DE102004020371A1

DE102004020371A1 - Hydraulische Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE102004020371A1
Application number: DE200410020371
Authority: DE
Inventors: Dieter Knopff
Original assignee: BOTSCHAFTER KNOPFF ILSE; BOTSCHAFTER-KNOPFF ILSE
Current assignee: BOTSCHAFTER KNOPFF ILSE; BOTSCHAFTER-KNOPFF ILSE
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-10
Also published as: EP1890044A1; EP1589232A2; EP1589232A3

Abstract

Bei einer Hydraulik-Ventileinrichtung mit einem einen Schiebekolben aufweisenden doppelwirkenden Zylinder mit zwei Ein- oder Ausgängen für das der Steuerung des Schiebekolbens im Zylinder dienende Hydraulikmedium wie ein Hydrauliköl ist wenigstens einem Ein- oder Ausgang ein manuell gesteuert oder automatisch einstellbares Sitzventil zugeordnet. Dadurch werden Nachteile auf Grund Leckage des Schubkolbens vermieden. Durch diese Maßnahme kann die Lebensdauer von Hydraulik-Ventil-Einrichtungen auch bei Alterung und Verschleiß verlängert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulische Steuereinrichtung für hydraulisch über einen gesteuerten oder steuerbaren Ölweg betriebene, doppelt wirkende Zylinder aufweisende Frontlader. Frontlader enthalten bekanntlich Ausleger wie Schwinger oder Teleskope und bewegliche Arbeitswerkzeuge verschiedener Ausführungen. Solche Hydraulik- Ventileinrichtungen werden beispielsweise im Anlagenbau, bei der Bau- und Landmaschinenhydraulik verwendet.

Es ist bekannt ( DE 28 34 480 C2 ), Schiebekolben von Kipp- und/oder Hubzylindern über doppeltwirkende Haupt- oder Mehrwegeventile zu steuern, denen das Hydrauliköl aus einem Behälter über Pumpen zugeführt wird und bei denen ein Rücklauf des Hydrauliköls zu diesem Behälter vorgesehen ist. Durch steuerbare Hubmagnete sind Schiebekolben in diesen Ventilen so verschiebbar, dass das Hydrauliköl einem der beiden Eingänge der Zylinder zugeführt wird, wobei der jeweils andere Eingang zum Ausgang für das durch die Bewegung des Schiebekolbens verdrängte Hydrauliköl gemacht wird. Das verdrängte Hydrauliköl wird beispielsweise dem Rücklauf zugeführt.

Doppeltwirkende Ventile dienen einerseits dazu, die Flussrichtung des Hydrauliköls zur Einstellung oder Verstellung von angeschlossenen Geräten in beiden Richtungen zu steuern und andrerseits, den Fluss des Hydrauliköls auf mehrere Geräte oder Geräteteile verteilbar zu gestalten. Zu diesem Zweck kann ein sogenanntes Hauptwegeventil durch zusätzliche hydraulische Weichen ergänzt werden, beispielsweise die häufig verwendeten, sogenannten 6/2-Wegeventilweichen. Mit einem doppeltwirkenden Hauptwegeventil und ein oder mehreren doppeltwirkenden hydraulischen Weichen nach Art des 6/2-Wegeventils ist es möglich, eine bequeme Vorwahlsteuerung für fast beliebig viele Verbraucher zu schaffen. Mit elektrischen Hubmagneten oder einer manuellen Steuerung von Ventilen in Schiebekolbenausführung, im Folgenden Steuerkolben genannt, können viele Einstellungen direkt, automatisch oder in Vorwahl getätigt werden.

Ein Steuerkolben in Hauptwegeventilen oder Mehrwegeventilweichen hat bereits bei erstmaliger Benutzung eine nicht vermeidbare Passungsleckage. Es hat sich gezeigt, dass sich die Passungsleckage mit zunehmendem Alter steigert. Bei einem 6/2-Wegeventil mit Steuerkolben fließt das Hydrauliköl in stromloser Stellung der elektromagnetischen Steuerung zum Hauptverbraucher mit der üblichen Ausgangsbezeichnung A1 beziehungsweise B1. Wird die Weiche aktiviert, fließt das Hydrauliköl zum zusätzlichen Verbraucher (Ausgänge A2, B2 Hin- und Rückleitung). Damit das Hydrauliköl bei Mehrwegeventilen immer zum gewählten Ausgang fließt, muss der Steuerkolben stets richtig positioniert sein. Eine auch nur geringe Leckage am Steuerkolben im Steuergehäuse oder im Mehrwegeventil verschlechtert diese richtige Positionierung. Das könnte dazu führen, dass bei einem mit hochgestellter Schwinge abgestellten Frontlader die Schwinge über Nacht langsam von der Hochlage in eine Tieflage absinkt. Unter der Schwinge angeordnete Gegenstände wie andere Fahrzeuge könnten dann beschädigt sein.

Eine Leckage zwischen dem Steuerkolben und dem Steuergehäuse für einen Kippzylinder wirkt sich auch ungünstig auf Funktionsabläufe in Verbindung mit sogenannten Eilgangventilen aus. In der Frontladertechnik werden bekanntlich Eilgangventile eingesetzt, um automatisch oder auf elektrischen Befehl durch die Kolbenbewegung des Kippzylinders auf der Stangenseite ausweichende Ölmengen nicht in den Rücklauf zu geben, sondern der Pumpenmenge auf der Bodenseite hinzuzufügen. Im praktischen Betrieb kippt dadurch der Kippzylinder die von ihm betätigte Schaufel schneller aus. Eine Leckage würde hier die gewünschte Eilfunktion wieder verlangsamen.

