EP2799722A1 - Hydrauliksteuerung und Logikelement - Google Patents

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EP2799722A1
EP2799722A1 EP13166438.5A EP13166438A EP2799722A1 EP 2799722 A1 EP2799722 A1 EP 2799722A1 EP 13166438 A EP13166438 A EP 13166438A EP 2799722 A1 EP2799722 A1 EP 2799722A1
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EP
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control
hydraulic
logic element
load
control pressure
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Martin Ascherl
Daniel Burmeister
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Hawe Hydraulik SE
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    • F15B2211/575Pilot pressure control

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control according to the preamble of claim 1 and a hydraulic logic element according to the preamble of claim 8.
  • a generic hydraulic control according to EP 24 66 153 A1 provides for the hydraulic consumer in an open neutral position of the three-position proportional directional slide a floating position in which the load-holding valves are acted upon at their Auf Kunststoffen simultaneously with the same control pressures that are tapped by Druckvor Kunststoffungen the directional slide when both proportional magnets are energized simultaneously and the same.
  • the hydraulic consumer is hydraulically blocked in the open neutral position of the directional slide, that the Auf Kunststoffenstra the load-holding valves remain pressure-relieved and shut off the load-holding valves, the proportional solenoids are not energized.
  • the hydraulic consumer is controlled in one direction or the other, only a load-holding valve is acted upon on its control side with a control pressure, which is tapped from the pressurized working line and relatively high.
  • the simultaneously acting control pressures from the pressure pilot controls of the directional slide should also be relatively high, for example about 60 bar, ie, for which both proportional magnets must be energized at the same time and at the same time relatively strong to maximum. This can lead to inappropriate floatation due to improper heating by the proportional solenoids.
  • EP 12 81 872 A and EP 20 31 256 A known hydraulic controls that can be set in addition to the direction control of the hydraulic consumer whose hydraulic blocking but also a floating position, require a structurally complex and expensive four-position proportional directional slide.
  • the directional slide In the floating position, the directional slide, which is switched into an open neutral position, directly connects a control pressure supply with the control sides the two load-holding valves to réellesteuem together.
  • the hydraulic blocking is controlled in a closed neutral position.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic control and a logic element for a hydraulic control, which are inexpensive and reliable.
  • the hydraulic control should allow the floating position and the hydraulic blocking of the hydraulic consumer with a cost-effective and small-sized three-position proportional directional slide and simple load-holding valves.
  • the logic element is intended to provide a reliable safety function and only release a pressure-transmitting connection when two at least approximately equal control pressures are present at the same time.
  • the logic element interrupts a pressure transmission between the control pressure supply and the control sides of the load-holding valves.
  • the and logic element is structurally simple and reliable and can be easily integrated in the control pressure circuit of the hydraulic control integrate. Simple load-holding valves can be used. The control behavior is stable and yet sensitive.
  • the logic element is not only useful for those hydraulic controls in which a floating position of a double-acting hydraulic consumer is adjusted via the logic element with a three-position proportional directional valve, but can generally be used in safety-related applications, if necessary, a pressure-transmitting connection only open when two approximately equal pressure signals are applied simultaneously.
  • the logic element adds these two pressure signals across the two series-connected actuating pistons, which only unlock the check valve when the two control pressure signals are approximately equal and simultaneous.
  • the and-logic element responds purely pressure-dependent, i. it does not require a switching magnet or switching operation.
  • the same control pressures are set on the control sides of the two load-holding valves and thus the load-holding valves are opened in the same way.
  • unequal control pressures are set on the control sides of the load-holding valves in order to control the load-holding valves differently and / or differently from one another, if appropriate also in the direction control of the hydraulic consumer, and not only in the floating position.
  • This is preferably accomplished via different nozzle populations in the connections and optionally also in discharge lines connected to the connections to the tank.
  • the responsive logic element first receives the high control pressure from the control pressure supply, e.g. about 60 bar, releases, but this control pressure is modulated or reduced on the way to Aufberichtseite.
  • the nozzle assembly for example, a user-specific adjustment of the Auf Kunststoff s and / or maximum Auf Kunststoffrargues each load-holding valve can make.
  • the and logic element is associated with a discharge relief to the tank comprehensive pressure relief at least for the connections to the Auf Kunststoffen the load-holding valves.
  • a discharge relief to the tank comprehensive pressure relief at least for the connections to the Auf Kunststoffe the load-holding valves.
  • About this pressure relief at least the Auf Kunststoffhestra the load-holding valves are relieved, for example, when the hydraulic consumer must be hydraulically blocked, i. the load-holding valves or one must reliably hold a load.
  • the pressure relief is even incorporated into the logic element and so that the logic element in the control pressure circuit fulfills a further function, in which it is also for the pressure relief, if required by the operating situation.
  • This is effected particularly advantageously by means of a discharge function monitoring, derived from the response of the logic element on the two simultaneously applied control pressure signals slide function in the logic element. For example, if the float position is set, the discharge line is automatically disconnected from the tank.
  • the pressure relief could also take place in another way and separated from the logic element, for example with a nozzle in the discharge line and / or with a relief switching valve, which is deliberately actuated to relieve.
  • a particularly cost-effective and simple limitation has, for example, a screw-adjustable limit stop for the opening stroke of the load-holding valve, which is optionally adjustable from the outside, or a replaceable but built-in limit stop, such as a spacer or a spacer.
  • hydraulic And logic element of the plunger is loaded by spring force in the closing direction of the check valve, and is provided between the actuating piston a relative idle stroke between these limiting coupling. To unlock the check valve, this idle stroke must first be overcome by the other actuating piston.
  • the one actuating piston is a pot piston movable in a first control pressure chamber over a limited stroke, which receives the other, preferably as a solid piston, actuating piston axially displaceable in a limited between the actuating piston second control chamber and as coupling a Leerhubanschlag for the other actuating piston contains.
  • the other actuating piston ultimately actuates the plunger to unlock the check valve, but only if both actuation pistons are simultaneously subjected to a respective control pressure signal in the first and second control pressure chambers.
  • the series arrangement of the actuating piston ensures that when only applying a control pressure, the check valve is not unlocked.
  • a particularly expedient embodiment is characterized by a 2/2-way slide function, which is incorporated for the one actuating piston in the and logic element.
  • This slide function is used to release a pressure relief to the tank when the check valve is not or no longer unlocked.
  • Pressure medium from control pressure lines which must be relieved of pressure in this phase of operation, takes the path via the open slide function through the logic element to the tank.
  • the first control pressure chamber may be provided with a spool bore portion for a spool end of the one actuating piston.
  • the spool bore portion may be bounded by a sealing ring in the axial direction.
  • At this slide bore section of the tank and a discharge relief required for discharge or one side of the check valve are connected. Via the slide function, the discharge line and the tank can be connected or disconnected. In this way, the logic element in a hydraulic control assumes another function.
  • the check valve is acted upon in the reverse direction with control pressure from a control pressure supply to a hydraulic control.
  • the non-return valve is unlocked via both actuating pistons, it connects the control pressure supply with at least one connection to a pressure-dependent operable valve, preferably a load-holding valve openable against spring force in the hydraulic control.
  • a pressure-dependent operable valve preferably a load-holding valve openable against spring force in the hydraulic control.
  • the logic element is designed as Einschraubventil that can be used in a block bore.
  • the logic element can of course also be designed in block construction as a separate assembly.
  • this And logic element in a hydraulic control of a double-acting hydraulic consumer, which is controlled by a three-position proportional directional slide, which not only direction control positions for the hydraulic consumer can be set, but also a hydraulically locked position and a floating position.
  • the floating position is set by simultaneously energizing both proportional solenoids of the directional slide.
  • the proportional solenoids actuate pressure feedforward controls of the directional valve. From these pressure pilot control, a proportional to the energization control pressure signal is derived.
  • both proportional solenoids are energized simultaneously, the simultaneously applied control pressure signals are processed in the logic element in an addition, in order to finally establish a connection from the control pressure supply to the control sides of load-holding valves in the working lines of the hydraulic consumer.
  • the proportional magnets need to be little energized so that they do not experience inappropriate heating even over a long period of floating position.
  • the control pressure signals from the pressure pilot valves of the proportional directional spool may be relatively weak, since the logic element is only required to abut simultaneously and at approximately the same height, and the actuating pistons, like the closing spring of the check valve, may be designed for relatively moderate control pressure signals from the outset ,
  • Fig. 1 In the block diagram of Fig. 1 is of a hydraulic control H, which optionally has a plurality of sections and for the sections together a pump line P, a return line R (to a pump / tank assembly) and to a control pressure supply (not shown) connected control pressure line Z, a section for controlling a double-acting hydraulic consumer V, eg a hydraulic cylinder shown.
