WO2005052268A1 - Hydraulische steueranordnung - Google Patents

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WO2005052268A1
WO2005052268A1 PCT/DE2004/002565 DE2004002565W WO2005052268A1 WO 2005052268 A1 WO2005052268 A1 WO 2005052268A1 DE 2004002565 W DE2004002565 W DE 2004002565W WO 2005052268 A1 WO2005052268 A1 WO 2005052268A1
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WO
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pressure
control
valve
arrangement according
control arrangement
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/002565
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Kauss
Vincent Guyard
Original Assignee
Bosch Rexroth Ag
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Publication date
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Priority to US10/580,715 priority patent/US7454906B2/en
Priority to EP04802777A priority patent/EP1711662B1/de
Priority to JP2006540157A priority patent/JP4682148B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/008—Reduction of noise or vibration
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E02F9/2214—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing the shock generated at the stroke end

Definitions

  • Hydraulic control arrangement The invention relates to a hydraulic control arrangement for controlling a work tool of a mobile implement according to the preamble of claim 1.
  • Such control arrangements are used, for example, in excavators, backhoe loaders to actuate a boom and a shovel articulated thereon.
  • These work tools are operated by means of hydraulic cylinders, the pressure chambers of which can be connected to a variable displacement pump or a tank via a control block.
  • a problem with such work machines is that at the end of a movement of the work tool, its comparatively large mass has to be braked.
  • vibrations occur at the end of the pivoting movement, which make it difficult for the driver to bring the bucket into the desired position.
  • These vibrations are caused by the kinetic energy to be dissipated during the braking process, by means of which the hydraulic cylinders of the working device are subjected to a force which acts counter to the direction in which the hydraulic cylinders were subjected to the swiveling movement.
  • a vibration damping module is proposed in US Pat. No. 6,474,064 B1, in which the vibration damping module Tool build-up pressure in a drain line between the hydraulic cylinder and the control block can be reduced to a low pressure side via a valve arrangement, in the present case to a feed line between the control block and the hydraulic cylinder. This reduces the pressure difference in the flow and in the discharge, so that the vibrations mentioned at the beginning are damped.
  • 6,474,064 Bl has a damping valve connecting the flow and the drain line, which is biased in the closing direction by a spring and whose oppositely effective control chambers can be acted upon with a pressure difference which corresponds to the pressure drop in the flow line or . correspond to the check valve arranged in the drain line.
  • this damping valve is acted upon by the pressure difference across the check valve of the flow into its closed position.
  • the damping valve is brought into an opening position via the pressure drop occurring in the pressure medium outlet via the check valve arranged therein, in which the pressure medium supply and the pressure medium return are connected to one another - the vibrations are damped and very quickly dismantled.
  • a disadvantage of this known solution is that a considerable outlay in terms of device technology is required, since two check valves and the damping valve associated with the two lines are provided both in the flow line and in the return line and via one complex ductwork must be connected.
  • the invention is based on the object of creating a hydraulic control arrangement for controlling a work tool of a mobile work device, with which the generation of vibrations when braking the work device can be avoided with minimal effort or at least limited to an acceptable level.
  • the hydraulic control arrangement has a vibration damping device for damping the aforementioned vibrations, with two pilot-operated check valves arranged in opposite directions, which are arranged in a connecting line between the pressure medium inlet and outlet.
  • the check valves are each acted upon in the opening direction by the pressure in the outlet or in the flow and in the closing direction by this pressure and with the force of a spring.
  • the device according to the invention with two pilot operated shut-off valves is extremely simple and can be constructed therefore easier and cheaper to manufacture than the constructions described above.
  • a damping nozzle can be provided in the connection line between the two shut-off valves.
  • the hydraulic control arrangement according to the invention is of particularly compact construction if the two shut-off valves are integrated in the control slide, so that existing systems can be retrofitted by replacing the control slide.
  • control slide has an axial bore which forms the connecting line and into which the two check valves are inserted.
  • this axial bore is expanded on both sides to form spring spaces for a spring of the respective check valve via a radial shoulder, which forms a valve seat for a valve body of the check valve.
  • the valve body of the shut-off valve is advantageously designed with a surface difference, the outlet surface acting in the opening direction being able to be subjected to the discharge pressure.
  • the channel guide is particularly simple if the spring chamber of the check valve can be connected to the tank connection or a low-pressure side after a predetermined stroke, so that the spring chamber is relieved of pressure after this stroke and the forces acting in the closing direction on the closing body are reduced accordingly ,
  • the valve body is designed as a hollow piston and has a transverse nozzle bore in a radially recessed area of its piston jacket, which interacts with a bore star of the control slide in order to apply the pressure in the outlet to the spring chamber.
  • the stroke of the valve body of the check valve can be limited by a stop sleeve inserted into the control slide.
  • a nozzle is formed in the casing of the control slide, via which the pressure in the outlet can be applied to the spring chamber of the outlet-side shut-off valve.
  • This nozzle is closed after an initial stroke of the control slide.
  • the shut-off valve on the outlet side is held closed by the pressure acting in the outlet, although its spring chamber is connected to the tank chamber via the jacket opening, so that the connecting line according to the invention cannot be opened with a small stroke of the control slide.
  • This nozzle is arranged parallel to the nozzle bore and can be controlled by the valve body of the check valve.
  • the closing movement of the valve bodies of the check valves is damped in that the play between the valve body and a guide is made relatively narrow.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a control arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a section through a proportional valve for a control arrangement according to FIG. 1
  • 3 shows a detailed illustration of the proportional valve from FIG. 2
  • FIG. 4 shows a detailed illustration of a directional valve of a further exemplary embodiment of a control arrangement according to the invention.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of a control arrangement
  • swivel cylinders 2, 4 of a mobile working device for example an excavator loader
  • boom 8 of which carries a shovel 6 in the horizontal direction ie. H. to pivot parallel to the floor (drawing plane in Figure 1).
  • pivot cylinders 2, 4 are supported on the frame of the backhoe loader lying side by side in the horizontal direction and act on the boom 8 via a link arrangement 10.
  • the control block consists of a number of valve disks, of which one valve disk 14 is assigned to the two swivel cylinders 2, 4, while the others
  • Valve discs of other consumers of the backhoe loader For example, the swivel cylinder for the bucket, the swivel cylinder for swiveling the boom in the vertical direction, the slewing gear drive, etc. are assigned.
  • the basic structure of such a control block is described in the RD information sheet of the applicant with the number RD 64 127, so that only the elements essential to the invention need to be discussed here.
  • the valve disk 14 which forms the control arrangement according to the invention essentially consists of an LS directional valve arrangement 16 with a proportionally adjustable directional valve, via which the pressure medium flow direction and the pressure medium speed can be set.
  • This directional valve forms a metering orifice with which a pressure compensator of the LS directional valve arrangement is assigned.
  • LS systems with downstream pressure compensators it is achieved that with a sufficient quantity of pressure medium supplied, there is a certain pressure difference across the metering orif regardless of the load pressures of the hydraulic consumers, so that the pressure medium speed is independent of the individual load pressure of the consumer.
  • the highest load pressure of the consumers controlled via the control block is tapped via an LS line 13 with changeover valves and fed to a pump regulator of the variable displacement pump 12, so that this delivers a pump pressure which, with sufficient supply to all consumers, is above the highest by a predetermined pressure difference Load pressure is.
  • LS systems reference is made to DE 199 04 616 AI.