Eine wichtige Steuerfunktion ist die sogenannte Parallelführung des Arbeitsgerätes, insbesondere der gefüllten Schaufel. Bei einer solchen Funktion soll die Schaufel auch bei Fahrten über welliges Gelände immer die gewünschte, eingestellte Position behalten ( DE 28 34 480 C2 ). Leckagen können auch diese Funktion beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss von Leckagen bei Hydraulik- Ventileinrichtungen zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Im Prinzip besteht die Erfindung bei einer hydraulischen Steuereinrichtung für ein oder mehrere, hydraulisch über einen gesteuerten oder steuerbaren Ölweg betriebene, doppelt wirkende Zylinder aufweisende Ausleger und Arbeitswerkzeuge wie Hubschwingen und Kippeinrichtungen darin, dass in den Ölweg ein oder mehrere, manuell, gesteuert oder automatisch betätigbare Sitzventile (4, 25, 26, 27) eingefügt sind.

Es ist zwar bekannt ( DE 84 16 495.6 U1 ), bei Ventilblöcken mit inneren Ölwegen und außen anschließbaren steuerbaren Steuerkolbenventilen Sitzventile vorzusehen, doch dienen solche Sitzventile dort nur der Lasthaltung in den Ölwegen, nicht aber einer Steuerung.

Bei Arbeitswerkzeugen mit einem doppelt wirkenden Zylinder mit Schubkolben kann der Schubkolben seine Lage im Zylinder nicht mehr ändern, wenn auch nur eine der beiden durch den Schubkolben getrennten oder gebildeten Zylinderkammern für den Durchlass von Hydrauliköl vollkommen dicht gesperrt ist. Eine solche vollkommene Sperrung kann durch ein gesteuertes Sitzventil erreicht werden.

Bei einer doppeltwirkenden Hydraulik-Ventileinrichtung mit einem in einem Steuergehäuse bewegbar angeordneten Steuerkolben und mit zwei durch den Steuerkolben voneinander getrennten Steuergehäusekammern, in denen jeweils ein Eingang für Hydrauliköl mit einem von zwei Ausgängen zum Arbeitsgerät und ein Ausgang für die Rückleitung des Hydrauliköls mit einem von zwei Eingängen von dem Arbeitsgerät für diese Rückleitung verbindbar ist, soll wenigstens in einen Ausgang zum Arbeitsgerät ein gesteuert aktivierbares Sitzventil eingefügt sein. Steuerkolben und Sitzventil werden dabei so gesteuert, dass bei einem den Ölweg öffnenden Steuerkolben auch das Sitzventil offen ist. Wird der Steuerkolben in eine den Ölweg sperrende Position gesteuert, wird auch das Sitzventil gesperrt. Dadurch wird erreicht, dass der Steuerkolben auch bei einer mehr oder weniger großen Leckage in Verbindung mit der präzisen Sperrung des Sitzventils seine Steuerfunktion erfüllen kann.

Bei einer Mehrwegeventilweiche ist das Sitzventil im Hydraulikweg zwischen dem Ausgang der Mehrwegeventilweiche und dem zusätzlichen Verbraucher angeordnet. Dieses Sitzventil wird zusammen mit dem Steuerkolben der Mehrwegeventilweiche gesteuert, insbesondere für diesen Hydraulikweg zusammen mit dem entsprechenden Weg durch die Weiche geschlossen oder geöffnet. Vorzugsweise ist das Sitzventil in den Ausgang der Mehrwegeventilweiche eingeschraubt, also fest mit dieser Weiche verbunden. Bei einer 6/2-Wegeventilweiche stehen zwei Eingängen für das Hydrauliköl (Hin- und Rücklauf) vom Ölreservoir oder von der Hauptwegeventilweiche vier Ausgänge gegenüber, nämlich ein mit dem Hauptverbraucher verbundenes Paar (Hin- und Rückleitung) sowie ein mit dem Zusatzverbraucher verbundenes Paar (Hin- und Rückleitung). Das mit dem Zusatzverbraucher verbundene Ausgangspaar ist vorzugsweise nur auf dem Ausgang für die Hinleitung mit dem Sitzventil versehen. Das Sitzventil hat den Vorteil, dass es in der Schließstellung dicht schließt und keine Passungsleckage aufweist. Schließt also die Weiche durch entsprechende Ansteuerung in Folge Verschiebung des Steuerkolbens den Weg zum Zusatzverbraucher, so sperrt zugleich das Sitzventil diesen Weg dicht ab und verhindert so ein langsames Rückfließen des Hydrauliköls entlang der Passage.

Bei einem Kippzylinder wird das Hauptwegeventil oder ein anderes den Kippzylinder steuerndes Ventil so gesteuert, dass in einer Stellung ein Ausgang mit der Stangenseite des Kippzylinders und der andere Ausgang mit der Bodenseite verbunden ist. Dadurch wird die vom Kippzylinder betätigte Schaufel in eine vorbestimmte Stellung bewegt. In der anderen Stellung des Hauptwegeventils werden die beiden Ausgänge vertauscht und dementsprechend die Schaufel in die entgegengesetzte Lage bewegt. Zwischen dem mit der Stangenseite verbundenen Ausgang des steuernden Ventils, beispielsweise des Hauptwegeventils und den Kippzylinder wird das Eilgangventil eingefügt. Bei diesem Eilgangventil werden bei Kolbenbewegung im Kippzylinder ausweichende Ölmengen statt dem Rücklauf unmittelbar der Pumpenmenge hinzugefügt. Zwischen dem Eilgangventil und dem Kippzylinder ist ein Sitzventil eingefügt. Sobald die Bewegung des Schubkolbens im Kippzylinder aufhört, beispielsweise durch die Steuerung gestoppt wird, wird das Sitzventil geschlossen und ein Leckagerückfluss unterbunden.

