DE19608758A1

DE19608758A1 - Hydraulische Ventilanordnung

Info

Publication number: DE19608758A1
Application number: DE1996108758
Authority: DE
Inventors: Alfred Breunig; Dieter Roth
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-11

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilanordnung für die Steuerung der Funktionen "Heben", "Halten", "Senken", "Schwingungsdämpfung" und "Schwimmen" des Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Ventilanordnung ist aus dem Datenblatt RD 64 616/01.96 "Stabilisierungsmodul für Radlader" der Mannesmann Rexroth GmbH bekannt. Auf Blatt 2/8 ist u. a. die Steuerung der Hubbewegung der Schaufel eines Radladers schematisch dargestellt. Der Hubbewegung sind zwei doppelt wirkende Hubzylinder zugeordnet, deren Kolbenstangen an der Schaufel eines Radladers angreifen. Die Kolbenräume und die Stangenräume der beiden Hubzylinder sind jeweils miteinander verbunden. Ein hydraulisch vorgesteuertes Wegeventil steuert den Druckmittelfluß zwischen einer Pumpe, den Hubzylindern und dem Tank und damit die Funktionen "Halten", "Heben" und "Senken" der Schaufel des Radladers. Zusätzlich zu diesen drei Funktionen sind zwei weitere Funktionen "Schwingungsdämpfung" (Stabilisierung) und "Schwimmen" (Floaten) vorgesehen.

Die Funktion "Schwingungsdämpfung" dient zur Dämpfung von beim Fahren mit höherer Geschwindigkeit auftretenden Nickschwingungen der angehobenen Schaufel. Die Nickschwingungen sind um so größer je höher die Geschwindigkeit des Radladers ist. Zur Dämpfung der Nickschwingungen wird daher beim Überschreiten einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit die Funktion "Schwingungsdämpfung" aktiviert. In der Funktion "Schwingungsdämpfung" sind die Kolbenräume der Hubzylinder mit einem oder mehreren Hydro speichern verbunden, die Stangenräume der Hubzylinder sind mit dem Tank verbunden. Diese Maßnahme gewährleistet ein kavitationsfreies Schwingen des Hubzylinders beim Fahren mit angehobener Schaufel. Die Aufladung der Hydrospeicher erfolgt - mit dem Druck, der in den Kolbenräumen der Hubzylinder herrscht, sofern dieser Druck größer als der Druck in den Hubzylindern ist. Der Druck in den Hydrospeichern ist immer mindestens gleich groß oder eher größer als der Druck in den Kolbenräumen der Hubzylinder. Damit ist sichergestellt, daß die Schaufel beim Aktivieren der Schwingungsdämpfung nicht absacken kann. Die für die Ladung der Hydrospeicher und die Verbindung der Hydro speicher mit den Kolbenräumen der Hubzylinder dienenden Ventile sind in einem Dämpfungsmodul zusammengefaßt.

Die Funktion "Schwimmen" wird z. B. zum Planieren mit der auf dem Boden auf liegenden Schaufel in Rückwärtsfahrt verwendet. In dieser Funktion sind die Kolbenräume und die Stangenräume der Hubzylinder miteinander und mit dem Tank verbunden. Das Gewicht der Schaufel verdrängt Druckmittel aus den Kolbenräumen der Hubzylinder in die Stangenräume der Hubzylinder und in den Tank. Sofern die Schaufel noch nicht auf dem Boden aufliegt, sinkt sie nach dem Aktivieren der Funktion "Schwimmen" zunächst ab, bis sie auf dem Boden zur Auflage kommt.

