wobei der Längskanal über die Querbohrung hinausgeht und über eine verschließbare Öffnung mit einer zweiten Druckkammer verbindbar ist, in der ein Entlastungsdruck herrscht.
Der verfahrbaren Steuereinrichtung vorgeschaltet ist eine Druckwaage mit einer eigenständigen Leckage-Entlastung, wobei der dahingehende Entlastungsausgang mit einer Lastfühlleitung verbunden ist, die mit dem Richtungsventil in Verbindung steht.
Mit dieser bekannten Lösung ist es möglich, sog. parasitären Druckfortpflanzungen entgegen zu wirken, wie sie insbesondere bei höheren Drükken vorkommen können und die in ungewollter und gefährlicher Weise zum Anheben von Lasten führen können. In diesem Zusammenhang früher bereits eingesetzte Sicherungsventile können jedoch gleichfalls leckagebehaftet sein und insoweit zu dem Entstehen der parasitären Druckfortpflanzungen sogar noch mit beitragen.
Durch die EP 1 500 825 A2 ist ein Wegeventil zum Ansteuern eines Verbrauchers mit zwei koaxial zueinander angeordneten Steuerschiebern bekannt, über die zwei mit dem Verbraucher verbundene Arbeitsanschlüsse A,B mit einem Druckversorgungsanschluß P oder einem Rücklaufanschluß R verbindbar sind und die in einer Grundstellung vorgespannt sind, wobei zwischen den Steuerschiebern eine Federeinrichtung mit einem Federelement angeordnet ist. Dadurch, dass bei der bekannten Lösung die Federeinrichtung eine Begrenzung zur Festlegung einer maximalen Wirklänge des Federelementes hat, sind die Steuerschieber durch die "Fesselung" des mittig angeordneten Federelementes nur noch bis auf ein bestimmtes Maß voneinander entfernbar, so dass die Steuerschieber in der Grundstellung im wesentlichen über die Vorspannung ihrer jeweiligen äußeren Federkraft beaufschlagt werden und eine definierte Grundstellung einnehmen, was die Funktionssicherheit der bekannten Lösung entsprechend erhöht. Auch bei dieser Lösung ist der Steuereinrichtung eine Druckwaage in hydraulischer Fluidrichtung vorgeschaltet.
Durch die DE 10 2005 033 222 A1 ist eine sog. LUDV-Ventilanordnung bekannt, bei der ein Wegeventil eine Zulaufmeßblende ausbildet, der eine Individualdruckwaage nachgeschaltet ist. Über die LUDV-Ventilanordnung wird ein hydraulischer Verbraucher angesteuert, der an zwei Verbraucher- oder Nutzanschlüsse der Steueranordnung angeschlossen ist. Zum Einstellen eines Eilgangs können zwei Druckräume des Verbrauchers miteinander und mit einer Druckmittelquelle verbunden werden. Um ein "Absacken" des Verbrauchers zu verhindern, erfolgt diese Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse über einen Druckmittelströmungspfad, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist. Über das Wegeventil selbst ist dabei nur die Verbindung zu einem der Verbraucheranschlüsse aufgesteuert, die Verbindung des anderen Verbraucheranschlusses mit der Druckmittelquelle und/oder dem erstgenannten Verbraucheranschluß ist im Eilgang nur über den Druckmittelströmungspfad und das geöffnete Rückschlagventil möglich. Dergestalt ist eine unbeabsichtigte Bewegung eines hydraulischen Verbrauchers in einer Eilgangstellung der Ventilanordnung verhindert.
Durch die gattungsgemäße DE 42 34 037 C2 ist eine hydraulische Ventilvorrichtung bekannt, insbesondere für mobile Arbeitsgeräte, mit einem Gehäuseblock, mit einem Wegeventil mit einer Meßblende, mit einer zusammen mit der Meßblende einen Druckmittelstrom regelnden Druckwaage mit einem Regelkolben, der in einer Bohrung des Gehäuseblocks verschiebbar ist und eine vom Lastdruck beaufschlagbare Druckfläche aufweist, und mit einem Lastsignalventil, dessen Ventilkörper sich in einem gegenüber dem Regelkolben der Druckwaage separaten Lastsignalventilgehäuse befindet und ebenfalls vom Lastdruck beaufschlagbar ist. Dadurch, dass gemäß der bekannten Lösung das Lastsignalventilgehäuse in die Bohrung des Gehäuseblocks eingesetzt ist und mit dem Regelkolben der Druckwaage eine vom Lastdruck beaufschlagbare Druckkammer begrenzt, läßt sich das eingesetzte Lastsignalventil mit wenig Aufwand herstellen und sein Austausch ist auf einfache Weise möglich, so dass eine für sog. Monoblöcke gut geeignete Bauweise realisiert ist.