Bei einer Weiterbildung der das Eilgangventil betreffenden Erfindung ist das Eilgangventil mit zwei Sitzventilen versehen. Ein Steuerkolben im Eilgangventil kann entfallen. Eines der Sitzventile ist offen, wenn kein Strom fließt und geschlossen, wenn Strom fließt. Das andere Sitzventil ist offen, wenn Strom fließt und geschlossen, wenn kein Strom fließt. Da in diesem Fall immer eine Zylinderkammer des Kippzylinders hermetisch geschlossen ist, bleibt der Schubkolben und damit das Arbeitsgerät in Position. Bei Eilgang drückt das verdrängte Öl durch das Sitzventil oder ein bei Überdruck öffnendes Ventil direkt in den vom steuernden Ventil wie dem Hauptwegeventil kommenden Ölstrom zum Kippventil, addiert also die Menge beider Leitungen.

Bei Geräten mit Parallelführung und Eilgangfunktion ist es vorteilhaft, mehrere Sitzventile zu kombinieren. Zu diesem Zweck werden in einen Block mit inneren Ölwegen Sitzventile eingefügt oder angeschlossen, von denen bei einer Funktion einige durchlässig und andere gesperrt gesteuert werden und von denen bei einer anderen Funktion einige gesperrt und andere durchlässig gesteuert werden. Zur Lasthaltung oder zur Festlegung eines Arbeitsdruckes im Ölweg können einem solchen Ventilblock auch Lasthalteventile mit vorbestimmten Flächenverhältnissen eingesetzt werden.

