STEUERVORRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Steuervorrichtung in der Art eines Ventilblocks, insbesondere für die hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen.

[0002] Durch die DE 42 30 183 C2 ist eine Steuervorrichtung für Hydromotoren, mit wenigstens einem Wegeschieber bekannt, der über eine Zulaufleitung mit einer Pumpe als Druckversorgungseinrichtung, über eine Ablaufleitung mit einem Tank- oder Rücklaufanschluss und über wenigstens eine Arbeitsleitung mit einem der Hydromotoren verbindbar ist, mit einem in der Zulaufleitung angeordneten Zulaufregler, mit einer über eine richtungsabhängig aktivierbare Lastdruckfühlstelle im Wegeschieber an die Arbeitsleitung anschließbaren, einen lastabhängigen Steuerdruck führenden Steuerleitung, und mit mindestens einer von der Steuerleitung über den Wegeschieber zur Ablaufleitung führenden Entlastungsleitung, in der wenigstens ein Sicherheitsventil angeordnet ist, das bei Erreichen einer vorbestimmten Lastdruck- oder Bewegungsgrenze in eine Durchgangsstellung schaltbar ist, wobei die Entlastungsleitung im Wegeschieber richtungsabhängig und synchron mit der jeweils aktivierten Lastdruckfühlstelle auf Durchgang schaltbar ist.

[0003] Dadurch, dass bei der bekannten Lösung das Sicherheitsventil in einem zwischen dem Durchgang im Wegeschieber und der Ablaufleitung liegenden Abschnitt der Entlastungsleitung angeordnet ist, bleibt der das Sicherheitsventil enthaltende Abschnitt der Entlastungsleitung so lange drucklos, bis das Sicherheitsventil für die Überwachung der ihm zugeordneten Bewegungsrichtung des Hydromotors gebraucht wird. Hierdurch ist mit der bekannten Lösung sichergestellt, dass für jede Bewegungsrichtung unabhängig verschiedene Sicherheitsventile definiert werden können.

[0004] Die WO 02/090778A2 beschreibt eine Steuervorrichtung in der Art eines Ventilblocks, bestehend aus mindestens einem Druckversorgungs- und einem Tank- oder Rücklaufanschluss sowie zwei Nutzanschlüssen und zwischen die einzelnen Anschlüsse geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen sowie mit zwei Steuerleitungen, die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können.

[0005] Die WO 2004/099657 A1 offenbart eine weitere Steuervorrichtung. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Steuervorrichtung unter Beibehalten ihrer vorstehend beschriebenen Vorteile dahingehend weiter zu verbessern, dass ihr Funktionsumfang erhöht ist, um dergestalt auch eine erhöhte Funktionssicherheit erreichen zu können. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.

[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Steuervorrichtung ist dadurch charakterisiert, dass diese aus mindestens einem Druckversorgungs- und einem Tank- oder Rücklaufanschluss besteht sowie zwei Nutzanschlüssen und zwischen die einzelnen Anschlüsse geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen sowie mit zwei Steuerleitungen, die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können, wobei an zumindest eine der Steuerleitungen ein modulartig aufgebauter Funktionsblock angeschlossen ist, und wobei

• der jeweilige Funktionsblock als standardisiertes Modulbauteil an ein genormtes Flanschbild des Ventilblocks angeschlossen ist und je nach Einsatz Ventilelemente unterschiedlicher Ausgestaltung aufweist,
• Anschlussleitungen des jeweiligen Funktionsblocks mit korrespondierenden Anschlüssen in dem Flanschbild in fluidführender Verbindung sind,
• zwei der Anschlussleitungen Loadsensing-Leitungen sind, von denen eine an das jeweilige Ventilelement angeschlossen und die andere gesperrt oder an ein weiteres Ventilelement des Funktionsblocks angeschlossen ist, und
• die weitere Anschlussleitung des Funktionsblocks an eine der beiden Steuerleitungen des Ventilblocks angeschlossen ist, die als Leckölleitung dient.

[0007] Die bekannten Druckbegrenzungs- und Abschaltfunktionen für das Lastmeldesignal betrachten regelmäßig nur die sektionsrelevanten Lastmeldedrücke A und B der in dieser Sektion befindlichen Arbeits- oder Nutzanschlüsse. Mit der erfindungsgemäßen Funktionsblock-Lösung ist es möglich, das von den vorherigen Sektionen an dieser Sektion anstehende Signal und das an die nächste Sektion gemeldete Signal (vor und hinter einem Sektionswechselventil) nach außen zu führen und mittels dem Funktionsblock entsprechend zu manipulieren. Auch im Rahmen der zunehmend eingeforderten Sicherheitserfordernisse eröffnet dies dem Fachmann zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten für dahingehende Steuervorrichtungen.