Der dahingehend aufgebauten Steuereinrichtung ist eine übliche Druckwaage vorgeschaltet, wobei die Druckwaage ein Rückschlagventil aufweist, das bei geöffneter Druckwaage eine Rückschlagfunktion dergestalt ermöglicht, dass der jeweilige Nutzanschlußdruck nicht unter einen kurzzeitig zu niedrigen Pumpendruck abfallen kann, so dass sichergestellt ist, dass beim Anfahren eines hydraulischen Verbraucher-Kreises gegen "stehende Lasten" bedingt durch an die Nutzanschlüsse angeschlossene hydraulische Verbraucher, ein gefährliches Absenken der Last mit Sicherheit vermieden ist, insbesondere wenn kurzzeitig der Pumpendruck für die Ansteuerung sich als zu niedrig erweisen sollte. Während den dahingehenden Regelvorgängen der Druckwaage ist dabei das Rückschlagventil permanent in seiner Schließstellung gehalten.
Durch die DE 35 23 567 A1 ist ein nächstliegender Stand der Technik gebildet, der alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweist. Die bekannte Lösung betrifft ein Ausgleichsventil für ein proportional wirkendes, hydraulisches Steuerventil, das einen hohlen Ventilkolben aufweist. Dieser hohle Ventilkolben ist an seinem einen Ende mit einer Sitzfläche ausgebildet, gegen die ein Schließkolben durch eine Druckfeder angedrückt wird. Die mit dem Einlaßdruck beaufschlagte Steuernut steht über eine Drosseldüse mit einer Hilfskammer in Verbindung. Das momentane Gleichgewicht des Schließkolbens und des Hohlkolbens erzeugt ständig eine Wirkung, die gleich, aber entgegengesetzt gerichtet ist der hydrodynamischen Mitnahmekraft in den Übergangsphasen. Dadurch wird bei der bekannten Lösung die Druckregelung verbessert. Was die Regelungsmöglichkeiten mit der bekannten Ventilvorrichtung anbelangt, läßt diese aber noch Wünsche offen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventilvorrichtungslösung zu schaffen, die eine vorgeschaltete Druckwaage aufweist, die mit der Gesamt-Ventilkonstruktion zusammen kompakt aufbaut, die im übrigen im Betrieb wenig schwingungsanfällig und damit funktionssicher ist und die die Regelungsmöglichkeiten mit der Ventilvorrichtung erhöht. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 mittels der Druckwaage eine fluidführende Verbindung zum Rücklaufanschluß R herstellbar ist und dass die Druckwaage mit dem Rückschlagventil derart zusammenwirkt, dass zumindest bei Regelvorgängen der Druckwaage betreffend den Druckversorgungsanschluß P das Rückschlagventil derart in einer seiner geöffneten Stellungen gehalten ist, dass von einem der Steueranschlüsse P'_A, P'_B zurückfließendes Fluid von der Druckwaage geregelt zum Rücklaufanschluß R hin abfließt, ist, wie im nächstkommenden Stand der Technik aufgezeigt, zum einen sichergestellt, dass die Rückschlagfunktion bei geöffneter Druckwaage einsetzt und somit der jeweilige Nutzanschlußdruck nicht unter einen kurzzeitig zu niedrigen Pumpendruck abfallen kann, so dass beim Anfahren eines hydraulischen Verbraucher-Kreises gegen "stehende Lasten", bedingt durch an die Nutzanschlüsse A,B angeschlossene hydraulische Verbraucher, ein gefährliches Absenken der Last mit Sicherheit vermieden ist, insbesondere wenn kurzzeitig der Pumpendruck für die Ansteuerung sich als zu niedrig erweisen sollte.
Zum anderen ist mit der dahingehenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht nur im skizzierten Rahmen eine Regelung in Zuflußrichtung zum jeweiligen Nutzanschluß A,B möglich, sondern auch eine Druckregelung für das zurückströmende Medium von einem der Steueranschlüsse P'_A oder P'_B zum Tank hin über den genannten Rücklaufanschluß R. Dergestalt läßt sich beispielsweise bei einer sog. Auflagedruckregelung ein ungewollter Druckanstieg vermeiden, was insoweit das Regelungseinsatzgebiet mit der Ventilvorrichtung erhöht. Mit der dahingehenden Auflagedruckregelung läßt sich eine anzusteuernde Last, beispielsweise in Form eines Mähkopfes od.dgl. einer Bodenkontur definiert nachführen, und zwar mit einer definierten Bodenkontaktkraft. Die dahingehende Anwendung stellt nur ein mögliches Einsatzbeispiel dar und die erfindungsgemäße Lösung kann überall dort eingesetzt werden, wo es insbesondere um die Konstanthaltung von Differenzkräften an Arbeitsgerätschaften geht.
Die vorteilhafte Anbindung des Rücklaufanschlusses zur Vermeidung eines ungewollten Druckanstieges, wenn Hydraulikfluid vom jeweiligen Verbraucher-Nutzanschluß zurückkommt, trägt mit bei, dass über die dahingehende Gestaltung ein ausreichender Durchflußquerschnitt zum Tank geöffnet werden kann, was die Regelung vereinfacht. Bei zurückströmendem Fluid kann mithin auch dann noch ein Rückschlagventil eingesetzt werden, weil eben in vorteilhafter Weise die Druckwaage in der Verbindungsleitung mit dem Rücklaufanschluß den Schließhub des Rückschlagventils verhindert. Aufgrund der eingebrachten Rückschlagfunktion innerhalb der Druckwaage erweist sich diese im Betrieb als sehr stabil und ist mithin nicht schwingungsanfällig, was eine definierte fortlaufende Ansteuerung der Verbraucher im hydraulischen Kreis in beiden Richtungen ermöglicht. Im übrigen baut die Druckwaage kompakt auf, was insgesamt einer kompakten platzsparenden Gesamtventilkonstruktion zugute kommt.