Bei 6/2- Wegeventilen kann der Schubkolben entfallen und durch zwei gesteuerte Sitzventile ersetzt werden. Diese Sitzventile verbinden beispielsweise ohne Stromzuführung den jeweiligen Ein- oder Ausgang mit jeweils einem Anschluss und bei Stromzuführung mit jeweils einem anderen Anschluss. Ein solches 6/2- Wege- Sitzventil wird mit einem die Wege und Anschlüsse aufweisenden Block und Anschlüssen für die auswechselbaren Sitzventile ausgebildet.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden mehrere Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
1 eine Prinzipdarstellung einer Steuerkolben – Ventileinrichtung mit Hauptwegeventil, Mehrwegeventilweiche und gesondertem Sitzventil am Ausgang für den Zusatzverbraucher,
2 einen Schnitt durch eine 6/2- Mehrwegeventilweiche mit Steuerkolben und angebautem Sitzventil, bei der der Ölweg zum Zusatzverbraucher durch Ansteuerung offen ist,
3 eine 6/2-Mehrwegeventilweiche gemäß 2, bei der der Ölweg zum Zusatzverbraucher geschlossen ist,
4 ein Eilgangventil mit Steuerkolben und Sitzventil im Ausgang FR,
5 eine Eilgangventileinrichtung mit Sitzventil gemäß 4,
6 eine Eilgangventileinrichtung mit zwei Sitzventilen bei wirksam gesteuertem Eilgang,
7 eine Einrichtung gemäß 6 mit unwirksam gesteuerten Eilgang,
8 eine Steuereinrichtung mit Sitzventilen für Schaufellader mit Schwinge und Schaufel mit Parallelführung und Eilgang,
9 einen Schnitt durch eine blockförmig ausgebildete Anordnung der Steuereinrichtung nach 8,
10 ein 6/2- Wege-Ventil mit zwei Sitzventilen statt Steuerkolben,
11, 12 zwei Schnitte durch ein blockförmig ausgebildetes 6/2- Wege-Sitzventil nach 10.
1 zeigt in Form eines Ersatz- oder Sinnschaltbildes die Prinzipdarstellung einer Hydraulik-Ventileinrichtung 1 mit einem Hauptwegeventil 2, einer Mehrwegeventilweiche 3 mit Eingängen A, B, Ausgängen A1, B1 und A2, B2 zu einem ersten Verbraucher 7 und einem Sitzventil 4 am Ausgang A2 der Mehrwegeventilweiche 3 mit einer Hydraulikleitung 5 vom Ausgang A2 des Sitzventils 4 zu einem Zusatzverbraucher 6. Ein elektrisch angesteuertes Magnetventil 8 dient der Verstellung eines Steuerkolbens 9 im Steuergehäuse 10 des Ventils 3. Die Mehrwegeventilweiche zeigt in 1 in üblicher Darstellung im rechten Teil des Sinnbildes die Durchschaltung von A, B nach A1, B1, im linken Teil die Durchschaltung von A, B nach A2, B2, wie sie dann im mittleren Teil entsprechend tatsächlich durchgeführt wird.
In der Hydraulik-Ventileinrichtung 1 ist ein doppeltwirkendes Hauptwegeventil 2 mit zwei ansteuerbaren Ausgängen A, B (Hin- und Rückleitung) und einer Ölversorgung aus einem Ölreservoir 20 mittels einer Pumpe 21 angedeutet, das zur präzisen hydraulischen Betätigung und Steuerung von Verbrauchern dient, beispielsweise Baumaschinen oder dergleichen. Solche Hauptwegeventile 2 sind teuer. In der Praxis werden daher diese Hauptwegeventile 2 durch ein oder mehrere preiswertere Mehrwegeventilweichen 3 ergänzt. Bei der in 1 als Sinnbild dargestellten 6/2 Wegeventilweiche 3 stehen zwei von dem Hauptwegeventil 2 bedienten Eingängen A, B beispielsweise vier Ausgänge, nämlich A1, B1 (Hin- und Rücklauf) für den ersten Verbraucher 7 und A2, B2 (Hin- und Rücklauf) für den zweiten Verbraucher 6 gegenüber. Die Ausgänge A1, B1 führen beispielsweise direkt zum ersten Verbraucher 7, der Ausgang A2 führt über das Sitzventil 4 und eine Leitung 5 von dort zum zusätzlichen Verbraucher 6. Der Ausgang B2 ist als Rückleitung direkt, also nicht über ein Sitzventil mit dem Verbraucher 6 verbunden. Mit solchen hydraulischen Weichen 3 kann man eine bequeme Vorwahlsteuerung für fast beliebig viele Verbraucher bauen. Für derartige Vorwahlsteuerungen ist die elektrische Magnetventilvariante 8 in Verbindung mit dem Steuerkolben 9 vorgesehen, der in 2 detailliert dargestellt ist. Solche Steuerkolben 9 haben wie alle bewegten Bauteile eine immer vorhandene Passungsleckage zwischen Kolben und Steuergehäusewandung. Mit zunehmendem Alter der ganzen Anlage steigert sich diese Leckage des Steuerkolbens 9. Die Folge ist eine Veränderung der Einstellung des jeweiligen Verbrauchers. Handelt es sich bei dem Verbraucher 6 beispielsweise um einen Frontlader mit durch die Steuerung hochgestreckter Schwinge, so kann diese Schwinge in Folge der Leckage im Laufe der Zeit heruntersinken und darunter befindliche Gegenstände beschädigen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist im Hydraulikweg zwischen dem Ausgang A2 der Mehrwegeventilweiche 3 und dem zusätzlichen Verbraucher 6 das Sitzventil 4 angeordnet, das zusammen und zugleich mit der Mehrwegeventilweiche 3 gesteuert wird, insbesondere für diesen Hydraulikweg zusammen mit der Weiche 3 geschlossen oder geöffnet wird. Vorzugsweise ist das Sitzventil 4 in den Ausgang der Mehrwegeventilweiche 3 eingeschraubt, also fest mit dieser Weiche verbunden. Wenn also die Ansteuerung für die Mehrwegeventilweiche 3 eine vorbestimmte Position des Steuerkolbens und damit einen vorbestimmten Druck der Hydraulik für den Verbraucher 6 bewirkt, so bewirkt die gleiche Ansteuerung in der Auswirkung über eine elektromagnetische Steuerung 13 auf das Sitzventil 4, dass dieses fest und sicher schließt und damit ein Rückfließen des Hydrauliköls über die Leckage des Steuerkolbens 9 und damit eine unerwünschte Verstellung des Steuerkolbens 9 mit Sicherheit unterbindet.
Bei einem 6/2-Wegeventil stehen zwei Eingängen A, B vier Ausgänge gegenüber, nämlich ein Eingangspaar (Hin- und Rückleitung), ein mit dem Hauptverbraucher verbundenes Paar A1, B1 (Hin- und Rückleitung) sowie ein mit dem Zusatzverbraucher 6 verbundenes Paar A2, B2 (Hin- und Rückleitung). Das mit dem Zusatzverbraucher 6 verbundene Ausgangspaar A2, B2 ist vorzugsweise nur auf dem Ausgang A2 für die Hinleitung mit dem Sitzventil 4 versehen. Das Sitzventil 4 hat den Vorteil, dass es in der Schließstellung dicht schließt und keinerlei Passungsleckage aufweist. Schließt also die Weiche durch entsprechende Ansteuerung in Folge Verschiebung des Kolbens den Weg zum Zusatzverbraucher, so sperrt zugleich das Sitzventil 4 diesen Weg dicht ab und verhindert so ein langsames Fließen des Hydrauliköls entlang der Leckage. Die Einstellung des Verbrauchers 6 bleibt also lange erhalten.
2 zeigt eine Schnittdarstellung einer praktisch ausgeführten 6/2-Mehrwegeventilweiche 3 mit einem in waagerechter Richtung innerhalb eines Steuergehäuse 10 verschiebbaren Steuerkolbens 9, der des Steuergehäuses 10 in zwei Kammern 11, 12 teilt. Die Kammer 11 hat zwei Ausgänge A1, B1 und die Kammer 12 zwei Ausgänge A2, B2. Der Steuerkolben 9 kann so eingestellt werden, dass die Eingänge A, B des Steuergehäuses 10 wahlweise mit den Ausgängen A1, B1 oder A2, B2 verbunden werden. Bei Verbindung von A nach A2 ist das Sitzventil 4 und damit der Hydraulikweg 5 zum Zusatzverbraucher 6 durch Ansteuerung 8 und 13 offen, also durchlässig geschaltet.