Da eine gleichzeitige Aktivierung der Funktionen "Schwingungs dämpfung" (bei angehobener Schaufel) und "Schwimmen" (bei abge senkter Schaufel) sich gegenseitig ausschließen, ist für die Aktivierung der Funktion "Schwingungsdämpfung" oder der Funktion "Schwimmen" ein hydraulisch vorgesteuertes 3-Wege-Schaltventil vorgesehen, das aus einer Ruhestellung in zwei Arbeitsstellungen schaltbar ist, von denen die eine der Funktion "Schwingungs dämpfung" und die andere der Funktion "Schwimmen" zugeordnet ist. In der der Funktion "Schwingungsdämpfung" zugeordneten Arbeitsstellung verbindet das 3-Wege-Schaltventil die Stangen räume der Hubzylinder mit dem Tank, und das Dämpfungsmodul verbindet die Hydrospeicher mit den Kolbenräumen der Hub zylinder. Das hydraulisch vorgesteuerte Wegeventil für die Steuerung der Funktionen "Heben" und "Senken" befindet sich dabei in seiner der Funktion "Halten" zugeordneten Ruhestellung. In der der Funktion "Schwimmen" zugeordneten Arbeitsstellung verbindet das 3-Wege-Schaltventil die Kolbenräume der Hub zylinder mit ihren Stangenräumen und mit dem Tank. Das hydraulisch vorgesteuerte Wegeventil für die Steuerung der Funktionen "Heben" und "Senken" befindet sich dabei in seiner der Funktion "Halten" zugeordneten Ruhestellung. In der Funktion "Schwingungsdämpfung" muß der aus den Stangenräumen der Hub zylinder verdrängte Druckmittelstrom ungedrosselt zum Tank fließen können. In der Funktion "Schwimmen" muß der aus den Kolbenräumen der Hubzylinder verdrängte Druckmittelstrom, der nicht von den Stangenräumen der Hubzylinder aufgenommen wird, ebenfalls ungedrosselt zum Tank abgeführt werden können. Das 3-Wege-Schaltventil ist deshalb für den dabei anfallenden Druckmittelstrom auszulegen. Dies führt zu einer Nenngröße des 3-Wege-Schaltventils, die gleich derjenigen des hydraulisch vorgesteuerten Wegeventils ist. Derartige Schaltventile sind - ins besondere im Vergleich zu Ventilen, die nur zum Schalten von Steuerdrücken dienen - groß, schwer und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstiger herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Durch die Integration der Funktionen "Schwingungsdämpfung" und "Schwimmen" in den Steuerkolben des hydraulisch vorgesteuerten Wegeventils für die Funktionen "Heben", "Halten" und "Senken" wird für den Fluß des Druck mittels in den Funktionen "Schwingungsdämpfung" und "Schwimmen" kein gesondertes 3-Wege-Schaltventil mehr benötigt. Für die Aktivierung dieser beiden Funktionen genügen Schaltventile für Steuersignale. Die hydraulisch gesteuerte Ventileinrichtung ist nicht nur kostengünstiger herzustellen, es wird außerdem Gewicht gespart und sie benötigt weniger Platz.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet. Da die für die Auslenkung des Steuerkolbens vorgesehenen Steuerräume für die Steuerung des Gegenhaltekolbens mitverwendet werden, ist nur ein zusätzlicher Steuerraum für den der Funktion "Schwingungsdämpfung" zugeordneten Gegenhaltekolben erforderlich. Die auf den Gegenhaltekolben wirkende Feder sorgt für eine definierte Lage des Gegenhaltekolbens bei zum Tank entlasteten Steuerräumen. Die unterschiedlich großen Flächen von Gegenhaltekolben und Steuerkolben, auf die bei der Aktivierung der Funktion "Schwingungsdämpfung" die Steuerdrücke wirken, sorgen für eine definierte Lage des Gegenhaltekolbens auch dann, wenn die von entgegengesetzten Seiten wirkenden Drücke gleich groß sind. Die Funktion "Schwimmen" wird aktiviert, wenn der Steuerdruck für die Funktion "Senken" seinen maximalen Wert überschreitet. Durch den Einsatz eines zweiten, der Funktion "Schwimmen" zugeordneten Gegenhaltekolbens sind größere Toleranzen der Kennlinie der Federanordnung, die den Steuerkolben in der Ruhestellung hält, zulässig. Auch für die Steuerung des zweiten Gegenhaltekolbens ist nur ein zusätzlicher Steuerraum erforderlich, da die für die Auslenkung des Steuerkolbens vorgesehenen Steuerräume für die Steuerung des zweiten Gegenhaltekolbens mitverwendet werden. Die auf den zweiten Gegenhaltekolben wirkende Feder sorgt für eine definierte Lage des zweiten Gegenhaltekolbens bei zum Tank entlasteten Steuerräumen. Die unterschiedlich großen Flächen des zweiten Gegenhaltekolbens und des Steuerkolbens, auf die während der Aktivierung der Funktion "Senken" die Steuerdrücke wirken, sorgen für eine definierte Lage des Gegenhaltekolbens auch dann, wenn die von entgegengesetzten Seiten wirkenden Drücke gleich groß sind.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Schaltschema für die Steuerung des Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine,

Fig. 2 das Schaltschema eines Stabilisierungsmoduls für die Nickschwingungen eines Radladers,

Fig. 3 ein zweites, gegenüber dem in der Fig. 1 dargestell ten Schaltschema erweitertes Schaltschema für die Steuerung des Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine und

Fig. 4 das Schaltschema eines Vorsteuergerätes zur Steuerung der in der Fig. 3 dargestellten hydraulischen Ventilanordnung.

Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugs zeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltschema für die Steuerung des Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere der Schaufel eines Radladers. Die Kolbenstangen von zwei Differentialzylindern 1 und 2 betätigen das Hubwerk. Die von dem Hubwerk auf die Kolbenstangen der Differentialzylinder 1 und 2 ausgeübten Kräfte sind durch Pfeile 3 bzw. 4 dargestellt. Die mit 1k und 2k bezeichneten Kolbenräume sowie die mit 1s und 2s bezeichneten Stangenräume der Differentialzylinder 1 bzw. 2 sind jeweils miteinander verbunden. Ein vorgesteuertes Wegeventil 5 mit einem Steuerkolben 6, der in einem nur schematisch darge stellten Steuerblock 7 geführt ist, steuert den Fluß des Druck mittels von einer Pumpenleitung P über das Wegeventil 5 zu den Differentialzylindern 1 und 2 bzw. von den Differentialzylindern 1 und 2 zu einer Tankleitung T. Der Steuerkolben 6 ist von einer aus zwei koaxial zueinander angeordneten Druckfedern 8 und 9 bestehenden Federanordnung zwischen je zwei Arbeitsstellungen in seiner Ruhestellung gehalten. Die Druckfedern 8 und 9 sind zwischen zwei Federtellern 10 bzw. 11 gehalten. Der Federteller 10 stützt sich an dem Steuerblock 7 ab. Der Federteller 11 stützt sich an einem Gehäuse 12 ab, das an dem Steuerblock 7 gehalten ist.

Ein Gegenhaltekolben 13 ist in axialer Verlängerung des Steuer kolbens 6 in einem weiteren Gehäuse 14 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Das Gehäuse 14 besteht aus einem Führungsteil 14f für den Gegenhaltekolben 13 und einem Schraub stopfen 14v, der das Führungsteil 14f auf der von dem Steuer block 7 abgewandten Seite verschließt. Die Auslenkung des Gegenhaltekolbens 13 ist durch den Schraubstopfen 14v nach der einen Seite und durch einen Anschlag 14a des Gehäuses 14 nach der anderen Seite begrenzt. Der Schraubstopfen 14v und das Führungsteil 14f des Gehäuses 14 sowie der an dem Anschlag 14a anliegende Gegenhaltekolben 13 umschließen einen ersten Steuer raum 15. Die von dem Steuerraum 15 abgewandte Seite des Gegen haltekolbens 13 und eine Seite des Steuerkolbens 6 ragen in einen zweiten Steuerraum 16, der von dem Gehäuse 14 und dem Steuerblock 7 umschlossen ist. Die andere Seite des Steuer kolbens 6 ragt in einen dritten Steuerraum 17, der von dem Gehäuse 12 und dem Steuerblock 7 umschlossen ist. Zwischen dem Gegenhaltekolben 13 und dem Gehäuse 14 ist eine Feder 18 angeordnet. Sie sorgt dafür, daß der Gegenhaltekolben 13 an dem Anschlag 14a des Gehäuses 14 anliegt, wenn die Steuerräume 15 und 16 druckentlastet sind. Die dem Schraubstopfen 14v zugewandte Fläche des Gegenhaltekolbens 13, die für die Verschiebung des Gegenhaltekolbens 13 in Richtung auf den Steuerkolben 6 wirksam ist, ist größer als die für die Verschiebung des Steuerkolbens 6 in entgegengesetzter Richtung wirksame Fläche des Steuerkolbens 6 im Steuerraum 17.

Zusätzlich zu der Pumpenleitung P, die die Differentialzylinder 1 und 2 mit Druckmittel versorgt, ist eine Pumpe 19 vorgesehen, die den Steuerdruck für die Auslenkung des Steuerkolbens 6 des Wegeventils 5 liefert. Ein Druckbegrenzungsventil 20 begrenzt den Druck des von der Pumpe 19 aus einem Tank 21 geförderten Druckmittels auf einen Druck p_V, der niedriger ist, als der Druck des den Differentialzylindern 1 und 2 über die Leitung P zugeführten Druckmittels. Der Ausgang der Pumpe 19 ist über eine Steuerdruckleitung 22 mit zwei von Hand betätigbaren Druck reduzierventilen 23 und 24 verbunden. Sie sind Bestandteile eines Vorsteuergerätes zur hydraulischen Fernsteuerung von Wege ventilen. Der Ausgangsdruck der Druckreduzierventile 23 und 24 ist ein Maß für die Auslenkung eines Steuerknüppels. Derartige Vorsteuergeräte sind z. B. in dem Datenblatt RD 64553/12.94 "Vorsteuergerät mit Endlagenverriegelung (Typ. THF 6, Serie 2X) zur hydraulischen Fernsteuerung von Wegeventilen" der Mannesmann Rexroth GmbH beschrieben. Konstruktionsbedingt kann immer nur eines der beiden Druckreduzierventile 23 oder 24 betätigt werden. Das jeweils andere Druckreduzierventil 24 bzw. 23 befindet sich daher in der in der Fig. 1 dargestellten Ruhe stellung, in der der Ausgang des Druckreduzierventils mit dem Tank 21 verbunden ist. Der Ausgang der Pumpe 19 ist zusätzlich über die Steuerdruckleitung 22 mit zwei elektrisch betätigbaren Schaltventilen 25 und 26 verbunden, die jeweils in der Ruhe stellung dargestellt sind.