Da mittels der Rückschlagfunktion bestimmte Fluidverbindungsleitungen mit ansteuerbar sind, brauchen diese nicht separat innerhalb der Ventilkonstruktion vorgesehen zu werden, was weiter Bauraum sparen hilft. Aufgrund des angestrebten Baukastensystems mit modular aufbauenden Einzelkomponenten ist die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung auch kostengünstig in der Herstellung und im übrigen funktionssicher im Gebrauch.
Die vorgeschaltete Druckwaage innerhalb der Ventilvorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil eines proportionalen Loadsensing-Wegeventils mit Pumpen- und Rücklaufanschlüssen an der Wegeschieberachse. Durch die Schaltlogik der Schieberachse bedingt sind dort immer mindestens ein Druckversorgungsanschluß P und zwei Rücklaufanschlüsse R vorhanden oder alternativ zwei Druckversorgungsanschlüsse P, P_ST und ein Rücklaufanschluß R. In der nachfolgenden Beschreibung wird wegen weiterer Vorteile in der Ventil- und Baukastenkonstruktion hier die Variante mit zwei Druckversorgungsanschlüssen P, P_ST und einem Rücklaufanschluß R näher erläutert. Die entsprechenden Verhältnisse gelten aber auch entsprechend für die andere mögliche Variante.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig.1: in der Art eines Längsschnittes ein Ausführungsbeispiel der hydraulischen Ventilvorrichtung, wobei der einfacheren Darstellung wegen die Rückschlagfunktion für die Druckwaage in der Fig.1 nicht wiedergegeben ist;
Fig.2: eine gegenüber der Fig.1 vergrößerte Darstellung ausschließlich bezogen auf die Druckwaage mit eingezeichneter Rückschlagfunktion unter Einsatz eines Rückschlagventils.

Die Fig.1 zeigt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Fluidanschlußanordnung. Die dahingehende Fluidanschlußanordnung 10 weist einen Druckversorgungsanschluß P auf, einen Rücklaufanschluß R, einen Sektions-Loadsensinganschluß LS, zwei Steueranschlüsse P'_A und P'_B sowie zwei Nutzanschlüsse A,B auf. Die genannten Fluidanschlüsse LS, P'_A, R, P und P'_B, A und B sind in einem Steuergehäuse 12 untergebracht, wobei in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen das untere Ende des Steuergehäuses 12 mit einer Druckwaage 14 versehen ist, die den Anschlüssen LS, P'_A, R, P und P'_B vorgeschaltet ist und diese insoweit ansteuert.
Mit der dahingehend vorgeschalteten Druckwaage 14 ist die sog. Funktion Mengenabschneidung durch eine LS-Druckbegrenzung im Federraum 16 der Druckwaage erreicht, wobei die Mengenabschneidung beispielsweise dann Sinn macht, wenn ein nicht näher dargestellter Lenkzylinder eines hydraulischen Arbeitskreises, angeschlossen an die Nutzanschlüsse A, B am Anschlag steht und man zur Vermeidung von Überlastungen die Zuflußmenge insoweit abschneiden möchte.
Eine Steuereinrichtung 18 der Ventilvorrichtung als solche wird in bekannter und daher nicht mehr näher beschriebener Art und Weise von üblichen Pilotventilen angesteuert, die der einfacheren Darstellung wegen in der Fig.1 nur insoweit aufgezeigt sind, als ihre jeweils zuordenbaren Pilotgehäuse 24,26 angesprochen sind. Ausgangsseitig liefern die beiden Pilotventile für die Steuereinrichtung 18 zwei gegenläufig wirkende Steuerdrücke X_A bzw. X_B. Ferner wirkt dann an dem jeweiligen Pilotventil ein Pumpensteuerdruck P_ST ein, der insoweit jeweils einen weiteren P-Anschluß innerhalb der hier vorgestellten Variante ausbildet. Des weiteren ist eine Tankanschlußleitung T₀ gleichfalls an das jeweilige Pilotventil angeschlossen.
Die genannte Steuereinrichtung 18 weist einen in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen horizontal verschiebbaren Steuerschieber 28 auf, der in der Fig.1 in seiner nicht ausgelenkten Mitten- oder Neutralstellung dargestellt ist. Die dahingehende Neutralstellung des Steuerschiebers 28 wird noch durch zwei Federspeicher unterstützt, die als Druckfedern 30 ausgebildet sind und in einem jeweils zuordenbaren Federraum in den Pilotgehäusen 24,26 integriert sind. Auch der dahingehende Aufbau ist bei dahingehenden hydraulischen Ventilvorrichtungen üblich, so dass insoweit an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Die Steuereinrichtung 18 mit Steuerschieber 28 ist mit Lastmeldeanschlüssen 32,34 sowie mit Lastfühlanschlüssen 36,38 versehen, die paarweise miteinander fluidführend verschaltet sind. Und zwar ist der erste Lastmeldeanschluß 32 fluidführend mit dem zweiten Lastfühlanschluß 38 verbunden und der zweite Lastmeldeanschluß 34 steht in Fluidverbindung mit dem ersten Lastfühlanschluß 36. Die genannten Meldeanschlüsse und Fühlanschlüsse sind in Form von radialen Querbohrungen in den Steuerschieber 28 eingebracht und je nachdem, welche axiale Verfahrstellung der Steuerschieber 28 einnimmt, kommen die genannten Anschlüsse 32,34,36 und 38 in fluidführende oder sperrende Verbindung mit den jeweils zuordenbaren Anschlüssen der Fluidanschlußanordnung 10.
