(19) |
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(11) |
EP 2 620 657 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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11.11.2020 Patentblatt 2020/46 |
(22) |
Anmeldetag: 04.01.2013 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Ventilanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine
Valve assembly for a mobile work machine
Agencement de soupapes pour une machine de travail mobile
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
27.01.2012 DE 102012001562
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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31.07.2013 Patentblatt 2013/31 |
(73) |
Patentinhaber: Robert Bosch GmbH |
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70442 Stuttgart (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- KAUSS, Wolfgang
69340 Francheville (FR)
- FREMIOT, Guillaume
69530 Orlienas (FR)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 0 206 934 KR-A- 20100 044 941
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WO-A1-2007/019712 US-A- 3 477 347
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Verbraucher einer mobilen Arbeitsmaschine
mit einer Regenerationsstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Bei einem Anwendungsbeispiel wird über eine derartige Ventilanordnung ein Differenzialzylinder
eines Stiels eines Baggers versorgt. Über eine Druckbeaufschlagung einer Kolbenbodenseite
des Differenzialzylinders in einer Arbeitsstellung der Ventilanordnung erfolgt eine
Absenkbewegung des Stiels mit einer Schaufel und damit eine Grabbewegung. Über eine
Umkehrstellung der Ventilanordnung erfolgt eine Druckbeaufschlagung einer Ringflächenseite
des Differenzialzylinders und damit ein Anheben des Stiels.
[0003] Bei ziehender bzw. vorauseilender Last am Stiel durch dessen Gewichtskraft wird über
eine Regenerationsstellung der Ventilanordnung Öl von der Ringflächenseite des Differenzialzylinders
direkt zur Kolbenflächenseite gefördert, damit die Pumpe weniger Öl liefern muss.
Der entsprechende Förderdruck wird von der Last am Kolben erzeugt. In der Arbeitsstellung
(graben) mit gleicher Bewegungsrichtung wird das Öl von der Ringflächenseite in den
Tank abgeleitet.
[0004] Die Druckschriften
DE 10 2009 021 831 A1 und
JP 2002-061605 A zeigen eine Ventilanordnung, bei der zur Regeneration ein gesonderter Regenerationsschieber
vorgesehen ist. Dieser bewirkt die Umschaltung zwischen Arbeits- und Regenerationsstellung
selbsttätig und zwar abhängig vom Druck auf der Kolbenflächenseite. Der Regerationsschieber
verstellt eine kontinuierlich veränderliche Drosselstelle, so dass ein weicher Übergang
zwischen Arbeits- und Regenerationsstellung gegeben ist.
[0005] Die
DE 10 2006 002 920 A1 offenbart eine Ventilanordnung, bei der die Arbeits- und die Regenerationsstellung
gesonderte Schaltstellungen eines einzigen Steuerschiebers sind, die von außen aktiv
geschaltet werden müssen.
[0006] Die
KR 2010 0044941 A offenbart eine Ventilanordnung mit einem Regenerationsventil.
[0007] Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Ventilanordnung zu schaffen, bei der
die Umschaltung zwischen Regenerations- und Arbeitsstellung selbsttätig und weich
erfolgt. Dabei sollen Schwingungen des Regenerationsschiebers, insbesondere in der
Arbeitsstellung, vermieden werden.
[0008] Insbesondere soll mit der vorliegenden Erfindung eine Ventilanordnung geschaffen
werden, die Vorteile bezüglich der Nachrüstbarkeit des Regenerationsventils und hinsichtlich
der Optimierung des zur Verfügung stehenden Bauraums bietet.
[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
[0010] Die erfindungsgemäße Ventilanordnung hat ein Zumess- bzw. Steuerventil, über das
ein regenerierbarer Anschluss und ein weiterer Anschluss eines Verbrauchers - z.B.
Arbeitszylinder oder Motor - einer mobilen Arbeitsmaschine versorgbar sind. Es ist
ein erfindungsgemäß gesondertes Regenerationsventil mit nur zwei Schaltstellungen
(ganz offen; ganz geschlossen) vorgesehen, über das Druckmittel vom regenerierbaren
Anschluss in einen Tank ableitbar ist. Oberhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz
zwischen den Anschlüssen ist das Regenerationsventil offen und im Übrigen geschlossen.
Ein Hauptschieber bzw. Steuerschieber des Steuerventils weist eine gemeinsame Regenerations-
und Arbeitsstellung auf. Der Steuerschieber hat also keine entlang eines Verschiebeweges
des Steuerschiebers von der Regenerationsstellung beabstandete Arbeitsstellung. Bei
der erfindungsgemäßen Ventilanordnung erfolgt die Umschaltung zwischen Regenerations-
und Arbeitsstellung weich und selbsttätig. Dabei werden Schwingungen des Steuerschiebers
durch seine gemeinsame Regenerations- und Arbeitsstellung vermieden.
[0011] Die erfindungsgemäße Ventilanordnung hat Vorteile bezüglich der Nachrüstbarkeit des
Regenerationsventils und hinsichtlich der Optimierung des zur Verfügung stehenden
Bauraums.
[0012] Die mobile Arbeitsmaschine, deren Verbraucher an die erfindungsgemäße Ventilanordnung
angeschlossen ist, kann ein Baggerlader oder ein Kompaktbagger oder ein Minibagger
oder ein Teleskoplader sein. Bei diesen Maschinen ist eine Regeneration der begrenzten
Energiereserven besonders vorteilhaft.
[0013] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
beschrieben.
[0014] Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
ist der Steuerschieber im Steuerventil - vorzugsweise hydraulisch - kontinuierlich
verstellbar. Damit kann ein Bediener der mobilen Arbeitsmaschine den Verbraucher stufenlos
steuern. Dadurch ergibt sich ein Bereich an einem Verschiebeweg des Steuerschiebers
entlang seiner Längsachse mit einer Vielzahl von Arbeitsstellungen und damit gemeinsamen
Regenerationsstellungen.