  • the valve disk 14 has a pressure medium inlet P and a pressure medium return S as well as two working connections A, B which are connected to the swivel cylinders 2, 4.
  • the working connections A, B are each connected to annular spaces 18, 20 of the swivel cylinders 2, 4, which in turn are connected by diagonal lines with the cylinder chamber 22, 24 of the other pivot cylinder 2, 4 are connected.
  • the two working connections A, B of the valve disk 14 are connected to the swivel cylinders 2, 4 via a flow 26 or a flow 28.
  • the valve disk 14 is designed with a vibration damping device 30, which is indicated in FIG. 1 by a double-dotted line.
  • This vibration damping device 30 has two oppositely arranged, pilot-operated check valves 32, 34, which are arranged in a connecting line 36 connecting the flow 26 to the outlet 28.
  • a damping nozzle 38 for damping high-frequency pressure fluctuations is formed between the two check valves 32, 34.
  • the check valves 32, 34 are each pressurized in the opening direction via an unlocking channel 40, 42 and in the closing direction via a channel 44, 46 with the pressure in the feed 26 and in the drain 28.
  • a control chamber of the check valves 32, 34 which is effective in the closing direction can each be connected to the tank T via a relief device 48, 50.
  • This relief device 48, 50 controls the connection to the tank T only after a predetermined initial stroke of a control slide of the LS directional control valve arrangement 16.
  • FIG. 2 A concrete embodiment of the vibration damping device 30 is now explained in FIG. 2, in which the latter is integrated in the control slide 52.
  • the valve disk 14 shown in partial view has a valve bore 54 in which the control slide 52 is guided so as to be axially displaceable.
  • On the outer circumference of the spool are a flow control groove 56, two connecting tion control grooves 58, 60 and a sequence control groove 62 are formed.
  • the valve bore 54 is in the radial direction to a tank chamber 64, a flow chamber 66, a connection chamber 68 arranged downstream of the LS pressure compensator, not shown, a pressure compensator chamber 70 arranged upstream of the LS pressure compensator, an inlet chamber 72, a further connection chamber 74 arranged downstream of the pressure compensator Drain room 76 and another tank room 78 expanded.
  • Control edges 80, 82 with fine control notches are formed on the adjacent ring end faces of the connection control groove 58 and the connection control groove 60, via which a connection from the inlet space 72 to is made when the control slide 52 is displaced axially to the left or right in FIG Pressure compensator chamber 70 is controllable.
  • connection from the discharge space 76 to the tank space 78 or to the connection space 74 can be opened via two control edges 84, 86 formed by the discharge control groove 62.
  • the two control edges 88, 90 formed by the flow control groove 56 control the connection from the flow space 66 to the tank space 64 or from the connection space 68 to the flow space 66 when the control slide 52 is axially displaced. All mentioned control edges are designed with fine control notches (see also the RD leaflet mentioned).
  • the control slide 52 has an axial bore, via which the connecting line 46 is formed according to FIG. 1.
  • the connecting line 46 In this connecting line 46, the check valve 32 assigned to the flow and the check valve 34 assigned to the return are arranged.
  • a nozzle body In the flow area between the shut-off valves 32, 34, a nozzle body is inserted into the connecting line 46, which forms the damping nozzle 38.
  • the two pilot-operated check valves 32, 34 have an identical structure, which is explained below with reference to FIG. 3, which shows the check valve 32 in an enlarged view.
  • the connecting line 46 is widened step-wise toward its two end sections, so that a valve seat 94 and a spring chamber 96 adjoining it are formed.
  • a valve body 98 designed as a hollow piston is prestressed against the valve seat 94 by means of a spring 100, which in turn is supported on a support sleeve 102 which is inserted into the spring chamber 96 and is fixed in position in the axial direction by the locking screw 92.
  • valve body 98 is stepped back towards the valve seat 94, its maximum outside diameter corresponding to the diameter of the spring chamber 96, the valve body 98 being stepped back towards the valve seat 94.
  • the radially recessed part 102 of the valve body 98 forms, with the inner circumferential wall of the control slide 52, an annular pilot control chamber 104, which is connected to the flow chamber 66 via a bore star 106 of the control slide 52.
  • annular pilot control chamber 104 which is connected to the flow chamber 66 via a bore star 106 of the control slide 52.
  • Valve body 98 has a nozzle bore 108 which opens into the interior of valve body 98, so that pilot chamber 104 is connected to spring chamber 96 through this nozzle bore 108.
  • the jacket of the control slide 52 is provided with jacket openings 110 which, in the basic position of the control slide 52 shown, are covered by an annular web 112 between the flow chamber 66 and the tank chamber 64. With an axial displacement of the control slide 52 from this neutral position to the left, these openings 110 are opened, so that a connection between the spring chamber 96 and the tank chamber 64 is opened and the valve body 98 is relieved in the opening direction.
  • the opening cross section of the nozzle bore 108 is substantially smaller than that of the open jacket openings 110, so that the pressure medium volume flow flowing out to the tank T is greater than the pressure medium volume flow flowing through the nozzle bore 108.
  • the stop sleeve 101 is designed such that the rear of the valve body 98 cannot control the manhole openings 110. As already mentioned, the construction of the pilot-operated shut-off valve 34 is identical, so that explanations in this regard are unnecessary.
  • the boom 8 is pivoted, for example the annular space 18 of the pivot cylinder 2 and the cylinder space 24 of the pivot cylinder 4 being supplied with pressure medium and the two other pressure spaces 20, 22 being connected to the tank T, so that the boom 8 is pivoted to the left in the illustration according to FIG. 1.
  • the control slide 52 is acted upon by a pilot control device with a control pressure difference, so that it is shifted from the neutral position shown to the right (FIG. 2).
  • the connection from the inlet space 72 to the pressure balance space 70 is opened via the control edge 80, and the pressure medium flows through the
  • the control edge 88 opens its connection to the flow space 66, so that the pressure medium can flow via the flow space 66 and the working port A to the pressure spaces 18, 24 of the swivel cylinders 2, 4.
  • the pressure compensator adjusts itself to a control position in which the pressure drop across the metering orifice (controlled cross-section between the inlet chamber 72 and the pressure compensator chamber 70) is kept constant regardless of the load pressure.
  • the axial displacement of the control slide 52 to the right also opens the connection from the discharge space 76 to the tank space 78, so that the pressure medium can flow out of the pressure spaces 22, 20 of the swivel cylinders 2, 4 to the tank T.
  • the boom 8 is accelerated accordingly to the left and then moves with a constant Speed. Since the control slide 52 is shifted to the right from its position shown in FIG. 2, the jacket openings 110 assigned to the check valve 32 are blocked by the annular web 112, so that the valve body 98 of the check valve 32 is acted upon in the closing direction by the pressure on the supply side, the spring chamber 96 thereof (see FIG. 3) is connected to the flow space 66 via the bore star 106 and the nozzle bore 108.
  • the jacket opening 110 of the control slide 52 assigned to the outlet-side shutoff valve 34 is opened towards the tank chamber 78, so that the rear of the valve body 98 of the shutoff valve 34 is relieved.
  • the valve body 98 of the check valve 34 can be lifted off its valve seat 94 by the pressure acting on its annular end face in the outlet space 76 even at a constant speed of the boom 8, so that the outlet pressure is also present in the connecting line 36 and the valve body 98 of the check valve 32 in the opening direction.
  • this remains in its closed position at constant boom speed, since the significantly higher inlet pressure acts on the rear.