Zum Herstellen der fluidführenden Verbindung zwischen den paarweise einander zuordenbaren Lastmelde- und Lastfühlanschlüssen 32,36;34,38 dienen innerhalb des Steuerschiebers 28 angeordnete Verbindungskanäle 40,42. Dabei ist einer der Verbindungskanäle 40 als sog. Mittenkanal ausgebildet, der in der in der Fig.1 gezeigten Neutralstellung der Steuereinrichtung 18 mit seiner axialen Länge den Bereich zwischen dem Sektions-Loadsensinganschluß LS und dem Nutzanschluß B abdeckt. Insoweit befindet sich der Mittenkanal in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen auf der linken Seite des Steuerschiebers 28 und verläuft in der Art einer angebrachten Sackbohrung entlang der Längsachse des Steuerschiebers 28. In paralleler Anordnung hierzu ist als weiterer Verbindungskanal 42 mindestens ein Ringlängskanal vorgesehen, der wiederum in der Neutralstellung der Steuereinrichtung 18 mit seiner axialen Baulänge zumindest den Bereich zwischen Steueranschluß P'_A und Nutzanschluß A abdeckt. Die Lastmelde- und Lastfühlanschlüsse 32,36;34,38 sind jeweils als radial verlaufende Bohrungen im Steuerschieber 28 ausgebildet.
Der Mittenkanal 40 ist zur Erzeugung der Kanalführung insoweit von einer Einsatzhülse 44 begrenzt, die zumindest teilweise längs ihres Außenumfanges in einem vorgebbaren Mittenbereich angeordnet mit der Innenwand des Steuerschiebers 28 in diesem Bereich den Ringlängskanal 42 begrenzt, der insoweit auch aus einer Vielzahl an konzentrisch zum Mittelkanal 40 angeordneten Einzelkanälen (nicht dargestellt) gebildet sein kann. Die axiale Länge der Einsatzhülse 44 erstreckt sich gemäß der Darstellung nach der Fig.1 zwischen erstem Lastemeldeanschluß 32 und einer verengten Versatzstelle zwischen erstem Lastfühlanschluß 36 und zweitem Lastfühlanschluß 38 in der Höhe des Rücklaufanschlusses R. Während die Einsatzhülse 44 mit ihrem einen in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen rechten Ende sich an der genannten Engstelle innerhalb der Längsbohrung des Steuerschiebers 28 abstützt, ist das gegenüberliegende andere freie Ende im Bereich des ersten Lastmeldeanschlusses 32 an eine Druckfeder 45 angelehnt, die sich insoweit zwischen einem Abschlußstopfen 46 und dem freien Hülsenende erstreckt und insoweit mit einer vorgebbaren Vorspannung die Einsatzhülse 44 in ihrer Lage hält. Über die dahingehende Anordnung lassen sich gegebenenfalls vorhandene Längentoleranzen im System Einsatzhülse 44 zu Steuerschieber 28 ausgleichen.
Wie des weiteren die Fig.1 zeigt, weist der Steuerschieber 28 entlang seines Außenumfanges zwei längsorientierte Steuerkanäle 48,50 auf, die in der Neutralstellung der Steuereinrichtung 18 jeweils in den Nutzanschluß A und den Nutzanschluß B ausmünden. Insoweit mündet in der gezeigten Neutralstellung des Steuerschiebers 28 die Lastfühlbohrung 36 unter der Gehäusewand zwischen Nutzanschluß A und dem Rücklaufanschluß R aus.
Insgesamt bildet die gezeigte hydraulische Ventilvorrichtung ein sog. LS-Wegeventil mit vorgeschalteter Druckwaage 14 aus. Dahingehende Ventilvorrichtungen dienen grundsätzlich der Absicherung von Teilen des hydraulischen Kreises, wofür zusätzlich noch ein nicht näher dargestelltes Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein kann und der Loadsensing-Anteil LS wird gegenüber LS_max vorzugsweise mittels eines Wechselventils (nicht dargestellt) abgeglichen. Die hydraulische Ventilvorrichtung weist von der Baulänge her eine kurze Ventilachsgestaltung auf mit gegenüber bekannten Lösungen weniger Ringkanälen. Mit der vorgeschalteten Druckwaage 14 ist die bereits beschriebene Funktion Mengenabschneidung durch LS-Druckbegrenzung im Federraum 16 der Druckwaage 14 möglich.