  • the control pressure line Z is for example from a (not shown) control pressure pump or via a (not shown) Pressure reducing valve supplied by the pump line P with a substantially constant control pressure of eg about 60 bar, with which a control pressure circuit 10 is fed.
  • the hydraulic consumer V can be connected to at least P, R via working lines A, B and a three-position-way proportional slide W (4/3 slide valve).
  • the directional slide W has two proportional magnets 4, 6, each of which actuate a pressure feedforward control 5, 6 for adjusting a piston slide between three control positions or from a neutral position into two control positions and against the force of a spring arrangement fixing the piston slide in the middle neutral position.
  • pressure feedforward controls 5, 7, for example pressure reducing valves (not shown) are included, which set in accordance with the energization of the respective proportional solenoid 4, 6 on the spool a certain control pressure, which is regulated for example between 0 and about 60 bar.
  • the control pressure acting on the piston slide can be lower than that of the control pressure supply Z even at maximum current supply.
  • the pressure pilot controls 5, 7 are connected via a control line 8 to the control pressure supply.
  • a feed regulator 3 may be provided between the pump line P and the directional slide W.
  • a load-holding valve 11 and 12 is arranged, which is bypassable in the flow direction to the hydraulic consumer V by a check valve 13 and 14 respectively.
  • Each load-holding valve 11, 12 is pressure-controlled upstream and downstream, acted upon by a spring 35 in the reverse direction, and connected to the control pressure circuit 10 at a control side 47 and 48, respectively.
  • B leads between the load-holding valve 11, 12 and the directional slide W a control line 15 and 16 to a shuttle valve 17 and 18, from which control lines 19 and 20 lead to the Aufberichtier 47, 48.
  • control lines 23, 24 are further connected, which are connected together via a control line 25 to the logic element L and in which a pilot-operated check valve 26 is included.
  • a pressure relief D is provided, which includes a leading to the tank R control line 21, 22 respectively to the control lines 15, 16 and a discharge line 49 to or from the and-logic element L.
  • each nozzle can be arranged.
  • the hydraulic consumer V is controllable in both directions of movement with adjustable speed.
  • either the proportional solenoid 4 or the proportional solenoid 6 is energized.
  • the movement speed is proportional to the current supply.
  • the proportional solenoid 6 is energized, via the pressure feedforward 7, the spool up from the in Fig. 1 adjusted neutral position, so that the working line A with P and the working line B is connected to R.
  • the opening check valve 13 the left admission space of the hydraulic consumer V is pressurized.
  • the direction control of the hydraulic consumer V in FIG. 1 to the left is effected by energizing the other proportional magnet 4, so that the load-holding valve 11 is opened by control pressure in the control line 16 tapped off from the working line B.
  • the AND logic element L does not respond, because then only the control line 2 control pressure leads, while the control line 1 is depressurized.
  • the hydraulic control H of Fig. 1 (and Fig. 3 ) is used, for example, in a piste grooming vehicle, a winter utility vehicle, an agricultural vehicle, or the like, to adjust, for example, by means of the hydraulic consumer V an attachment such as a shield, a roller, a plow, or the like.
  • a floating position is required for the hydraulic consumer V or the implement operated by it, ie, both admission chambers of the hydraulic consumer V are to be connected to the tank R.
  • the hydraulic control H contains only a three-position directional slide W, this fourth position is still adjustable as a floating position on the open neutral position by both load-holding valves 11, 12 are turned on. This is done by the and logic element L.
  • both proportional magnets 4, 6 are energized simultaneously and at least approximately equal, for example with at most half maximum current intensity or less, so that in both control lines 1, 2 control pressure is present, which is lower than the control pressure of the control pressure supply Z, For example, in the control line 9.
  • Only at the same time and in about the same control pressure signals in the control lines 1, 2 adds the And logic element L this control pressure signals and unlocks the check valve 26 so that the control pressure from the control line 9 from the logic element L on the Control line 25, the control lines 23, 24, which then switching switching shuttle valves 17, 18 and the control lines 19, 20 is brought to the Aufberichtbloquest 47, 48, and the load-holding valves 11, 12 als mortt (floating position).
  • the control pressure of the control pressure supply Z can be about the same as the direction control of the hydraulic consumer V from the working line A or B for controlling a load-holding valve 11 or 12 tapped control pressure in the lines 15 or 16, the load-holding valves 11, 12 at least largely fully open.
  • the mechanical limitations 27 of the load-holding valves 11, 12 are preferably effective, as well as in the direction control of the hydraulic consumer. That is, the load-holding valves 11, 12 are only turned on as far as the limitations allow 27. there For example, the limits 27 on the load-holding valves 11, 12 can be set the same or different.
  • Fig. 2 shows in section an embodiment of a load-holding valve 11 (12) with, optionally, integrated mechanical limit 27, as symbolically in FIG Fig. 1 indicated.
  • the load-holding valve 11 (12) has a valve cone 28, which here has a conical sealing surface 29 for cooperation with a seat 30 in a ring insert 33.
  • the ring insert is penetrated by axial bores 32, which are part of the check valve 13 (14), which is equipped with a spring-loaded lock plate 31.
  • the seat 30 is disposed in the working line A or B between the side of the hydraulic consumer V and the side of the pump / tank assembly P, R.
  • a spring abutment 34 cooperates, which is acted upon by the spring 35 and presses the valve plug 28 in the shut-off position shown.
  • the bias of the spring 35 is adjusted for example by a replaceable insert 36.
  • a screw-adjustable spring abutment could be provided here.
  • the integrated into the load-holding valve 11 (12) mechanical limit 27 comprises a lock nut 40 securable bolt 38 which forms a stop 39 for the spring abutment 34 with its end and limits the opening stroke or opening cross-section of the valve plug 28 in the seat 30.
  • the stop can thus be adjusted from the outside.
  • a built-in disk or the like could serve as a stop 39.
  • FIG. 3 shown embodiment of the hydraulic control H differs from that of Fig. 1 in just a few details, which will be discussed below.
  • the load-holding valves 11, 12 are in Fig. 3 , optionally, designed without mechanical limitations 27. Further lead from the control lines 23 and 24 control lines 43 and 44 to the tank in which nozzles 45, 46 are included. Furthermore, between the control line 25 and the branches of the control lines 43, 44 of the control lines 23, 24 nozzles 41 and 42 are used.
  • the other functions of the hydraulic control H in Fig. 3 match the basis Fig. 1 described.
  • the floating position is also set by simultaneous moderate energizing of both proportional magnets 4, 6 of the three-position-way proportional directional slider W with the participation of the and logic element L.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the And logic element L, the example in the hydraulic controls H of Fig. 1 and 3 is usable, but also in other hydraulic controls, to provide there a safety aspect such that only in the presence of two simultaneous pressure signals with approximately the same pressure values, a pressure transmission path for another possibly higher pressure is released.
  • the and-logic element L in Fig. 4 is designed as Einschraubventil and screwed into a block 52 in a first control pressure chamber 53, which is closed by a screw plug 55.
  • the control line 1 (see Fig. 1 and 3 ) connected to the first control pressure chamber 53.
  • an actuating piston 54 is sealingly displaceable via a stroke X limited by a valve insert 60 (slide fitting).
  • the one actuating piston 54 is designed as a pot piston and contains in the interior in a second control pressure chamber 57, a further actuating piston 56 (eg, a solid piston), which is axially adjustable only over a Leerhub Y due to a arranged in an actuating piston 54 coupling 66 (eg a locking ring) ,
  • the second control pressure chamber 57 is connected through the wall of the one actuating piston 54 between the bottom of the one actuating piston 54 and the further actuating piston 56 to the control line 2 (FIG. Fig. 1 and 3 ) connected.
  • the check valve 26 In the lower end of the bore in the block 52 is the check valve 26, which can be unlocked, for example, by a displaceable in the valve insert 60 plunger 58.
  • the ram 58 becomes acted upon by a spring 59 in the reverse direction of the check valve 26 and faces the underside of the further actuating piston 56.
  • the one actuating piston 54 for example, by a return spring 62 for in Fig. 4 shown exposed position.
  • a 2/2-way slider function F which is part of the basis of the Fig. 1 and 3 explained pressure relief D is.
  • the control line 9 is connected to the control pressure supply Z, while the space containing the spring 59 is connected to the line 25 to the control pressure circuit 10.