[0015] Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist das Regerationsventil ein entsperrbares Rückschlagventil,
das mit einem vom weiteren Anschluss abgegriffenen in Öffnungsrichtung wirkenden Steuerdruck
direkt angesteuert ist. Damit ist sicher gestellt, dass im Regenerationsbetrieb das
Rückschlagventil geschlossen bleibt und über das Rückschlagventil kein vom regenerierbaren
Anschluss zurückströmendes Druckmittel zum Tank abfließen kann. Somit strömt das gesamte
vom regenerierbaren Anschluss zurückströmende Druckmittel zum Steuerventil zur Regeneration.
Sobald sich die am Verbraucher ziehende Kraft in ein eine Gegenkraft ändert, also
ein Richtungswechsel der äußeren Kraft am Verbraucher erfolgt, wird der Arbeitsbetrieb
erkannt und das Rückschlagventil öffnet. Somit kann das vom regenerierbaren Anschluss
zurückströmendes Druckmittel über das Rückschlagventil mit minimalem Widerstand zum
Tank abfließen.
[0016] Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Rückschlagventils weist dessen Schließfeder
geringe Federsteifigkeit auf, so dass sich praktisch keine Zwischenstellung einstellen
kann.
[0017] Bei einem ersten und zweiten Anwendungsbeispiel ist der Verbraucher, der von der
erfindungsgemäßen Ventilanordnung versorgbar ist, ein Differenzialzylinder.
[0018] Dabei kann gemäß dem ersten Anwendungsbeispiel - z.B. bei einem Stielzylinder eines
Baggers - der Ringraum des Differenzialzylinders mit dem regenerierbaren Anschluss
verbunden sein.
[0019] Dabei wird es bevorzugt, wenn das Regenerationsventil eine Öffnungsfläche und einer
Schießfläche hat, wobei die Schließfläche kleiner als die Öffnungsfläche ist. Vorzugsweise
entspricht das Verhältnis Schließfläche / Öffnungsfläche etwa dem Verhältnis Ringfläche
/ Bodenfläche eines Kolbens des Differenzialzylinders.
[0020] Gemäß dem zweiten Anwendungsbeispiel - z.B. bei einem Auslegerzylinder eines Baggers
- kann der Bodenraum des Differenzialzylinders mit dem regenerierbaren Anschluss verbunden
sein.
[0021] Dabei wird es bevorzugt, wenn das Regenerationsventil eine Öffnungsfläche und einer
Schließfläche hat, wobei die Schließfläche größer als die Öffnungsfläche ist. Vorzugsweise
entspricht das Verhältnis Öffnungsfläche / Schließfläche etwa dem Verhältnis Ringfläche
/ Bodenfläche eines Kolbens des Differenzialzylinders.
[0022] Bei einem dritten Anwendungsbeispiel ist der Verbraucher, der von der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung versorgbar ist, ein Gleichgangzylinder.
[0023] Dabei wird es bevorzugt, wenn das Regenerationsventil eine etwa gleich große Öffnungsfläche
und Schließfläche hat.
[0024] Die Offnungsfläche und die Schließfläche können bei allen Anwendungsbeispielen an
zwei verschiedenen Ventilkörpern (z.B. Schließkörper und Öffnungskolben) des Regenerationsventils
angeordnet sein, die in Anlage zueinander bringbar sind.
[0025] Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäß Ventilanordnung
ist in der bzw. in den gemeinsamen Regenerations- und Arbeitsstellung(en) eine Regerationsleitung
aufgesteuert, in der ein vom regenerierbaren zum weiteren Anschluss öffnendes Rückschlagventil
angeordnet ist.
[0026] In oder an der Regerationsleitung kann eine einstellbare Drossel angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Drossel über den Verschiebeweg bzw. die Stellung des Steuerschiebers
im Steuerventil einstellbar.
[0027] Je nach Anwendungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn über die gemeinsame(n) Regenerations-
und Arbeitsstellung(en) des Steuerschiebers der regenerierbare Anschluss über einen
gedrosselten Ablauf mit dem Tank verbunden ist. Dieser gedrosselte Ablauf ist bei
einer Regeneration gemäß dem zweiten Anwendungsbeispiel (z.B. Auslegerzylinder) wichtig,
um das überschüssige Volumen abzuführen. Der gedrosselte Ablauf kann bei einer Regeneration
gemäß dem ersten Anwendungsbeispiel (z.B. Stielzylinder) Druckmittel abführen, das
nicht regeneriert werden soll.
[0028] Bei einem vorrichtungstechnisch einfachen Ausführungsbeispiel ist der gedrosselte
Ablauf oder seine Drossel am Steuerschieber des Steuerventils ausgebildet.
[0029] Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung (mit zwei
Anwendungsbeispielen) detailliert beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit einem ersten
Anwendungsbeispiel in einer schematischen Darstellung;
Figur 2 das Regenerationsventil der Ventilanordnung gemäß Figur 1 in einer geschnittenen
Darstellung;
Figur 3 das Steuerventil der Ventilanordnung gemäß Figur 1 in einer geschnittenen
Darstellung;
Figur 4 das Steuerventil gemäß Figur 3 im Regenerationsbetrieb mit dem ersten und
mit einem zweiten Anwendungsbeispiel; und
Figur 5 das Steuerventil gemäß Figur 3 im Arbeitsbetrieb mit dem ersten und dem zweiten
Anwendungsbeispiel.