[0008] Dadurch, dass der jeweils zum Einsatz kommende Funktionsblock an eine der Steuerleitungen der Steuervorrichtung angeschlossen wird, lassen sich über den Funktionsblock beispielsweise ein etwaiger Ausfall eines Druckminderventils oder ein etwaiger Ausfall eines elektroproportionalen Druckregelventils, die regelmäßig in solchen Steuervorrichtungen als Steuer- und/oder Regelventile Einsatz finden, kompensieren, was deutlich die Funktionssicherheit dahingehender Steuervorrichtungen erhöht. Dergestalt ist ein modulares System im Hinblick auf die funktionale Sicherheit der hydraulischen Vorsteuerung gemäß DIN EN ISO 13849 bei hydraulisch arbeitenden Maschinen geschaffen.

[0009] Dadurch, dass zumindest an eine der Steuerleitungen ein modulartig aufgebauter Funktionsblock angeschlossen ist, lassen sich je nach Ausgestaltung des Funktionsblockes weitere Steuerungs- und Regelaufgaben lösen sowie eine Erhöhung der Funktionssicherheit der Gesamt-Steuervorrichtung erreichen. Es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet dahingehender hydraulischer Steuervorrichtungen überraschend, dass er bei geeigneter Ausgestaltung des modulartig aufgebauten Funktionsblockes bestehende Steuervorrichtungen in Form einer Vielzahl weiterer Ausgestaltungen konzeptionell überarbeiten und dergestalt auch regelmäßig die Funktionssicherheit erhöhen kann.

[0010] Besonders vorteilhaft ist es dabei, den jeweils eingesetzten Funktionsblock beispielsweise als Druckbegrenzungsventil auszugestalten und mit dem Steuerdruck einer Loadsensing-Leitung LP anzusteuern, wohingegen bei einer anderen weiter bevorzugten Ausgestaltung der Funktionsblock ein elektromagnetisch schaltbares Wegeventil aufweist, das auf seiner Eingangsseite den Druck aus einer anderen Loadsensing-Leitung LS erhält. Weitere Funktionsblöcke, die in vorteilhafter Weise einsetzbar sind, sind in Fig. 1a dargestellt.

[0011] Besonders überraschend für einen Durchschnittsfachmann bei der Auslegung solcher Steuervorrichtungen ist auch, dass er den genannten Funktionsblock bei entsprechender Auslegung dafür einsetzen kann, den Fluidvolumenstrom innerhalb eines Gesamt-Hydraulikkreises zu temperieren. Insbesondere im Winter oder bei sehr kalten Einsatzgebieten für die hydraulische Steuervorrichtung ist, um Funktionsausfällen vorzubeugen, eine Temperierung des Ölvolumenstroms mehr als sinnvoll.

[0012] Sonstige vorteilhafte Merkmalsausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

[0013] Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Steuervorrichtung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung in der Art von hydraulischen Schaltplänen die

Fig. 1, 1a, 1b

die erfindungsgemäße Steuervorrichtungslösung.

[0014] Sofern in den hydraulischen Schaltplänen Anschlussstellen, Leitungen oder Ventile angegeben sind, werden diese nicht mehr im Einzelnen erläutert, sondern sind Gegenstand der üblichen Nomenklatur auf diesem Gebiet.

[0015] Die Darstellung nach der Fig. 1 betrifft eine Steuervorrichtung, insbesondere für die elektro-hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen, die jedoch hier nicht näher dargestellt sind. Die gezeigte Steuervorrichtung weist einen Druckversorgungsanschluss P sowie einen Tank- oder Rücklaufanschluss T auf und verfügt ferner über zwei Nutzanschlüsse A, B, an die ein hydraulischer Verbraucher, beispielsweise in Form eines nicht näher dargestellten Arbeitszylinders oder in Form eines Hydromotors, anschließbar ist. Des Weiteren sind zwei Steuerleitungen C und Z gezeigt sowie Loadsensing-Leitungen LS, LX und LP nebst den zugehörigen Loadsensing-Anschlüssen. Als Steuer- und Regelventile der Steuervorrichtung sind unter anderem eine sogenannte Individualdruckwaage 10 im Einsatz, die dem Steuerschieber 12 eines Wegeventiles 14 vorgeschaltet ist, das beispielsweise als proportionales Druckregelventil konzipiert sein kann. Ferner kommen zwei Wechsel- oder Vorrangventile 16 zum Einsatz sowie zwei Elektroproportional-Druckregelventile 18, die ausgangsseitig auf jeweils gegenüberliegenden Seiten den Steuerschieber 12 des Wegeventiles 14 in seiner Verschiebestellung ansteuern. Die Steuervorrichtung ist in der Art eines Ventilblockes 20 ausgebildet und weist zumindest auf einer seiner Seiten ein Flanschbild 22 auf für den Anschluss verschiedener modulartiger Funktionsblöcke 24, 26.

