[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines
doppeltwirkenden Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des
nebengeordneten Patentanspruchs 8.
[0002] Derartige Ventilanordnungen werden beispielsweise zur Steuerung der Arbeitsfunktionen
von mobilen Arbeitsgeräten, wie beispielsweise Traktoren oder Baggern verwendet. Die
Steuerung dieser hydraulischen Funktionen erfolgt in der Regel über einen sehr kompakten
Steuerblock, bei dem alle wesentlichen Wege- und Regelventile zu einer Einheit zusammengefasst
sind. Ein derartiger Steuerblock ist beispielsweise in dem Katalog 1 987 760 507 (Elektronisch-hydraulische
Hubwerksregelung für Traktoren) der Anmelderin beschrieben. Weitere Einzelheiten finden
sich in der nachveröffentlichten Anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2004
033 315.7.
[0003] Moderne Traktoren sind beispielsweise mit einem Heckhubwerk und einem Fronthubwerk
ausgeführt, deren Hubzylinder über den Steuerdruck mit Druckmittel beaufschlagbar
sind, das von einer Pumpe gefördert wird, die so geregelt wird, dass in einer Pumpenleitung
ein um eine bestimmte Druckdifferenz über dem Lastdruck der Verbraucher liegender
Pumpendruck herrscht. Sowohl das Heck- als auch das Fronthubwerk sind bei modernen
Traktoren doppeltwirkend ausgeführt, wobei jedem der Verbraucher elektrohydraulisch
betätigbare Wegeventile zugeordnet sind, die über ein elektrisches Steuergerät des
Mobilfahrzeugs angesteuert werden. Die Sollwerte werden beispielweise über ein Frontbedienteil
oder ein Heckbedienteil im Inneren der Kabine eingestellt. Bei bestimmten Betriebsbedingungen
können die üblicherweise doppeltwirkenden Verbraucher auch im einfachwirkenden Betriebsmodus
betrieben werden, wobei dann beispielsweise ein Druckraum des Verbrauchers bei sehr
geringem Druck zum Tank entlastet wird, so dass sich der Verbraucher wie ein einfachwirkender
Verbraucher verhält und beispielsweise das Heben des Hubwerks durch Zuführen des Druckmittels
zum anderen Druckraum erfolgt, während das Absenken alleine durch das Gewicht der
Last erfolgt, wobei der erstgenannte Druckraum entlastet bleibt. Bei Traktoren ist
üblicherweise noch ein Hecktaster oder ein Fronttaster vorgesehen, die rückseitig
bzw. frontseitig am Traktor angeordnet sind und es ermöglichen, die Hubwerke von außen
- beispielsweise zum Ankoppeln eines Arbeitsgeräts - zu betätigen. Bei gleichzeitiger
Ansteuerung mehrerer Verbraucher kann es vorkommen, dass ein größerer Druckmittelbedarf
als die maximal einstellbare Fördermenge der Pumpe vorliegt - das System gelangt in
die Sättigung, es kann zu einer Unterversorgung der Verbraucher kommen, wobei einige
nachgeordnete Verbraucher stehen bleiben. Dies kann bei bestimmten Anwendungen kritisch
werden.
[0004] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung und ein
Verfahren zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers zu schaffen, bei denen
die Gefahr einer Unterversorgung verringert ist.
[0005] Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Ventilanordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gelöst.
[0006] Erfindungsgemäß hat die Ventilanordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers
eine veränderliche Zumessblende, der eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, über
die der Druckabfall über der Zumessblende lastdruckunabhängig konstant gehalten werden
kann. Erfindungsgemäß kann diese Individualdruckwaage bei bestimmten Betriebszuständen,
beispielsweise beim Absenken einer Last in eine Sperrstellung gebracht werden, so
dass trotz aufgesteuerter Zumessblende der Druckmittelströmungspfad von einer Druckmittelquelle
zu dem mit Druckmittel beaufschlagten Druckraum des Verbrauchers abgesperrt ist. Das
heißt, erfindungsgemäß kann in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Druckmittelvolumenstrom
zum Verbraucher abgesperrt werden, so dass das System nicht in den Bereich der Sättigung
gelangt und die Gefahr einer Unterversorgung von Verbrauchern verringert ist.