Der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils 23 ist mit p_S bezeichnet. Er ist über eine Leitung 27 dem Steuerraum 16 des Wegeventils 5 zugeführt und steuert die Funktion "Senken". Der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils 24 ist mit p_H bezeichnet. Er ist in der Ruhestellung des Schaltventils 26 über Leitungen 28 und 29 dem Steuerraum 17 des Wegeventils 5 zugeführt und steuert die Funktion "Heben". In der Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird davon ausgegangen, daß der Druck p_V durch das Druckbegrenzungsventil 20 auf 30 bar begrenzt ist. Der Funktion "Senken" ist ein Bereich von 0 bis 22 bar des Druckes p_S zugeordnet und der Funktion "Heben" ein Bereich des Druckes p_H von 0 bis 22 bar.

Die Kolbenräume 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2 sind über eine Leitung 30, ein Stabilisierungsmodul 31 und eine Leitung 32 mit einem Hydrospeicher 33 verbunden. An die Leitung 32 können zur Vergrößerung des Speichervolumens weitere Hydro speicher angeschlossen werden. Das Stabilisierungsmodul 31 ist außerdem mit der Tankleitung T verbunden. Das Stabilisierungs modul 31 verbindet den Hydrospeicher 33 mit den Kolbenräumen 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2, wenn es durch ein über eine elektrische Leitung 34 zugeführtes Steuersignal angesteuert wird. Bei fehlender Ansteuerung des Stabilisierungsmoduls 31 wird - sofern der Druck in den Kolbenräumen 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2 größer als der Druck im Hydro speicher 33 ist - der Hydrospeicher 33 auf den in den Kolben räumen 1k und 2k herrschenden Druck aufgeladen.

Der Aufbau des Stabilisierungsmoduls 31 ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Die elektrische Leitung 34 führt zu einem 2-Wege-Schaltventil 35. Der Steuerraum eines 2-Wege-Ein bauventils 36 ist über eine Steuerleitung 37 in der Ruhe stellung des 2-Wege-Schaltventils 35 mit dem Ausgang eines Zuschaltventils 38 verbunden. Ist der Druck in der Leitung 30 kleiner als der an dem Zuschaltventil 38 eingestellte Zuschalt druck, ist dem Steuerraum des 2-Wege-Einbauventils 36 der Druck in der Leitung 32 zugeführt. Dem Hydrospeicher 33 wird nur dann Druckmittel zugeführt, wenn der Druck in der Leitung 30 größer ist als der Druck in der Leitung 32. Ist dagegen der Druck in der Leitung 30 größer als der an dem Zuschaltventil 38 eingestellte Zuschaltdruck, ist dem Steuerraum des 2-Wege-Ein bauventils 36 der Druck in der Leitung 30 zugeführt. Das 2-Wege-Einbauventil 35 schließt und verhindert dadurch, daß der Hydrospeicher 33 auf einen Druck aufgeladen wird, der über dem Zuschaltdruck des Zuschaltventils 38 liegt. Zusätzlich ist ein Druckbegrenzungsventil 39 vorgesehen, das den Druck im Hydro speicher 33 auf einen an dem Druckbegrenzungsventil 39 einstell baren Maximaldruck begrenzt. In der Arbeitsstellung des 2-Wege-Schalt ventils 35 ist der Steuerraum des 2-Wege-Einbauventils 35 mit der Tankleitung T verbunden. Da der Druck im Steuerraum des 2-Wege-Einbauventils 35 somit kleiner als der Druck in der Leitung 30 oder in der Leitung 32 ist, öffnet das 2-Wege-Schalt ventil 35 und verbindet die Kolbenräume 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2 mit dem Hydrospeicher 33.