[0016] Das Lastmeldesignal in Kombination mit der dem Steuerschieber 12 vorgeschalteten Individualdruckwaage 10 hat bei mengengeregelten Mobilventilen entscheidenden Einfluss auf deren funktionalen Eigenschaften. Wird beispielsweise das Lastmeldesignal mit Hilfe eines Überdruckventils auf einen eingestellten Wert begrenzt, so sorgt bei Erreichen dieses Wertes die Individualdruckwaage 10 durch ihre Schließbewegung dafür, dass die Verbrauchermenge kontinuierlich abnimmt. Wird das Lastmeldesignal nicht auf einen eingestellten Druck begrenzt, sondern komplett in Richtung des Tankanschlusses T entlastet, so verharrt die Individualdruckwaage 10 in ihrer geschlossenen Stellung. Beim Auslenken des Steuerschiebers 12 kann dann keine Menge über die Individualdruckwaage 10 und somit über den Schieber 12 in Richtung der jeweils an die Verbraucheranschlüsse A, B angeschlossenen Verbraucher fließen. Die Funktion ist mithin von der Druckversorgungseinrichtung P beispielsweise in Form einer Hydropumpe in Richtung Verbraucher, angeschlossen an die Nutzanschlüsse A, B, gesperrt. Wie man sich vorstellen kann, kann der Manipulation des Lastmeldesignals große Bedeutung im Rahmen maschinentechnischer Sicherheitsbetrachtungen zukommen. Die individuelle und in den einzelnen Schiebersektionen integrierte Überdruckbegrenzung des Lastmeldesignals für die Verbraucher- oder Nutzanschlüsse A und B ist aus heutiger Sicht Standard. Neben etwaigen Druckbegrenzungsfunktionen sind elektrisch betätigbare Abschaltventile ebenfalls Stand der Technik und beispielsweise in der DE 42 30 183 C2 aufgezeigt.

[0017] Die bekannten Druckbegrenzungs- und Abschaltfunktionen für das Lastmeldesignal betrachten nur die sektionsrelevanten Lastdrücke A und B der in dieser Sektion befindlichen Arbeits- oder Nutzanschlüsse. Das von den vorherigen Sektionen an dieser Sektion anstehende Signal und das an die nächste Sektion gemeldete Signal (vor und hinter dem Sektionswechselventil) wird nach der erfindungsgemäßen Lösung nach außen geführt und kann dort manipuliert werden.

[0018] Mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten externen LP Loadsensing-Anschlusses nebst zugehöriger Leitung ist es möglich, alle vorherigen Sektionen mit nur einem Druckbegrenzungsventil (mechanisch, elektrisch zuschaltbar oder elektroproportional) 28 anstelle von bis zu zwei pro Sektion zu begrenzen. Dabei ist Voraussetzung, dass alle Verbraucheranschlüsse der vorherigen Sektionen auf den gleichen niedrigeren Systemdruck begrenzt werden. Des Weiteren ist es möglich, mit nur einem 2/2-Wegeventil 30 alle vorherigen Sektionen abzuschalten. Über die Loadsensing-Leitung LS nebst dem zugehörigen LS-Anschluss kann der gleiche manipulative Funktionsumfang wie im Rahmen der Loadsensing-Leitung LP realisiert werden, nur dass das Lastmeldesignal der an diesem Anschluss befindlichen Sektion auch noch Mitberücksichtigung findet.

[0019] Wie in der Fig. 1 gezeigt, können die Loadsensing-Leitungen LP und/oder LS nebst den zugehörigen Anschlüssen Bestandteil eines Flanschbildes 22 des Ventilblockes 20 für die Steuervorrichtung sein oder im Rahmen üblicher Gewindeanschlüsse ausgeführt werden. So beinhaltet gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 der Funktionsblock 24 das anzuschließende Druckbegrenzungsventil 28 und der andere Funktionsblock 26 das Wegeventil 30. Die für die Funktionsblöcke 24, 26 eingezeichneten Anschlussleitungen LS, Z und LP sind mit den korrespondierenden Anschlüssen LS, Z und LP in dem Flanschbild 22 für einen funktionssicheren Gebrauch in fluidführende Verbindung zu bringen. Bei der dahingehenden Ausführungsform ist die Steuerleitung Z optional und kann, wie in der Darstellung nach der Fig. 1 gezeigt, als interne Leckölleitung Z ausgebildet sein oder in die Tankleitung T ausmünden. Zu den Anschlüssen LP und/oder LS können je nach Maschinenkonzept die Anschlüsse LA, LB und LR (Fig. 1b) mit herausgeführt werden. Eine entsprechend geänderte Zeichnung ist in der Fig. 1b aufgezeigt, die ansonsten der Ausführungsform nach der Fig. 1 entspricht, wobei hier der einfacheren Darstellung wegen die Funktionsblöcke 24, 26 nicht weiter dargestellt sind.