  • From the line 25 branches off the discharge line 49, which leads to an opening provided in the first control pressure chamber 53 above the valve insert 60 annular space, is connected to the via a channel 61 in the valve insert 60 of the tank R.
  • the lower end of the further actuating piston 54 has a slide end 64, and below the annular space to which the discharge line 49 leads, a slide bore section 65 is provided whose inner diameter corresponds approximately to the outer diameter of the slide end 64.
  • control lines 1, 2 control pressure, take the actuating piston 54, 56, for example, in Fig. 4 drawn layers.
  • the check valve 26 is in the blocking position.
  • the control lines 25 and the discharge line 49 are depressurized to the tank R.
  • the one actuating piston 54 moves downwards over its stroke X until it optionally engages on an elastic sealing ring 63 arranged in the valve insert 60. Since the control line 2 carries no control pressure, the other actuating piston 56 remains passive, so that the plunger 58 is not acted upon. Does the control line 2 control pressure, however, the control line 1 no control pressure, then moves the other actuating piston 56 via its idle stroke Y up against the coupling 66 at which it is intercepted. The one actuating piston 54 remains in the in Fig. 4 shown position so that the plunger 58 is not acted upon. The check valve 26 holds its blocking position.
  • both control lines 1, 2 at the same time (or optionally with a slight time offset), for example by simultaneous energization of the two proportional magnets 4, 6 in the Fig. 1 and 3 are subjected to control pressure
  • the actuating forces exerted by the two actuating pistons 54, 56 add up and displace the plunger 58 downwards, so that the check valve 26 is hydraulically unlocked and feeds the control pressure from the control line 9 into the control line 25.
  • the slider function F then the discharge line 49 is separated from the tank R, since the slider end 64 is retracted into the slide bore portion 65 and shut off. This way, in the Fig. 1 and 3 set the floating position.
  • control pressures up to about 60 bar, as provided by the control pressure supply Z although the control pressure signals in the control lines 1, 2 can be weaker, eg only 20 to 40 bar to exclude heating problems of the proportional solenoid 4, 6 at a longer duration of the floating position.
  • the proportional solenoids 4, 6 are used, so to speak, only to simultaneously apply two control pressure signals in the control lines 1, 2 with a relatively moderate height to make the AND logic element L to respond and to unlock the check valve 26, thus the higher control pressure from the control pressure supply Z for controlling the load-holding valves 11, 12 is usable.

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Abstract

Im Steuerdruckkreis (10) einer Hydrauliksteuerung (H) eines doppeltwirkenden Hydroverbrauchers (V), mit einem Dreistellungs-Proportional-Richtungsschieber (W) zwischen einer Druckquellen/Tank-Anordnung (P, R) und Lasthalteventile (11, 12) enthaltenden Arbeitsleitungen (A, B) ist ein hydraulisches Und-Logikelement (L) vorgesehen, das bei durch gleichzeitiges Bestromen zweier Proportionalmagneten (4, 6) eingestellter Schwimmstellung eine Steuerdruckversorgung (Z) mit Aufsteuerseiten (47, 48) der Lasthalteventile (11, 12) verbindet. Das Logikelement (L) enthält zwei in Reihe geschaltete Betätigungskolben (54, 56), die bei Anlegen zweier Steuerdrücke in Steuerleitungen (1, 2) ein Rückschlagventil (26) entsperren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksteuerung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein hydraulisches Logikelement gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 8.
  • Eine gattungsgemäße Hydrauliksteuerung gemäß EP 24 66 153 A1 stellt für den Hydroverbraucher in einer offenen Neutralstellung des Dreistellungs-Proportional-Richtungsschiebers eine Schwimmstellung ein, in dem die Lasthalteventile an ihren Aufsteuerseiten gleichzeitig mit den gleichen Steuerdrücken beaufschlagt werden, die von Druckvorsteuerungen des Richtungsschiebers abgegriffen werden, wenn beide Proportionalmagneten gleichzeitig und gleich bestromt sind. Hingegen wird der Hydroverbraucher in der offenen Neutralstellung des Richtungsschiebers dadurch hydraulisch blockiert, dass die Aufsteuerseiten der Lasthalteventile druckentlastet bleiben und die Lasthalteventile absperren, wobei die Proportionalmagneten nicht bestromt sind. Wird der Hydroverbraucher in der einen oder anderen Richtung gesteuert, wird nur ein Lasthalteventil an seiner Aufsteuerseite mit einem Steuerdruck beaufschlagt, der aus der druckbeaufschlagten Arbeitsleitung abgegriffen und relativ hoch ist. Um auch in der Schwimmstellung die beiden Lasthalteventile voll aufzusteuern, sollten die gleichzeitig wirkenden Steuerdrücke aus den Druckvorsteuerungen des Richtungsschiebers auch relativ hoch sein, z.B. etwa 60 bar, d.h., wofür beide Proportionalmagneten gleichzeitig und gleich relativ stark bis maximal bestromt werden müssen. Dies kann bei länger zu haltender Schwimmstellung zu unzweckmäßiger Erwärmung durch die Proportionalmagneten führen. Es ließe sich zwar mit erheblichem Kostenaufwand das sogenannte Aufsteuerverhältnis der Lasthalteventile so wählen, dass diese bereits mit relativ geringen Steuerdrücken von ca. 20 bar aus den Druckvorsteuerungen des Proportional-Richtungsschiebers aufsteuerbar sind. Hier wäre zwar die Wärmeentwicklung der gleichzeitig bestromten Proportionalmagneten geringer, jedoch würde bei einer Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers der relativ hohe, aus der druckbeaufschlagten Arbeitsleitung abgegriffene Steuerdruck das jeweilige ein Lasthalteventil unzweckmäßig rasch oder schlagartig aufsteuern, weil für seinen Druckwert das Aufsteuerverhältnis zu hoch wäre. Auch bestünde die Gefahr von Instabilitäten bei Umschaltvorgängen.
  • Aus EP 12 81 872 A und EP 20 31 256 A bekannte Hydrauliksteuerungen, die neben der Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers dessen hydraulische Blockierung aber auch eine Schwimmstellung einstellen lassen, benötigen einen baulich aufwändigen und teuren Vierstellungs-Proportional-Richtungsschieber. In der Schwimmstellung verbindet der in eine offene Neutralstellung geschaltete Richtungsschieber direkt eine Steuerdruckversorgung mit den Aufsteuerseiten der beiden Lasthalteventile, um diese gemeinsam aufzusteuem. Die hydraulische Blockierung wird in einer abgesperrten Neutralstellung gesteuert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydrauliksteuerung sowie ein Logikelement für eine Hydrauliksteuerung anzugeben, die kostengünstig und funktionssicher sind. Die Hydrauliksteuerung soll die Schwimmstellung und die hydraulische Blockierung des Hydroverbrauchers mit einem kostengünstigen und kleinbauenden Dreistellungs-Proportional-Richtungsschieber und einfachen Lasthalteventilen ermöglichen. Das Logikelement soll eine zuverlässige Sicherheitsfunktion erbringen und nur dann eine druckübertragende Verbindung freigeben, wenn zwei zumindest annähernd gleiche Steuerdrücke gleichzeitig anliegen.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und des Patentanspruches 8 gelöst.
  • Da in der Hydrauliksteuerung die Schwimmstellung durch gleichzeitiges und gleichartiges Bestromen der Proportionalmagneten des Dreistellungs-Richtungsschiebers eingestellt wird, jedoch die von den Proportionalmagneten eingestellten Steuerdrücke gar nicht an die Lasthalteventile übertragen werden, sondern nur an das Und-Logikelement im Steuerdruckkreis, und das Logikelement anspricht, um die Aufsteuerseiten beider Lasthalteventile direkt mit der Steuerdruckversorgung zu verbinden, wird zum Aufsteuern der relativ hohe und konstante Steuerdruck aus der Steuerdruckversorgung verwendet, während zum Schaltern des Logikelementes relativ moderate Steuerdrücke ausreichen, da es nicht primär auf die Druckhöhe, sondern auf das gleichzeitige Anliegen der beiden Steuerdrucksignale ankommt. Diese moderaten oder geringen Steuerdrücke erfordern nur eine relativ schwache Bestromung beider Proportionalmagneten, so dass durch diese selbst bei länger gehaltener Schwimmstellung kein Erwärmungsproblem mehr auftritt. Da die Proportionalmagneten so ausgelegt sind, dass einer allein maximal bestromt auch über längere Zeit kein Erwärmungsproblem bewirkt, können zum Einstellen der Schwimmstellung beide Proportionalmagneten beispielsweise in etwa mit halber maximaler Stärke oder weniger gleichzeitig bestromt werden, was auch bei längerer Bestromungsdauer zu keinem Erwärmungsproblem führt, da dies in etwa die gleiche Wärme erzeugt wie ein maximal bestromter Proportionalmagnet allein. Das hydraulische Und-Logikelement verknüpft sozusagen die beiden gleichzeitigen auftretenden Steuerdrucksignale, die die beiden Proportionalmagneten im Richtungsschieber erzeugen, um die Steuerdruckversorgung mit den Aufsteuerseiten der Lasthalteventile zu verbinden. Liegt nur ein Steuerdrucksignal von einem Proportionalmagneten an, unterbricht das Und-Logikelement eine Druckübertragung zwischen der Steuerdruckversorgung und den Aufsteuerseiten der Lasthalteventile. Das Und-Logikelement ist baulich einfach und funktionssicher und lässt sich problemlos in den Steuerdruckkreis der Hydrauliksteuerung eingliedern. Es können einfache Lasthalteventile verwendet werden. Das Steuerverhalten ist stabil und dennoch feinfühlig.