[0007] Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Individualdruckwaage
ein Pilotventil zugeordnet, über das eine in Schließrichtung wirksame Steuerfläche
eines Regelkolbens der Individualdruckwaage mit dem Druck einer Druckmittelquelle
des Systems, in der Regel einer LS-Pumpe beaufschlagbar ist, so dass der Regelkolben
unabhängig von dem auf ihn wirkenden Lastdruck in seine Sperrstellung gebracht werden
kann. Da das Pilotventil nur vergleichsweise geringe Steuerölvolumenströme durchlassen
muss, kann es relativ klein ausgelegt werden - mit diesem kleinen Pilotventil kann
jedoch ein vergleichsweise großer Druckmittelvolumenstrom zu- oder abgeschaltet werden.
Die erfindungsgemäße Lösung arbeitet beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn
der Verbraucher einfachwirkend betrieben wird und - beispielsweise beim Absenken des
Verbrauchers - der sich vergrößernde Druckraum durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung
und das erfindungsgemäße Verfahren von der Druckmittelversorgung getrennt wird. Man
nimmt dann zwar bewusst das Entstehen eines Unterdrucks in diesem sich vergrößernden
Druckraum und eine daraus resultierende Schaumbildung und Luftausgasung in Kauf -
diese Effekte können jedoch auch bei herkömmlicher Steuerung von Hubwerkszylindern
auftreten, des weiteren bewirken die Schaumbildung und die Luftausgasung keinen Ausfall
des Systems und können daher hingenommen werden.
[0008] Das Pilotventil ist vorzugsweise als elektrisch betätigtes 2-Wegeschaltventil ausgeführt,
das in seiner federvorgespannten Grundposition eine Verbindung zwischen dem Druckraum
der Individualdruckwaage und einer Pumpenleitung absperrt und in seiner Schaltposition
diese Verbindung aufsteuert.
[0009] Um in dieser Schaltposition ein Abströmen von Steueröl durch die üblicherweise vorhandene
Steuerleitung zu vermeiden, ist in dieser eine Düse angeordnet.
[0010] Auf diese Düse kann verzichtet werden, wenn das Pilotventil als 3/2-Wegeschaltventil
ausgeführt ist, das in seiner federvorgespannten Grundposition eine Verbindung zwischen
dem Druckraum und der Pumpenleitung absperrt und die vorgenannte Steuerleitung aufsteuert
und in seiner Schaltposition diese Steuerleitung absperrt und den Druckraum der Individualdruckwaage
mit dem Druck in der Pumpenleitung beaufschlagt.
[0011] Die Erfindung mit in Abhängigkeit vom Betriebszustand in eine Sperrstellung bringbarer
Individualdruckwaage kann sowohl bei LUDV-Systemen als auch bei vor- oder nachgeschalteter
LS-Individualdruckwaage angewendet werden. In der DE 198 31 595 A1 der Anmelderin
ist ein LUDV-System offenbart, bei dem eine LUDV-Individualdruckwaage bei Überschreiten
eines vorbestimmten Lastdrucks in eine Sperrstellung verfahrbar ist, dieser maximale
Lastdruck ist so gewählt, dass der zugeordnete Verbraucher mit einer hinreichenden
Druckmittelmenge versorgt werden kann. Die Erfindung arbeitet nach einem völlig anderen
Konzept, gemäß dem die Druckmittelversorgung zu einem Verbraucher in Abhängigkeit
vom Betriebszustand vollständig abgesperrt wird - dieses Absperren erfolgt unabhängig
von dem am Verbraucher anliegenden Lastdruck.
[0012] In dem Fall, in dem eine Hubwerksventilanordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
angesteuert wird, können diejenigen Betriebszustände, bei denen die Individualdruckwaage
in ihre Sperrstellung gebracht wird, beispielsweise dann vorliegen, wenn ein Nachfüllen
eines Druckraums nicht erforderlich ist.
[0013] Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
[0014] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Hydraulkschaltplan eines Heckhubwerks eines Traktors;
Fig. 2 eine Detaildarstellung einer Hubwerksventilanordnung aus Fig. 1 und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hubwerksventilanordnung für einen Traktor.
[0015] Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Hubwerksanordnung eines Traktors erläutert.
Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemäße Schaltung jedoch auch bei anderen doppeltwirkenden
Verbrauchern eines mobilen Arbeitsgeräts einsetzen.
[0016] Moderne Traktoren sind mit zumindest einem Hubwerk 2 ausgeführt, das einen doppeltwirkenden
Hubzylinder 6 aufweist, dessen Druckräume über eine erfindungsgemäße Hubwerksventilanordnung
8 mit Druckmittel beaufschlagbar oder mit einem Tank verbindbar sind, die mit den
Wegeventilen zur Ansteuerung der anderen Verbraucher des Traktors zu einem Steuerblock
zusammengesetzt ist.