[0020] Wie des Weiteren die Fig. 1a zeigt, lassen sich weitere Funktionsblöcke (strichliniert umrahmt) mit ihren Ventileinbaukomponenten, wie sie üblichen hydraulischen Schaltdarstellungen entsprechen, über die Anschlüsse LS, LP und Z an Gesamtsteuervorrichtungen, wie sie beispielhaft in der Fig. 1 und 1b aufgezeigt sind, wie vorstehend dargelegt entsprechend festlegen, um dergestalt zu geänderten Funktionen für die Steuervorrichtung zu gelangen und um entsprechend die Modularität des Gesamtkonzeptes zu erhöhen. Dabei sind in Blickrichtung auf die Fig. 1a gesehen auf der linken Seite einzelne Bausteine als Funktionskomponenten dargestellt und auf der gegenüberliegenden rechten Seite Kombinationen dahingehender Bausteine bestehend aus mehreren Ventilfunktionselementen in einem anzuschließenden Funktionsblock. Weitere Logiken mit oder ohne andere Bausteine sind auch für die Loadsensing-Leitungen LA, LB und LR realisierbar (vgl. Fig. 1b).

[0021] Mit den genannten erfindungsgemäßen Funktionsblöcken lässt sich darüber hinaus auch ein Konzept bezüglich funktionaler Sicherheit des Pilotdrucks der hydraulisch vorgesteuerten Hauptschieber 12 der bisher aufgezeigten Wegeventile 14 verwirklichen.

[0022] Die in den Fig. 2, 3a, 3b, 4a, 4b und 5 gezeigten Ausführungsformen der Steuervorrichtung sind genauso wie deren nachfolgende Beschreibung nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung.

[0023] Im Stand der Technik ist aufgezeigt, bei hydraulisch vorgesteuerten Wegeventilen 14 eine hydraulische Hilfskraft dafür einzusetzen, dass das Steuerelement regelmäßig in Form des Steuerschiebers 12 in eine gewünschte Position verfahren wird. Die Hilfskraft oder Pilotdruck kann dabei separat von außen oder über eine interne Steuerung/Regelung auf die gegenüberliegenden Stirnseiten des Steuerschiebers 12 aufgeprägt werden. Die üblichen maximalen Drücke liegen dabei zwischen 15 und 25 bar. Um eine gleichbleibende Steuer- bzw. Regelgüte zu gewährleisten, ist in der Mobilhydraulik aufgrund der dynamischen Druckverläufe darauf zu achten, dass die elektroproportionalen Regelventile einen definierten und konstanten Eingangsdruck erhalten. Aus diesem Grund wird entweder über ein internes Druckminderventil 32 der Pumpendruck unabhängig von dem aktuellen Arbeitsdruck auf einen definierten Wert reduziert, oder aber eine externe Speisepumpe (nicht dargestellt) eingesetzt. In den meisten Fällen sind die Vorsteuerkreise festigkeitstechnisch auf dieses geringe Druckniveau ausgelegt.

[0024] Betrachtet man nun die Fehlermöglichkeiten in diesem Vorsteuerkreis, wird man feststellen, dass sowohl das Druckminderventil 32 ausfallen kann, als auch die einzelnen elektroproportionalen Regelventile 18 für die einzelnen Steuerschieberseiten. Klemmt beispielsweise das Druckminderventil 32, so wird Hochdruck- mit Niederdruckseite verbunden. Das Gefahrenpotential wird dabei sehr hoch. Klemmt dagegen ein Regelventil 18 in Regelstellung, so würde eine Steuerschiebeseite permanent mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagt werden. Die Folge wäre eine unkontrollierbare Maschinenfunktion. Ist man in diesem Fall nicht in der Lage, die Niederdruckversorgung zu unterbrechen, so ist eine Notbedienung über Handhebel ebenfalls nicht mehr sichergestellt. Zu den heutigen Primärmaßnahmen im Stand der Technik zählen u.a. gewisse Konstruktionsprinzipien für die einzelnen Komponenten. Da auch heute noch Verschmutzung die häufigste Ursache für Ausfälle darstellt, zählen Schutzsiebe oder Filtereinrichtungen 34, wie sie exemplarisch in der Fig. 2 dargestellt sind, in Fluidführungsrichtung vor dem Druckminderventil 32 angeordnet sowie gegebenenfalls vor den Regelventilen 18 ebenfalls zu den weiteren primären Schutzmechanismen. Als Sekundärmaßnahmen können zusätzliche Druckbegrenzungsventile (nicht dargestellt) zum Einsatz kommen.