In der der Funktion "Halten" zugeordneten Ruhestellung des Steuerkolbens 6 des Wegeventils 5 fließt kein Druckmittel zu den Differentialzylindern 1 und 2 oder von diesen fort. Der Druck in der Leitung 30 ist durch die auf die Kolbenstangen der Differentialzylinder 1 und 2 wirkenden Kräfte 3 bzw. 4 bestimmt.

Bei einer Betätigung des der Funktion "Heben" zugeordneten Druckreduzierventils 24 wird dem Steuerraum 17 Druck zugeführt, während die Steuerräume 15 und 16 zum Tank 21 entlastet sind. Der Steuerkolben 6 des Wegeventils 5 wird entsprechend der Größe des Steuerdruckes p_H entgegen der Kraft der Federn 8 und 9 in die der Funktion "Heben" zugeordnete Arbeitsstellung ausgelenkt. Dabei stützt sich der Federteller 10 an dem Steuerblock 7 ab, während der Federteller 11 von dem Gehäuse 12 abhebt. Der Steuerkolben 6 berührt den Gegenhaltekolben 13 und verschiebt ihn entgegen der Kraft der Feder 18. Da der Gegenhaltekolben 13 nicht mit Steuerdruck beaufschlagt ist und die Feder 18 schwach dimensioniert ist, setzt der Gegenhaltekolben 13 dem Steuer kolben 6 praktisch keinen Widerstand entgegen. Der der Funktion "Schwingungsdämpfung" zugeordnete Arbeitsbereich des Steuer kolbens 6 wird so schnell durchfahren, daß dieser Arbeitsbereich beim Übergang von der Funktion "Halten" zu der Funktion "Heben" nicht zur Wirkung kommt. Befindet sich der Steuerkolben 6 des Wegeventils 5 innerhalb des der Funktion "Heben" zugeordneten Arbeitsbereichs, fließt Druckmittel von der Pumpenleitung P in die Kolbenräume 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2, während aus den Stangenräumen 1s und 2s Druckmittel in die Tankleitung T verdrängt wird.

Bei einer Betätigung des der Funktion "Senken" zugeordneten Druckreduzierventils 23 wird dem Steuerraum 16 Druck zugeführt, während die Steuerräume 15 und 17 zum Tank 21 entlastet sind. Der Steuerkolben 6 des Wegeventils 5 wird entsprechend der Größe des Steuerdruckes p_S entgegen der Kraft der Federn 8 und 9 in die der Funktion "Senken" zugeordnete Arbeitsstellung ausgelenkt. Dabei stützt sich der Federteller 11 an dem Gehäuse 12 ab, während der Federteller 10 von dem Steuerblock 7 abhebt. Die Federn 8 und 9 sind so ausgelegt, daß sich der Steuerkolben 6 bis zu einem Steuerdruck p_S von 22 bar innerhalb der der Funktion "Senken" zugeordneten Arbeitsstellung bewegt. Über schreitet der Steuerdruck p_S den Grenzwert von 22 bar, wird der Steuerkolben 6 weiter ausgelenkt und erreicht die der Funktion "Schwimmen" zugeordnete Arbeitsstellung, die sich an die der Funktion "Senken" zugeordnete Arbeitsstellung anschließt. Durch einen Druckpunkt im Vorsteuergerät erkennt der Bediener, daß er bei weiterer Auslenkung des Steuerknüppels des Vorsteuergerätes den der Funktion "Senken" zugeordneten Bereich verläßt. Solange sich der Steuerkolben 6 des Wegeventils 5 innerhalb des der Funktion "Senken" zugeordneten Arbeitsbereich befindet, fließt Druckmittel von der Pumpenleitung P in die Stangenräume 1s und 2s der Differentialzylinder 1 bzw. 2, während aus den Kolben räumen 1k und 2k Druckmittel in die Tankleitung T verdrängt wird.

Bei einer Auslenkung des Steuerknüppels des Vorsteuergerätes über den Druckpunkt zwischen den den Funktionen "Senken" und "Schwimmen" zugeordneten Bereichen hinaus erhöht sich der dem Steuerraum 16 zugeführte Druck p_S auf einen Wert, der zwischen 22 bar und 30 bar liegt. Die Steuerräume 15 und 17 sind weiter hin zum Tank 21 entlastet. Der Steuerkolben 6 wird so weit ausgelenkt, daß der der Funktion "Schwimmen" zugeordnete Bereich des Steuerkolbens 6 wirksam wird. In dieser Stellung des Steuer kolbens 6 sind die Kolbenräume 1k und 2k sowie die Stangenräume 1s und 2s der Differentialzylinder 1 bzw. 2 miteinander und zusätzlich mit der Tankleitung T verbunden. Die auf die Kolben stangen der Differentialzylinder 1 und 2 wirkenden Kräfte 3 bzw. 4 lassen das Hubwerk absinken. Die Steuernuten des Steuerkolbens 6 sind üblicherweise so dimensioniert, daß das Hubwerk in der Funktion "Schwimmen" schneller absinkt als beim größten Wert des Druckes p_S in der Funktion "Senken".