3 zeigt die Schnittdarstellung der 2, eine 6/2-Mehrwegeventilweiche 3 mit Sitzventil 4, bei der der Steuerkolben 9 so eingestellt ist, dass die Eingänge A, B mit den Ausgängen A1, B1 verbunden und der Hydraulikweg 5 zum Zusatzverbraucher 6 sowohl durch die Weiche 3 als auch durch Ansteuerung des Sitzventils 4 geschlossen ist.
4 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Eilgangventil 22 mit Eingang A und zwei Ausgängen FO und FR und einem in den Ausgang FR eingebauten Sitzventil 4. Der Ausgang FR des Sitzventils führt zur Stangenseite eines nicht dargestellten Kippzylinders, der Ausgang FO zur Bodenseite dieses Kippzylinders. Der Steuerkolben 9 des Eilgangventils 22 ist so einstellbar, dass der Eingang A des Ventils 22 mit dem Ausgang FR verbindbar ist und zugleich das Sitzventil 4 durchlässig geschaltet wird und keine Verbindung zu FO besteht. In diesem Fall ist die Eilgangfunktion ausgeschaltet. In diesem Fall ist der bodenseitige Ausgang des Kippzylinders 23 direkt mit dem Ausgang eines steuernden Ventils, beispielsweise eines Hauptwegeventils 2, verbunden und führt das in Folge Kolbenbewegung weichende Hydrauliköl in den Rücklauf dieses Hauptwegeventils.
5 zeigt die Sinnbilddarstellung einer Ventileinrichtung nach 4. Wie in 1 bildet das Hauptwegeventil 2 mit Hydraulikreservoir 20 und Pumpe 21 die Grundlage des Ventilsystems. Der Ausgang A des Hauptwegeventils 2 ist hier nicht mit einer Weiche 3 verbunden, sondern mit dem Eingang A des Eilgangventils 22. Der Ausgang FR dieses Eilgangventils 22 ist mit einem durch eine Magnetsteuerung 13 steuerbaren Sitzventil 4 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang FR des Kippzylinders 23 verbunden ist. Der Eingang FR des Kippzylinders 23 ist beispielsweise auf der Stangenseite 14 dieses Zylinders 23 angeordnet. Ein Ausgang FO des Kippzylinders 23 ist mit dem Ausgang B des Hauptwegeventils 2 verbunden, leitet also ohne Eilgangfunktion das durch die Verschiebung des Kolbens 16 im Kippzylinder 23 aus der Bodenseite 15 ausweichende Hydrauliköl direkt in den Rücklaufanschluss B des Hauptwegeventils 2. Der Anschluss FO des Kippzylinders auf der Bodenseite 15 des Zylinders 23 ist außerdem mit dem Anschluss FO des Eilgangventils 22 verbunden.
Bei durchlässig geschaltetem Ölweg vom Ausgang A des Hauptwegeventils A über das Eilgangventil 22 und das Sitzventil 4 zum Eingang FR des Kippzylinders 23 wird das aus dem Ausgang FR weichende oder gedrückte Hydrauliköl zunächst direkt in den Eingang FO des Eilgangventils gedrückt. Wegen der erhöhten Ölmenge am Eingang FR des Kippzylinders beschleunigt sich die Verschiebung des Arbeitskolbens 16 und damit der Kippvorgang der vom Kippzylinder 23 betätigten Schaufel 24. Bei entsprechender Steuerung des Hauptwegeventils 2 drückt die Pumpe 21 das Hydrauliköl durch den Ausgang B zum Eingang FO des Kippzylinders 23. Das verdrängte Hydrauliköl gelangt nun durch das wiederum geöffnete Sitzventil 4 und das Eilgangventil zum Aus- bzw. Eingang A des Hauptwegeventils 2. In diesem Fall wird das Eilgangventil so gesteuert, dass das verdrängte Hydrauliköl vom Eingang FR zum Ausgang FO und zum Eingang FR des Kippzylinders 23 gelangt und dort die Ölmenge erhöht. Dadurch wird auch in dieser Richtung die Bewegung des Arbeitskolbens 16 und damit der Schaufel 24 beschleunigt. Die Steuerung kann auch so erfolgen, dass die verdrängte Ölmenge nicht der zugeführten Ölmenge addiert wird, der Eilgang also außer Betrieb gesetzt wird. Bei Stillsetzung einer der Bewegungen schließt auch das Sitzventil 4 und verhindert so den Einfluss irgendeiner Leckage des Kolbens 16 im Kippzylinder 23 oder im Hauptwegeventil 2 auf die Schaufelstellung oder die Stellung irgendeines anderen vom Zylinder 23 gesteuerten Gerätes.
Bei den soweit beschriebenen Figuren dienen die gesteuerten Sitzventile 4 im wesentlichen der Verhinderung der Leckage bei Steuerkolben-Ventileinrichtungen oder Weichen. In den 6 – 12 werden Sitzventile so angeordnet und gesteuert, dass die Leckageanfälligen Steuerkolben 9 entfallen können.
6 zeigt die Prinzipdarstellung eines Eilgangventils 25 ohne verschiebbaren Steuerkolben. Es beinhaltet zwei Sitzventile 26, 27 und ein Rückschlagventil 28. Das Sitzventil 26 ist mit seinem Anschluss A mit dem entsprechenden Anschluss A des Hauptwegeventils 2 verbunden. Das andere Sitzventil 27 ist mit seinem Anschluss B mit dem entsprechenden Anschluss B des Hauptwegeventils 2 verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse der Sitzventile 26, 27 sind miteinander und mit dem Anschluss FR auf der Stangenseite 14 des Kippzylinders 23 verbunden. Der Anschluss FO des Kippzylinders 23 auf seiner Bodenseite 15 ist mit dem dem Anschluss B des Hauptwegeventils 2 zugewandten Anschluss des zweiten Sitzventils 27 verbunden. Es gibt nun sowohl Sitzventile, die stromlos offen und unter Strom geschlossen sind, als auch Sitzventile, die stromlos geschlossen und unter Strom offen sind. Man kann gleichartige Sitzventile kombinieren, aber auch unterschiedliche Typen. In 6 ist das Sitzventil 27 unter Strom geschlossen (durch x gekennzeichnet) und stromlos offen und das Sitzventil 26 stromlos offen und unter Strom geschlossen (x). Damit wird der Kippzylinder 23 in 6 ohne Eilgang betätigt.
7 zeigt die in 6 dargestellte Prinzipdarstellung des Eilgangventils 25 mit den beiden Sitzventilen 26, 27 bei wirksam gesteuertem Eilgang, In diesem Fall ist das Sitzventil 27 stromlos offen und das Sitzventil 26 unter Strom geschlossen.(x) Das bedeutet, dass das auf der Stangenseite 14 des Zylinders 23 verdrängte Hydrauliköl einerseits nicht durch das gesperrte Sitzventil 26 in den Rücklaufweg zum Hauptwegeventil 2 fließen kann, andrerseits aber durch das geöffnete Sitzventil 27 gedrückt wird und an dieser Stelle zusammen mit dem vom Ausgang A kommenden Öl die Menge auf der Bodenseite des Zylinders 23 erhöht und somit den Eilgang auslöst. Ein Rückschlagventil 28 am Ausgang des Sitzventils 27 deutet an, dass bei geöffneten Sitzventil 27 das aus dem Zylinder 23 verdrängte Öl nur in Richtung auf das Hauptwegeventil 2 hin fließen oder drücken kann und damit zusammen mit dem vom Hauptwegeventil kommenden Öl in die Bodenseite 15 des Zylinders 23 gedrückt wird.
Das in den 6 und 7 dargestellte Eilgangventil 25 enthält keinen Steuerkolben zur Verteilung der Hydraulikströme. Die Wege werden ausschließlich durch Steuerung der Sitzventile gelenkt oder umgelenkt.