  • the pilot control device is reset and the boom 8 is braked accordingly quickly.
  • the boom tries to move further due to its inertia, so that the pressure in the pressure chambers 22, 20 of the swivel cylinders 2, 4 increases - as described at the beginning. This leads to an increase in the pressure in the outlet 28.
  • This pressure is also present in the pilot control chamber 104 at the right end section of the control spool 52 (see FIG. 2), so that the annular end face of the pilot valve 98 resulting from the area difference of the pilot piston 98 Check valve 34 is acted upon by this increased discharge pressure.
  • the back of the outlet-side shutoff valve 34 is pressurized in the outlet space 76, so that its valve body is biased into the closed position.
  • the spring chamber 96 of the check valve 34 is relieved via the jacket openings 110 at the right end section of the control slide 52 to the tank chamber 78, so that the valve body 98 of the check valve 34 through the on it Ring end face acting increased pressure in the drain space 76 can be opened against the force of the spring 100, and the connecting line 46 is opened.
  • the valve body 98 of the shut-off valve 32 (FIG.
  • the connection of the jacket openings 110 to the tank space 78 is also controlled accordingly, so that the valve body 98 of the outlet-side shutoff valve 34 is again subjected to the outlet pressure in the closing direction.
  • the valve body 98 of the blocking valve 32 would also be returned in its closing direction - the damping according to the invention could not be achieved with the required effectiveness.
  • the closing bodies 98 are guided in the control slide 52 with a relatively close fit, so that a damping effect is achieved solely by this fit and the spring chamber (96) is sealed. Additional damping takes place via the damping nozzle 38 in the connecting line 36.
  • the damping of the valve body closing movement of the check valves 32, 34 is selected such that the closing movement is delayed until the vibrations mentioned are reduced when the boom 8 is braked.
  • the control arrangement according to FIG. 4 can be modified.
  • two nozzles 114, 116 are provided in the casing of the control slide 52, via which the spring spaces 96 of the check valves 32, 34 are each connected directly to the flow space 66 and the drain space 76.
  • the nozzle 116 connects the spring chamber 96 of the shut-off valve 34 to the outlet space 76 in addition to the nozzle bore 108, so that the shut-off valve 34 on the outlet side is kept closed due to the larger effective connection cross-section, although the jacket openings 110 open the connection to the tank to have.
  • This outlet-side nozzle 116 is at an axial displacement of the control slide 52 after a certain stroke s ( Figure 4), which is larger than the one described above Stroke h controlled so that the check valve 34 corresponds to the above-described embodiment in terms of function during the following stroke.
  • the rear end face of the valve body 98 is in each case provided with a chamfer 118, so that the mouth region of the nozzles 114, 116 is not covered in the closed position of the valve body 98.
  • the nozzles 114, 116 have no or negligible effect in the case of large deflections of the control slide (stroke> s), since these are controlled when the control slide 52 is deflected and the chamfered valve bodies 98 of the check valves 32, 34 during the damped closing movement described above Back of the valve body 98 are controlled as long as they are lifted off the valve seat 94. Only when the vibrations are reduced and when the valve bodies 98 are placed on their valve seat 94 are these nozzles 114, 116 opened again.
  • the variant shown in FIG. 4 can be used, for example, to prevent the control slide 52 from being adjusted quickly and at short intervals and the backhoe loader with its boom 8 dropping down the slope, even though the control slide 52 was actuated in such a way that a boom movement directed uphill is carried out should.
  • the effect of the damping device according to the invention is overridden by the additional nozzles 114, 116 when the control spool 52 is moved slightly and the vibrations described at the outset are accepted.
  • the two relief devices 48, 56 (according to FIG. 1) are described in FIGS. 2, 3 and 4.
  • NEN embodiments formed by the jacket openings 110 of the spool 52, via which the connections of the spring chamber 96 to the tank chamber 64 can be controlled and which are controlled at short strokes h of the spool 52 from its neutral position.
  • the unlocking channels 40, 42 indicated in FIG. 1 are formed in the specific exemplary embodiments by the bore stars 106 and the pilot control chambers 104, via the annular end faces of the valve bodies 98 of the shutoff valves 32, 34, which are effective in the opening direction, with the pressure in the feed 26 or in the drain 28 are applied.
  • the vibration damping device has two pilot-operated check valves arranged in opposite directions, which are arranged in a connecting line between a pressure medium inlet and a pressure medium outlet.
  • the check valves are acted upon in the opening direction by the pressure in the outlet or in the flow and in the closing direction also by this pressure and the force of a spring.
  • Connection control groove 60 Connection control groove 62 Drainage control groove 64 Tank compartment Flow space connecting space Pressure compensator space Inlet space connecting space Drainage space Tank space Control edge Control edge Control edge Control edge Control edge Locking screws Valve seat Spring space Valve body Spring Stop sleeve Reset valve body Pre-control space Bore star Nozzle bore Sheath breakthrough Ring web Nozzle Nozzle Chamfer

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines ein Arbeitswerkzeug (8) eines mobilen Arbeitsgeräts betätigenden hydraulischen Verbrauchers (2, 4), der mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung (30) zur Dämpfung von Schwingungen beim Abbremsen des Arbeitswerkzeugs versehen ist. Erfindungsgemäss hat die Schwingungsdämpfungseinrichtung zwei gegenläufig angeordnete vorgesteuerte Sperrventile (32, 34), die in einer Verbindungsleitung (34) zwischen einem Druckmittelzulauf (26) und einem Druckmittelablauf (28) angeordnet sind. Die Sperrventile werden in Öffnungsrichtung vom Druck im Ablauf (28) bzw. im Vorlauf (26) und in Schliessrichtung ebenfalls von diesem Druck und der Kraft einer Feder beaufschlagt. Nach einem vorbestimmten Anfangshub eines Steuerschiebers (52) der Steueranordnung kann der in Schliessrichtung auf das ablaufseitige Sperrventil wirkende Druck abgebaut werden, so dass dieses vom Druck im Ablauf geöffnet und die Verbindungsleitung zwischen Vorlauf und Rücklauf aufgesteuert wird.

Description

Beschreibung Hydraulische Steueranordnung Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines Arbeitswerkzeuges eines mobilen Arbeitsgeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Steueranordnungen werden beispielsweise bei Baggern, Baggerladern eingesetzt, um einen Ausleger und eine daran angelenkte Schaufel zu betätigen. Die Betätigung dieser Arbeitswerk:zeuge erfolgt mittels Hydraulikzylindern, deren Druckräume über einen Steuerblock mit einer Verstellpumpe oder einem Tank verbindbar sind. Ein Problem bei derartigen Arbeitsmaschinen besteht darin, dass am Ende einer Bewegung des Arbeitswerkzeuges dessen vergleichsweise große Masse abgebremst werden muss. So treten beispielsweise beim seitlichen Verschwenken eines Auslegers eines Baggeitrladers um eine Vertikalachse am Ende der Schwenkbeweg ing Schwingungen auf, die es dem Fahrer erschweren, die Schaufel in die von ihm gewünschte Position zu bringen. Diese Schwingungen werden durch die während des Abbremsvorganges abzubauende kinetische Energie verursacht, über die die Hydraulikzylinder des Arbeitsgerätes mit einer Kraft beaufschlagt werden, die entgegen der Richtung wirkt, in der die Hydraulikzylinder bei der Schwenk- bewegung beaufschlagt waren. Es entsteht eine Schwingung, die solange anhält, bis die kinetische Energie innerhalb des Hydrauliksystems abgebaut ist.