[0030] Figur 1 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventilanordnung. Diese
besteht im Wesentlichen aus einem Steuerventil 1 und einem gesonderten, als entsperrbares
Absperr- bzw. Rückschlagventil 2 ausgebildetes Regenerationsventil. Die Ventilanordnung
1, 2 ist über einen Pumpenanschluss P an eine Verstellpumpe 4 und über einen Tankanschluss
T an einen Tank 6 angeschlossen. Die Ventilanordnung 1, 2 dient (gemäß der in Figur
1 gezeigten ersten Anwendungsbeispiel) zur Versorgung eines Differenzialzylinders
8 und ist dazu über einen regenerierbaren Anschluss C2 an einen Ringraum 10 und über
einen weiteren Anschluss C1 an einen Bodenraum 12 des Differenzialzylinders 8 angeschlossen.
Der Differenzialzylinder 8 dient (bei dem in Figur 1 gezeigten Anwendungsbeispiel)
zur Betätigung eines (nicht gezeigten) Stiels eines Baggers. Eine Druckbeaufschlagung
des Bodenraums 12 führt zu einer Absenkung des Stiels und einer (ebenfalls nicht gezeigten)
Schaufel. Diese Funktion wird insbesondere zum Graben benutzt. Eine Druckbeaufschlagung
bzw. Versorgung des Ringraums 10 führ zu einem Anheben des Stiels und der Schaufel.
Zur entsprechenden Ansteuerung und Dosierung eines Druckmittelstroms von der Verstellpumpe
4 zum jeweiligen Anschluss C1 oder C2 dient das Steuerventil 1, das als kontinuierlich
verstellbares 4/3-Wegeventil ausgebildet ist. In der (in Figur 1 gezeigten) federvorgespannten
Grundstellung 0 eines Steuerschiebers 14 sind die Anschlüsse A, B abgesperrt. In einer
Arbeitsstellung a, die gleichzeitig eine Regenerationsstellung ist, wird der Pumpenanschluss
P mit dem Arbeitsanschluss B verbunden und damit der weitere Anschluss C1 und damit
der Bodenraum 12 mit Druckmittel beaufschlagt. In einer weiteren Arbeitsstellung b
wird der Pumpenanschluss P mit dem Arbeitsanschluss A verbunden und damit der Anschluss
C2 und damit der Ringraum 10 mit Druckmittel beaufschlagt.
[0031] In der gemeinsamen Regenerations- und Arbeitsstellung a des Steuerschiebers 14 ist
eine Druckmittelverbindung vom Anschluss A zum Anschluss B vorgesehen, über die die
Regeneration erfolgt. In dieser Druckmittelverbindung ist ein vom Anschluss A zum
Anschluss B öffnendes Rückschlagventil 16 und eine Drossel 18 vorgesehen, deren Öffnungsquerschnitt
über die Position bzw. Stellung des Steuerschiebers 14 einstellbar ist.
[0032] Das entsperrbare Rückschlagventil 2 hat einen Ventilkörper 20 und einen Tankanschluss
T, wobei in einem Normal- bzw. Arbeitsbetrieb der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
1, 2 eine Verbindung vom Anschluss C2 zum Tankanschluss T geöffnet ist, während im
Regenerationsbetrieb die Verbindung vom Anschluss C2 zum Tankanschluss T durch den
Ventilkörper 20 abgesperrt ist. Für diese Funktion hat das Rückschlagventil 2 eine
Steuerleitung 22, die an einem den weiteren Anschluss C1 mit einem Anschluss V1 des
Rückschlagventils 2 verbindenden Arbeitsleitungsabschnitt 24 angeschlossen ist.
[0033] Figur 2 zeigt den konstruktiven Aufbau des als entsperrbares Rückschlagventil 2 ausgebildeten
Regenerationsventils der Ventilanordnung gemäß Figur 1. Es hat einen Zulauf, der an
den regenerierbaren Anschluss C2 angeschlossen ist, und einen Ablauf bzw. Tankanschluss
T. Weiterhin verbindet das Rückschlagventil 2 den weiteren Anschluss C1 und den Anschluss
V1, zwischen denen der Arbeitsleitungsabschnitt 24 ausgebildet ist. Durch diesen strömt
je nach Einstellung des Steuerventils 1 (vgl. Figur 1) Druckmittel von diesem zum
Bodenraum 12 des Differenzialzylinders 8 (vgl. Figur 1) oder umgekehrt. Das Rückschlagventil
2 hat eine Buchse 26, die in ein Gehäuse 28 eingeschraubt ist, und in der der Ventilkörper
20 durch eine Schließfeder 30 in eine Schließrichtung vorgespannt ist. In der in Figur
2 dargestellten geschlossenen Position des Ventilkörpers 20 ist eine Verbindung vom
regenerierbaren Anschluss C2 zum Tankanschluss T abgesperrt, so dass eine Regeneration
des aus dem Ringraum 10 verdrängten Druckmittels über das Hauptventil 1 möglich ist.
Ebenfalls in Schließrichtung des Ventilkörpers 20 wirkt der am regenerierbaren Anschluss
C2 herrschende Druck. Dem entgegen in eine Öffnungsrichtung des Ventilkörpers 20 wirkt
der am weiteren Anschluss C1 herrschende Druck. Dazu ist ein in Öffnungsrichtung wirkender
Steuerdruckraum 31 über die Steuerleitung 22 und über den Arbeitsleitungsabschnitt
24 an den weiteren Anschluss C1 angeschlossen. Der Steuerdruckraum 31 wird von einer
Öffnungsfläche 33 eines Öffnungskolbens 32 begrenzt, der in Anlage mit dem Ventilkörper
20 gebracht werden kann und dann in Abhängigkeit des Arbeitsdrucks am weiteren Anschluss
C1 den Ventilkörper 20 mit einer Öffnungskraft beaufschlagt.