Die Funktion "Schwingungsdämpfung" wird aktiviert, wenn der Radlader mit angehobener Schaufel fährt und dabei eine Mindest geschwindigkeit von z. B. 6 km/h überschreitet. Die Aktivierung der Funktion "Schwingungsdämpfung" kann in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erfolgen oder willkürlich durch den Bediener des Radladers. Beim Fahren mit angehobener Schaufel ist der Steuerknüppel des Vorsteuergerätes nicht ausgelenkt, d. h. das Druckreduzierventil 23 befindet sich in der der Funktion "Halten" zugeordneten Ruhestellung und verbindet den Steuerraum 16 mit dem Tank 21. Zur Aktivierung der Funktion "Schwingungs dämpfung" werden die Schaltventile 25 und 26 sowie das in der Fig. 2 dargestellte 2-Wege-Schaltventil 35 des Stabilisierungs moduls 31 in die Arbeitsstellung geschaltet. In der Arbeits stellung des Schaltventils 25 ist der Steuerraum 15 mit dem Druck p_V beaufschlagt. Dieser Druck unterstützt die Feder 18 und lenkt den Gegenhaltekolben 13 aus, bis er an dem Anschlag 14a des Gehäuses 14 anliegt. In der Arbeitsstellung des Schalt ventils 26 ist auch der Steuerraum 17 mit dem Druck p_V beauf schlagt. Der Druck p_V in der Steuerkammer 17 lenkt den Steuer kolben 6 in Richtung auf den Gegenhaltekolben 13 aus, bis er an diesem anliegt. Da die von dem Druck p_V beaufschlagte Fläche des Gegenhaltekolbens 13 größer ist, als die von demselben Druck beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens 6, ist die Kraft, mit der der Steuerkolben 6 gegen den Gegenhaltekolben 13 drückt, kleiner als die Kraft, mit der der Gegenhaltekolben 13 gegen den Anschlag 14a gedrückt wird. Der Steuerkolben 6 befindet sich jetzt in der der Funktion "Schwingungsdämpfung" zugeordneten Stellung. In der Arbeitsstellung des 2-Wege-Schaltventils 35 ist - wie oben beschrieben - der Hydrospeicher 33 mit den Kolben räumen 1k und 2k der Differentialzylinder 1 bzw. 2 verbunden. Zusätzlich sind die Stangenräume 1s und 2s der Differential zylinder 1 bzw. 2 über der Funktion "Schwingungsdämpfung" zugeordnete Steuernuten des Steuerkolbens 6 mit dem Tank 21 verbunden. Damit ist die Funktion "Schwingungsdämpfung" wirksam.

Der oben im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Übergang von der der Funktion "Senken" zugeordneten Arbeitsstellung des Steuerkolbens 6 in die der Funktion "Schwimmen" zugeordnete Arbeitsstellung, wenn der Druck p_S den der maximalen Sink geschwindigkeit zugeordneten Wert von 22 bar überschreitet, erfordert einen großen Aufwand bei der Auswahl der Federn 8 und 9. Die Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der anhand der Fig. 1 erläuterten Hubwerkssteuerung, die größere Toleranzen der Kenn linien der Federn 8 und 9 erlaubt. Teile der Fig. 3, die mit Teilen der Fig. 1 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugs zeichen versehen. Die Federn 8 und 9 sind zwischen einem Federteller 10, der sich an dem Steuerblock 7 abstützt, und einem Federteller 11′, der sich an einem weiteren Gegenhalte kolben 40 abstützt, gehalten. Der Gegenhaltekolben 40 ist in einem Gehäuse 12′ gehalten. Das Gehäuse 12′ besteht aus einem Führungsteil 12′f mit einem Anschlag 12′a und einem Schraub stopfen 12′v, der das Führungsteil 12′f verschließt. Der Schraubstopfen 12′v und das Führungsteil 12′f sowie der an dem Anschlag 12′a anliegende Gegenhaltekolben 40 umschließen einen vierten Steuerraum 41. Die Auslenkung des Gegenhaltekolbens 40 ist durch den Schraubstopfen 12′v nach der einen Seite und durch den Anschlag 12′a des Gehäuses 12′ nach der anderen Seite begrenzt. Zwischen dem Gegenhaltekolben 40 und dem Schraubstopfen 12′v ist eine weitere Feder 42 angeordnet. Sie sorgt für eine definierte Lage des Gegenhaltekolbens 40, wenn der dritte Steuerraum 17 und der vierte Steuerraum 41 druckentlastet sind.