  • Das Logikelement ist jedoch nicht nur für solche Hydrauliksteuerungen verwendbar, in denen mit einem Dreistellungs-Proportional-Richtungsschieber eine Schwimmstellung eines doppeltwirkenden Hydroverbrauchers über das Logikelement eingestellt wird, sondern kann allgemein in sicherheitsrelevanten Anwendungsfällen eingesetzt werden, wenn es erforderlich ist, eine druckübertragende Verbindung nur dann zu öffnen, wenn zwei in etwa gleiche Drucksignale gleichzeitig anliegen. Das Logikelement addiert diese beiden Drucksignale über die zwei in Reihe geschalteten Betätigungskolben, die nur dann das Rückschlagventil entsperren, wenn die beiden Steuerdrucksignale in etwa gleich und gleichzeitig anliegen. Das Und-Logikelement spricht rein druckabhängig an, d.h. es benötigt keinen Schaltmagneten oder Schaltbetätigung.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Hydrauliksteuerung werden an den Aufsteuerseiten der beiden Lasthalteventile gleiche Steuerdrücke eingestellt und somit die Lasthalteventile auf gleiche Weise aufgesteuert.
  • Bei einer anderen Ausführungsform werden hingegen an den Aufsteuerseiten der Lasthalteventile ungleiche Steuerdrücke eingestellt, um die Lasthalteventile voneinander verschieden und/oder unterschiedlich weit aufzusteuern, und zwar gegebenenfalls auch bei der Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers, und nicht nur in der Schwimmstellung. Dies wird vorzugsweise über unterschiedliche Düsenbestückungen in den Verbindungen und gegebenenfalls auch in an die Verbindungen angeschlossenen Entlastungsleitungen zum Tank bewerkstelligt. Dies bedeutet, dass zwar das ansprechende Logikelement zunächst den hohen Steuerdruck aus der Steuerdruckversorgung, z.B. etwa 60 bar, freigibt, dieser Steuerdruck aber auf dem Weg zur Aufsteuerseite moduliert oder verringert wird. Mit der Düsenbestückung lässt sich beispielsweise eine anwenderspezifische Einstellung des Aufsteuerverhaltens und/oder maximalen Aufsteuerquerschnitts jedes Lasthalteventils vornehmen.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist dem Und-Logikelement eine einen Entlastungsstrang zum Tank umfassende Druckentlastung zumindest für die Verbindungen zu den Aufsteuerseiten der Lasthalteventile zugeordnet. Über diese Druckentlastung werden zumindest die Aufsteuerseiten der Lasthalteventile entlastet, beispielsweise wenn der Hydroverbraucher hydraulisch blockiert werden muss, d.h. die Lasthalteventile oder eines eine Last zuverlässig halten muss.
  • Besonders zweckmäßig ist die Druckentlastung sogar in das Und-Logikelement eingegliedert, so dass das Logikelement in Steuerdruckkreis eine weitere Funktion erfüllt, in dem es auch für die Druckentlastung sorgt, wenn die Betriebssituation dies erfordert. Besonders zweckmäßig wird dies mittels einer den Entlastungsstrang überwachenden, aus dem Ansprechverhalten des Logikelementes auf die beiden gleichzeitig anliegenden Steuerdrucksignale abgeleiteten Schieberfunktion im Logikelement bewirkt. Ist beispielsweise die Schwimmstellung eingestellt, dann ist der Entlastungsstrang automatisch vom Tank getrennt.
  • Alternativ könnte die Druckentlastung aber auch auf anderer Weise und separiert vom Logikelement erfolgen, beispielsweise mit einer Düse im Entlastungsstrang und/oder mit einem Entlastungsschaltventil, das zum Entlasten bewusst betätigt wird.
  • Insbesondere bei einer Ausführungsform, bei der für die Schwimmstellung die Aufsteuerseiten beider Lasthalteventile gleich mit im Wesentlichen dem Steuerdruck aus der Steuerdruckversorgung beaufschlagt werden, ist in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform in jedes Lasthalteventil eine anwendungsspezifisch wählbare mechanische Begrenzung des Aufsteuerquerschnitts eingegliedert. Nach üblicher Handhabung werden begrenzende hydraulische und/oder mechanische Einrichtungen getrennt von den Lasthalteventilen in Parallelschleifen vorgesehen. Ihr Zweck ist es, beispielsweise die Senkgeschwindigkeit des Hydroverbrauchers auf einen vom Anwender gewünschten Wert zu begrenzen, den das voll aufgesteuerte Lasthalteventil nicht begrenzen könnte, weil sein voller Aufsteuerquerschnitt zu groß wäre. Durch die Eingliederung der Begrenzung direkt in das Lasthalteventil werden Baugruppen und Zusatzausstattungen eingespart.
  • Eine besonders kostengünstige und einfache Begrenzung weist beispielsweise einen schraubverstellbaren Begrenzungsanschlag für den Öffnungshub des Lasthalteventils auf, der gegebenenfalls von außen verstellbar ist, oder einen austauschbaren aber eingebauten Begrenzungsanschlag, wie eine Distanzscheibe oder ein Distanzelement.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform des hydraulischen Und-Logikelementes wird der Stößel durch Federkraft in Schließrichtung des Rückschlagventils belastet, und ist zwischen den Betätigungskolben eine einen relativen Leerhub zwischen diesen begrenzende Kopplung vorgesehen. Um das Rückschlagventil zu entsperren, muss dieser Leerhub vom anderen Betätigungskolben erst überwunden werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der eine Betätigungskolben ein in einer ersten Steuerdruckkammer über einen begrenzten Hub verfahrbarer Topfkolben, der den anderen, vorzugsweise als Vollkolben ausgebildeten, Betätigungskolben axial verschiebbar in einer zwischen den Betätigungskolben begrenzten zweiten Steuerkammer aufnimmt und als Kopplung einen Leerhubanschlag für den anderen Betätigungskolben enthält. Der andere Betätigungskolben betätigt letztendlich den Stößel, um das Rückschlagventil zu entsperren, jedoch nur, falls beide Betätigungskolben gleichzeitig jeweils mit einem Steuerdrucksignal in der ersten bzw. zweiten Steuerdruckkammer beaufschlagt sind. Die Hintereinanderanordnung der Betätigungskolben stellt sicher, dass bei nur Anlegen eines Steuerdrucks das Rückschlagventil nicht entsperrt wird.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform zeichnet sich durch eine 2/2-Wege-Schieberfunktion aus, die für den einen Betätigungskolben in das Und-Logikelement eingegliedert ist. Diese Schieberfunktion wird eingesetzt, um eine Druckentlastung zum Tank freizuschalten, wenn das Rückschlagventil noch nicht oder nicht mehr entsperrt ist. Druckmittel aus Steuerdruckleitungen, die in dieser Betriebsphase druckentlastet werden müssen, nimmt den Weg über die offene Schieberfunktion durch das Logikelement zum Tank. Hierfür kann die erste Steuerdruckkammer mit einem Schieberbohrungsabschnitt für ein Schieberende des einen Betätigungskolbens versehen sein. Der Schieberbohrungsabschnitt kann durch einen Dichtring in Axialrichtung begrenzt sein. An diesem Schieberbohrungsabschnitt sind der Tank und ein zur Entlastung benötigter Entlastungsstrang bzw. eine Seite des Rückschlagventils angeschlossen. Über die Schieberfunktion können der Entlastungsstrang und der Tank wahlweise verbunden oder getrennt werden. Auf diese Weise übernimmt das Logikelement in einer Hydrauliksteuerung eine weitere Funktion.