[0034] Figur 3 zeigt das Steuerventil 1 der Ventilanordnung gemäß Figur 1 in einer geschnittenen
Darstellung. Sein Steuerschieber 14 ist (wie in Figur 1) in einer mittleren Grundstellung
0 gezeigt, in der die beiden Arbeitsanschlüsse A, B, der Pumpenanschluss P und der
Tankanschluss T abgesperrt sind. Das Steuerventil hat (in Figur 3 von links nach rechts)
entlang einer Längsachse 34 folgende Druckräume:
- ein erster Tankdruckraum 36;
- ein mit dem Arbeitsanschluss A verbundener Druckraum 38;
- ein erster mit einem Brückenkanal 40 verbundener Brücken-Druckraum 42;
- ein mit dem Pumpenanschluss P verbindbarer Zumess-Druckraum 44;
- ein mit dem Pumpenanschluss verbundener Pumpen-Druckraum 46;
- ein zweiter mit dem Brückenkanal 40 verbundener Brücken-Druckraum 48;
- ein mit dem Arbeitsanschluss B verbundener Druckraum 50; und
- ein zweiter Tank-Druckraum 52.
[0035] Der Brückenkanal 40 verbindet den Zumess-Druckraum 44 über ein Lasthalteventil 54
mit den beiden Brücken-Druckräumen 42, 48. Im Inneren des Steuerschiebers 14 ist das
Rückschlagventil 16 (vgl. Figur 1) angeordnet. Dieses hat zumindest eine erste Radialbohrung
58 und zumindest eine zweite Radialbohrung 62. Das Rückschlagventil 16 öffnet bei
einer Durchströmung von der ersten Radialbohrung 58 zur zweiten Radialbohrung 62,
während es umgekehrt bei einer überwiegenden Druckbeaufschlagung über die zweite Radialbohrung
62 schließt. Dazu ist ein Ventilkörper bzw. Schaltkolben 60 des Rückschlagventils
16 in einer Längsbohrung des Steuerschiebers 14 beweglich angeordnet und durch eine
Schließfeder 64 in der (in Figur 3 gezeigten) Schließstellung vorgespannt. Der Schaltkolben
60 hat einen radial zurückgestuften Abschnitt wodurch mit der Längsbohrung ein Ringraum
66 gebildet ist, der stets mit der ersten Radialbohrung 58 verbunden ist. An dem radial
zurückgestuften Bereich des Schaltkolbens 60 ist weiterhin ein dichtender Abschnitt
68 befestigt, der in der (in Figur 3 gezeigten) Schließstellung des Schaltkolbens
60 eine Verbindung von der zweiten Radialbohrung 62 zur Radialbohrung 58 absperrt.
Bei einer Bewegung des Schaltkolbens 60 mit dem dichtenden Abschnitt 68 (in Figur
3) nach rechts gegen die Kraft der Schließfeder 64 wird die Verbindung von ersten
Radialbohrung 58 zur zweiten Radialbohrung 62 geöffnet. Der Schaltkolben 60 des Rückschlagventils
16 ist über eine Längsbohrung 63 und über eine radiale Druckmeldebohrung 65 vom Druck
am Arbeitsanschluss B beaufschlagbar. Diese Beaufschlagung erfolgt, wenn die Druckmeldebohrung
65 mit dem Druckraum 50 in Verbindung gebracht wird. Dies geschieht durch einen Verstellung
des Steuerschiebers 14 (in Figur 3) nach links in die gemeinsame Regenerations- und
Arbeitsstellung a. In dieser Stellung a, die in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, schließt
das Rückschlagventil 16, wenn die Drücke an den Arbeitsanschlüssen A und B etwa gleich
sind.
[0036] Die einstellbare Drossel 18 (vgl. Figur 1) ist durch die zweite Radialbohrung 62
und eine am ersten Brücken-Druckraum 42 angeordnete Steuerkante 70 gebildet.
[0037] Um den Arbeitsanschluss A mit dem Pumpenanschluss P und den Arbeitsanschluss B mit
dem Tankanschluss T zu verbinden, wird der Steuerschieber 14 in Figur 3 nach rechts
in die Arbeitsstellung b (vgl. Figur 1) verschoben. Dadurch wird eine Verbindung vom
Pumpenanschluss P über den Pumpendruckraum 46, über eine Zumessblende 56b, den Zumess-Druckraum
44, das Lasthalteventil 54, einen Abschnitt des Brückenkanals 40, den ersten Brücken-Druckraum
42, und den Druckraum 38 zum Arbeitsanschluss A hergestellt.
[0038] Die in Figur 1 gezeigte gemeinsame Regenerations- und Arbeitsstellung a des Steuerventils
1 wird durch eine Verschiebung seines Steuerschiebers 14 (in Figur 3 nach links) erreicht.
[0039] Figur 4 zeigt das Steuerventil 1 der erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1, 2 gemäß
Figur 3 im Regenerationsbetrieb. Dieser wird mit der (in Figur 4 gezeigten) gemeinsamen
Regenerations- und Arbeitsstellung a des Steuerschiebers 14 erreicht. Dazu sind in
Figur 4 das erste Anwendungsbeispiel mit dem Differenzialzylinder 8 und ein zweites
Anwendungsbeispiel mit einem Differenzialzylinder 108 dargestellt. Beim ersten Anwendungsbeispiel
wird aus dem Ringraum 10 des Differenzialzylinders 8 Druckmittel zur Regeneration
über den regenerierbaren Anschluss C2 zum Arbeitsanschluss A verdrängt, während beim
zweiten Anwendungsbeispiel Druckmittel aus einem Bodenraum 112 des Differenzialzylinders
108 über den regenerierbaren Anschluss C2 zum Arbeitsanschluss A verdrängt wird.