[0025] Um eine kostengünstige Alternative zu dem jeweiligen Druckbegrenzungsventil als Sekundärmaßnahme zu schaffen, wurde ein weiterer Funktionsblock 36 für die Auslegung der als Ventilblock 20 aufgezeigten Steuervorrichtung geschaffen. Ein grundsätzlicher Nachteil von Druckbegrenzungsventilen ist der, dass das Ansprechen der Funktion nicht unbedingt für den Maschinenbediener erkennbar ist. D.h., um wirklich das Ansprechen des Druckbegrenzungsventiles und somit die fehlerhafte Funktion des Druckminderventiles detektieren zu können, wäre neben einem Druckbegrenzungsventil zusätzlich ein Druckschalter oder Drucksensor erforderlich. Dieses verursacht nicht unerhebliche Mehrkosten.

[0026] Um diese Mehrkosten zu vermeiden, wird anstelle des bekannten Druckbegrenzungsventiles bei der Steuervorrichtung nach der Fig. 2 innerhalb des Funktionsblockes 36 eine Sicherheitseinrichtung gegen Überdruck zum Einsatz gebracht, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 als Berstscheibe 38 üblicher Bauart ausgebildet ist. Wird der zulässige Druck vor den Regelventilen 18 überschritten, wird die Berstscheibe 38 zerstört und mit Hilfe einer Zulaufdüse 40 vor dem Druckminderventil 32 der Druck vor den Regelventilen 18, insbesondere über die Steuerleitung C komplett abgebaut. Eine Ansteuerung des Ventilschiebers 12 des Wegeventiles 14 und somit eine Betätigung der Verbraucher über die Regelventile 18 ist dann nicht mehr möglich. Über eine übliche Handhebelbetätigung (nicht dargestellt) kann die an die Steuervorrichtung angeschlossene Maschine dann immer noch bedient und gegebenenfalls aus einem Gefahrenbereich gebracht werden.

[0027] Mit dieser Einrichtung ist es somit möglich, den Fehlerfall ohne Elektronik sofort zu erkennen, und die Maschine kann immer noch mit Hilfe der Handhebelbetätigung in einen "Safe State" gebracht werden. Die Berstscheibe 38 kann im Rahmen eines Funktionsblockes 36 sowohl in der Flansch- oder Anschlussplatte 22 als auch unmittelbar in einer Endplatte des Ventilblockes 20 der Steuervorrichtung integriert werden. In Weiterführung dieses Gedankens und um ein insgesamt modulares System im Hinblick auf die funktionale Sicherheit einer hydraulischen Vorsteuerung gemäß DIN EN ISO 13849 für Maschinen zu erhalten, ist gemäß der Lösungsdarstellung nach den Fig. 3a, 3b an der Anschluss- oder Flanschplatte 22 des Ventilblockes 20 ein vorgebbares Flanschbild C', C und Z definiert, an dem der Druck zwischen Druckminderventil 32 und den beiden Druckregelventilen 18 abgegriffen werden kann. Des Weiteren ist ein hydraulischer Anschluss C', C vorhanden, an dem der Druck in Fluidströmungsrichtung gesehen hinter dem Druckminderventil 32 ansteht.

[0028] Mit Hilfe von kleinen adaptiven Ventileinheiten in Form von weiteren modulartigen Funktionsblöcken 42, 44, 46, 48 und 50 können nun unterschiedliche Sicherheitseinrichtungen und somit unterschiedliche Sicherheitslevel schnell realisiert werden und gleichzeitig ist die kostenintensive Varianz betreffend zusätzliche Anschluss- und/oder Endplatten begrenzt. Um einen Ausfall des Druckminderventils 32 zu kompensieren, wäre wiederum nun ein extern angeschlossener Funktionsblock 42 geeignet, der als Sicherheitseinrichtung gegenüber Druck wiederum die Berstscheibe 38 aufweist. Eine andere Möglichkeit wäre durch den Funktionsblock 44 gegeben, der ein Druckbegrenzungsventil 52 aufweist.

[0029] Um einen Ausfall der elektroproportionalen Druckregelventile 18 zu kompensieren, kann im Rahmen eines anschließbaren Funktionsblockes 46 eine manuell betätigbare Absperreinheit 54 über das Flanschbild 22 angeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in den Funktionsblock 48 ein elektrisch betätigbares 2/2-Wegeventil 56 anzuschließen mit Entlastungsdüse 58 und optionaler Drucküberwachung 60 auf der Sekundärseite. Ferner besteht die Möglichkeit, das dahingehende 2/2-Wegeventil von seiner Schaltstellung her gleichfalls zu überwachen. Eine weitere vergleichbare Möglichkeit besteht durch den Einsatz eines elektrisch betätigbaren 3/2-Wegeventiles 62, das wiederum optional schaltstellungsüberwacht sein kann sowie sekundärseitig gleichfalls über eine optionale Drucküberwachung 60 verfügt. Die dahingehende Einheit lässt sich über den Funktionsblock 50 an das Flanschbild 22 wie bereits aufgezeigt anschließen. Als abschließende Möglichkeit sei noch aufgezeigt, über den Funktionsblock 64 eine Überwachung des Druckes unmittelbar nach dem Druckminderventil 32 zu veranlassen. Des Weiteren bleibt noch festzuhalten, dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, alle vorstehend genannten Funktionsblöcke mit ihren tauschbaren Inhalten gemeinsam bei einer Steuervorrichtung zum Einsatz zu bringen oder im Hinblick auf die vorgestellte jeweilige Sicherheitsfunktionalität eine kombinatorische Auswahl zu treffen.