Im folgenden soll nun die Druckwaage 14 anhand der Fig.2 von ihrer erfinderischen Gestaltung her näher erläutert werden, wobei in der Fig.2 auch die Rückschlagfunktion der Druckwaage 14 wiedergegeben ist, die der einfacheren Darstellung wegen in der Fig.1 weggelassen wurde. Ansonsten entspricht die Fig.2 der unteren Bildhälfte nach der Fig.1, die in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen unterhalb der Steuereinrichtung 18 die Druckwaage 14 aufweist, die insoweit in demselben Steuergehäuse 12 der Gesamtventilvorrichtung aufgenommen ist.
Zur Realisierung der Rückschlagfunktion weist die Druckwaage 14 ein Rückschlagventil 56 auf, dessen Rückschlagfunktion bei geöffneter Druckwaage einsetzt und sicherstellt, dass der jeweilige Nutzanschlußdruck an dem Nutzanschluß A oder B nicht unter einen kurzzeitig zu niedrigen Pumpendruck abfallen kann, was im folgenden noch näher erläutert werden wird. Gemäß der Darstellung nach der Fig.2 wirkt das Rückschlagventil 56 mit seiner Rückschlagfunktion auf den Steueranschluß P'_B ein; es sind aber auch andere Konfigurationen denkbar, beispielsweise bei denen in umgekehrter Funktionsanordnung das Rückschlagventil 56 dann auf den Steueranschluß P'_A oder beidseitig auf beide Steueranschlüsse P'_A und P'_B einwirkt. Das Rückschlagventil 56 weist einen Ventilkörper 58 auf, der sich an einer als Druckfeder ausgebildeten Ventilfeder 60 abstützt. In Blickrichtung auf die Fig.2 gesehen versucht dabei die Ventilfeder 60 den Ventilkörper 58 nach links zu schieben, um ihn dergestalt in Anlage mit Teilen eines Regelkolbens 62 der Druckwaage 14 zu halten. Der dahingehende Regelkolben 62 stützt sich dabei an seinem anderen Ende gegen eine gleichfalls als Druckfeder konzipierte Regelfeder 64 ab, deren Federcharakteristik steifer ausgebildet ist denn die Charakteristik der Ventilfeder 60. Ist der Ventilkörper 58 des Rückschlagventils 56 gemäß der Darstellung nach der Fig.2 in Anlage mit dem Regelkolben 62, wirkt auf den dahingehenden Regelkolben 62 in entgegengesetzter Richtung sowohl die Regelfeder 64 als auch die Ventilfeder 60 ein.
Der Regelkolben 62 weist in einzelne Funktionsgruppen unterteilte Durchlaßöffnungen auf, wobei die erste Gruppe 66 dem Steueranschluß P'_A zugeordnet ist und die zweite Gruppe 68 dem Steueranschluß P'_B. Die dritte Gruppe 70 ist dem Druckversorgungsanschluß P zugeordnet und die vierte Gruppe 72, die in der Art von Entlastungsbohrungen ausgebildet ist, ist dem Rücklaufanschluß R zugeordnet. Bis auf die vierte Gruppe 72 sind die sonstigen Gruppen 66,68,70 aus zwei nebeneinander angeordneten Durchlaßreihen ausgebildet mit unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern, was die Regelfunktion für die Druckwaage 14 erleichtern hilft.
Die Regelfeder 62 stützt sich darüber hinaus mit ihrem anderen freien Ende, das dem Rückschlagventil 56 abgewandt ist, an Wandteilen 74 des Druckwaagengehäuses ab, das insoweit Bestandteil des Steuergehäuses 12 ist. Im übrigen ist die Regelfeder 64 in dem Federraum 16 des Steuergehäuses 12 aufgenommen und der Federraum 16 steht insoweit in Medienverbindung mit dem Sektions-Loadsensinganschluß LS, der mit einer nicht näher dargestellten Druckbegrenzungsfunktion, beispielsweise unter Einsatz eines nicht näher dargestellten Druckbegrenzungsventils, ausgestattet sein kann.
Wie die Darstellung nach der Fig.2 weiter zeigt, gibt in einer Regelfunktion des Regelkolbens 62 der Ventilkörper 58 mit seinem linken freien Ende zumindest teilweise die zweite Gruppe 68 an Durchlaßöffnungen in Richtung des Steueranschlusses P'_B frei. In Sperrstellung des Rückschlagventils 56 ist die dahingehende zweite Gruppe 68 und mithin der genannte Fluidweg durch den Ventilkörper 58 versperrt, der sich insoweit mit seinem freien stirnseitigen Ende an einem Absatz 78 des Regelkolbens 62 abstützt. Ferner weist der Ventilkörper 58 an seiner in Richtung des Inneren des Regelkolbens 62 zugewandten Stirnseite eine Vertiefung 80, vorzugsweise in Form eines nach innen weisenden Konus, auf. Der in Fig.2 gezeigte Maximalhub des Ventilkörpers 58 des Rückschlagventils 56 ist insoweit in seiner Schließrichtung von einer Begrenzungseinrichtung 82 begrenzt, die eine Anschlagschraube aufweist, die, wie gezeigt, mit ihrem freien Schraubenende 84 in eine Ausnehmung des Ventilkörpers 58 eingreift und der Schraubenkopf 86 stößt an eine Begrenzungswand 87 eines Einschraubteils 90 an, das in dichtender Weise in das Druckwaagengehäuse eingeschraubt ist und im Reparatur- und Montagefall nach seiner Entfernung den Zugang zu den Innenteilen der Druckwaage 14 ermöglicht. Ist die Druckwaage entgegen der in Fig.2 gezeigten einen Regelstellung im drucklosen Zustand, schiebt die Regelfeder 64 den Regelkolben 62 in Blickrichtung auf die Fig.2 gesehen ganz nach rechts und das rechte freie Ende 92 des Regelkolbens 62 schlägt gegen das benachbarte Ende 94 des Einschraubteils 90 dann an.