[0040] Bei beiden Anwendungsbeispielen strömt das Druckmittel über die erste Radialbohrung
58, in den im Innern des Steuerschiebers 14 angeordneten Ringraum 66. Das Druckmittel
strömt weiter über das geöffnete Rückschlagventil 16, über die einstellbare Drossel
18 und über den Brückenkanal 40 zum Anschluss B. Dabei kann beim ersten Anwendungsbeispiel
mit dem Differenzialzylinder 8 das gesamte aus seinem Ringraum 4 verdrängte Druckmittel
regeneriert werden. Dem entgegen kann beim zweiten Anwendungsbeispiel mit dem Differenzialzylinder
108 nicht das gesamte Druckmittel des Bodenraums 112 regeneriert werden, da der Ringraum
110 nicht die entsprechende Druckmittelmenge aufnehmen kann. Daher ist zwischen dem
Druckraum 38 und dem ersten Tank-Druckraum 36 ein gedrosselter Ablauf ST zum Tank
T vorgesehen. Dieser hat eine durch eine am Steuerschieber 14 gebildete Nut. Der gedrosselte
Ablauf ST dient zur Ableitung zumindest des überschüssigen aus dem Bodenraum 112 verdrängten
Druckmittels.
[0041] Wenn in der in Figur 4 gezeigten Stellung der Druck am regenerierbaren Anschluss
C2 abnimmt beziehungsweise wenn in der in Figur 4 gezeigten Stellung der Druck am
Anschluss C1 zunimmt, und insbesondere wenn etwa ausgewogene Druckverhältnisse am
Rückschlagventil 16 herrschen, dann schließt das Rückschlagventil 16 über seine Schließfeder
64. Damit wird die Regeneration beendet.
[0042] Figur 5 zeigt das Steuerventil 1 der erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1, 2 gemäß
Figur 3 im Normal- bzw. Arbeitsbetrieb. Dieser wird ebenfalls durch die in Figur 4
gezeigte Regenerations- und Arbeitsstellung a des Steuerschiebers 14 erreicht. Dabei
strömt das Druckmittel vom Pumpendruckraum 46, über den Zumess-Druckraum 44, über
den (in Figur 5) rechten Abschnitt des Brückenkanals 40 und über den Druckraum 50
zum Arbeitsanschluss B. Das dabei von der Verstellpumpe 4 (vgl. Figur 1) geförderte
Druckmittel beaufschlagt weiterhin über den (in Figur 5) linken Abschnitt des Brückenkanals
40 und über die Drossel 18 das im Innern des Steuerschiebers 14 gebildete Rückschlagventil
16, wodurch dieses geschlossen ist.
[0043] Das Wegeventil bzw. Steuerventil 1 ist mit einem Regerations-Steuerschieber 14 ausgerüstet.
Der Querschnitt des gedrosselten Ablaufs ST dient zur Druckentlastung im Augenblick
der Lastumkehr. Das hydraulisch gesteuerte Sperr- bzw. Rückschlagventil 2 ist beim
ersten Anwendungsbeispiel mit dem regenerierbaren Ringraum 10 zwischen der Stangenseite
bzw. dem Ringraum 10 und der Bodenseite bzw. dem Bodenraum 12 des Differenzialzylinders
8 angeordnet. Solange die Last der Ausrüstung an der Stange des Differenzialzylinders
8 zieht, bleibt das Sperr- bzw. Rückschlagventil 2 geschlossen. Sobald sich die am
Differenzialzylinder 8 angreifende Zugkraft in eine Druckkraft umkehrt und der Druck
auf der Bodenseite größer wird als auf der Stangenseite, öffnet das Rückschlagventil
2 die Stangenseite zum Tank T und die Druckkraft des Zylinderbodens steht als Arbeitskraft
zur Verfügung.
[0044] Ein Umschalter ist in den Steuerschieber 14 des Steuerventils 1 integriert. In Neutralstellung
0 des Steuerschiebers 14 ist des der darin aufgenommene Schaltkolben 60 nicht mit
dem Pumpenanschluss P und den Arbeitsanschlüssen A, B verbunden, er hat also keinen
Einfluss auf die innere Leckage, da er den geschlossenen Steuerkanten nachgeschaltet
ist.
[0045] In Figur 4 mit dem ersten Anwendungsbeispiel steht der Steuerschieber 14 in der Stellung
"Zylinder Ausfahren" a und am Differenzialzylinder 8 wirkt bedingt durch das Gewicht
der Ausrüstung eine ziehende Last. Der stangenseitige Druck ergibt sich also aus der
ziehenden Last plus den um das Flächenverhältnis erhöhten Bodendruck. Damit ist der
im Anschluss A herrschende Druck höher als der Druck im Anschluss B. Der Schaltkolben
60 wird also gegen die Schließfeder 64 in der dargestellten Position gehalten und
der gesamte von der Stangenseite verdrängte Volumenstrom wird auf die Bodenseite des
Differenzialzylinders 8 geleitet. Für die gleiche Stellgeschwindigkeit wird weniger
Volumenstrom von der Verstellpumpe 4 benötigt.
[0046] In Figur 5 mit dem ersten Anwendungsbeispiel ist eine Grabposition gezeigt, bei der
der Bodenwiderstand steigt und die Druckdifferenz zwischen den Arbeitsanschlüssen
A, B sinkt. Die kleinere Druckdifferenz führt zu einer Verringerung des Volumenstroms
vom Arbeitsanschluss A zum Arbeitsanschluss B, die Bewegung wird umso langsamer je
größer der Grabwiderstand wird. Erreicht die Druckdifferenz den durch die Schließfeder
64 vorgegebenen Wert, verschiebt sie den Schaltkolben 60. In dieser zweiten Stellung
des Schaltkolbens 60 wird die Regenerationsverbindung vom Arbeitsanschluss A zum Arbeitsanschluss
B unterbrochen und die Stangenseite wird mit Tank T verbunden, d. h., auf der Stangenseite
wird kein Gegendruck mehr erzeugt und der Differenzialzylinder 8 kann mit maximaler
Leistung gegen den Bodenwiderstand ausfahren.