Zur Vermeidung derrartiger Schwingungen wird in der US 6,474 064 Bl ein Scrwingungsdämpfungsmodul vorgeschlagen, bei dem der sich während des Abbremsens des Arbeits- Werkzeugs aufbauende Druck in einer Ablaufleitung zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Steuerblock über eine Ventilanordnung zu einer Niederdruckseite, im vorliegenden Fall zu einer Vorlaufleitung zwischen dem Steuerblock und dem Hydraulikzylinder abgebaut werden kann. Dadurch wird die Druckdifferenz im Vorlauf und im Ablauf verringert, so dass die eingangs genannten Schwingungen ge- dämpft werden. Die in der US 6,474 064 Bl eingesetzte Ventilanordnung des Schwingungsdämpfungsmoduls hat ein die Vorlauf- und die Ablaufleitung verbindendes Dämpfungsventil, das über eine Feder in Schließrichtung vorgespannt ist und dessen entgegengesetzt wirksame Steuerräume mit einer Druckdifferenz beaufschlagbar sind, die dem Druckabfall über einem in der Vorlaufleitung bzw. der Ablaufleitung angeordneten Rückschlagventil entsprechen.
Solange das Arbeitswerkzeug beschleunigt oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, wird dieses Dämpfungsventil durch die Druckdifferenz über dem Sperrventil des Vorlaufs in seine Schließstellung beaufschlagt. Beim Abbremsen des Auslegers und beim Auftreten der vorbeschriebenen Reaktionskräfte wird das Dämpfungs- ventil über die im Druckmittelablauf über dem darin angeordneten Rückschlagventil entstehenden Druckabfall in eine Öffnungsposition gebracht, in der der Druckmittel- Vorlauf und der Druckmittelrücklauf miteinander verbunden sind - die Schwingungen werden gedämpft und sehr schnell abgebaut .
Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist, dass ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich ist, da sowohl in der Vorlauf- als auch in der Rücklauf- leitung zwei Rückschlagventile und das beiden Leitungen zugeordnete Dämpfungsventil vorgesehen und über eine komplexe Kanalführung miteinander verbunden werden müssen.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, eine hydraulische Steueranordung zur AnSteuerung eines Arbeitswerkzeugs eines mobilen Arbeitsgeräts zu schaffen, mit dem das Entstehen von Schwingungen beim Abbremsen des Arbeitsgerätes mit minimalem Aufwand vermeidbar oder zumindest auf ein akzeptables Maß begrenzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß hat die hydraulische Steueranordnung eine Schwingungsdämpfungseinrichtung zur Dämpfung der vorgenannten Schwingungen, mit zwei gegenläufig angeordneten vorgesteuerten Sperrventilen, die in einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckmittelvorlauf und -ablauf angeordnet sind. Die Sperrventile sind jeweils in Öffnungsrichtung vom Druck im Ablauf bzw. im Vorlauf und in Schließrichtung ebenfalls von diesem Druck und mit der Kraft einer Feder beaufschlagt. Nach einem vorbestimmten Hub eines Steuerschiebers eines die Druckmittelströmung zum und vom Verbraucher steuernden Wegeventils «wirkt in Schließrichtung auf das ablaufseitige Sperrventil nur noch der Tankdruck oder ein vergleichbar niedriger Druck, so dass der erhöhte Druck im Ablauf ausreicht, um das Sperrventil gegen die Kraft der Feder und gegen den nun wirksamen Niederdruck zu öffnen, so dass der Druck zwischen Vorlauf- und Ablaufleitung ausgeglichen und die genannten Schwingungen gedämpft werden können.
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei vorgesteu- erten Sperrventilen (oder ähnlich wirkenden Ventilanordnungen) ist äußerst einfach aufgebaut und lässt sich daher einfacher und billiger als die vorbeschriebenen Konstruktionen herstellen.
Zur Dämpfung Druckschwankungen kann in der Verbin- dungsleitung zwischen den beiden Sperrventilen eine Dämpfungsdüse vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße hydraulische Steueranordnung ist besonders kompakt aufgebaut, wenn die beiden Sperrventile in den Steuerschieber integriert sind, so dass durch Austausch des Steuerschiebers eine Nachrüstung bestehender Anlagen ermöglicht ist .
Bei derartigen Lösungen wird es bevorzugt, wenn der Steuerschieber eine Axialbohrung hat, die die Verbindungsleitung ausbildet und in die die beiden Sperrventile eingesetzt sind.
Bei einer vorteilhaften Variante ist diese Axialboh- rung beidseitig zu Federräumen für eine Feder des jeweiligen Sperrventils über eine Radialschulter erweitert, die einen Ventilsitz für einen Ventilkörper des Sperrventils ausbildet. Der Ventilkörper des Sperrventils wird vorteilhafter Weise mit einer Flächendifferenz ausgeführt, wobei die in Öffnungsrichtung wirksame Ringfläche mit dem Ablaufdruck beaufschlagbar ist. Die Kanalführung ist besonders einfach, wenn der Federraum des Sperrventils jeweils über Manteldurchbrüche des Steuerschiebers nach einem vorbestimmten Hub mit dem Tankanschluss oder einer Niederdruckseite verbindbar ist, so dass nach diesem Hub der Federraum druckentlastet ist und entsprechend die in Schließrichtung auf den Schließkörper wirkenden Kräfte verringert werden. Bei einer bevorzugten Variante ist der Ventilkörper als Hohlkolben ausgeführt und hat in einem radial zurückgesetzten Bereich seines Kolbenmantels eine Düsen-Quer- bohrung, die mit einem Bohrungsstern des Steuerschiebers zusammenwirkt, um den Federraum mit dem Druck im Ablauf zu beaufschlagen.
Der Hub des Ventilkörpers des Sperrventils lässt sich durch eine in den Steuerschieber eingesetzte Anschlaghülse begrenzen.
Bei einem Ausführungsbeipiel der Erfindung ist im Mantel des Steuerschiebers eine Düse ausgebildet, über die der Federraum des ablaufseitigen Sperrventils mit dem Druck im Ablauf beaufschlagbar ist. Diese Düse wird nach einem Anfangshub des Steuerschiebers zugesteuert. Durch diese Maßnahme wird das ablaufseitige Sperrventil durch den im Ablauf wirkenden Druck zugehalten, obwohl sein Federraum über den Manteldurchbruch mit dem Tankraum verbunden ist, so dass die erfindungsgemäße Verbindungs- leitung bei einem geringen Hub des Steuerschiebers nicht aufgesteuert werden kann. Dadurch lässt sich verhindern, dass beispielsweise ein Ausleger eines Mobilbaggers in einer Hanglage nicht aufgrund seines Eigengewichtes hangabwärts ausschwenkt, obwohl er in Gegenrichtung (mit geringer Auslenkung des Steuerschiebers) angesteuert ist. Diese Düse ist parallel zur Düsenbohrung angeordnet und kann durch den Ventilkörper des Sperrventils zugesteuert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Schließbewegung der Ventilkörper der Sperrventile dadurch gedämpft, dass das Spiel zwischen Ventilkörper und einer Führung relativ eng ausgeführt ist. Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Steueranordnung; Figur 2 einen Schnitt durch ein Proportionalventil für eine Steueranordnung gemäß Figur 1; Figur 3 eine Detaildarstellung des Proportionalventils aus Figur 2 und Figur 4 eine Detaildarstellung eines Wegeventils ei- nes weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steueranordnung.