[0030] Auch die Fig. 4a, 4b betreffen wiederum einen hydraulischen LS-Steuerblock in der Art einer Steuervorrichtung, mit dem über integrierte Ventilanordnungen 10, 14, 16 und 18 als Steuer- und Regelventilbaugruppe einzelne hydraulische Verbraucher angesteuert werden können, die wiederum an die Nutzanschlüsse A und B anschließbar sind. Die hydraulische Energie wird wiederum über eine Druckversorgungseinrichtung P zur Verfügung gestellt, wobei hierzu sowohl Verstell- als auch Konstantpumpen zum Einsatz kommen können.

[0031] Bei bestimmten mobilen Arbeitsmaschinen wie z.B. Ladekränen, Autokränen, Betonpumpen etc. kann der Fall eintreten, dass über längere Zeit keine hydraulische Betätigung erfolgt. Dabei kann die Steuervorrichtung bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, während das Druckmedium im Gesamthydraulikkreis durch die Betätigung abgegrenzter Subsysteme eine bedeutend höhere Temperatur aufweisen kann. Wird nun ein Steuerschieber 12 eines der Wegeventile 14 betätigt, strömt das warme Öl in den Steuerschieber 12 hinein. Da sich Steuerschieber 12 und das ihn umgebende Ventilgehäuse aufgrund von Werkstoff, Gestalt und Umströmung unter Temperatureinfluss unterschiedlich ausdehnen können, kann es speziell im Winter zu einem Klemmen des jeweiligen Steuer- oder Ventilschiebers 12 im zugeordneten Gehäuse des Wegeventils 14 kommen.

[0032] Bei der Lösung nach den Fig. 4a, 4b soll die Funktion des Temperierens nur dann erfolgen, wenn diese auch notwendig ist, d.h., wenn kein hydraulischer Verbraucher betätigt wird. Es soll also nur dann temperiert werden, wenn ein definierter Volumenstrom durch den Ventilblock 20 in Richtung des Tankanschlusses T erfolgt. Wenn jedoch ein hydraulischer Verbraucher, der an den Nutzanschluss A, B angeschlossen ist, betätigt wird, soll nicht temperiert werden, um keine unnötige Verlustleistung zu erzeugen. Auch soll kein Eingriff in die druckgeminderte Pilotdruckversorgung der hydraulischen Vorsteuereinheiten erfolgen.

[0033] Bei häufig verwendeten LS-Systemen in der Mobilhydraulik hält die Verstellpumpe im Neutralumlauf, also wenn keine hydraulischen Verbraucher betätigt sind, einen zuvor definierten und eingestellten Differenzdruck aufrecht, beispielsweise 25 bar. Bei Konstantpumpen steht ebenfalls am Steuerblockanschluss in Form des Druckversorgungsanschlusses P ein gewisser Niederdruck an, der volumenstromabhängig ist und der dem Differenzdruck der Neutralumlaufschaltung entspricht (üblicherweise > 5 bar). D.h., in beiden Fällen kann ein Niederdruck genutzt werden, um einen definierten Volumenstrom mit Hilfe einer einfachen Blende 66 zwecks Temperieren durch den Steuer- oder Ventilblock 20 fließen zu lassen.

[0034] Wichtig ist jedoch, dass der Volumenstrom alle Schiebersektionen durchlaufen kann gemäß der Darstellung nach den Fig. 4a, 4b. Befinden sich beide Anschlüsse P und T in einem Ventilbaustein in Form des Ventilblockes 20, wird dieses durch einen zusätzlichen Kanal 68 erreicht. Dieser Kanal 68 ist nicht zweckgebunden und kann grundsätzlich für verschiedene Aufgaben im gesamten Ventilbaukastensystem genutzt werden. Im vorliegenden Fall führt er den Volumenstrom von der Anschlussplatte oder Flanschplatte 22 durch alle Sektionen in die Endplatte, wo der genannten Volumenstrom gezielt im T-Kanal mündet. Die T-Kanäle haben den grundsätzlichen Vorteil, vom Querschnitt her gesehen sehr groß bemessen zu sein, so dass sie durch ihre hierdurch entstehende große Fläche auch viel Wärme abgeben können.