8 zeigt eine detaillierte Darstellung eines Hydraulikplans für die Steuerung der Schwinge 29 für Heben und Senken einerseits und des Arbeitsgerätes Schaufel 24 mit Schöpfen und Schütten andrerseits. Für die Schaufel 24 ist dem Kippzylinder 23 das Eilgangventil 25 gemäß 6 und 7 für den Schüttvorhang zugeordnet. Vorzugsweise ist für Schaufellader eine Parallelführung der Schaufel 24 vorgesehen. Das bedeutet, dass die Schaufel parallel zur Fahrzeuglängsachse gesteuert wird. Vorzugsweise werden bei solchen Geräten die Zylinder 23 für die Schaufel 24 und 17 für die Schwinge 29 doppelt ausgeführt, jeweils beidseitig der Schwinge 29. Die Steuereinrichtung gemäß 8 enthält die für eine solche Parallelführung wesentlichen Verknüpfungen der Steuereinrichtungen für die Schwinge 29 und die Schaufel 24.
In 8 sind Parallelführung Ein- und Eilgang aus mit „Kommando" zu erreichen. Dann ist die Funktion Eilgang durch den geschlossenen Schalter 32 (verbindet S1-S1 mit Betriebsspannung) eingeschaltet (x am Sitzventil 27) und die Funktion Parallelführung durch den geschlossenen Schalter 33 (verbindet S2-S2 mit Betriebsspannung) ausgeschaltet. In Grundstellung ist daher stets die Parallelführung ein und der Eilgang aus. Für die Steuerung der Schwinge 29 sind die Sitzventile 36, 37 über die Leitung G und H durchlässig gesteuert, der Öldruck geht also direkt von der Pumpe 21 über das Hauptwegeventil 30 und die durchlässigen Sitzventile 36, 37 zu den Zylindern der Schwinge 29. In dieser Position ist das dritte Sitzventil 38 gesperrt, die Parallelführung also eingeschaltet. In den Ölweg Heben/Senken ist ein Abstellventil 40 eingefügt, das für das Abstellen den Ölweg B-A öffnet Parallel zu diesem Abstellventil 40 ist ein Lasthalteventil 41 geschaltet, das von der Leitung G des Sitzventils 36 aus angesteuert wird. Dieses Ventil 41 wird daher durch den Arbeitsdruck in Leitung G geöffnet oder geschlossen und erlaubt die Funktion Heben/Senken oder sperrt diese Funktion. Im Ölweg zwischen der Stangenseite 14 des Kippzylinders 23 über das Sitzventil 26 zur Leitung C im Ölwegausgang des Hauptwegeventils 34 Schöpfen/Schütten ist ein vorgesteuertes Lasthalteventil 42 eingefügt, das vom zweiten Ausgang des Hauptwegeventils 35 über die Leitung D mit möglichst wenig Druck gesteuert wird. Das wird durch das Flächenverhältnis des Lasthalteventils 42 erreicht. Leitung D wird in 8 also als Steuerweg für das Lasthalteventil 42 genutzt, und als Ölweg F für den Zylinder 23. Der im Falle Schütten wirksame Rücklauf von der Bodenseite 15 des Zylinders 23 ist über die Leitung E und über das Sitzventil 36/37 über die Leitung C im Ausgang des Hauptwegeventils 34 verbunden zum Tank 20.
Bei eingeschalteter Parallelführung und offenem Schalter 33 werden die Sitzventile 36, 37 in gesperrter Ausführung an den Leitungen G, H liegen (x Stellung). Das dritte Sitzventil 38 ist dann durchlässig (offen). Zweckmäßig ist die Art der Sitzventile 36, 37, 38 so gewählt, dass die Parallelführung dann eingeschaltet wird, wenn die Sitzventile 36, 37 stromlos offen und des Ventil 38 stromlos zu ist. Dadurch wird erreicht, dass ohne Kommando die Parallelführung wirksam und der Eilgang unwirksam ist. Für die Steuerung Heben und Senken der Schwinge 29 ist ein Hauptwegeventil 30 in Kolbenausführung vorgesehen. Ein Magnetventil 31 steuert die Funktion Heben oder Senken. Ein Magnetventil 34 stellt die Funktion schöpfen oder schütten am zweiten Hauptwegeventil 35 ein. Die Pumpe 21 für die Erzeugung des erforderlichen Öldrucks kann beiden Hauptwegeventilen 30, 35 gemeinsam sein. Die Pfeile im Sinnbild der Ventile 30, 35 geben die jeweilige Flussrichtung an.
Für die Schaltstellung Parallel-aus wird die Ölmenge durch Steuerung der Sitzventile ausschließlich auf Heben und Senken der Schwinge umgeschaltet. Eine Steuerung des Arbeitsgerätes Schöpfen-Schütten ist in diesem Fall nicht erforderlich.
Wenn kein Eilgang wirksam sein soll, sind die entsprechenden Sitzventile in 8 stromlos. Wenn der Eilgang wirksam sein soll, werden die Sitzventile durch S1 mit Strom umgeschaltet. Bei Ausschaltung des Schalters 39 für die Stromzuführung bleibt die Hydraulik in ihren Grundfunktionen.
9 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung eines Blocks 50 für eine Steuerung der Bewegungen der Anordnung nach 6, 7 oder 8 sowie für eine hydraulisch gesteuerte Parallelführung durch Verwendung einer Kombination von Sitzventilen 36, 37, 38, 26, 27, 43.
Der Block 50 kann einstückig sein, wird aber aus Fertigungsgründen aus Teilblöcken 51, 52, 53 zusammengesetzt. Im Block 50 oder den Teilblöcken 51, 52, 53 sind Leitungen 54 des Ölwegs vorgesehen, bereits vorbestimmt bei der Herstellung des oder der Blöcke oder nachträglich beispielsweise gedreht. Weiterhin sind Anschlussbohrungen 55 für die Zuführung des Arbeitsmediums Öl zu erkennen, die hier mit den üblichen Kennungen bezeichnet sind. Schließlich sind Öffnungen 56 für die Aufnahme der gesteuerten Sitzventile 26, 27, 36, 37, 38 für die Steuerung des Ölflusses in den Ölwegen und Sitzventile 57 für die Lasthaltung in den Ölwegen, Die der Steuerung dienenden Sitzventile sind wie folgt geschaltet:
Für die Ein- oder Ausschaltung des Eilgangs:
Ventile 26, 27 stromlos aus
Ventile 26, 27 unter Strom ein.
Für die Ein- oder Ausschaltung der Parallelführung
Ventile 36, 37, 43 stromlos ein
Ventile 36, 37, 43 unter Strom aus
Von den Ventilen sind 26, 36, 38 stromlos offen und 27, 37 zu.
9 zeigt somit einen vorgefertigten Block mit vorbestimmten Leitungen und Anschlüssen für einsetzbare einerseits gesteuerte und andrerseits der Lasthaltung dienende Sitzventile und Verbindungen zu Arbeitsgeräten. Dieser Block ist eine kompakte, leckagefreie Steuereinrichtung für einen Frontlader mit Parallelführung und Eilgang.
10 zeigt das schematische Diagramm einer 6/2-Mehrwegeventilweiche 60 mit zwei gesteuerten Sitzventilen 61, 62. Jedem Ventil 61, 62 ist ein Magnetventil 63, 64 zugeordnet. Die beiden Sitzventile werden so gesteuert, dass ein Eingang 2a zu einem von zwei Ausgängen 1a, 3a und ein Eingang (ggf. Rücklauf) 2b zu einem von zwei Ausgängen 1b, 3b durchgeschaltet wird.
11 zeigt einen Schnitt durch einen Block 65 mit den darin vorgefertigten Leitungen 66 und Anschlüssen 1a, 1b für die Zuleitungen für den äußeren Ölweg sowie 68, 69 für die gesteuerten Sitzventile 61, 62. Die Abmessungen des Blocks und ggf. auch die Ansteuerung des Sitzventile kann so bemessen sein, dass die so gefertigte leckagefreie 6/2-Mehrwegeventilweiche mit Sitzventilen, die bisher auf dem Markt üblichen 6/2-Mehrwegeventilweichen mit Steuerkolben ersetzen können. Auf diese Weise können bisher eingesetzte Weichen im Schadensfall problemlos durch die leckagefreien Weichen ersetzt werden.
12 zeigt einen anderen Schnitt durch den in 11 dargestellten Block 65 (dort durch Pfeile angedeutet). In 12 sind die beiden Ausgänge 2a, 3a beziehungsweise 2b, 3b sichtbar.