[0047] Der Ausleger des Kompaktbaggers, das Hubgerüst des Laders und der Ausleger des Teleskopladers
werden von Druckzylindern gemäß dem in Figur 4 gezeigten zweiten Anwendungsbeispiel
betätigt. Beim Senken bzw. Einfahren des Differenzialzylinders 108 wird mehr Öl auf
der Bodenseite verdrängt als die Stangenseite aufnehmen kann. Auch in diesem Fall
kann die erfindungsgemäße Regenerationsschaltung angewandt werden, um nahezu ohne
hydraulische Pumpenleistung zu senken. Der überschüssige Volumenstrom, welcher dem
Stangenvolumen entspricht, wird über Steuerkerben des gedrosselten Ablaufs ST vom
Druckraum 38 über den ersten Tank-Druckraum 36 zum Tank 6 gesteuert.
[0048] Mit Bezug zur Figur 5 erreicht beim Absenken des Differenzialzylinders 108 gemäß
dem zweiten Anwendungsbeispiel der Arbeitsausrüstung der Boden und die äußere Last
stützt sich nicht mehr auf dem Differenzialzylinder 108 sondern auf dem Boden ab.
Da der Druckunterschied bedingt durch die äußere Last verschwindet, unterbricht der
federbelastete Schaltkolben 60 die Verbindung von A nach B und verbindet den bodenseitigen
Arbeitsanschluss A mit Tank 6. Ein begrenzter Volumenstrom vom Pumpenanschluss P über
die Zumessblende D zum Arbeitsanschluss B bewirkt eine Umkehrung der äußeren Last,
die Arbeitsausrüstung drückt auf den Boden und die Maschine kann angehoben werden.
[0049] Abweichend von dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel kann beim ersten
Anwendungsbeispiel, bei dem der Ringraum 10 des Differenzialzylinders 8 mit dem regenerierbaren
Anschluss C2 verbunden ist, der im Steuerschieber 14 vorgesehene gedrosselte Ablauf
ST zum Tank 6 entfallen. Statt dem gedrosselten Ablauf ST kann bei der gemeinsamen
Regenerations- und Arbeitsstellung a des Steuerschiebers 14 eine Absperrung des Rücklaufs
vom Anschluss A zum Tankanschluss T des Steuerventils 1 vorgesehen sein. Somit wird
bei der Regeneration das gesamte Druckmittel aus dem Ringraum 10 über das Steuerventil
1 in den Bodenraum 12 geführt.
[0050] Statt dem in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Lasthalteventil 54 kann in dem Brückenkanal
40 eine Druckwaage nach dem Prinzip der lastunabhängigen Durchflussverteilung (LUDV)
vorgesehen sein.
[0051] Offenbart ist eine Ventilanordnung für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Zumess-
bzw. Steuerventil, über das ein regenerierbarer Anschluss und ein weiterer Anschluss
eines Verbrauchers - z.B. Arbeitszylinder oder Motor - der mobilen Arbeitsmaschine
versorgbar sind. Es ist ein gesondertes Regenerationsventil mit nur zwei Schaltstellungen
(ganz offen; ganz geschlossen) vorgesehen, über das Druckmittel vom regenerierbaren
Anschluss in einen Tank ableitbar ist. Oberhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz
zwischen den Anschlüssen ist das Regenerationsventil offen und im Übrigen geschlossen.
Ein Haupt- bzw. Steuerschieber des Steuerventils weist eine gemeinsame Regenerations-
und Arbeitsstellung auf. Der Steuerschieber hat also keine entlang eines Verschiebeweges
des Steuerschiebers von der Regenerationsstellung beabstandete Arbeitsstellung, so
dass kein aktives Umschalten zwischen Arbeitsbetrieb und Regernationsbetrieb nötig
ist.