[0017] Ein Heckhubwerk 2 gemäß Fig. 1 lässt sich in unterschiedlichen Betriebszuständen
einsetzen. Im Arbeitsbereich "Tragen" ist das Heckhubwerk und entsprechend gegebenenfalls
das davon betätigte Anbaugerät entweder vom Boden abgehoben oder es wird in Bodenkontakt
mit einer vorbestimmten Stützkraft getragen. Dieser Arbeitsbereich tritt beispielsweise
beim Pflügen oder beim Grubbern auf. Im Arbeitsbereich "Drücken" wird das Heckhubwerk
2 so angesteuert, dass eine in Richtung auf den Boden wirkende Druckkraft aufgebracht
wird. Eine derartige Einstellung ist beispielsweise beim aktiven Pflug einziehen oder
bei einem Packer erforderlich. In einer lastfreien Zwischenstellung, in der das Heckhubwerk
2 nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, liegt dieses aufgrund seines Eigengewichtes
auf dem Boden auf. Eine derartige lastfreie Zwischenstellung wird - wie im Folgenden
beschrieben - durch Verstellen der Hubwerksventilanordnung 4 in eine Schwimmstellung
eingestellt.
[0018] Die in Scheibenbauweise ausgeführte Hubwerksventilanordnung 4 hat einen Druckanschluss
P, einen Tankanschluss T, einen LS-Anschluss LS sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B.
Der Druckanschluss P ist über eine Pumpenleitung mit einer Verstellpumpe 8 verbunden,
deren Förderdruck in Abhängigkeit von dem höchsten, an den Verbrauchern des Traktors
anliegenden Lastdruck eingestellt wird. Dieser Lastdruck wird an dem LS-Anschluss
abgegriffen. Eine LS-Steuerung, bei der der Förderstrom der Pumpe in Abhängigkeit
vom höchsten Lastdruck eingestellt wird, ist jedoch keine Voraussetzung für das erfindungsgemäße
System.
[0019] Der Druckanschluss P ist über einen Zulaufkanal 10 mit einem Eingangsanschluss P'
einer Individualdruckwaage 12 verbunden, deren Ausgangsanschluss A' mit einem Eingangsanschluss
P ' ' eines stetig verstellbaren Wegeventils 14 verbunden ist. Dessen Rücklaufanschluss
R ist über einen Rücklaufkanal 16 mit dem Tankanschluss T der Hubwerksventilanordnung
4 verbunden. Das Wegeventil 14 hat zwei Arbeitsanschlüsse A' ' und B" (siehe Fig.
2), die über Arbeitskanäle 18, 20 mit den beiden Arbeitsanschlüssen A, B der Hubwerksventilanordnung
4 verbunden sind. Der Individualdruckwaage 12 ist ein Pilotventil 13 zugeordnet, über
das die Individualdruckwaage 12 bei bestimmten Betriebszuständen in ihre Sperrstellung
umschaltbar ist.
[0020] In jedem Arbeitskanal 18, 20 ist jeweils ein Senkenmodul 22, 24 vorgesehen, das in
einer Grundstellung als entsperrbares Rückschlagventil zur leckölfreien Einspannung
des Hubzylinders 6 des Heckhubwerks 2 dient und in einer Regelposition den vom Hubzylinder
6 zurückströmenden Druckmittelvolumenstrom im Sinne einer Ablaufregelung steuert.
[0021] Der Arbeitskanal 20 ist stromabwärts des Senkenmoduls 24 über ein vorgesteuertes
proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil 26 mit dem Tankanschluss T verbindbar.
Der Druck im anderen Arbeitskanal 18 wird über ein Sekundär-Druckbegrenzungsventil
28 begrenzt. Der Hubzylinder 6 ist - wie erwähnt - doppeltwirkend ausgeführt, wobei
ein in Richtung "Senken" wirksamer Ringraum 30 mit dem Arbeitsanschluss B und der
in Richtung "Heben" wirksame Druckraum 32 mit dem Arbeitsanschluss A der Hubwerksventilanordnung
4 verbunden ist. Über den Hubzylinder 6 werden ein schwenkbar an einer Hubwelle 34
gelagerter Arm 36 sowie weitere Koppelelemente betätigt, an denen beispielsweise ein
Anbaugerät, wie eine Drillmaschine oder ein Pflug 38 angebaut ist.
[0022] Einzelheiten der Hubwerksventilanordnung 4 werden anhand der vergrößerten Darstellung
in Figur 2 erläutert.