1: Ventileinrichtung
1a: Anschluss in 11 und 12
1b: Anschluss in 11 und 12
2: Hauptwegeventil
2a: Anschluss in 11 und 12
2b: Anschluss in 11 und 12
3: Mehrwegeventilweiche
3a: Anschluss in 11 und 12
3b: Anschluss in 11 und 12
4: Sitzventil
5: Ausgang von Mehrwegventilweiche 3
6: Zusatzverbraucher
7: erster Verbraucher
8: Magnetventil
9: Steuerkolben
10: Steuergehäuse
11: erste Zylinderkammer
12: zweite Zylinderkammer
13: Steuerung von Sitzventil 4
14: Stangenseite von Kippzylinder 23
15: Bodenseite von Kippzylinder 23
16: Kolben von Kippzylinder 23
20: Ölreservoir
21: Pumpe
22: Eilgangventil in 4 und 5
23: Kippzylinder
24: Schaufel
25: Eilgangventil in 6 und 7
26: erstes Sitzventil bei einem Eilgangventil
27: zweites Sitzventil bei einem Eilgangventil
28: Druckventil (Rückschlagventil) an zweitem Sitzventil 27
29: Schwinge
30: Hauptwegeventil Schwinge
31: Magnetventil
32: Schalter Eilgang
33: Schalter Parallelführung
34: Magnetventil Schaufel
35: Hauptwegeventil Schaufel
36: Sitzventil Heben/Senken
37: Sitzventil Heben/Senken
38: Sitzventil Heben/Senken
39: Schalter für Stromzuführung
40: Abstelleinrichtung
41: Lasthalteventil
42: Lasthalteventil
43: Sitzventil im Block 65
50: Block
51: Teilblock
52: Teilblock
53: Teilblock
54: innere Leitungen
55: Anschlüsse
56: Öffnungen
57: Sitzventile Lasthaltung
60: 6/2 Mehrwegventilweiche
61: Sitzventil
62: Sitzventil
63: Magnetventil
64: Magnetventil
65: Block
66: innere Leitungen
68: Anschluss für Sitzventile
69: Anschluss für Sitzventile
S1: Schalter für Eilgang bzw. Parallelführung
S2: Schalter für Eilgang bzw. Parallelführung
A: Eingang zum Hauptwegeventil
A1: Ausgang zum ersten Verbraucher
A2: Ausgang zum zusätzlichen Verbraucher
B: Eingang zum Hauptwegeventil
B1: Ausgang zum ersten Verbraucher
B2: Ausgang zum zusätzlichen Verbraucher
FR: Ausgang für Eilgangventil
FO: Ausgang für Eilgangventil