Bezugszeichenliste
[0052]
- 1
- Steuerventil
- 2
- Rückschlagventil
- 4
- Verstellpumpe
- 6
- Tank
- 8; 108
- Differenzialzylinder
- 10; 110
- Ringraum
- 12; 112
- Bodenraum
- 14
- Steuerschieber
- 16
- Rückschlagventil
- 18
- Drossel
- 20
- Ventilkörper
- 22
- Steuerleitung
- 24
- Arbeitsleitungsabschnitt
- 26
- Buchse
- 28
- Gehäuse
- 30
- Schließfeder
- 31
- Steuerdruckraum
- 32
- Öffnungskolben
- 33
- Öffnungsfläche
- 34
- Längsachse
- 36
- erster Tank-Druckraum
- 38
- Druckraum
- 40
- Brückenkanal
- 42
- erster Brücken-Druckraum
- 44
- Zumess-Druckraum
- 46
- Pumpen-Druckraum
- 48
- zweiter Brücken-Druckraum
- 50
- Druckraum
- 52
- zweiter Tank-Druckraum
- 54
- Lasthalteventil
- 56a, 56b
- Zumessblende
- 58
- erste Radialbohrung
- 60
- Schaltkolben
- 62
- zweite Radialbohrung
- 63
- Längsbohrung
- 64
- Schließfeder
- 65
- Druckmeldebohrung
- 66
- Ringraum
- 68
- dichtender Abschnitt
- 70
- Steuerkante
- ST
- gedrosselter Ablauf
- C1
- weiterer Anschluss
- C2
- regenerierbarer Anschluss
- V1
- Anschluss
- A
- Arbeitsanschluss
- B
- Arbeitsanschluss
- D
- Zumessblende
- P
- Pumpenanschluss
- T
- Tankanschluss
- 0
- Grundstellung
- a
- Regenerations- und Arbeitsstellung
- b
- Arbeitsstellung
1. Ventilanordnung (1, 2) für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Steuerventil (1)
und einem Regenerationsventil (2); wobei über das Steuerventil (1) ein regenerierbarer
Anschluss (C2) und ein weiterer Anschluss (C1) eines Verbrauchers (8; 108) versorgbar
sind, wobei das Regenerationsventil (2) mit nur zwei Schaltstellungen vorgesehen ist,
über das Druckmittel vom regenerierbaren Anschluss (C2) in einen Tank (6) ableitbar
ist, und wobei das Regenerationsventil (2) oberhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz
zwischen den Anschlüssen (C1, C2) offen und im Übrigen geschlossen ist, und wobei
ein Steuerschieber (14) des Steuerventils (1) eine gemeinsame Regenerations- und Arbeitsstellung
(a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerationsventil (2) als ein vom Steuerventil (1) gesondertes Ventil mit einem
separaten Gehäuse (28) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (28) des Regenerationsventils
(2) über Druckmittelleitungen mit einem Gehäuse des Steuerventils (1) verbunden ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Steuerschieber (14) im Steuerventil (1)
kontinuierlich verstellbar ist, und wobei ein Bereich an einem Verschiebeweg des Steuerschiebers
(14) mit gemeinsamen Regenerations- und Arbeitsstellungen (a) gebildet ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Regerationsventil ein entsperrbares
Rückschlagventil (2) ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, wobei das Rückschlagventil (2) mit einem von dem
weiteren Anschluss (C1) abgegriffenen in Öffnungsrichtung wirkenden Steuerdruck direkt
angesteuert ist.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Rückschlagventil (2) eine Schließfeder
(30) mit geringer Federsteifigkeit aufweist.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbraucher ein
Differenzialzylinder (8) ist, dessen Ringraum (10) mit dem regenerierbaren Anschluss
(C2) verbunden ist.
7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei das Regenerationsventil (2) eine Öffnungsfläche
(33) und einer Schießfläche hat, und wobei die Schließfläche kleiner als die Öffnungsfläche
ist.
8. Ventilanordnung nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Verbraucher ein Differenzialzylinder
(108) ist, dessen Bodenraum (112) mit dem regenerierbaren Anschluss (C2) verbunden
ist.
9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, wobei das Regenerationsventil (2) eine Öffnungsfläche
und einer Schießfläche hat, und wobei die Schließfläche größer als die Öffnungsfläche
ist.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Verbraucher ein Gleichgangzylinder
ist.
11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, wobei das Regenerationsventil (2) eine Öffnungsfläche
und einer Schießfläche hat, die etwa gleich groß sind.
12. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der gemeinsamen
Regenerations- und Arbeitsstellung (a) eine Regerationsleitung aufgesteuert ist, in
der ein vom regenerierbaren Anschluss (C2) zum weiteren Anschluss (C1) öffnendes Rückschlagventil
(16) angeordnet ist.
13. Ventilanordnung nach Anspruch 12, wobei in oder an der Regerationsleitung eine einstellbare
Drossel (18) angeordnet ist.
14. Ventilanordnung nach Anspruch 13, wobei die Regerationsleitung mit dem Rückschlagventil
(16) im Steuerschieber (14) ausgebildet ist, und wobei die einstellbare Drossel (18)
zwischen dem Steuerschieber (14) und dem Gehäuse des Steuerventils (1) gebildet ist.
15. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der gemeinsame Regenerations-
und Arbeitsstellung (a) der regenerierbare Anschluss (C2) über einen gedrosselten
Ablauf (ST) mit dem Tank (6) verbunden ist.
16. Ventilanordnung nach Anspruch 15, wobei der gedrosselte Ablauf (ST) am Steuerschieber
(14) des Steuerventils (1) ausgebildet ist.
1. Valve arrangement (1, 2) for a mobile working machine, having a control valve (1)
and a regeneration valve (2);
wherein a port for realizable regeneration (C2) and a further port (C1) of a consumer
(8; 108) are able to be provided with a supply via the control valve (1), wherein
the regeneration valve (2) is provided with only two switching positions, pressure
medium being able to be discharged into a tank (6) from the port for realizable regeneration
(C2) via said regeneration valve, and wherein the regeneration valve (2) is open above
a predefined pressure difference between the ports (C1, C2) and is otherwise closed,
and wherein a control slide (14) of the control valve (1) has a common regeneration
and working position (a), characterized in that the regeneration valve (2) is in the form of a valve which is separated from the
control valve (1) and which has a separate housing (28), wherein the housing (28)
of the regeneration valve (2) is connected to a housing of the control valve (1) via
pressure medium lines.
2. Valve arrangement according to Claim 1, wherein the control slide (14) in the control
valve (1) is continuously adjustable, and wherein a region on a displacement path
of the control slide (14) is formed with common regeneration and working positions
(a).
3. Valve arrangement according to Claim 1 or 2, wherein the regeneration valve is an
unblockable check valve (2) .
4. Valve arrangement according to Claim 3, wherein the check valve (2) is directly actuated
by way of a control pressure which is tapped off from the further port (C1) and which
acts in an opening direction.
5. Valve arrangement according to Claim 3 or 4, wherein the check valve (2) has a closing
spring (30) with low spring stiffness.
6. Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein the consumer is
a differential cylinder (8) whose annular space (10) is connected to the port for
realizable regeneration (C2).