Figur 1 zeigt ein Schaltschema einer Steueranordnung
1, über die Schwenkzylinder 2, 4 eines mobilen Arbeitsge- rätes, beispielsweise eines Baggerladers ansteuerbar sind, um dessen eine Schaufel 6 tragenden Ausleger 8 in Horizontalrichtung, d. h. parallel zum Boden (Zeichenebene in Figur 1) zu verschwenken. Diese Schwenkzylinder 2, 4 sind am Rahmen des Baggerladers in Horizon- talrichtung nebeneinander liegend abgestützt und wirken über eine Lenkeranordnung 10 auf den Ausleger 8.
Die Druckmittelversorgung der beiden Schwenkzylinder
2, 4 wird über einen Steuerblock gesteuert, über den Druckräume der Schwenkzylinder 2, 4 mit einer Verstellpumpe 12 oder einem Tank T verbindbar sind.
Der Steuerblock besteht aus einer Anzahl von Ventil- Scheiben, von denen eine Ventilscheibe 14 den beiden Schwenkzylindern 2, 4 zugeordnet ist, während die anderen
Ventilscheiben weiteren Verbrauchern des Baggerladers, beispielsweise dem Schwenkzylinder für die Schaufel, dem Schwenkzylinder zum Verschwenken des Auslegers in Vertikalrichtung, dem Drehwerksantrieb etc. zugeordnet sind. Der Grundaufbau eines derartigen Steuerblocks ist im RD- Merkblatt der Anmelderin mit der Nr. RD 64 127 beschrieben, so dass hier nur auf die erfindungswesentlichen Elemente eingegangen werden muss.
Die die erfindungsgemäße Steueranordnung ausbildende Ventilscheibe 14 besteht im Wesentlichen aus einer LS- Wegeventilanordnung 16 mit einem proportional verstellbaren Wegeventil, über das die Druckmittelstrδmungsrichtung und die Druckmittelgeschwindigkeit einstellbar ist. Dieses Wegeventil bildet eine Zumessblende aus, der eine Druckwaage der LS-Wegeventilanordnung zugeordnet ist. Bei LS-Systemen mit nachgeschalteten Druckwaagen wird erreicht, dass bei ausreichend gelieferter Druckmittelmenge unabhängig von den Lastdrücken der hydraulischen Verbraucher eine bestimmte Druckdifferenz über den Zumessblenden besteht, so dass die Druckmittelgeschwindigkeit unabhängig vom Individuellen Lastdruck des Verbrauchers ist. Der höchste Lastdruck der über den Steuerblock angesteuerten Verbraucher wird über eine LS-Leitung 13 mit Wechselventilen abgegriffen und zu einem Pumpenregler der Verstell- pumpe 12 geführt, so dass diese einen Pumpendruck liefert, der bei hinreichender Versorgung aller Verbraucher um eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem höchsten Lastdruck liegt. Hinsichtlich Einzelheiten von LS-Syste- men sei auf die DE 199 04 616 AI verwiesen.
Die Ventilscheibe 14 hat einen DruckmittelZulauf P und einen Druckmittelrücklauf S sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B die mit den Schwenkzylindern 2, 4 verbunden sind. Bei der dargestellten Geometrie sind die Arbeitsan- Schlüsse A, B jeweils mit Ringräumen 18, 20 der Schwenkzylinder 2, 4 verbunden, die ihrerseits über Diagonallei- tungen mit dem Zylinderraum 22, 24 des jeweils anderen Schwenkzylinders 2, 4 verbunden sind. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B der Ventilscheibe 14 sind über einen Vorlauf 26 bzw. einen Ablauf 28 mit den Schwenkzylindern 2, 4 verbunden. Zur Dämpfung der eingangs beschriebenen Schwingungen ist die Ventilscheibe 14 mit einer Schwin- gungsdämpfungseinrichtung 30 ausgebildet, die in Figur 1 mit einer doppelt gepunkteten Linie angedeutet ist . Diese Schwingungsdämpfungseinrichtung 30 hat zwei gegenläufig angeordnete, vorgesteuerte Sperrventile 32, 34, die in einer den Vorlauf 26 mit dem Ablauf 28 verbindenen Verbindungsleitung 36 angeordnet sind. Zwischen den beiden Sperrventilen 32, 34 ist eine Dämpfungsdüse 38 zur Dämpfung hochfrequenter Druckschwankungen ausgebildet.
Die Sperrventile 32, 34 sind jeweils in Öffnungsrichtung über einen Entsperrkanal 40, 42 und in Schließrichtung über einen Kanal 44, 46 mit dem Druck im Vorlauf 26 bzw. im Ablauf 28 beaufschlagt. Wie im folgenden noch näher erläutert wird, kann ein in Schließrichtung wirksamer Steuerraum der Sperrventile 32, 34 jeweils über eine Entlastungseinrichtung 48, 50 zum Tank T hin verbunden werden. Diese Entlastungseinrichtung 48, 50 steuert die Verbindung zum Tank T erst nach einem vorbestimmten Anfangshub eines Steuerschiebers der LS-Wegeventilanordnung 16 auf.
In Figur 2 wird nun eine konkrete Ausgestaltung der Schwingungsdämpfungseinrichtung 30 erläutert, bei der diese in den Steuerschieber 52 integriert ist.
Die in Teilansicht dargestellte Ventilscheibe 14 hat eine Ventilbohrung 54, in der der Steuerschieber 52 axialverschiebbar geführt ist. Am Aussenumfang des Steu- erschiebers sind eine Vorlaufsteuernut 56, zwei Verbin- dungssteuernuten 58, 60 und eine Ablaufsteuernut 62 ausgebildet.
Die Ventilbohrung 54 ist in Radialrichtung zu einem Tankraum 64, einem Vorlaufräum 66 einem stromabwärts der nicht dargestellten LS-Druckwaage angeordneten Verbindungsraum 68, einem stromaufwärts der LS-Druckwaage angeordneten Druckwaagenraum 70, einem Zulaufräum 72, einem stromabwärts der Druckwaage angeordneten weiteren Verbindungsraum 74, einem Ablaufräum 76 und einem weiteren Tankraum 78 erweitert.
An den benachbarten Ringstirnflächen der Verbindungs- steuernut 58 und der Verbindungssteuernut 60 sind Steuer- kanten 80, 82 mit Feinsteuerkerben (nicht dargestellt) ausgebildet, über die bei einer Axialverschiebung des Steuerschiebers 52 nach links oder rechts in Figur 2, eine Verbindung vom Zulaufräum 72 zum Druckwaagenraum 70 aufsteuerbar ist.
Über zwei durch die Ablaufsteuernut 62 gebildete Steuerkanten 84, 86 kann die Verbindung vom Ablaufräum 76 zum Tankraum 78 bzw. zum Verbindungsraum 74 aufgesteuert werden. Die zwei von der Vorlaufsteuernut 56 gebildete Steuerkanten 88, 90 steuern bei einer Axialverschiebung des Steuerschiebers 52 die Verbindung vom Vorlaufraum 66 zum Tankraum 64 bzw. vom Verbindungsraum 68 zum Vorlauf- räum 66 auf. Alle genannten Steuerkanten sind mit Feinsteuerkerben ausgeführt (siehe auch das genannte RD- Merkblatt) .