Claims

Hydraulische Steuereinrichtung hydraulisch über einen gesteuerten oder steuerbaren Ölweg (5) betriebene, doppelt wirkende Zylinder (23, 24) aufweisende Frontlader, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ein- und/oder Ausgang des Zylinders (23, 24) ein manuell, gesteuert oder automatisch einstellbares Sitzventil (4, 25, 26, 27, 36, 37, 38) so zugeordnet ist, dass der gesteuerte Ölweg (5) durch das oder die Sitzventile (4, 25, 26, 27, 36, 37, 38) willkürlich schließbar und/oder zu öffnen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Eilgangventileinrichtung jedem der beiden Ausgänge (A2, B2, FO, FR) ein Sitzventil (26, 27) zugeordnet ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzventil oder die Sitzventile (4, 25, 26, 27, 36, 37, 38) fest mit dem Ausgang oder den Ausgängen (A2, B2) verbunden ist (sind).
Hydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzventil (4, 25, 26, 27, 36, 37, 38) in den Ausgang (A2) eingeschraubt ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer 6/2-Wegeventilweiche mit einem in einem doppeltwirkenden Steuergehäuse (10) bewegbar angeordneten Steuerkolben (9), der im Steuergehäuse (10) zwei Steuergehäusekammern (11, 12) mit je einem Ausgang (A1, B1, A2, B2) bildet, denen zwei Eingänge (A, B) zugeordnet sind (Hin- und Rückleitung), das mit einem Zusatzverbraucher (6) verbundene Paar (Hin- und Rückleitung A2, B2) nur auf dem Ausgang (A2) für die Hinleitung mit dem Sitzventil (4, 25, 26, 27) versehen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei Sitzventilen (26, 27) ein Sitzventil stromlos offen und das andere Sitzventil stromlos geschlossen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei Sitzventilen (26, 27) eines unter Strom offen und das andere unter Strom geschlossen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sitzventile (41, 42) eine Einheit bilden.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sitzventile (26, 27) einen gemeinsamen Ein beziehungsweise Ausgang und zwei getrennte Ein beziehungsweise Ausgänge haben.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Sitzventil stromlos offen und unter Strom geschlossen und das andere Sitzventil stromlos geschlossen und unter Strom offen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Steuerung eines Werkzeugs (24), insbesondere der Schaufel eines Frontladers oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sitzventile (26, 27) mit einem gemeinsamen Ausgang und zwei getrennten Eingängen vorgesehen sind, von denen der eine Eingang mit dem einen Ausgang eines den Öldruck bereitstellenden Hauptwegeventils (2) und der andere Eingang mit dem anderen Ausgang des Hauptwegeventils verbindbar ist, dass beide Ausgänge Hin- oder Rückleitung bilden, dass für das Hauptwegeventil (2) Umschaltmittel zur Vertauschung (Schütten, Schöpfen) der Hin- und Rückleitung vorgesehen sind, dass für die beiden Sitzventile eine erste Schaltstellung (0 oder 1) einstellbar ist, in der das eine Sitzventil stromlos offen und das andere Sitzventil stromlos geschlossen ist, dass für die beiden Sitzventile eine zweite Schaltstellung (1 oder 0) einstellbar ist, in der das eine Sitzventil unter Strom geschlossen und das andere Sitzventil unter Strom offen ist, dass der gemeinsame Ausgang der beiden Sitzventile mit einer Kammer eines das Werkzeug antreibenden Kippzylinders (23) und der Eingang eines vor den Eingang eines der beiden Sitzventile geschalteten Druckventils (28) mit der anderen Kammer des Kippzylinders (23) verbunden ist, und dass eine der beiden Schaltstellungen für die Sitzventile dem normalen Schöpf- und Schüttvorgang zugeordnet ist und die andere dem Schüttvorgang im Eilgangbetrieb.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für die Steuerung der Schwinge (29) eines Frontladers oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sitzventile (36, 37, 38) vorgesehen sind, von denen das eine (36) mit dem einen Ausgang eines den Öldruck bereitstellenden Hauptwegeventils (2, 30) und das andere (37) mit dem anderen Ausgang des Hauptwegeventils (2, 30) in den Ölweg eingefügt verbindbar ist, dass beide Ausgänge des Hauptwegeventils Hin- oder Rückleitung bilden, dass für das Hauptwegeventil (2, 30) Umschaltmittel (31) zur Vertauschung (Heben, Senken) der Hin- und Rückleitung vorgesehen sind, dass für die drei Sitzventile (36, 37, 38) eine erste Schaltstellung (0 oder 1) einstellbar ist, in der zwei Sitzventile (36, 37) offen oder geschlossen und das dritte Sitzventil (38) geschlossen oder offen sind, dass für die drei Sitzventile (36, 37, 38) eine zweite Schaltstellung (1 oder 0) einstellbar ist, in der zwei Sitzventile geschlossen oder offen und das dritte Sitzventil (38) offen oder geschlossen sind, dass die drei Sitzventile (36, 37, 38) dem mit dem Schwingenzylinder (23) verbundenen Ölweg so zugeordnet sind, dass in der ersten Schaltung (0) die Parallelführung eingeschaltet und in der zweiten Schaltung die Parallelführung ausgeschaltet ist, dass in beiden Schaltstellungen (0, 1) die Sitzventile (36, 37) der Einstellung Hebevorgang oder Senkvorgang des Hauptwegeventils dienen, und dass in der zweiten Schaltstellung (1) das dritte Sitzventil (38) die Hinleitung des Ölwegs zum Schwingenzylinder durchschaltet und die Lasthalteventile überbrückt.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzventil (4, 25, 26, 27, 36, 37, 43) im Hydraulikweg (5) zwischen dem Ausgang (A2) eines der Umsteuerung des Ölstroms dienenden Ventils (3), insbesondere einer Mehrwegeventilweiche (3) und einem Verbraucher (6) angeordnet ist, und dass das Sitzventil (4, 25, 26, 27) zusammen mit dem Ventil (3) angesteuert wird, insbesondere für diesen Hydraulikweg (5) zusammen mit dem Ventil (3) geschlossen oder geöffnet wird.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Block mit eingearbeiteten Leitungen und Anschlüssen für Sitzventile vorgesehen ist.
Hydraulische Steuereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Block mit eingearbeiteten Leitungen und Anschlüssen für Sitzventile vorgesehen ist, von denen zwei Sitzventile (26, 27) für die Steuerung der Schaufel und drei Sitzventile (36, 37, 38) für die Steuerung der Schwinge vorgesehen sind.