Die Druckwaage 14 hat insoweit einen ersten Druckausgang nach P'_A und einen zweiten Druckausgang nach P'_B zur Versorgung des Steuerschiebers 28, der Steuereinrichtung 18. Insoweit lassen sich die beiden Druckausgänge nach P'_A und P'_B ohne weitere Zusatzleitungen durch die Druckwaage 14 selbst druckausgleichend miteinander verbinden, was Bauraum sparen hilft. Insoweit erfolgt die Verbindung der beiden genannten Druckausgänge nach P'_A und P'_B durch den freien Mittenraum im Regelkolben 62 und die erste Gruppe 66 an Fluiddurchlässen zum Druckausgang nach P'_A und in Form der zweiten Gruppe 68 zum Druckausgang nach P'_B. Der Versorgungsanschluß P der Druckwaage 14 befindet sich insoweit in Längsrichtung gesehen also zwischen den beiden Druckausgängen nach P'_A und P'_B gebildet durch die bereits erwähnten Steueranschlüsse. Ferner verfügt die Druckwaage 14 über den zusätzlichen Rücklaufanschluß R, der sich zwischen dem Druckversorgungsanschluß P und der Regelfeder 64 befindet.
Bei Bewegung des Regelkolbens 62 gegen die Regelfeder 64 wird zunächst der Druckversorgungsanschluß P geschlossen, und zwar durch Wegbewegen der dritten Gruppe 70 an Durchlaßstellen, und bei weiterer Bewegung nach links wird der Rücklaufanschluß R geöffnet, und zwar durch die vierte Gruppe 72 an Durchlaßöffnungen. Wenn die Druckwaage 14 in ihrer geöffneten Stellung ist, stößt sie, wie bereits dargelegt, an das Einschraubteil 90 an, so dass das Rückschlagventil 56 seine Schließstellung einnehmen kann. Bei Regeln der Druckwaage 14 mit einer Position nahe der P-Steuerkante 96 oder der R-Steuerkante 98 kann das Rückschlagventil 56 dagegen nicht schließen, so dass zurücklaufendes Öl vom Steueranschluß P'_B zum Rücklaufanschluß R abfließen kann. Sofern der Ventilkörper 58 über die Vertiefung 80 verfügt, ergibt dies eine hohe Impulskraft bei der Strahlumlenkung des Fluides innerhalb des hohlen Regelkolbens 62, woraus ein großer Öffnungshub für das Rückschlagventil 56 resultiert bei kleinem Druckverlust.
Im folgenden soll die erfindungsgemäße Druckwaagenlösung anhand einer Funktionsbeschreibung näher erläutert werden. Wie bereits dargelegt, stellt im drucklosen Zustand die Regelfeder 64 der Druckwaage 14 den Regelkolben 62 bis zum Anschlag an das Einschraubteil 90 des Steuergehäuses 12 an. Der Druckversorgungsanschluß P ist dann mit der dritten Gruppe 70 an Durchlaßöffnungen fluidführend verbunden, und zwar mit dem Innenraum des Regelkolbens 62 und insoweit mit den Steueranschlüssen P'_A und P'_B, die insoweit die Druckausgänge bilden. Der Rücklaufanschluß R ist dabei abgesperrt. Wird jetzt in der Neutralstellung des Steuerschiebers 28 die hydraulische Versorgungspumpe (nicht dargestellt) eingeschaltet, strömt Druckflüssigkeit bis in die Steueranschlüsse P'_A und P'_B der Druckwaage 14. Dabei steigt der Druck in der Druckwaage 14 an und die entstehende Druckkraft schiebt den Regelkolben 62 gegen die Regelfeder 64 so lange, bis die P - Steuerkante 96 gerade schließt. Wenn jetzt durch Spaltleckage weiterhin unter hohem Druck stehende Druckflüssigkeit in die Druckwaage 14 eindringt, dann bewegt sich der Regelkolben 62 weiter gegen die Regelfeder 64, bis die R - Steuerkante öffnet und sich der unerwünschte Überdruck insoweit abbaut, und zwar so lange, bis der Arbeitsdruck in den Steueranschlüssen P'_A und P'_B gerade dem Regeldruck der Regelfeder 64 das Gleichgewicht hält.