Der Steuerschieber 52 hat eine Axialbohrung, über die die Verbindungsleitung 46 gemäß Figur 1 ausgebildet ist. In dieser Verbindungsleitung 46 sind das dem Vorlauf zugeordnete Sperrventil 32 und das dem Rücklauf zugeordnete Sperrventil 34 angeordnet. Im Strömungsbereich zwischen den Sperrventilen 32, 34 ist in die Verbindungsleitung 46 ein Düsenkörper eingesetzt, der die Dämpfungs- düse 38 ausbildet.
Die stirnseitigen Endabschnitte der Verbindungsleitung 46 sind jeweils durch in den Steuerschieber 52 eingeschraubte Verschlussschrauben 92 abgesperrt, wobei in Figur 2 nur die linke Verschlussschraube 92 dargestellt ist.
Die beiden vorgesteuerten Sperrventile 32, 34 haben einen identischen Aufbau, der im folgenden anhand Figur 3 erläutert wird, die das Sperrventil 32 in vergrößerter Darstellung zeigt.
Dem gemäß ist die Verbindungsleitung 46 zu seinen beiden Endabschnitten hin stufenförmig erweitert, so dass ein Ventilsitz 94 und ein sich daran anschließender Federraum 96 ausgebildet werden. Gegen den Ventilsitz 94 ist ein als Hohlkolben ausgeführter Ventilkörper 98 mittels einer Feder 100 vorgespannt, die ihrerseits an einer Stützhülse 102 abgestützt ist, die in den Federraum 96 eingesetzt und von der Verschlussschraube 92 in Axialrichtung lagefixiert ist.
Der Ventilkörper 98 ist zum Ventilsitz 94 hin zurückgestuft, wobei sein maximaler Aussendurchmesser dem Durchmesser des Federraums 96 entspricht, wobei der Ventilkörper 98 zum Ventilsitz 94 hin zurückgestuft ist. Der radial zurückgesetzte Teil 102 des Ventilkörpers 98 bildet mit der Innenumfangswandung des Steuerschiebers 52 einen ringförmigen Vorsteuerraum 104, der über einen Bohrungsstern 106 des Steuerschiebers 52 mit dem Vorlaufraum 66 verbunden ist. In dem radial zurückgesetzten Teil 102 des
Ventilkörpers 98 ist eine Düsenbohrung 108 ausgebildet, die im Innenraum des Ventilkörpers 98 mündet, so dass durch diese Düsenbohrung 108 der Vorsteuerraum 104 mit dem Federraum 96 verbunden ist.
Der Mantel des Steuerschiebers 52 ist mit Mantel- durchbrüchen 110 versehen, die in der dargestellten Grundposition des Steuerschiebers 52 von einem Ringsteg 112 zwischen dem Vorlaufraum 66 und dem Tankraum 64 überdeckt sind. Bei einer Axialverschiebung des Steuerschiebers 52 aus dieser Neutralposition nach links werden diese Durchbrüche 110 aufgesteuert, so dass eine Verbindung des Federraums 96 mit dem Tankraum 64 geöffnet und der Ventilkörper 98 in Öffnungsrichtung entlastet wird. Der Öffnungsquerschnitt der Düsenbohrung 108 ist wesentlich geringer als derjenige der aufgesteuerten Manteldurchbrüche 110, so dass der zum Tank T hin abströmende Druckmittelvolumenstrom größer ist als der über die Düsenbohrung 108 zuströmende Druckmittelvolumenstrom. Die Anschlaghülse 101 ist so ausgebildet, dass die Rückseite des Ventilkörpers 98 die Mantedurchbrüche 110 nicht zusteuern kann. Wie bereits erwähnt, ist der Aufbau des vorgesteuerten Sperrventils 34 identisch, so dass diesbezügliche Erläuterungen entbehrlich sind.
In der dargestellten Grundposition der Sperrventile 32, 34 sind diese durch die Kraft der Feder 100 und durch den Druck im Vorlaufräum 66 bzw. im Ablaufräum 76 in Schließrichtung und in Öffnungsrichtung vom Druck in der Verbindungsleitung 46 und von dem auf die Ringstirnfläche des Ventilkörpers wirkenden Druck im Vorlaufräum 66 bzw. im Ablaufräum 76 beaufschlagt. Diese Ringstirnfläche entspricht der Flächendifferenz zwischen dem Ventilsitz und dem größeren Aussendurchmesser des Ventilkörpers 98. Die Manteldurchbrüche 110 (rechts in Figur 2) des Steuerschiebers 52 sind dabei durch den Ringsteg 112 gesperrt, so dass im Federraum des Sperrventils 34 der Druck im Ablaufräum 76 anliegt.
Es sei nun angenommen, dass der Ausleger 8 verschwenkt wird, wobei beispielsweise der Ringraum 18 des Schwenkzylinders 2 und der Zylinderraum 24 des Schwenkzy- linders 4 mit Druckmittel versorgt werden und die beiden anderen Druckräume 20, 22 mit dem Tank T verbunden werden, so dass der Ausleger 8 in der Darstellung gemäß Figur 1 nach links verschwenkt . Dazu wird der Steuerschieber 52 über ein Vorsteuergerät mit einer Steuerdruckdifferenz beaufschlagt, so dass er aus der dargestellten Neutralstellung nach rechts (Figur 2) verschoben wird. Dadurch wird über die Steuerkante 80 die Verbindung vom Zulaufräum 72 zum Druckwaa- genraum 70 aufgesteuert, das Druckmittel strömt über die
Druckwaage in den Verbindungsraum 68. Durch die Steuerkante 88 wird dessen Verbindung zum Vorlaufräum 66 aufgesteuert, so dass das Druckmittel über den Vorlaufräum 66 und den Arbeitsanschluss A zu den Druckräumen 18, 24 der Schwenkzylinder 2, 4 strömen kann. Dabei stellt sich die Druckwaage in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Zumessblende (au gesteuerter Querschnitt zwischen Zulaufräum 72 und dem Druckwaagenraum 70) last- druckunabhängig konstant gehalten wird.
Durch die Axialverschiebung des Steuerschiebers 52 nach rechts wird auch die Verbindung vom Ablaufraum 76 zum Tankraum 78 aufgesteuert, so dass das Druckmittel aus den Druckräumen 22, 20 der Schwenkzylinder 2, 4 zum Tank T abströmen kann. Der Ausleger 8 wird entsprechend nach links beschleunigt und bewegt sich dann mit konstanter Geschwindigkeit. Da der Steuerschieber 52 aus seiner in Figur 2 dargestellten Position nach rechts verschoben ist, sind die dem Sperrventil 32 zugeordneten Manteldurchbrüche 110 durch den Ringsteg 112 abgesperrt, so dass der Ventilkörper 98 des Sperrventils 32 in Schließrichtung von dem Vorlaufseitigen Druck beaufschlagt ist, dessen Federraum 96 (siehe Figur 3) über den Bohrungs- stern 106 und die Düsenbohrung 108 mit dem Vorlaufraum 66 verbunden ist .
Der dem ablaufseitigen Sperrventil 34 zugeordnete Manteldurchbruch 110 des Steuerschiebers 52 ist zum Tankraum 78 hin aufgesteuert, so dass die Rückseite des Ventilkörpers 98 des Sperrventils 34 entlastet ist. Je nach Druckverhältnissen im Ablauf kann auch bei konstanter Geschwindigkeit des Auslegers 8 der Ventilkörper 98 des Sperrventils 34 durch den auf seine Ringstirnfläche wirkenden Druck im Ablaufräum 76 von seinem Ventilsitz 94 abgehoben werden, so dass der Ablaufdruck auch in der Verbindungsleitung 36 anliegt und den Ventilkörper 98 des Sperrventils 32 in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Dieses bleibt bei konstanter Auslegergeschwindigkeit jedoch in seiner Schließstellung, da rückseitig der wesentlich höhere Zulaufdruck wirkt .