  • Zweckmäßig wird das Rückschlagventil in Sperrrichtung mit Steuerdruck aus einer Steuerdruckversorgung einer Hydrauliksteuerung beaufschlagt. Sobald das Rückschlagventil über beide Betätigungskolben entsperrt ist, verbindet es die Steuerdruckversorgung mit wenigstens einer Verbindung zu einem druckabhängig betätigbaren Ventil, vorzugsweise einem gegen Federkraft aufsteuerbaren Lasthalteventil in der Hydrauliksteuerung. Dies bietet den Vorteil, dass die beiden Betätigungskolben das Rückschlagventil zuverlässig schon entsperren, wenn relativ niedrige Steuerdrucksignale gleichzeitig anliegen. Das entsperrte Rückschlagventil gibt hingegen einen höheren oder funktionsnotwendig hohen Steuerdruck frei, als die beiden Steuerdrucksignale.
  • Baulich und herstellungstechnisch einfach ist das Logikelement als Einschraubventil ausgebildet, das in eine Blockbohrung eingesetzt werden kann. Alternativ kann das Logikelement natürlich auch in Blockbauweise als selbständige Baugruppe ausgebildet werden.
  • Besonders zweckmäßig ist die Verwendung dieses Und-Logikelement in einer Hydrauliksteuerung eines doppeltwirkenden Hydroverbrauchers, der über einen Dreistellungs-Proportional-Richtungsschieber gesteuert wird, welcher für den Hydroverbraucher nicht nur Richtungssteuerstellungen einstellen lässt, sondern auch eine hydraulisch blockierte Stellung und eine Schwimmstellung. Die Schwimmstellung wird eingestellt durch gleichzeitiges Bestromen beider Proportionalmagneten des Richtungsschiebers. Die Proportionalmagneten betätigen Druckvorsteuerungen des Richtungsschiebers. Aus diesen Druckvorsteuerungen wird ein zur Bestromung proportionales Steuerdrucksignal abgeleitet. Falls beide Proportionalmagneten gleichzeitig bestromt sind, werden die gleichzeitig anliegenden Steuerdrucksignale im Logikelement in einer Addition verarbeitet, um letztendlich eine Verbindung von der Steuerdruckversorgung zu den Aufsteuerseiten von Lasthalteventilen in den Arbeitsleitungen des Hydroverbrauchers herzustellen. Dabei brauchen die Proportionalmagneten nur wenig bestromt zu werden, so dass sie selbst über längere Zeitdauer der Schwimmstellung keine unzweckmäßige Erwärmung erfahren. Die Steuerdrucksignale aus den Druckvorsteuerungen des Proportional-Richtungsschiebers können relativ schwach sein, da für das Logikelement es nur erforderlich ist, dass sie gleichzeitig und in etwa gleicher Höhe anliegen, wobei die Betätigungskolben wie die Schließfeder des Rückschlagventils von vornherein auf relativ moderate Steuerdrucksignale ausgelegt sein können.
  • Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Hydrauliksteuerung,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Lasthalteventils, wie es beispielsweise in Fig. 1 in symbolischer Darstellung vorgesehen ist,
    Fig. 3
    ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Hydrauliksteuerung, und
    Fig. 4
    einen Längsschnitt eines hydraulischen Und-Logikelementes, das beispielsweise in den Hydrauliksteuerungen der Fig. 1 und 3 verwendet ist, aber auch in anderen sicherheitsrelevanten Einsatzfällen brauchbar ist, und u.a. aus diesem Grund eigenständige erfinderische Bedeutung hat.
  • Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist von einer Hydrauliksteuerung H, die gegebenenfalls mehrere Sektionen und für die Sektionen gemeinsam eine Pumpenleitung P, eine Rücklaufleitung R (zu einer Pumpen/Tank-Anordnung) und eine an eine Steuerdruckversorgung (nicht gezeigt) angeschlossene Steuerdruckleitung Z aufweist, eine Sektion zum Steuern eines doppeltwirkenden Hydroverbrauchers V, z.B. eines Hydraulikzylinders, gezeigt. Die Steuerdruckleitung Z wird beispielsweise von einer (nicht gezeigten) Steuerdruckpumpe oder über ein (nicht gezeigtes) Druckminderventil von der Pumpenleitung P mit einem weitgehend konstanten Steuerdruck von z.B. etwa 60 bar versorgt, mit welchem ein Steuerdruckkreis 10 gespeist wird.
  • Der Hydroverbraucher V ist über Arbeitsleitungen A, B und einen Dreistellungs-Wege-Proportionalschieber W (4/3-Schieberventil) wahlweise zumindest mit P, R verbindbar. Der Richtungsschieber W weist zwei Proportionalmagneten 4, 6 auf, die jeweils eine Druckvorsteuerung 5, 6 zum Verstellen eines Kolbenschiebers zwischen drei Steuerstellungen oder aus einer Neutralstellung in zwei Steuerstellungen und gegen die Kraft einer den Kolbenschieber in der mittleren Neutralstellung fixierenden Federanordnung betätigen. In den Druckvorsteuerungen 5, 7 sind beispielsweise, Druckminderventile (nicht gezeigt) enthalten, die nach Maßgabe der Bestromung des jeweiligen Proportionalmagneten 4, 6 am Kolbenschieber einen bestimmten Steuerdruck einstellen, der beispielsweise zwischen 0 und etwa 60 bar geregelt wird. Der am Kolbenschieber wirkende Steuerdruck kann selbst bei maximaler Bestromung niedriger sein als der der Steuerdruckversorgung Z. Die Druckvorsteuerungen 5, 7 sind über eine Steuerleitung 8 an die Steuerdruckversorgung angeschlossen.
  • Von Anzapfungen der Druckvorsteuerungen 5, 7 am Richtungsschieber W führen zwei Steuerleitungen 1, 2 zu einem hydraulischen Und-Logikelement L im Steuerdruckkreis 10. Zum Und-Logikelement L führt von der Steuerdruckversorgung Z eine Steuerleitung 9. Zwischen der Pumpenleitung P und dem Richtungsschieber W kann, vorzugsweise, zwecks Lastunabhängigkeit, ein Zulaufregler 3 vorgesehen sein. In jeder Arbeitsleitung A, B ist ein Lasthalteventil 11 bzw. 12 angeordnet, das in Strömungsrichtung zum Hydroverbraucher V durch ein Rückschlagventil 13 bzw. 14 umgehbar ist. Jedes Lasthalteventil 11, 12 ist zu- und abströmseitig druckvorgesteuert, durch eine Feder 35 in Sperrrichtung beaufschlagt, und an einer Aufsteuerseite 47 bzw. 48 an den Steuerdruckkreis 10 angeschlossen.
  • Von jeder Arbeitsleitung A, B führt zwischen dem Lasthalteventil 11, 12 und dem Richtungsschieber W eine Steuerleitung 15 bzw. 16 zu einem Wechselventil 17 bzw. 18, von welchem Steuerleitungen 19 bzw. 20 zu den Aufsteuerseiten 47, 48 führen. An die Wechselventile 17, 18 sind ferner Steuerleitungen 23, 24 angeschlossen, die gemeinsam über eine Steuerleitung 25 an das Und-Logikelement L angeschlossen sind, in welchem ein entsperrbares Rückschlagventil 26 enthalten ist. Ferner ist eine Druckentlastung D vorgesehen, die eine zum Tank R führende Steuerleitung 21, 22 jeweils zu den Steuerleitungen 15, 16 und einen Entlastungsstrang 49 zum bzw. vom Und-Logikelement L umfasst.
  • In den Steuerleitungen 19, 20, 15, 16 und 21, 22 können jeweils Düsen angeordnet sein.
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist in jedes Lasthalteventil 11, 12 eine mechanische Begrenzung 27 für den maximalen Aufsteuerquerschnitt des Lasthalteventils eingegliedert, die anhand beispielsweise Fig. 2 erläutert werden wird.
  • Anstelle in die Lasthalteventile 11, 12 direkt integrierter mechanischer Begrenzungen 27 könnten in getrennten Leitungsschleifen Senkbremsventile, Vorspannventile oder Dämpfventile angeordnet werden, die eine maximale Abströmmenge und damit Verstellgeschwindigkeit des Hydroverbrauchers V anwenderspezifisch begrenzen, so wie dies auch die mechanische Begrenzung 27 in Fig. 1 bewerkstelligt.