[0023] Ein Druckwaagenkolben der Druckwaage 12 ist von einer Druckwaagenfeder 40 sowie von
dem über einen Kanal 42 von einem mit dem LS-Anschluss verbundenen Lastmeldekanal
44 abgegriffenen Druck in Öffnungsrichtung und von dem Druck in einem Steuerkanal
46 in Schließrichtung beaufschlagt, der zwischen der Druckwaage 12 und dem Wegeventil
14 vom Zulaufkanal 10 abzweigt. Vom Steuerkanal 46 zweigt eine Pilotsteuerleitung
70 ab, die zum Ausgangsanschluss des Pilotventils 13 geführt ist, dessen Eingangsanschluss
über einen Pilotdruckkanal 72 mit dem stromaufwärts der Druckwaage 12 gelegenen Teil
des Zulaufkanals 10 verbunden ist. Das Pilotventil 13 ist über eine Pilotventilfeder
74 in seine dargestellte Sperrposition vorgespannt, in der die Verbindung zwischen
dem Pilotdruckkanal 72 und der Pilotsteuerleitung 70 abgesperrt ist. Das heißt, in
dieser Grundposition wirkt auf den in Schließrichtung wirksamen Druckraum der Druckwaage
12 der Druck, der über den Steuerkanal 46 stromabwärts der Druckwaage 12 abgegriffen
wird. In diesem Steuerkanal 46 ist eine Düse 76 vorgesehen, die bei Umschalten des
Pilotventils 13 in seine Durchgangsposition ein Abströmen des Steueröls durch den
Steuerkanal 46 minimiert. Das Umschalten des Pilotventils 13 erfolgt über einen Schaltmagneten
78, wobei zum Umschalten die Bordspannung verwendet wird. Wie im Folgenden noch näher
erläutert, erfolgt dieses Umschalten bei bestimmten Betriebsbedingungen. In der Schaltstellung
wird der in Schließrichtung wirksame Druckraum der Druckwaage 42 mit dem Pumpendruck
beaufschlagt, so dass deren Regelkolben in seine Schließposition verfährt und der
Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher abgesperrt ist.
[0024] Der LS-Kanal 44 führt zu einem Steueranschluss LS ' ' des Wegeventils 14. Dieses
hat noch zwei weitere Steueranschlüsse X, denen ausgangsseitig Steueranschlüsse XA
und XB zugeordnet sind. Die Betätigung des Wegeventils 14 erfolgt über eine Pilotventilanordnung,
die in der Darstellung gemäß Figur 2 durch zwei elektrohydraulische Vorsteuerelemente
45, 47 ausgebildet ist. Das Dreieck 49 deutet die Steuerölversorgung, beispielsweise
eine Steuerölpumpe, dieser Vorsteuerelemente 47, 45 an. Über die Vorsteuerelemente
47, 45 kann Steueröl jeweils einem Steuerraum des Wegeventils 14 zugeführt werden,
bis ein Ventilschieber 50 eine Arbeitsposition einnimmt. Diese wird über einen Wegaufnehmer
erfasst. Sobald von diesem die gewünschte Position gemeldet wird, wird das Vorsteuerelement
47, 45 wieder in seine Neutralstellung gebracht. Die Position des Ventilschiebers
50 wird geregelt aufrechterhalten, indem entsprechend dem Signal des Wegaufnehmers
die Vorsteuerelemente 47, 45 angesteuert werden. Diese sind über Steuerleitungen 52
bzw. 54 mit der Steuerölversorgung 49 verbunden. Der Ventilschieber 50 ist über eine
Zentrierfederanordnung 56 in seine dargestellte Grundposition (0) vorgespannt, in
der der LS-Kanal 44 mit dem Tankkanal 16 verbunden ist und alle anderen vorgenannten
Anschlüsse abgesperrt sind.
[0025] Die Ventilkörper der beiden Senkenmodule 22, 24 werden jeweils durch eine Feder 58
und durch den am Ausgang A' ' bzw. B' ' über Druckwaagenkanäle 60, 62 abgegriffenen
individuellen Lastdruck stromabwärts des Wegeventils 14 in ihre Grundposition (a)
beaufschlagt, in der die Senkenmodule 22, 24 als Rückschlagventile wirken, die eine
Druckmittelströmung zu den Anschlüssen A, B zulassen. In Öffnungsrichtung sind die
Ventilkörper der Senkenmodule 22, 24 jeweils von dem am Anschluss XA bzw. XB anliegenden
Steuerdruck beaufschlagt, der über einen Entsperrkanal 64, 66 abgegriffen wird. Dieser
Steuerdruck kann beispielsweise dem Eingangsdruck der Vorsteuerelemente 45, 47 entsprechen.