Solange der Ausgangsdruck p_S des Druckreduzierventils 23 kleiner als 22 bar ist, beaufschlagt ein hydraulisch betätigtes Schalt ventil 43 den Steuerraum 41 über eine Leitung 44 mit dem Druck p_V. Der Druck p_V unterstützt die Kraft der Feder 41 und drückt den Gegenhaltekolben 40 gegen den Anschlag 12′a. Der Gegenhalte kolben 40 wirkt dabei als fester Anschlag für den Federteller 11′. Die Steuerung verhält sich daher in gleicher Weise wie die in der Fig. 1 dargestellte Steuerung.

Eine mit 43f bezeichnete Feder des Schaltventils 43 ist so dimensioniert, daß das Schaltventil 43 erst dann aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung umschaltet, wenn der Druck p_S größer als 22 bar ist. Der Steuerkolben 6 kann den Gegen haltekolben 40 erst dann auslenken, wenn der Steuerknüppel des Vorsteuergerätes in Richtung "Senken" so weit ausgelenkt wird, daß der der maximalen Sinkgeschwindigkeit zugeordnete Druck p_S von 22 bar überschritten wird. Der Druck p_S ist jetzt so groß, daß er das Schaltventil 43 in die Arbeitsstellung umschaltet. In dieser Stellung des Schaltventils 43 ist der Druckraum 41 zum Tank 21 entlastet. Die Druckräume 15 und 17 sind ebenfalls zum Tank 21 entlastet. Dem Druckraum 16 ist der Druck p_S, dessen Wert zwischen 22 bar und 30 bar liegt, zugeführt. Die Feder 42 ist so schwach dimensioniert, daß der Gegenhaltekolben 40 dem Steuerkolben 6 praktisch keinen Widerstand entgegensetzt. Bei der Auslenkung des Steuerkolbens 6 durch den Druck p_S in dem Steuerraum 16 wird der Gegenhaltekolben 40 von dem Steuerkolben 6 so weit verschoben, bis der Gegenhaltekolben 40 an dem Schraubstopfen 12′v anliegt. Zusätzlich werden die Federn 8 und 9 entsprechend der in axialer Richtung auf den Steuerkolben 6 wirkenden Kraft zusammengedrückt. Der Steuerkolben 6 wird so weit ausgelenkt, daß er mit Sicherheit die der Funktion "Schwimmen" zugeordnete Arbeitsstellung einnimmt.

In der Fig. 3 ist dem Steuerraum 41 über das Schaltventil 43 der Druck p_V zugeführt. Da die für die axiale Verschiebung des Gegenhaltekolbens 40 wirksame Fläche des Gegenhaltekolbens 40 im Steuerraum 41 größer ist als die für die axiale Verschiebung des Steuerkolbens 6 wirksame Fläche des Steuerkolbens 6 im Steuer raum 16, ist es möglich, dem Steuerraum 41 anstelle des Druckes p_V den Druck p_S zuzuführen. Solange der Druck p_S kleiner als 22 bar ist, befindet sich das Schaltventil 43 noch in der Ruhe stellung. Aufgrund der unterschiedlich großen druckbeaufschlag ten Flächen stellt sich eine resultierende Kraft ein, die den Gegenhaltekolben 40 an den Anschlag 12′a des Gehäuses 12′ drückt, so daß der Gegenhaltekolben 40 wieder als fester Anschlag für den Federteller 11′ dient.

Die Fig. 4 zeigt das Schaltschema eines Vorsteuergerätes, in dem die Druckreduzierventile 23 und 24 mit dem hydraulisch betätigten Schaltventil 43 zusammengefaßt sind. Das Vorsteuer gerät ist über die Leitung 22 mit der Pumpe 19 verbunden. Die Leitung 27 führt zu dem Steuerraum 16, die Leitung 28 zu dem Steuerraum 17 und die Leitung 44 zu dem Steuerraum 41.