[0035] Diese Lösung hat mithin den Vorteil, dass sie auch dann noch funktionieren würde, wenn die Sektionen über eine P-Kanal-Absperrung oder Weichenschaltung sicherheitsbedingt vom eigentlichen Haupthydraulikkreis (nicht dargestellt) getrennt wären. In diesem Fall kann immer noch Druckmedium von P durch den Kanal 68 in die Endplatte und von dort in die T-Kanäle eingespeist werden. Besteht eine solche P-Absperrung nicht, wäre es noch effektiver, würde man entsprechend der Schaltplandarstellung in Fig. 5 über den P-Kanal in die Endplatte gehen, dann über die Düse oder Blende 66 in die T-Kanäle und wieder zurück zur Anschluss- oder Flanschplatte 22. Dieses hätte dann den Vorteil, dass drei große Kanäle zwecks Wärmeabfuhr gleichzeitig genutzt werden könnten.

[0036] Im Neutralumlauf wird nun ein über die Blende 66 sowie das offene Schließelement 70 eines sogenannten Cartridge-Ventiles 72 definierter Volumenstrom in den zusätzlichen Kanal 68 eingespeist, durch alle Sektionen in die Endplatte geleitet und dort gezielt in die T-Kanäle und somit zurück zur Anschlussplatte 22 und zum Tank oder Rücklaufanschluss T geführt. Die dahingehende Übergangsstelle 74 ist in Blickrichtung auf die Fig. 4 gesehen rechts dargestellt. Wird nun ein Verbraucher betätigt, so meldet die Lastmeldeleitung (LS-Kette) den Verbraucherdruck in die Anschluss- oder Flanschplatte 22 und gleichzeitig auf das Schließelement 70 des Ventiles 72. Dieses unterbricht die Temperierfunktion durch den zusätzlichen Kanal 68 und sorgt dafür, dass keine unnötigen Verlustleistungen während der Verbraucherbetätigung entstehen.

[0037] Die Logikanordnung bestehend aus der Blende 66 und dem Schließelement 70 des Ventils 72 kann aufgrund des zusätzlichen Kanales 68 sowohl in der Anschluss- oder Flanschplatte 22 (Fig. 4a) als auch in der Endplatte (Fig. 5) im Ventilblock 20 angeordnet werden. Im ersten Fall wird der zusätzliche Kanal 68 für die Volumenstromführung zur Endplatte in Form des Ventilblockes 20 hin genutzt; im zweiten Fall wird über diesen Kanal 68 das höchste Lastmeldesignal der LS-Kette zurück in die Endplatte auf das Schließelement 70 des Ventiles 72 gemeldet. Wie bereits erwähnt, hat diese Anordnung in der Endplatte den Vorteil, dass sowohl die großen T-Kanäle als auch der große Druckversorgungskanal P für die Temperierfunktion genutzt werden können, wobei die T- und die P-Anschlüsse dann beide in der Anschluss- oder Flanschplatte 22 angeordnet sind. Im Falle einer P-Kanalabschaltung, einer Prioritäts- oder Weichenschaltung würde diese Anordnung nicht mehr funktionieren. Blende 66 und das Schließelement 70 des Ventils 72 bilden wiederum eine gemeinsame Einheit in Form eines modulartig anschließbaren Funktionsblockes 76. Der dahingehende Funktionsblock 76 kann wiederum direkt im Steuer- oder Ventilblock 20 integriert sein, als auch gemäß der Darstellung nach der Fig. 4a mit Hilfe eines geeigneten Flanschbildes über die Anschluss- oder Flanschplatte 22 an den Steuer- oder Ventilblock 20 adaptiert werden. Gemäß einer nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsform kann der Funktionsblock 76 auch zusammen mit dem Druckminderventil 32 nebst Filtereinrichtung 34 auf der gegenüberliegenden Seite, also in Blickrichtung auf die Fig. 4b gesehen rechts, mittels einer geeigneten Flansch- oder Anschlussplatte 22 an den Ventilblock 20 angeschlossen werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung bestehend aus einer Steuervorrichtung in der Art eines Ventilblocks (20), insbesondere für die hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen, und einem Funktionsblock (24,26), die Steuervorrichtung bestehend aus mindestens einem Druckversorgungs(P)- und einem Tank- oder Rücklaufanschluss (T) sowie zwei Nutzanschlüssen 5 (A, B) und zwischen die einzelnen Anschlüsse (P, T, A, B) geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen (10, 14, 16, 18) sowie mit zwei Steuerleitungen (C, Z), die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können, wobei an zumindest eine der Steuerleitungen (C,Z) der modulartig aufgebaute Funktionsblock (24,26) angeschlossen ist, und wobei

- der jeweilige Funktionsblock als standardisiertes Modulbauteil an ein genormtes Flanschbild (22) des Ventilblocks (20) angeschlossen ist und je nach Einsatz Ventilelemente unterschiedlicher Ausgestaltung aufweist,

- Anschlussleitungen (LS, LP und Z) des jeweiligen Funktionsblocks mit korrespondierenden Anschlüssen (LS, LP und Z) in dem Flanschbild (22) in fluidführender Verbindung sind,