[0026] Der Aufbau der Hubwerksventilanordnung mit der Individualdruckwaage 12, dem stetig
verstellbaren Wegeventil 14 und dem beiden nachgeordneten Senkenmodulen 22, 24 entspricht
im wesentlichen der herkömmlichen Lösung des Ventils SB23 LS, so dass in der Folge
nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente beschrieben werden und
im übrigen diesbezüglich auf den vorhandenen Stand der Technik zum Wegeventil SB23
LS verwiesen wird.
[0027] Soll beispielsweise der Hubzylinder 6 zum Anheben des Pflugs 38 verfahren werden,
so wird über das Vorsteuerelement 45 der Ventilschieber 50 des Wegeventils 14 in eine
seiner mit (b) gekennzeichneten Positionen verschoben. Dabei wird eine Messblende
aufgesteuert, die der Individualdruckwaage 12 nachgeschaltet ist. In Abhängigkeit
von der Messblendenöffnung stellt sich die Druckwaage 12 in eine Regelposition ein,
in der der Druckabfall über der Messblende konstant gehalten und somit ein lastdruckunabhängiger
Druckmittelvolumenstrom eingestellt ist. Dieser Druckmittelvolumenstrom wird in den
mit (b) gekennzeichneten Regelpositionen über die Druckwaage 12, den Druckanschluss
P' ' und den Ausgangsanschluss A' ' des Wegeventils 14 zum Eingangsanschluss PDW des
Senkenmoduls 22 und über dessen Ausgangsanschluss ADW zum Arbeitsanschluss A der Hubwerksventilanordnung
4 und von dort in den bodenseitigen Druckraum 32 geführt - der Hubzylinder 6 fährt
aus. Das aus dem Ringraum 30 verdrängte Druckmittel strömt über den Arbeitsanschluss
B der Hubwerksventilanordnung 4, den Arbeitskanal 20, den Ausgangsanschluss BDW und
den Eingangsanschluss PDW des Senkenmoduls 24 zum Anschluss B' ' des Wegeventils 14
und von dort über den Rücklaufanschluss R, den Tankkanal 16 und den Tankanschluss
T zurück zum Tank. Diese Rückströmung wird dadurch ermöglicht, dass der an der Pilotventilanordnung
49 anliegende Steuerdruck über den Steueranschluss X und den Ausgangsanschluss XB
des Wegeventils 14 abgegriffen und über den Entsperrkanal 66 den Ventilkörper in Öffnungsrichtung
beaufschlagt, so dass der Senkenmodul 24 entsperrt und die Rückströmung des Druckmittels
zum Tank T hin ermöglicht. In diesen mit (b) gekennzeichneten Positionen des Senkenmoduls
24 wirkt dieser als Ablaufdruckwaage, über die der ablaufende Druckmittelvolumenstrom
in gewissem Umfang geregelt wird.
[0028] Zum Andrücken eines vom Hubwerk getragenen Anbaugerätes wird das Wegeventil 14 in
eine seiner mit (a) gekennzeichneten Regelpositionen verschoben, so dass entsprechend
die Druckmittelzufuhr über das Senkenmodul 24 in seiner Rückschlagfunktion zum Ringraum
30 erfolgt, während das aus dem bodenseitigen Druckraum 32 abströmende Druckmittel
über das entsperrte Senkenmodul 22 und das Wegeventil 14 zum Tank hin abströmt. Das
Entsperren erfolgt dabei über den Steuerdruck, der über die Steueranschlüsse X, XA
des Wegeventils 14 und den Entsperrkanal 64 an die in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche
des Senkenmoduls 22 geführt ist.
[0029] Zum lastfreien Auflegen wird das Wegeventil 14 in seine Schwimmstellung (Endstellung
c) verfahren, in der beide Senkenmodule 22, 24 entsperrt und in ihre mit (b) gekennzeichnete
Durchgangsposition verfahren werden und die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss
LS mit dem Tankanschluss T verbunden und der Eingangsanschluss P' ' abgesperrt ist.