  • Mittels des Richtungsschiebers W ist der Hydroverbraucher V in beiden Bewegungsrichtungen mit regelbarer Geschwindigkeit steuerbar. Hierfür wird entweder der Proportionalmagnet 4 oder der Proportionalmagnet 6 bestromt. Die Bewegungsgeschwindigkeit ist proportional zur Bestromung. Um den Hydroverbraucher V in Fig. 1 beispielsweise nach rechts zu verstellen, wird der Proportionalmagnet 6 bestromt, der über die Druckvorsteuerung 7 den Kolbenschieber nach oben aus der in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung verstellt, so dass die Arbeitsleitung A mit P und die Arbeitsleitung B mit R verbunden wird. Über das öffnende Rückschlagventil 13 wird der linke Beaufschlagungsraum des Hydroverbrauchers V druckbeaufschlagt. Aus dem Druck in der Arbeitsleitung A wird über die Steuerleitung 15, das Wechselventil 17, das dann zur Steuerleitung 23 sperrt, und die Steuerleitung 19 Steuerdruck an die Aufsteuerseite 48 des Lasthalteventils 12 in der Arbeitsleitung B gebracht, der das Lasthalteventil 12 aufsteuert, so dass trotz des sperrenden Rückschlagventils 14 Druckmittel aus der rechten Beaufschlagungskammer des Hydroverbrauchers V durch die Arbeitsleitung 13 ausgeschoben und über den Richtungsschieber W zum Tank R abgelassen wird. Gleichzeitig wird der über den Proportionalmagneten 6 aufgebrachte Steuerdruck über die Steuerleitung 1 zum Und-Logikelement L gebracht, während die Steuerleitung 2 drucklos bleibt. Da es sich um ein Und-Logikelement L handelt, das druckabhängig nur anspricht, wenn beide Steuerleitungen 1, 2 gleichzeitig und in etwa gleiche Steuerdrücke führen, spricht das Und-Logikelement L nicht an.
  • Die Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers V in Fig. nach links erfolgt durch Bestromen des anderen Proportionalmagneten 4, so dass das Lasthalteventil 11 über aus der Arbeitsleitung B abgegriffenen Steuerdruck in der Steuerleitung 16 aufgesteuert wird. Auch hier spricht das Und-Logikelement L nicht an, da dann nur die Steuerleitung 2 Steuerdruck führt, während die Steuerleitung 1 drucklos bleibt.
  • Um den Hydroverbraucher V anzuhalten und hydraulisch zu blockieren, wird keiner der Proportionalmagneten 4, 6 bestromt, so dass der Kolbenschieber die gezeigte Neutralstellung einnimmt, in der die Arbeitsleitungen A, B stromab der Lasthalteventile 11, 12 mit dem Tank R verbunden sind (offene Neutralstellung), und die Arbeitsdrücke des Hydroverbrauchers V von den in ihren Sperrstellungen stehenden Lasthalteventilen 11, 12 und den Rückschlagventilen 13, 14 gehalten werden. Die Lasthalteventile 11, 12 sind deshalb in ihren Sperrstellungen, weil die Aufsteuerseiten 47, 48 über die Steuerleitungen und den Entlastungsstrang 49 zum Tank R druckentlastet sind (wird anhand Fig. 4 erläutert).
  • Die Hydrauliksteuerung H der Fig. 1 (und Fig. 3) wird beispielsweise in einem Pistenpflegefahrzeug, einem Winterdienstfahrzeug, einem landwirtschaftlichen Fahrzeug, oder dgl., eingesetzt, um beispielsweise mittels des Hydroverbrauchers V ein Anbaugerät wie einen Schild, eine Walze, einen Pflug, oder dgl., zu verstellen. Bei bestimmten Betriebskonditionen wird für den Hydroverbraucher V bzw. das von ihm betätigte Anbaugerät eine Schwimmstellung benötigt, d.h., beide Beaufschlagungskammern des Hydroverbrauchers V sind mit dem Tank R zu verbinden. Obwohl die Hydrauliksteuerung H nur einen Dreistellungs-Richtungsschieber W enthält, ist diese vierte Stellung als Schwimmstellung dennoch über die offene Neutralstellung einstellbar, indem beide Lasthalteventile 11, 12 aufgesteuert werden. Hierzu dient das Und-Logikelement L.
  • Um die Schwimmstellung einzustellen, werden beide Proportionalmagneten 4, 6 gleichzeitig und zumindest in etwa gleich bestromt, beispielsweise mit höchstens der halben maximalen Stromstärke oder weniger, so dass in beiden Steuerleitungen 1, 2 Steuerdruck ansteht, der geringer ist als der Steuerdruck der Steuerdruckversorgung Z, beispielsweise in der Steuerleitung 9. Nur bei gleichzeitig und in etwa gleichen Steuerdrucksignalen in den Steuerleitungen 1, 2 addiert das Und-Logikelement L diese Steuerdrucksignale und entsperrt es das Rückschlagventil 26, so dass der Steuerdruck aus der Steuerleitung 9 vom Und-Logikelement L über die Steuerleitung 25, die Steuerleitungen 23, 24, die dann umschaltenden Wechselventile 17, 18 und die Steuerleitungen 19, 20 an die Aufsteuerseiten 47, 48 gebracht wird, und die Lasthalteventile 11, 12 aufsteuert (Schwimmstellung).
  • Da der Steuerdruck der Steuerdruckversorgung Z in etwa gleich hoch sein kann, wie der bei der Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers V aus der Arbeitsleitung A oder B zum Aufsteuern eines Lasthalteventils 11 oder 12 abgegriffene Steuerdruck in den Leitungen 15 oder 16, werden die Lasthalteventile 11, 12 zumindest weitgehend voll aufgesteuert. Da jedoch anwenderspezifische Vorgaben es erfordern können, eine bestimmte Querschnittsgröße zu begrenzen, sind, vorzugsweise, die mechanischen Begrenzungen 27 der Lasthalteventile 11, 12 dann wirksam, wie auch bei der Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers. D.h., die Lasthalteventile 11, 12 werden jeweils nur so weit aufgesteuert, wie dies die Begrenzungen 27 zulassen. Dabei können die Begrenzungen 27 an den Lasthalteventilen 11, 12 gleich oder unterschiedlich eingestellt sein.
  • Wird die Schwimmstellung aufgegeben, beispielsweise um wieder eine hydraulische Blockierung des Hydroverbrauchers V vorzunehmen oder eine Richtungssteuerung (nach links oder nach rechts) einzuleiten, dann werden die Steuerdrücke an beiden Aufsteuerseiten 47, 48 oder nur an einer Aufsteuerseite über die Steuerleitungen und den Entlastungsstrang 49 der Druckentlastung D zum Tank R entlastet.
  • Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform eines Lasthalteventils 11 (12) mit, optional, integrierter mechanischer Begrenzung 27, wie symbolisch in Fig. 1 angedeutet. Das Lasthalteventil 11 (12) weist einen Ventilkegel 28 auf, der hier eine konische Dichtfläche 29 zur Zusammenarbeit mit einem Sitz 30 in einem Ringeinsatz 33 aufweist. Der Ringeinsatz wird von Axialbohrungen 32 durchsetzt, die Teil des Rückschlagventils 13 (14) sind, das mit einem federbelasteten Schließplättchen 31 ausgestattet ist. Der Sitz 30 ist in der Arbeitsleitung A oder B zwischen der Seite des Hydroverbrauchers V und der Seite der Pumpen/Tank-Anordnung P, R angeordnet. Mit dem Ventilkegel 28 arbeitet ein Federwiderlager 34 zusammen, das von der Feder 35 beaufschlagt wird und den Ventilkegel 28 in die gezeigte Absperrstellung presst. Die Vorspannung der Feder 35 wird beispielsweise durch einen austauschbaren Einsatz 36 eingestellt. Alternativ könnte hier ein schraubverstellbares Federwiderlager (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
  • Die in das Lasthalteventil 11 (12) integrierte mechanische Begrenzung 27 umfasst einen durch eine Kontermutter 40 sicherbaren Schraubbolzen 38, der mit seinem Ende einen Anschlag 39 für das Federwiderlager 34 bildet und den Öffnungshub bzw. Öffnungsquerschnitt des Ventilkegels 28 im Sitz 30 begrenzt. Der Anschlag kann somit von außen verstellt werden. Alternativ könnte eine eingebaute Scheibe oder dgl. als Anschlag 39 dienen.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Hydrauliksteuerung H unterscheidet sich von der der Fig. 1 in nur einigen Details, auf die nachstehend eingegangen wird. Die Lasthalteventile 11, 12 sind in Fig. 3, optional, ohne mechanische Begrenzungen 27 ausgelegt. Ferner führen von den Steuerleitungen 23 und 24 Steuerleitungen 43 bzw. 44 zum Tank, in denen Düsen 45, 46 enthalten sind. Weiterhin sind zwischen der Steuerleitung 25 und den Abzweigungen der Steuerleitungen 43, 44 von den Steuerleitungen 23, 24 Düsen 41 und 42 eingesetzt. Diese Düsenbestückungen dienen dazu, den vom Und-Logikelement L aus der Leitung 9 von der Steuerdruckversorgung Z bereitgestellten Steuerdruck auf dem Weg zu den Aufsteuerseiten 47, 48 der Lasthalteventile 11, 12 zu modulieren, d.h., entweder gleich oder ungleich zu verringern, so dass an den Aufsteuerseiten 47, 48 entweder gleiche aber geringere Steuerdrücke als der von der Steuerdruckversorgung Z bereitgestellte Steuerdruck wirken, oder ungleiche Steuerdrücke niedriger als der von der Steuerdruckversorgung Z bereitgestellte Steuerdruck. Auf diese Weise lässt sich der maximale Aufsteuerquerschnitt jedes Lasthalteventils 11, 12 individuell auf anwenderspezifische Anforderungen einstellen, so dass weder eine mechanische Begrenzung 27 wie in Fig. 1 erforderlich ist, noch zusätzliche Senkbremsventile oder Vorspannventile oder Drosselventile. Die in den Steuerleitungen 15, 16 und 21, 22 gezeigten Düsen in Fig. 3 (wie auch in Fig. 1) stellen ebenfalls den aus der jeweiligen Arbeitsleitung A oder B abgegriffenen Steuerdruck für die jeweils andere Aufsteuerseite 47 oder 48 entsprechend ein, so dass auch bei der Richtungssteuerung des Hydroverbrauchers das jeweilige Lasthalteventil 11, 12 nur so weit aufgesteuert wird, wie es anwenderspezifischen Anforderungen entspricht.
  • Die weiteren Funktionen der Hydrauliksteuerung H in Fig. 3 entsprechen den anhand Fig. 1 geschilderten. Die Schwimmstellung wird ebenfalls durch gleichzeitiges moderates Bestromen beider Proportionalmagneten 4, 6 des Dreistellungs-Wege-Proportional-Richtungsschiebers W unter Mitwirkung des Und-Logikelementes L eingestelft.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Und-Logikelementes L, das beispielsweise in den Hydrauliksteuerungen H der Fig. 1 und 3 verwendbar ist, aber darüber hinaus auch in anderen Hydrauliksteuerungen, um dort einen Sicherheitsaspekt derart zu erbringen, dass nur bei Vorliegen zweier gleichzeitiger Drucksignale mit in etwa gleichen Druckwerten ein Druckübertragungsweg für einen anderen gegebenenfalls höheren Druck freigeschaltet wird.
  • Das Und-Logikelement L in Fig. 4 ist als Einschraubventil ausgebildet und in einen Block 52 in eine erste Steuerdruckkammer 53 eingeschraubt, die durch eine Verschlussschraube 55 verschlossen ist. An die erste Steuerdruckkammer 53 ist die Steuerleitung 1 (siehe Fig. 1 und 3) angeschlossen. In der ersten Steuerdruckkammer 53 ist ein Betätigungskolben 54 über einen durch einen Ventileinsatz 60 begrenzten Hub X abgedichtet verschiebbar (Schieberpassung). Der eine Betätigungskolben 54 ist als Topfkolben ausgebildet und enthält im Inneren in einer zweiten Steuerdruckkammer 57 einen weiteren Betätigungskolben 56 (z.B. einen Vollkolben), der aufgrund einer im einen Betätigungskolben 54 angeordneten Kopplung 66 (z.B. einem Sicherungsring) axial nur über einen Leerhub Y verstellbar ist. Die zweite Steuerdruckkammer 57 ist durch die Wand des einen Betätigungskolbens 54 zwischen dem Boden des einen Betätigungskolbens 54 und dem weiteren Betätigungskolben 56 an die Steuerleitung 2 (Fig. 1 und 3) angeschlossen.
  • Im unteren Ende der Bohrung im Block 52 befindet sich das Rückschlagventil 26, das z.B. durch einen im Ventileinsatz 60 verschiebbaren Stößel 58 entsperrbar ist. Der Stößel 58 wird durch eine Feder 59 in Sperrrichtung des Rückschlagventils 26 beaufschlagt und steht der Unterseite des weiteren Betätigungskolbens 56 gegenüber. Der eine Betätigungskolben 54 wird beispielsweise durch eine Rückstellfeder 62 zur in Fig. 4 gezeigte Position beaufschlagt.
  • In das Und-Logikelement L in Fig. 4 ist als Option eine 2/2-Wege-Schieberfunktion F eingegliedert, die Teil der anhand der Fig. 1 und 3 erläuterten Druckentlastung D ist. Unterhalb des Ventileinsatzes 60 ist die Steuerleitung 9 zur Steuerdruckversorgung Z angeschlossen, während der die Feder 59 enthaltende Raum mit der Leitung 25 zum Steuerdruckkreis 10 verbunden ist. Von der Leitung 25 zweigt der Entlastungsstrang 49 ab, der zu einem in der ersten Steuerdruckkammer 53 oberhalb des Ventileinsatzes 60 vorgesehenen Ringraum führt, an den über einen Kanal 61 im Ventileinsatz 60 der Tank R angeschlossen ist.
  • Zur Ausbildung der Schieberfunktion F weist das untere Ende des weiteren Betätigungskolbens 54 ein Schieberende 64 auf, und ist unterhalb des Ringraumes, zu dem der Entlastungsstrang 49 führt, ein Schieberbohrungsabschnitt 65 vorgesehen, dessen Innendurchmesser in etwa dem Außendurchmesser des Schieberendes 64 entspricht.
  • Funktion des Und-Logikelementes:
  • Führt keine der Steuerleitungen 1, 2 Steuerdruck, nehmen die Betätigungskolben 54, 56 beispielsweise die in Fig. 4 gezeichneten Lagen ein. Das Rückschlagventil 26 ist in der Sperrstellung. Die Steuerleitungen 25 und der Entlastungsstrang 49 sind zum Tank R druckentlastet.
  • Wird die Steuerleitung 1 mit Steuerdruck beaufschlagt, dann fährt der eine Betätigungskolben 54 über seinen Hub X nach unten, bis er gegebenenfalls auf einem im Ventileinsatz 60 angeordneten, elastischen Dichtungsring 63 aufsetzt. Da die Steuerleitung 2 keinen Steuerdruck führt, bleibt der andere Betätigungskolben 56 passiv, so dass der Stößel 58 nicht beaufschlagt wird. Führt die Steuerleitung 2 Steuerdruck, hingegen die Steuerleitung 1 keinen Steuerdruck, dann verfährt der weitere Betätigungskolben 56 über seinen Leerhub Y bis gegen die Kopplung 66, an der er abgefangen wird. Der eine Betätigungskolben 54 verbleibt in der in Fig. 4 gezeigten Position, so dass der Stößel 58 nicht beaufschlagt wird. Das Rückschlagventil 26 hält seine Sperrstellung.
  • Wenn jedoch beide Steuerleitungen 1, 2 zur gleichen Zeit (oder gegebenenfalls mit geringer zeitlicher Versetzung), beispielsweise durch gleichzeitige Bestromung beider Proportionalmagneten 4, 6 in den Fig. 1 und 3 mit Steuerdruck beaufschlagt sind, dann fährt der eine Betätigungskolben 54 über seinen Hub X nach unten bis zur Anlage auf dem Dichtring 63, und fährt der andere Betätigungskolben 56 über seinen Leerhub Y bis zur Anlage an der Kopplung 60. Die von beiden Betätigungskolben 54, 56 ausgeübten Betätigungskräfte addieren sich und verstellen den Stößel 58 nach unten, so dass das Rückschlagventil 26 hydraulisch entsperrt wird und den Steuerdruck aus der Steuerleitung 9 in die Steuerleitung 25 einspeist. Durch die Schieberfunktion F wird dann der Entlastungsstrang 49 vom Tank R getrennt, da das Schieberende 64 in den Schieberbohrungsabschnitt 65 eingefahren ist und absperrt. Auf diese Weise wird in den Fig. 1 und 3 die Schwimmstellung eingestellt.