- zwei der Anschlussleitungen (LS, LP) Loadsensing-Leitungen sind, von denen eine an das jeweilige Ventilelement angeschlossen und die andere gesperrt oder an ein weiteres Ventilelement des Funktionsblocks angeschlossen ist, und

- die weitere Anschlussleitung (Z) des Funktionsblocks an eine der beiden Steuerleitungen (Z) des Ventilblocks (20) angeschlossen ist, die als Leckölleitung dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilelemente in Form eines Druckbegrenzungsventils (28) oder eines vorzugsweise elektromagnetisch schaltbaren Wegeventils, vorzugsweise eines 2/2-Wegeventil (30) oder einer Blende, ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Steuer- und/oder Regelventile eine Druckwaage, insbesondere eine Individual-Druckwaage (10) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Steuer- und/oder Regelventil ein Mehrwege-Schieberventil (14) ist, an dem die Nutzanschlüsse (A, B) fluidführend ausgangsseitig angeschlossen sind.

Claims

1. Device consisting of a control device in the form of a valve block (20), particularly for hydraulic control of components of mobile work machinery, and a function block (24, 26), the control device consisting of at least one pressure supply (P) and one tank or return connection (T) and two utility connections (A, B) and control and/or regulating valves (10, 14, 16, 18) connected between the individual connections (P, T, A, B), and with two control lines (C, Z), which can control at least one of the control and/or regulating valves, wherein the function block (24, 26) with a modular design is connected to at least one of the control lines (C, Z), and wherein

- the respective function block is connected as a standardised modular component to a standardised flange interface (22) of the valve block (20) and comprises valve elements of different designs depending on usage,

- connection lines (LS, LP and Z) for the respective function block are connected in a fluid-conveying manner with corresponding connections (LS, LP and Z) in the flange interface (22),

- two of the connection lines (LS, LP) are load-sensing lines, one of which is connected to the respective valve element and the other is blocked or connected to another valve element of the function block, and

- the other connection line (Z) of the function block is connected to one of the two control lines (Z) of the valve block (20), which acts as an overflow oil line.

2. Device according to claim 1, characterised in that the valve elements are designed in the form of a pressure-limiting valve (28) or a preferably electromagnetically actuatable throttle valve, preferably a 2/2 throttle valve (30) or an orifice plate.

3. Device according to either claim 1 or claim 2, characterised in that one of the control and/or regulating valves is a pressure compensator, especially an individual pressure compensator (10).

4. Device according to any one of the preceding claims, characterised in that one of the control and/or regulating valves is a multi-way slide valve (14), to which the utility connections (A, B) are connected on the outlet side in a fluid-conveying manner.

Revendications

1. Dispositif constitué d'un dispositif de commande à la manière d'un bloc (20) de vanne, notamment pour la commande hydraulique d'éléments de machines fournissant du travail, et d'un bloc (24, 26) de fonction, le dispositif de commande étant constitué d'au moins un raccord (P) d'alimentation en pression et d'un raccord (T) de réservoir ou de retour, ainsi que de deux raccords (A, B) utiles et de vannes (10, 14, 16, 18) de commande et/ou de réglage montées entre les divers raccords (P, T, A, B), ainsi que de deux lignes (C, Z) de commande, qui peuvent commander au moins l'une des vannes de commande et/ou de réglage, le bloc (24, 26) de fonction constitué modulairement étant raccordé à au moins l'une des lignes (C, Z) de commande, et dans lequel

- le bloc respectif de fonction est raccordé, en tant que pièce modulaire normalisée, à une plaque (22) de bride normée du bloc (20) de vanne et a, suivant l'utilisation, des éléments de vanne de conformation différente,

- des lignes (LS, LP et Z) de raccordement du bloc respectif de fonction sont en communication fluidique avec des raccords (LS, LP et Z) correspondants de la plaque (22) de bride,

- deux des lignes (LS, LP) de raccord sont des lignes Loadsensing, dont l'une est raccordée à l'élément de vanne respectif et l'autre est fermée ou est raccordée à un autre élément de vanne du bloc de fonction, et

- l'autre ligne (Z) de raccordement du bloc de fonction est raccordée à l'une des deux lignes (Z) de commande du bloc (20) de vanne, qui sert de ligne d'huile de fuite.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de vanne sont constitués sous la forme d'une vanne (28) de limitation de la pression ou d'une vanne à plusieurs voies commutables, de préférence électromagnétiquement, de préférence une vanne (30) à 2/2 voies, ou un diaphragme.

3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des vannes de commande et/ou de réglage est une balance manométrique, notamment une balance (10) manométrique individuelle.

4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des vannes de commande et/ou de réglage est une vanne (14) à tiroir à plusieurs voies, à laquelle sont raccordés, du côté de la sortie, fluidiquement les raccords (A, B) utiles.

Zeichnung