[0030] In dem Arbeitsbereich "Drücken" wird der Maximaldruck im Arbeitskanal 20 durch geeignete
Einstellung des proportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 26 auf einen Wert
von beispielsweise zwischen 0 bis 250 bar begrenzt. Über das Sekundärdruckbegrenzungsventil
28 wird der Druck im Arbeitskanal 18 (Anschluss A) auf einen unterhalb des Pumpendrucks
eingestellten Maximaldruck begrenzt. Der Aufbau derartiger Sekundärdruckbegrenzungsventile
ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Auch der Aufbau des vorgesteuerten
proportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 26 ist per se bekannt - ein Kolben
des Druckbegrenzungsventils 26 ist über eine schwache Druckfeder und durch den Druck
im Federraum gegen einen Ventilsitz in eine Schließstellung belastet. Der Druck im
Federraum ist durch die mittels eines Proportionalmagneten auf einen Schließkegel
aufgebrachte Kraft begrenzt. Die Ansteuerung des Proportionalmagneten erfolgt über
das Steuergerät 16.
[0031] Nicht dargestellt sind Drucksensoren, über die die Drücke in den Arbeitskanälen 28,
30, der Druck am Druckanschluss P, der Lastdruck und sonstige Drücke erfassbar sind.
[0032] Soll nun beispielsweise das Heckhubwerk einfachwirkend betrieben werden, so wird
das Druckbegrenzungsventil 26 auf einen Minimalwert, beispielsweise 5 bis 8 bar eingestellt,
so dass am Arbeitsanschluss B und damit im Ringraum 30 des Hubzylinders 6 ein minimaler
Druck eingestellt wird. Wird nun über die elektrohydraulische Hubwerksregelung (EHR)
- wie in der DE 10 2004 033 315.7 beschrieben - ein Senkensignal abgegeben und eine
Bewegungsüberwachung aktiviert, so wird das Wegeventil 14 nach dem Absenken nicht
wie in der doppeltwirkenden Funktion in seine Neutralstellung (0) sondern in die Schwimmstellung
(c) verstellt - das Hubwerk kann sich dann an eventuelle Unebenheiten des Bodens anpassen.
Das eingestellte Verhalten entspricht demjenigen herkömmlicher einfachwirkender Hubwerksventile.
[0033] Sind beispielsweise neben dem Heckhubwerk 2 auch mehrere andere Verbraucher zugeschaltet,
so lässt sich erfindungsgemäß eine Unterversorgung vermeiden, indem das Pilotventil
13 durch Bestromen des Schaltmagneten 78 in seine Durchgangsstellung umgeschaltet
wird. Dadurch wird der Regelkolben der Druckwaage 12 durch den über den Pilotdruckkanal
72 und die Pilotsteuerleitung 70 abgegriffenen Pumpendruck in seine Schließposition
gebracht, so dass die Druckmittelverbindung zum sich vergrößernden Ringraum 30 abgesperrt
ist. Das heißt, es wird kein Druckmittel in den sich vergrößernden Ringraum 30 nachgefüllt
und das Heckhubwerk 2 bleibt entsprechend beim Kontakt mit dem Boden einfach stehen
und bildet somit das bisher bekannte einfachwirkende Hubwerksverhalten nahezu vollständig
ab. Es bleibt ein geringer Steuerölvolumenstrom von P über den Pilotdruckkanal 72
und das Pilotventil 13 (in geöffneter Schaltstellung), die Pilotsteuerleitung 70,
die Düse 76, den Steuerkanal 46 usw. zum Hubwerkszylinder 6. Dieser Volumenstrom füllt
den Zylinderraum langsam, d. h. ohne nennenswerte Beeinflussung des für andere Verbraucher
benötigten Druckmittelvolumenstroms auf. Der vom Hubzylinder 6 nicht benötigte Druckmittelvolumenstrom
kann den weiteren Verbrauchern zugeführt werden, so dass deren Unterversorgung vermieden
werden kann. Durch die erfindungsgemäße Schaltung und das erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich somit zum einen eine Unterversorgung von Verbrauchern vermeiden, zum anderen
kann ein doppeltwirkender Verbraucher so angesteuert werden, dass er das Verhalten
einfachwirkender Verbraucher funktionsgleich abbildet. Wie eingangs erwähnt, kann
der entstehende Nachteil (Schaumbildung, Luftausgasung) in Kauf genommen werden. Die
Düse 76 minimiert den Steuerölverlust über den Steuerkanal 46, so dass die Druckwaage
12 sehr schnell in ihre Sperrstellung umgeschaltet werden kann.