7. Valve arrangement according to Claim 6, wherein the regeneration valve (2) has an
opening surface (33) and a closing surface, and wherein the closing surface is smaller
than the opening surface.
8. Valve arrangement according to Claims 1 to 5, wherein the consumer is a differential
cylinder (108) whose bottom space (112) is connected to the port for realizable regeneration
(C2).
9. Valve arrangement according to Claim 8, wherein the regeneration valve (2) has an
opening surface and a closing surface, and wherein the closing surface is larger than
the opening surface.
10. Valve arrangement according to Claims 1 to 5, wherein the consumer is a synchronous
cylinder.
11. Valve arrangement according to Claim 10, wherein the regeneration valve (2) has an
opening surface and a closing surface that are approximately equal in size.
12. Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein, in the common
regeneration and working position (a), a regeneration line in which a check valve
(16) opening from the port for realizable regeneration (C2) to the further port (C1)
is arranged is opened up.
13. Valve arrangement according to Claim 12, wherein a settable throttle (18) is arranged
in or on the regeneration line.
14. Valve arrangement according to Claim 13, wherein the regeneration line, with the check
valve (16), is formed in the control slide (14), and wherein the settable throttle
(18) is formed between the control slide (14) and the housing of the control valve
(1).
15. Valve arrangement according to one of the preceding claims, wherein, in the common
regeneration and working position (a), the port for realizable regeneration (C2) is
connected to the tank (6) via a throttled outflow (ST).
16. Valve arrangement according to Claim 15, wherein the throttled outflow (ST) is formed
on the control slide (14) of the control valve (1).
1. Agencement de soupapes (1, 2) pour une machine de travail mobile, comprenant une soupape
de commande (1) et une soupape de régénération (2) ;
un raccord pouvant être régénéré (C2) et un raccord supplémentaire (C1) d'un consommateur
(8 ; 108) pouvant être alimentés par le biais de la soupape de commande (1), la soupape
de régénération (2) étant prévue avec seulement deux positions de commutation, et
du fluide sous pression pouvant être conduit par celle-ci depuis le raccord pouvant
être régénéré (C2) dans un réservoir (6), et la soupape de régénération (2), au-dessus
d'une différence de pression prédéfinie entre les raccords (C1, C2), étant ouverte
et sinon étant fermée, et un coulisseau de commande (14) de la soupape de commande
(1) présentant une position de régénération et de travail commune (a), caractérisé en ce que la soupape de régénération (2) est réalisée sous forme de soupape séparée de la soupape
de commande (1), avec un boîtier séparé (28), le boîtier (28) de la soupape de régénération
(2) étant connecté à un boîtier de la soupape de commande (1) par le biais de conduites
de fluide sous pression.
2. Agencement de soupapes selon la revendication 1, dans lequel le coulisseau de commande
(14) peut être déplacé en continu dans la soupape de commande (1), et dans lequel
une région au niveau d'une course de déplacement du coulisseau de commande (14) est
formée avec des positions de régénération et de travail communes (a).
3. Agencement de soupapes selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la soupape de régénération
est une soupape antiretour libérable (2).
4. Agencement de soupapes selon la revendication 3, dans lequel la soupape antiretour
(2) est pilotée directement avec une pression de commande agissant dans la direction
d'ouverture, prélevée au niveau du raccord supplémentaire (C1).
5. Agencement de soupapes selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la soupape antiretour
(2) présente un ressort de fermeture (30) avec une faible rigidité de ressort.
6. Agencement de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel le consommateur est un cylindre différentiel (8) dont l'espace annulaire (10)
est connecté au raccord pouvant être régénéré (C2).
7. Agencement de soupapes selon la revendication 6, dans lequel la soupape de régénération
(2) présente une surface d'ouverture (33) et une surface de fermeture et dans lequel
la surface de fermeture est plus petite que la surface d'ouverture.
8. Agencement de soupapes selon les revendications 1 à 5, dans lequel le consommateur
est un cylindre différentiel (108) dont l'espace de fond (112) est connecté au raccord
pouvant être régénéré (C2).
9. Agencement de soupape selon la revendication 8, dans lequel la soupape de régénération
(2) présente une surface d'ouverture et une surface de fermeture et dans lequel la
surface de fermeture est plus grande que la surface d'ouverture.
10. Agencement de soupapes selon les revendications 1 à 5, dans lequel le consommateur
est un cylindre synchrone.
11. Agencement de soupapes selon la revendication 10, dans lequel la soupape de régénération
(2) présente une surface d'ouverture et une surface de fermeture qui sont approximativement
aussi grandes l'une que l'autre.
12. Agencement de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel, dans la position de régénération et de travail commune (a), une conduite de
régénération est commandée à l'ouverture, dans laquelle est disposée une soupape antiretour
(16) s'ouvrant depuis le raccord pouvant être régénéré (C2) vers le raccord supplémentaire
(C1).
13. Agencement de soupapes selon la revendication 12, dans lequel un clapet d'étranglement
ajustable (18) est disposé dans ou sur la conduite de régénération.
14. Agencement de soupapes selon la revendication 13, dans lequel la conduite de régénération
est réalisée avec la soupape antiretour (16) dans le coulisseau de commande (14),
et dans lequel le clapet d'étranglement ajustable (18) est formé entre le coulisseau
de commande (14) et le boîtier de la soupape de commande (1).
15. Agencement de soupapes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel, dans la position de régénération et de travail commune (a), le raccord pouvant
être régénéré (C2) est connecté au réservoir (6) par le biais d'un écoulement étranglé
(ST).
16. Agencement de soupapes selon la revendication 15, dans lequel l'écoulement étranglé
(ST) est réalisé au niveau du coulisseau de commande (14) de la soupape de commande
(1).
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