  • Sobald der Steuerdruck in der Steuerleitung 1 oder 2 oder die Steuerdrücke in den Steuerleitungen 1 und 2 abgebaut werden (beide Proportionalmagneten 4, 6 stromlos), drückt die Feder 59 den Stößel 58 wieder nach oben auf Anschlag, so dass das Rückschlagventil 26 seine Sperrstellung einnimmt. Steuerdruckreste in den ersten und zweiten Steuerdruckkammern 53, 57 bauen sich über die Schieberpassungen zum Tank R ab, während gleichzeitig das Schieberende 64 aus dem Schieberbohrungsabschnitt 65 gezogen wird, und den Entlastungsstrang 49 ebenfalls mit dem Tank R verbindet, so dass der Steuerdruckkreis 10 druckentlastet wird.
  • Die in das Und-Logikelement L von Fig. 4 integrierte Schieberfunktion F ist nur eine Option. An ihrer Stelle wäre es denkbar, wie in Fig. 4 gestrichelt angedeutet, vom die Feder 59 enthaltenden Raum eine Steuerleitung 49' zum Tank R vorzusehen, in der eine Düse 50 und/oder ein Entlastungsschaltventil 51 enthalten ist bzw. sind. Ist nur die Düse 50 vorgesehen, wird zwar ein geringer Verluststrom permanent auftreten, wenn das Rückschlagventil 26 entsperrt ist. Dieser Verluststrom ist vernachlässigbar, dient jedoch der Druckentlastung. Ist das EntlastungsSchaltventil 51 vorgesehen, muss dieses betätigt werden, um die Druckentlastung wirksam werden zu lassen. Die Düse 50 könnte im letztgenannten Fall als flankierende Dämpfungsmaßnahme vorgesehen sein.
  • Erfindungsgemäß werden zum Aufsteuern der Lasthalteventile 11, 12 zumindest bei Einstellen der Schwimmstellung an den Aufsteuerseiten 47, 48 der Lasthalteventile 11, 12 Steuerdrücke bis zu etwa 60 bar, wie von der Steuerdruckversorgung Z bereitgestellt, eingesetzt, obwohl die Steuerdrucksignale in den Steuerleitungen 1, 2 schwächer sein können, z.B. nur 20 bis 40 bar, um Erwärmungsprobleme der Proportionalmagneten 4, 6 bei längerer Dauer der Schwimmstellung auszuschließen. Die Proportionalmagneten 4, 6 werden sozusagen nur benutzt, um gleichzeitig zwei Steuerdrucksignale in den Steuerleitungen 1, 2 mit relativ moderater Höhe aufzubringen, um das Und-Logikelement L zum Ansprechen zu bringen und das Rückschlagventil 26 zu entsperren, damit der höhere Steuerdruck von der Steuerdruckversorgung Z zum Aufsteuern der Lasthalteventile 11, 12 nutzbar ist.

Claims (14)

  1. Hydrauliksteuerung (H) eines doppeltwirkenden Hydroverbrauchers (V), mit einem Dreistellungs-Proportional-Richtungsschieber (W) zwischen einer Druckquellen/Tank-Anordnung (P, R) und aus einem mit einer Steuerdruckversorgung (Z) verbundenen Steuerdruckkreis (10) aufsteuerbare Lasthalteventile (11, 12) enthaltenden Arbeitsleitungen (A, B) des Hydroverbrauchers (V), wobei eine Schwimmstellung des Hydroverbrauchers (V) mit aufgesteuerten Lasthalteventilen durch gleichzeitiges und gleiches Bestromen zweier Proportionalmagneten (4, 6) des Dreistellungs-Proportional-Richtungsschiebers (W) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerdruckkreis (10) ein durckabhängig ansprechendes, hydraulisches Und-Logikelement (L) vorgesehen ist, das ausschließlich in eingestellter Schwimmstellung Verbindungen (19, 20, 23, 24, 25) zwischen der Steuerdruckversorgung (Z) und Aufsteuerseiten (47, 48) der Lasthalteventile (11, 12) frei schaltet.
  2. Hydrauliksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Verbindungen an den Aufsteuerseiten (47, 48) der beiden Lasthalteventile (11, 12) gleiche Steuerdrücke einstellbar sind.
  3. Hydrauliksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Verbindungen an den Aufsteuerseiten (47, 48) ungleiche Steuerdrücke einstellbar sind, vorzugsweise über unterschiedliche Düsenbestückungen (41, 42, 45, 46) in den Verbindungen und in an die Verbindungen angeschlossenen Entlastungsleitungen (43, 44) zum Tank.
  4. Hydrauliksteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Logikelement (L) eine einen Entlastungsstrang (49, 49') zum Tank (R) umfassende Druckentlastung (D) zumindest für die Verbindungen zu den Aufsteuerseiten (47, 48) zugeordnet ist.
  5. Hydrauliksteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastung (D) in das Logikelement (L) eingegliedert ist, vorzugsweise mit einer den Entlastungsstrang (49) überwachenden Schieberfunktion (F).
  6. Hydrauliksteuerung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastung (D) im Entlastungsstrang (49') eine Düse (50) und/oder ein Entlastungsschaltventil (51) enthält.
  7. Hydrauliksteuerung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedes Lasthalteventil (11, 12) eine anwendungsspezifische und mechanische Begrenzung (27) eines Aufsteuerquerschnittes eingegliedert ist, vorzugsweise ein schraubverstellbarer oder austauschbar eingebauter Begrenzungsanschlag (39).
  8. Hydraulisches Logikelement (L) für Hydrauliksteuerungen (H), dadurch gekennzeichnet, dass das Logikelement ein Und-Logikelement (L) ist, ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil (26) sowie zwei in Reihe geschaltete Betätigungskolben (54, 56) für das Rückschlagventil (26) enthält, deren jeder mit einem von zwei Steuerdrücken aus einer von zwei Steuerleitungen (1, 2) beaufschlagbar ist, und dass das Rückschlagventil (26) ausschließlich bei gleichzeitigem Anliegen zumindest in etwa gleicher Steuerdrücke in den Steuerleitungen (1, 2) entsperrbar ist.
  9. Hydraulisches Logikelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entsperrstößel (58) des Rückschlagventils (26) durch Federkraft (59) in Schließrichtung des Rückschlagventils (26) belastet ist, und dass zwischen den Betätigungskolben (54, 56) eine einen relativen Leerhub (Y) begrenzende Kopplung (66) vorgesehen ist.
  10. Hydraulisches Logikelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Betätigungskolben (54), vorzugsweise, ein in einer ersten Steuerdruckkammer (53) über einen begrenzten Hub (X) verfahrbarer Topfkolben ist, der den anderen, vorzugsweise als Vollkolben ausgebildeten, Betätigungskolben (56) in einer zweiten Steuerdruckkammer (57) axial verschiebbar aufnimmt und die Kopplung (66) enthält, und dass der Stößel (58) vom anderen Betätigungskolben (56) betätigbar ist.
  11. Hydraulisches Logikelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für eine in das Logikelement (L) eingegliederte 2/2-Wege-Schieberfunktion (F) des einen Betätigungskolbens (54) die erste Steuerdruckkammer (53) einen, vorzugsweise durch einen Dichtring (63) begrenzten, Schieberbohrungsabschnitt (65) für ein Schieberende (64) des einen Betätigungskolbens (54) aufweist, dass an den Schieberbohrungsabschnitt (65) ein Tank (R) und ein mit dem Rückschlagventil (26) verbundener Entlastungsstrang (49) angeschlossen sind, und dass über die 2/2-Wege-Schieberfunktion (F) der Entlastungsstrang (49) und der Tank (R) wahlweise verbindbar oder trennbar sind.
  12. Hydraulisches Logikelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (26) in Sperrrichtung mit Steuerdruck aus einer Steuerdruckversorgung (Z) beaufschlagt ist, und über beide Betätigungskolben (54, 56) entsperrt die Steuerdruckversorgung (Z) mit wenigstens einer Steuerleitung (25) zu einem druckabhängig betätigbaren Ventil (11, 12), vorzugsweise einem gegen Federkraft (35) aufsteuerbaren Lasthalteventil, verbindet.
  13. Hydraulisches Logikelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Logikelement (L) als Einschraubventil ausgebildet ist.
  14. Hydraulisches Logikelement nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Logikelement (L) in einen Steuerdruckkreis (10) einer Hydrauliksteuerung (H) für einen doppelseitig beaufschlagbaren Hydroverbraucher (V) eingegliedert ist und in einer Schwimmstellung des Hydroverbrauchers (V) die Steuerdruckversorgung (Z) mit Aufsteuerseiten (47, 48) von Lasthalteventilen (11, 12) verbindet.
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