[0034] Der Pumpendruck ist in allen Betriebszuständen ausreichend groß, um die Individualdruckwaage
12 sicher zu schließen. Selbst in dem Fall, dass bereits vor der Betätigung des Pilotventils
13 Unterversorgung vorliegt, also der Pumpendruck und der Verbraucherdruck nahezu
gleich groß sind, wird sich am Heckhubwerk aufgrund der geringen Belastung (ziehender
Verbraucher) ein Druckmittelvolumenstrom einstellen. Dieser führt zu einem Druckabfall
über der Wegeventil-Schiebersteuerkante und damit zu einer ausreichend großen Druckdifferenz
zum Schließen der Druckwaage 12.
[0035] Das erfindungsgemäße Aufschalten des Pumpendrucks und das daraus resultierende Absperren
der Druckmittelversorgung eines Verbrauchers kann in allen Betriebszuständen erfolgen,
in denen eine Zylinderseite nicht notwendigerweise nachgefüllt werden muss. Derartige
Betriebszustände treten auf, wenn auf der Senkenseite des Hubwerkszylinders kein Druckmittel
benötigt wird und die Gefahr besteht, dass ein anderer Verbraucher wegen Unterversorgung
stehen bleibt. Das erfindungsgemäße Aufschalten des Pumpendrucks über das Pilotventil
13 kann somit beim Senken des Hubwerks in seiner Regelfunktion (das heißt nicht in
der Transportstellung, in der eine Schwingungsdämpfung erfolgt oder dann, wenn das
Absenken über einen Hecktaster gesteuert wird) und beim vorbeschriebenen einfachwirkenden
Betrieb erfolgen. Das erfindungsgemäße Konzept wird auch dann nicht angewendet, wenn
im Betriebszustand "Senken" ein "Cut" aktiv ist, wie er in der DE 10 2004 033 315.7
beschrieben ist. Bei diesem Cut wird eine in Absenkrichtung aufgebrachte Kraft auf
einen Maximalwert begrenzt.
[0036] Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf die Düse 76 verzichtet werden kann.
Dabei ist das Pilotventil 13 als 3/2-Wegeschaltventil ausgeführt, wobei der Pilotdruckkanal
72 mit einem ersten Eingangsanschluss und der Steuerkanal 46 an einen zweiten Eingangsanschluss
angeschlossen ist. In seiner federvorgespannten Grundposition verbindet das Pilotventil
13 gemäß Fig. 3 den Steuerkanal 46 mit der Pilotsteuerleitung 70, die sich vom Ausgangsanschluss
des Pilotventils 13 zu dem in Schließrichtung wirksamen Druckraum der Druckwaage 12
erstreckt. In der Grundposition ist der Pilotdruckkanal 72 abgesperrt - somit wirkt
auf die Druckwaage 12 in Schließrichtung der Druck im Bereich zwischen dem Wegeventil
14 und der Druckwaage 12. Soll nun bei den vorbeschriebenen Betriebszuständen die
Druckmittelversorgung zum Verbraucher abgesperrt werden, so wird das Pilotventil 13
über den Schaltmagneten 78 in seine Schaltposition umgeschaltet, in der der Steuerkanal
46 abgesperrt ist und die Pilotsteuerleitung 70 mit dem Pilotdruckkanal 72 verbunden
ist. Der Regelkolben der Druckwaage 42 wird durch den Pumpendruck in seine Schließposition
verschoben - das Nachfüllen der sich vergrößernden Zylinderseite erfolgt nicht und
der "eingesparte" Druckmittelvolumenstrom kann zur Versorgung weiterer Verbraucher
verwendet werden.
[0037] Offenbart sind eine Ventilanordnung und ein Verfahren zum Ansteuern eines doppeltwirkenden
Verbrauchers, insbesondere eines Hubwerks eines mobilen Arbeitsgeräts, wobei einem
Verbraucher eine verstellbare Zumessblende und eine Individualdruckwaage zugeordnet
ist, über die die Druckdifferenz über der Zumessblende lastdruckunabhängig konstant
gehalten werden kann. Erfindungsgemäß lässt sich die Individualdruckwaage in vorbestimmten
Betriebszuständen vom Lastdruck in eine Sperrstellung umschalten, so dass die Druckmittelversorgung
zum Verbraucher abgesperrt ist, obwohl die Zumessblende weiter geöffnet ist.