Am Beispiel eines nicht näher dargestellten Böschungsmähers mit Mähkopf soll nun im folgenden eine Auflagedruckregelung mit der hydraulischen Ventilvorrichtung näher beschrieben werden. Zunächst wird der Steuerschieber 28, beispielsweise in Stellung "Heben" über den Nutzanschluß B gebracht und ein nicht näher dargestelltes LS-Druckbegrenzungsventil auf seinen maximalen Wert eingestellt. Der Hubzylinder fährt den Mähkopf dann hoch bis zum Zylinderanschlag eines nicht näher dargestellten hydraulischen Arbeitszylinders. Unter der Annahme der Heben-Druck sei unter 50 bar und das zugehordnete LS-Druckbegrenzungsventi sei auf 80 bar eingestellt, dann sinkt der Mähkopf unter seinem Eigengewicht ab, weil die Druckwaage 14 an ihren Steueranschlüssen P'_A und P'_B jetzt nur einen Wert von 80 bar zuzüglich der Federkraft der Druckwaage 14 aufbringen kann. Der Steuerschieber 28 steht dabei weiterhin in Stellung "Heben" und die Druckflüssigkeit fließt vom Arbeitszylinder zum Arbeitsanschluß B und dann zum Steueranschluß P'_B und von dort zum geöffneten Rücklaufanschluß R, was in der Regelstellung nach der Fig.2 dargestellt ist.
Der Mähkopf sinkt dann weiter bis auf den Boden und liegt dort mit einer Differenzkraft (= Bodenkontaktkraft) von 150 bar abzüglich der 80 bar + Federkraft auf. Bei einer eingesetzten Federkraft von 5 bar wirkt dann eine Bodenkontaktkraft entsprechend von 65 bar. Während der Mäharbeiten wird der Mähkopf über die Bodenkontur gezogen. Wird er über eine Erhebung gezogen, dann hebt sich der Mähkopf gleichermaßen, wobei Hydraulikflüssigkeit vom Steueranschluß P'_B entnommen wird. Mithin sinkt der Druck am Steueranschluß P'_B und der Regelkolben 62 geht in eine öffnende Stellung und läßt vom Druckversorgungsanschluß P Druckflüssigkeit so weit einströmen, bis wieder Kraftgleichgewicht an der Druckwaage 14 erreicht ist.
Wird der Mähkopf durch eine Senke gezogen, dann sinkt der Mähkopf ab und drückt Druckflüssigkeit in den Steueranschluß P'_B. Dort steigt der Druck und der Regelkolben 62 bewegt sich gegen die Regelfeder 64. Dabei wird der Rücklaufanschluß R geöffnet und die Hydraulikflüssigkeit fließt so lange ab, bis wieder Kraftgleichgewicht am Regelkolben 62 eingetreten ist. Der Ventilkörper 58 des Rückschlagventils 56 kann den Rückfluß aber nur so lange verhindern, bis der Regelkolben 62 in etwa die P-Steuerkante 96 geschlossen hat. Bewegt sich der Regelkolben 62 weiter gegen die Regelfeder 64, dann wird der Ventilkörper 58 von der beschriebenen Begrenzungseinrichtung 82 in seiner Lage gehalten, bleibt also insoweit stehen, und ein Rückflußquerschnitt öffnet sich.
Das Rückschlagventil 56 in der Druckwaage 14 verhindert also insoweit ein Zurückfallen einer Last in den Druckversorgungsanschluß P. Wird beispielsweise der Mähkopf mit einer Gewichtslast entsprechend 150 bar aus einer angehaltenen Position weiter hochgefahren, spielt sich die folgende Funktionssituation ab. Aus einer Neutralstellung des Drucksystems heraus wird der Steuerschieber 28 ausgelenkt und die Last von 150 bar wird einerseits gemeldet an die Druckwaage 14 und andererseits an ein nicht näher dargestelltes Druckregelsystem (Pumpenregler oder Umlaufdruckwaage). Der Aufbau des Pumpendrucks kann einige Zehntel Sekunden dauern. Während dieser kurzen Zeitspanne ist der Regelkolben 62 unter dem Einfluß der gemeldeten 150 bar an der Federseite schon bis zu seinem Anschlag gelaufen und hat damit den Versorgungsanschluß P maximal geöffnet. Durch den offenen Steuerschieber 28 hat sich dann der Lastdruck von 150 bar bis zum Druckausgang P'_B der Druckwaage 14 durchgesetzt. Der Regelkolben 62 bleibt aber dennoch in der voll offenen Stellung, denn auf beiden seiner Stirnseiten wirkt der gleiche Druck und die Federkraft erzeugt den Kraftüberschuß zum Halten der offenen Stellung. Das Rückschlagventil 56 ist dabei geschlossen, und zwar so lange, bis der Pumpendruck sich auf über 150 bar erhöht hat und die Heben - Fahrt beginnen kann. Insoweit ist mit Sicherheit ausgeschlossen, dass der jeweilige Nutzanschlußdruck nicht unter einen kurzzeitig zu niedrigen Pumpendruck abfallen kann mit der Folge, dass die Last sich ungewollt absenkt und die verdrängte Fluidmenge in den Druckversorgungsanschluß P in umgekehrter Richtung ausgeschoben wird, was ansonsten ein hohes Gefahrenmoment mit sich bringen würde.
Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, dass mit der erfindungsgemäßen Ventillösung sich kein unzulässig hoher Staudruck (P'_A und '_B) vor der Meßblende in Neutralstellung des Steuerschiebers 28 durch Entlastungsmöglichkeit in den Rücklaufanschluß R aufbauen kann. Ferner ist eine Druckregelung in beiden Fließrichtungen, also vom und zum Verbraucher A oder B, ermöglicht. Des weiteren ergibt sich eine gute radiale Strahlführung an der jeweiligen Steuerkante durch radiale Querbohrungen innerhalb des hohlen Regelkolbens 62, realisiert durch die Gruppen 66,68,70 und 72 an Fluiddurchlaßöffnungen im Regelkolben 62. Somit kommt es nur bedingt zu kleinen störenden Strömungskräften in axialer Richtung parallel zur jeweiligen Auslenkrichtung des Regelkolbens 62.
Ein wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist auch, dass die beschriebene Druckwaage einen Anschluß zum Tankrücklauf hat, der durch den Rücklaufanschluß R gebildet sein kann. Durch die dahingehende Ausgestaltung kann ein ausreichender Querschnitt zum Tank geöffnet werden mit der Folge, dass zurückströmendes Medium zum Tank geleitet werden kann (Druckregelung) und nicht nur in Ausflußrichtung zum Arbeitsanschluß eine Regelung möglich ist. Das integrierte Rückschlagventil spart Bauraum und in seiner optionalen Ausführung mit maximalem Schließhub (Schraubenkopf) ist es der Garant für eine Druckregelung, die einen Rückfluß vom jeweiligen Arbeitsanschluß zur Druckwaage und zum Tankanschluß ermöglicht. Bei der erfindungsgemäßen Lösung fährt die Druckwaage in den Tankanschluß und der Rückschlagventilsitz ist in dieser Regelstellung nicht mehr erreichbar. Besondere Bedeutung kommt dabei auch dem Umstand zu, dass der Rücklaufanschluß R innerhalb der aufgezeigten Anschlußstellen der Fig.1 eine mittige zentrale Position einnimmt.

Claims

Hydraulische Ventilvorrichtung mit einer Fluidanschlußanordnung (10) beinhaltend mindestens
- einen Druckversorgungsanschluß P zur Bereitstellung eines Pumpendruckes,

- einen Rücklaufanschluß R,

- einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS

- zwei Steueranschlüsse P'_A und P'_B sowie

- zwei Nutzanschlüsse A,B zur Bereitstellung eines Nutzanschlußdruckes
und mit einer verfahrbaren Steuereinrichtung (18) zum zumindest teilweise Ansteuern von einzelnen Anschlüssen der Anschlußanordnung (10), wobei der Steuereinrichtung (18) eine Druckwaage (14) vorgeschaltet ist, und wobei die Druckwaage (14) ein Rückschlagventil (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Druckwaage (14) eine fluidführende Verbindung zum Rücklaufanschluß R herstellbar ist und dass die Druckwaage (14) mit dem Rückschlagventil (56) derart zusammenwirkt, dass zumindest bei Regelvorgängen der Druckwaage (14) betreffend den Druckversorgungsanschluß P das Rückschlagventil (56) derart in einer seiner geöffneten Stellungen gehalten ist, dass von einem der Steueranschlüsse P'_A,P'_B zurückfließendes Fluid von der Druckwaage (14) geregelt zum Rücklaufanschluß R hin abfließt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (56) mit seiner Rückschlagfunktion auf den Steueranschluß P'_A oder P'_B einwirkt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (56) mit seinem Ventilkörper (58) sich gegen eine Ventilfeder (60) abstützt, die den Ventilkörper (58) an einem Regelkolben (62) der Druckwaage (14) zu halten sucht, der am gegenüberliegenden Ende zum Rückschlagventil (56) sich an einer Regelfeder (64) abstützt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei anliegendem Ventilkörper (58) am Regelkolben (62) der Druckwaage (14) auf diesen (62) in entgegengesetzte Richtungen die Ventilfeder (60) und die Regelfeder (64) einwirken.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (62) in Funktionsgruppen (66,68,70,72) unterteilte Durchlaßöffnungen aufweist, die jeweils dem Druckversorgungsanschluß P (76), dem Rücklaufanschluß R (72) und den beiden Steueranschlüssen P'_A (66) und P'_B (68) zugeordnet sind.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfeder (64) sich an ihrem dem Ventilkörper (58) abgewandten Ende an Teilen (74) des Druckwaagengehäuses abstützt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (58) an seiner in Richtung des Inneren des Regelkolbens (62) zugewandten Stirnseite eine Vertiefung (80) vorzugsweise in Form eines Innenkonus aufweist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im drucklosen Zustand der Druckwaage (14) die Regelfeder (64) den Regelkolben (62) entgegen der Wirkung der Regelfeder (64) gegen einen Anschlag (94) des Druckwaagengehäuses in Anlage bringt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfeder (64) in einem Federraum (16) des Druckwaagengehäuses geführt ist, in die der Sektionsloadsensing-Anschluß (LS) einmündet.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalhub des Ventilkörpers (58) des Rückschlagventils (56) in seiner Schließrichtung von einer Begrenzungseinrichtung (82) begrenzt ist.