Sobald der Ausleger 8 seine gewünschte Schwenkposition erreicht hat, wird das Vorsteuergerät zurückgestellt und der Ausleger 8 entsprechend schnell abgebremst. Der Ausleger versucht aufgrund seiner Massenträgheit sich weiter zu bewegen, so dass der Druck in den Druckräumen 22, 20 der Schwenkzylinder 2, 4 - wie eingangs beschrieben - ansteigt. Dies führt zu einem Ansteigen des Drucks im Ablauf 28. Dieser Druck liegt auch im Vorsteuerraum 104 am rechten Endabschnitt des Steuerschiebers 52 (siehe Figur 2) an, so dass die aus der Flächendifferenz des Vorsteuerkolbens 98 resultierende Ringstirnfläche des Sperrventils 34 mit diesem erhöhten Ablaufdruck beaufschlagt ist.
Solange der Steuerschieber 52 den in Figur 2 angedeu- teten Anfangshub h nicht überführt hat, ist die Rückseite des ablaufseitigen Sperrventils 34 mit dem Druck im Ablaufräum 76 beaufschlagt, so dass dessen Ventilkörper in die Schließposition vorgespannt ist. Nach dem Anfangshub h der bei einer schnellen Auslegerbewegung in der Regel überfahren wird, ist der Federraum 96 des Sperrventils 34 über die Manteldurchbrüche 110 am rechten Endabschnitt des Steuerschiebers 52 zum Tankraum 78 hin entlastet, so dass der Ventilkörper 98 des Sperrventils 34 durch den auf seine Ringstirnfläche wirkenden erhöhten Druck im Ablaufräum 76 gegen die Kraft der Feder 100 geöffnet werden kann, und die Verbindungsleitung 46 aufgesteuert wird. Der Ventilkδrper 98 des Sperrventils 32 (Figur 3) wird dann in Öffnungsrichtung von dem Druck im Ablaufräum 76 beaufschlagt, wobei in Schließrichtung die Kraft der Feder 100 und der Druck im Zulaufräum 66 wirkt, der beim Abbremsen geringer als der Druck im Ablauf ist. Das vorgesteuerte Sperrventil 32 öffnet ebenfalls, so dass über die Verbindungsleitung 46 eine Ausgleichsströmung vom Ablauf 28 zum Vorlauf 26 erfolgt und diese zu Schwingungen führende Drücküberhöhung sehr schnell abgebaut wird.
Da der Steuerschieber 52 zum Abbremsen in seine in Figur 2 dargestellte Neutralposition zurückgeführt wird, wird entsprechend auch die Verbindung der Manteldurchbrüche 110 mit dem Tankraum 78 zugesteuert, so dass der Ventilkörper 98 des ablaufseitigen Sperrventils 34 wieder in Schließrichtung mit dem Ablaufdruck beaufschlagt wird. Gleichzeitig würde auch der Ventilkörper 98 des Sperrven- tils 32 in seine Schließrichtung zurückgeführt werden - die erfindungsgemäße Dämpfung könnte nicht mit der erfor- derlichen Effektivität durchgeführt werden. Um das vorzeitige Schließen der Sperrventile 32, 34 zu verhindern, sind die Schließkörper 98 mit relativ enger Passung im Steuerschieber 52 geführt, so alleine durch diese Passung eine Dämpfungswirkung erzielt wird und eine Abdichtung des Federraums (96) erfolgt. Eine zusätzliche Dämpfung erfolgt über die Dämpfungsdüse 38 in der Verbindungsleitung 36. Die Dämpfung der Ventilkörperschließbewegung der Sperrventile 32, 34 ist so gewählt, dass die Schließbewe- gung so lange verzögert wird, bis die genannten Schwingungen beim Abbremsen des Auslegers 8 abgebaut sind.
Nach dem Abbau der Drucküberhöhung im Ablauf 76 sind die Sperrventile 32, 34 wieder in ihre Schließstellung zurückbewegt und entsprechend die Verbindungsleitung 46 zugesteuert.
Um zu verhindern, dass die Verbindungsleitung 36 in der vorbestimmten Weise bereits bei geringen Auslenkungen des Steuerschiebers 52, d. h. bei schnellen Bewegungen des Stellhebels des Vorsteuergerätes mit kleiner Amplitude, aufgesteuert wird, kann die Steueranordnung gemäß Figur 4 modifiziert werden. Dabei sind im Mantel des Steuerschiebers 52 zwei Düsen 114, 116 vorgesehen, über die jeweils die Federräume 96 der Sperrventile 32, 34 direkt mit dem Vorlaufräum 66 bzw. dem Ablaufräum 76 verbunden sind. Die Düse 116 verbindet bei einer Verschiebung des Steuerschiebers 52 nach rechts zusätzlich zur Düsenbohrung 108 den Federraum 96 des Sperrventils 34 mit dem Ablaufräum 76, so dass aufgrund des größeren wirksamen Verbindungsquerschnitts das ablaufseitige Sperrventil 34 zugehalten wird, obwohl die Manteldurchbrüche 110 die Verbindung zum Tank aufgesteuert haben. Diese ablaufseitige Düse 116 wird bei einer Axialver- Schiebung des Steuerschiebers 52 nach einem bestimmten Hub s (Figur 4) , der größer ist als der vorbeschriebene Hub h zugesteuert, so dass das Sperrventil 34 hinsichtlich der Funktion während des folgenden Hubes dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht. Bei der in Figur 4 dargestellten Lösung ist die rückseitige Stirn- fläche der Ventilkörper 98 jeweils mit einer Fase 118 versehen, so dass der Mündungsbereich der Düsen 114, 116 in der Schliessstellung des Ventilkörpers 98 nicht überdeckt ist. Die Düsen 114, 116 haben bei großen Auslenkungen des Steuerschiebers (Hub > s) keine oder eine vernachlässigbare Wirkung, da diese bei ausgelenktem Steuerschieber 52 zugesteuert sind und während der vorstehend beschriebenen gedämpften Schließbewegung der Ventilkörper 98 der Sperr- ventile 32, 34 von der angefasten Rückseite der Ventilkörper 98 zugesteuert sind, solange diese vom Ventilsitz 94 abgehoben sind. Erst bei Abbau der Schwingungen und beim Aufsetzen der Ventilkörper 98 auf ihren Ventilsitz 94 werden diese Düsen 114, 116 wieder aufgesteuert .