Claims

1. Hydraulische Ventilanordnung für die Steuerung der Funktionen "Heben", "Halten", "Senken", "Schwingungsdämpfung" und "Schwimmen" des Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine, das von mindestens einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder betätigt ist, mit einem von einem Vorsteuergerät mit Steuerdruck beaufschlagten Steuerkolben eines hydraulisch vorgesteuerten Wegeventils, wobei mindestens die Funktionen "Heben", "Halten" und "Senken" in Abhängigkeit von der Auslenkung des Steuer kolbens gesteuert sind, insbesondere für die Steuerung der Schaufel eines Radladers, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Steuerkolben (6) des Wegeventils (5) aus einer der Funktion "Halten" zugeordneten Ruhestellung in vier Arbeits stellungen auslenkbar ist,
- daß der Steuerkolben (6) durch eine Federanordnung (8, 9) in der Ruhestellung zwischen je zwei Arbeitsstellungen gehalten ist,
- daß sich an die Ruhestellung des Steuerkolbens (6) in der einen Richtung die den Funktionen "Schwingungsdämpfung" und "Heben" zugeordneten Arbeitsstellungen anschließen,
- daß sich an die Ruhestellung des Steuerkolbens (6) in der anderen Richtung die den Funktionen "Senken" und "Schwimmen" zugeordneten Arbeitsstellungen anschließen und
- daß bei Aktivierung der Funktion "Schwingungsdämpfung" ein hydraulisch gesteuerter Gegenhaltekolben (13) die Auslenkung des Steuerkolbens (6) auf die der Funktion "Schwingungs dämpfung" zugeordnete Arbeitsstellung begrenzt.

2. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Gegenhaltekolben (13) in axialer Verlängerung des Steuerkolbens (6) in einem Gehäuse (14) verschiebbar angeordnet ist,
- daß das Gehäuse (14) und die in dieses hineinragende von dem Steuerkolben (6) abgewandte Seite des Gegenhaltekolbens (13) einen ersten Steuerraum (15) bilden,
- daß sich die andere Seite des Gegenhaltekolbens (13) zusammen mit der einen Seite des Steuerkolbens (6) in einem gemeinsamen, zweiten Steuerraum (16) befindet und
- daß die andere Seite des Steuerkolbens (6) in einen dritten Steuerraum (17) hineinragt.

3. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung der Funktion "Schwingungs dämpfung" der erste Steuerraum (15) und der dritte Steuerraum (17) mit Steuerdruck beaufschlagt sind und der zweite Steuerraum (16) zum Tank (21) entlastet ist.

4. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Steuerraum (15) eine Feder (18) zwischen dem Gehäuse (14) und dem Gegenhaltekolben (13) angeordnet ist, die in axialer Richtung auf den Gegenhaltekolben (13) wirkt.

5. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Verschiebung des Gegenhaltekolbens (13) in axialer Richtung wirksame Fläche des Gegenhaltekolbens (13) im ersten Steuerraum (15) größer ist als die für die Verschiebung des Steuerkolbens (6) in entgegen gesetzter Richtung wirksame Fläche des Steuerkolbens (6) im dritten Steuerraum (17).

6. Hydraulische Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktion "Senken" ein erster Bereich des Steuerdruckes und der Funktion "Schwimmen" ein an diesen Bereich anschließender zweiter Bereich des Steuerdruckes zugeordnet ist.

7. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter hydraulisch gesteuerter Gegenhaltekolben (40) die Auslenkung des Steuerkolbens (6) begrenzt, solange der Steuerdruck für die Funktion "Senken" unterhalb des der Funktion "Schwimmen" zugeordneten zweiten Bereichs liegt.

8. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

- daß der zweite Gegenhaltekolben (40) in axialer Verlängerung des Steuerkolbens (6) in einem zweiten Gehäuse (12′) verschiebbar angeordnet ist,
- daß das zweite Gehäuse (12′) und die in das zweite Gehäuse (12′) hineinragende von dem Steuerkolben (6) abgewandte Seite des zweiten Gegenhaltekolbens (40) einen vierten Steuerraum (41) bilden und
- daß die andere Seite des zweiten Gegenhaltekolbens (40) in den dritten Steuerraum (17) hineinragt.

9. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aktivierung der Funktion "Schwimmen" der zweite Steuerraum (16) mit Steuerdruck beaufschlagt ist und der dritte Steuerraum (17) sowie der vierte Steuerraum (41) zum Tank (21) entlastet sind.

10. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vierten Steuerraum (41) eine zweite Feder (42) zwischen dem zweiten Gehäuse (12′) und dem zweiten Gegenhaltekolben (40) angeordnet ist, die in axialer Richtung auf den zweiten Gegenhaltekolben (40) wirkt.

11. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Verschiebung des zweiten Gegenhaltekolbens (40) in axialer Richtung wirksame Fläche des zweiten Gegenhaltekolbens (40) im vierten Steuerraum (41) größer ist als die für die Verschiebung des Steuerkolbens (6) in entgegengesetzter Richtung wirksame Fläche des Steuerkolbens (6) im zweiten Steuerraum (16).