Bezugszeichenliste:
[0038]
- 2
- Heckhubwerk
- 4
- Hubwerksventilanordnung
- 6
- Hubzylinder
- 8
- Verstellpumpe
- 10
- Zulaufkanal
- 12
- Druckwaage
- 13
- Pilotventil
- 14
- Wegeventil
- 16
- Tankkanal
- 18
- Arbeitskanal
- 20
- Arbeitskanal
- 22
- Senkenmodul
- 24
- Senkenmodul
- 26
- Druckbegrenzungsventil
- 28
- Sekundärdruckbegrenzungsventil
- 30
- Ringraum
- 32
- Druckraum
- 34
- Hubwelle
- 36
- Arm
- 38
- Anbaugerät
- 40
- Druckwaagenfeder
- 42
- Kanal
- 44
- LS-Kanal
- 45
- Vorsteuerelement
- 46
- Steuerkanal
- 47
- Vorsteuerelement
- 49
- Steuerölversorgung
- 50
- Ventilschieber
- 52
- Steuerleitung
- 54
- Steuerleitung
- 56
- Rückstellfederanordnung
- 58
- Feder
- 60
- Druckwaagenkanal
- 62
- Druckwaagenkanal
- 64
- Entsperrkanal
- 66
- Entsperrkanal
- 70
- Pilotsteuerleitung
- 72
- Pilotdruckkanal
- 74
- Pilotventilfeder
- 76
- Düse
- 78
- Schaltmagnet
1. Ventilanordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers, insbesondere
eines Hubwerks (2) oder eines Anbaugeräts eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs,
mit einem stetig verstellbaren, eine Zumessblende ausbildenden Wegeventil (14), dem
eine Individualdruckwaage (12) zum Konstanthalten der Druckdifferenz über der Zumessblende
zugeordnet ist und über das ein Druckraum (30, 32) des Verbrauchers mit einer Druckmittelquelle
und ein anderer Druckraum (32, 30) mit einer Druckmittelsenke verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Individualdruckwaage (12) unabhängig vom Lastdruck in eine Sperrstellung umschaltbar
ist.
2. Ventilanordnung nach Patentanspruch 1, mit einem Pilotventil (13), über das eine in
Schließrichtung wirksame Steuerfläche eines Regelkolbens der Individualdruckwaage
(12) mit dem Druck der Druckmittelquelle beaufschlagbar ist, um diesen in seine Sperrstellung
zu bringen.
3. Ventilanordnung nach Patentanspruch 2, wobei das Pilotventil (13) ein elektrisch betätigtes
2-Wegeschaltventil ist, das in seiner federvorgespannten Grundposition eine Verbindung
zwischen einem von der Steuerfläche des Regelkolbens begrenzten Steuerraum und einem
den Pumpendruck führenden Zulaufkanal (10) absperrt und in seiner Schaltposition diese
Verbindung öffnet.
4. Ventilanordnung nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei der Steuerraum über einen Steuerkanal
(76) mit einem Abschnitt des zum Verbraucher (6) führenden Druckmittelströmungspfads
verbunden ist und in dem Steuerkanal (46) eine Düse (76) angeordnet ist.
5. Ventilanordnung nach Patentanspruch 2, wobei das Pilotventil (13) ein 3/2-Wegeschaltventil
ist, das in seiner federvorgespannten Grundposition eine Verbindung zwischen dem von
der Steuerfläche begrenzten Steuerraum und einem den Pumpendruck führenden Zulaufkanal
(10) absperrt und die Verbindung zwischen dem Steuerraum und einem Abschnitt des Druckmittelströmungspfads
zum Verbraucher (6) öffnet und in seiner Schaltposition diese Verbindung absperrt
und den Steuerraum mit dem Druck im Zulaufkanal (10) beaufschlagt.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Individualdruckwaage
(12) eine der Zumessblende vor- oder nachgeschaltete LS-Druckwaage oder eine LUDV-Druckwaage
ist.
7. Ventilanordnung nach einem der auf die Patentansprüche 3 oder 5 bezogenen Ansprüche,
wobei die Umschaltung des Pilotventils (13) mit der Bordspannung in Abhängigkeit von
bestimmten Betriebsbedingungen erfolgt.
8. Verfahren zum Ansteuern eines doppeltwirkenden Verbrauchers, insbesondere eines Hubwerks
eines mobilen Arbeitsgerätes, wobei ein Druckraum (30) des Verbrauchers über eine
Zumessblende und eine Individualdruckwaage (12) mit Druckmittel versorgt und ein anderer
Druckraum (32) mit einer Druckmittelsenke verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Individualdruckwaage (12) in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsbedingungen
unabhängig vom Lastdruck am Verbraucher in seine Sperrstellung geschaltet wird, um
die Druckmittelströmung zum Druckraum (30) zu sperren.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, wobei die Umschaltung dann erfolgt, wenn ein Nachfüllen
eines sich vergrößernden Druckraums (30) des Verbrauchers (6) nicht erforderlich ist.