Mit der in Figur 4 dargestellten Variante lässt sich beispielsweise verhindern, dass bei schnellem und kurzhu- bigem Verstellen des Steuerschiebers 52 und bei Hanglage des Baggerladers, dessen Ausleger 8 hangabwärts absinkt, obwohl der Steuerschieber 52 so angesteuert wurde, dass eine hangaufwärts gerichtete Auslegerbewegung ausgeführt werden soll. D. h. , die Wirkung der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung wird durch die zusätzlichen Düsen 114, 116 bei geringen Hüben des Steuerschiebers 52 über- steuert und die eingangs beschriebenen Schwingungen in Kauf genommen. Diese sind jedoch bei den schnellen, kurzhubigen Steuerbewegungen akzeptabel, da der Ausleger 8 dann nur entsprechend geringfügige Bewegungen ausführt. Die beiden Entlastungseinrichtungen 48, 56 (gemäß Figur 1) sind bei den in den Figuren 2, 3 und 4 beschriebe- nen Ausführungsbeispielen durch die Manteldurchbrüche 110 des Steuerschiebers 52 gebildet, über die die Verbindungen des Federraums 96 zum Tankraum 64 aufsteuerbar sind und die bei kurzen Hüben h des Steuerschiebers 52 aus seiner Neutralposition heraus zugesteuert sind. Die in Figur 1 angedeuteten Entsperrkanäle 40, 42 sind bei den konkreten Ausführungsbeispielen durch die Bohrungssterne 106 und die Vorsteuerräume 104 gebildet, über die in Öffnungsrichtung wirksamen Ringstirnflächen der Ventil- körper 98 der Sperrventile 32, 34 mit dem Druck im Vorlauf 26 bzw. im Ablauf 28 beaufschlagt sind.
Offenbart ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines ein Arbeitswerkzeug eines mobilen Arbeitsgeräts betätigenden hydraulischen Verbrauchers, der mit einer Schwingungsdämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen beim Abbremsen des Arbeitswerkzeugs versehen ist. Erdindungsgemäß hat die Schwingungsdäm- fungseinrichtung zwei gegenläufig angeordnete vorgesteu- erte Sperrventile, die in einer Verbindungsleitung zwischen einem Druckmittelzulauf und einem Druckmittelablauf angeordnet sind. Die Sperrventile werden in Öffnungsrichtung vom Druck im Ablauf bzw. im Vorlauf und in Schließrichtung ebenfalls von diesem Druck und der Kraft einer Feder beaufschlagt. Nach einem vorbestimmten Anfangshub eines Steuerschiebers der Steueranordnung kann der in Schließrichtung auf das ablaufseitige Sperrventil wirkende Druck abgebaut werden, so dass dieses vom Druck im Ablauf geöffnet und die Verbindungsleitung zwischen Vorlauf und Rücklauf aufgesteuert wird. Bezugszeichenliste :
1 Steueranordnung 2 Schwenkzylinder
4 Schwenkzylinder 6 Schaufel
8 Ausleger
10 Lenkanordnung 12 Verstellpumpe
14 Ventilscheibe
16 LS-Wegeventilanordnung
18 Ringraum
20 Ringraum 22 Zylinderraum
24 Zylinderräum
26 Vorlauf 28 Ablauf
30 Schwingungsdämpfungseinrichtung 32 Sperrventil
34 Sperrventil
36 Verbindungsleitung
38 Dämpfungsdüse
40 Entsperrkanal 42 Entsperrkanal
44 Kanal
46 Kanal
48 Entlastungseinrichtung
50 Entlastungseinrichtung 52 Steuerschieber
54 Ventilbohrung
56 Vorlaufsteuernut
58 Verbindungssteuernut 60 Verbindungssteuernut 62 Ablaufsteuernut 64 Tankraum Vorlaufräum Verbindungsraum Druckwaagenraum Zulaufräum Verbindungsraum Ablaufräum Tankraum Steuerkante Steuerkante Steuerkante Steuerkante Steuerkante Steuerkante Verschlussschrauben Ventilsitz Federraum Ventilkörper Feder Anschlaghülse zurückgesetzter Ventilkörper Vorsteuerraum Bohrungsstern Düsenbohrung Manteldurchbruch Ringsteg Düse Düse Fase

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines ein Arbeitswerkzeug (8) eines mobilen Arbeitsgeräts betätigenden hydraulischen Verbrauchers (2, 4), mit einem
Steuerblock, über dessen Steuerschieber (52) eine Pumpe (12) und ein Tank (T) mit einem an den Verbraucher (2, 4) angeschlossenen Druckmittel-Vorlauf (26) oder einem Druckmittel-Ablauf (28) verbindbar sind und mit einer
Schwingungsdämpfungseinrichtung (30) , über die durch
Aufsteuern einer Verbindungsleitung (36) zwischen Vorlauf (26) und Ablauf (28) Schwingungen beim Abstoppen des
Arbeitswerkzeuges (8) dämpfbar sind, dadurch gekennzeich- net, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (30) zwei in der Verbindungsleitung (36) gegenläufig angeordnete vorgesteuerte Sperrventile (32, 34) hat, über die bei Ansteigen des Drucks im 7Ablauf (28) die Verbindungsleitung (36) aufsteuerbar ist, wobei die Sperrventile (32, 34) in Öffnungsrichtung vom Druck im Vorlauf (26) bzw. im
Ablauf (28) und in Schließrichtung ebenfalls von diesem
Druck und der Kraft einer Feder beaufschlagbar sind und wobei in einer vorbestimmten Stellung des Steuerschiebers (52) das ablaufseitige Sperrventil (32, 34) in Schließ- richtung mit Tankdruck oder einem sonstigen Niederdruck beaufschlagbar ist .
2. Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei zwischen den Sperrventilen (32, 34) eine Dämpfungsdüse (38) in der Verbindungsleitung (36) angeordnet ist.
3. Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2 , wobei die Verbindungsleitung (36) und die Sperrventile (32, 34) in den Steuerschieber (52) integriert sind.
4. Steueranordnung nach Patentanspruch 3 , wobei der Steuerschieber (52) eine Axialbohrung hat, in die die Sperrventile (32, 34) eingesetzt sind.
5. Steueranordnung nach Patentanspruch 4 , wobei die Axialbohrung beidseitig zu Federräumen (96) für eine Feder (100) des jeweiligen Sperrventils (32, 34) erweitert ist, über die ein Ventilkörper (98) gegen einen durch eine Radialschulter der Axialbohrung ausgebildeten Ventilsitz (94) vorgespannt ist.
6. Steueranordnung nach Patentanspruch 5 , wobei der Ventilkörper (98) mit Flächendifferenz ausgeführt ist, so dass eine in Öffnungsrichtung wirksame Ringfläche mit dem Ablaufdruck beaufschlagbar ist.
7. Steueranordnung nach Patentanspruch 5 oder 6, wobei der Steuerschieber (52) Manteldurchbrüche (110) hat, über die nach einem Hub (h) des Steuerschiebers (52) die Verbindung zwischen dem Federraum (96) und einem Tankan- schluss (T) aufsteuerbar ist.
8. Steueranordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei der Ventilkörper (98) ein Hohlkolben ist und eine Düsen- bohrung (108) aufweist und der Steuerschieber einen Bohrungsstern (106) hat, über die der Federraum (96) mit dem Ablaufdruck beaufschlagbar ist.
9. Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, wobei der Hub des Ventilkörpers (98) durch eine Anschlaghülse (101) begrenzt ist.
10. Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, mit zwei Düsen (114, 116) im Mantel des Steuerschie- bers (52) , über die die Federräume ( 96) der Sperrventile (32, 34) mit Zulaufdruck bzw. Ablaufdruck beaufschlagbar ist, wobei die ablaufseitige Düse (116) nach einem Anfangshub (s) des Steuerschiebers (52) und / oder durch den Ventilkörper (98) zusteuerbar ist.
11. Steueranordnung nach Patentanspruch 8 und 10, wobei die Düse (114) und die Düsenbohrung (108) parallel geschaltet sind.
12. Steueranordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 11, wobei der Ventilkörper (98) mit enger Passung im Steuerschieber (52) geführt ist, so dass entlang dieser Führung der Federraum (96) abgedichtet ist.
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