DE102005052704A1

DE102005052704A1 - Erweiterbarer Hydraulikventilstapel

Info

Publication number: DE102005052704A1
Application number: DE200510052704
Authority: DE
Inventors: Christopher M. Naperville Morency; Wesley T. Plainfield Payne; Edward L. Joliet Stapleton
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US20060137518A1; US7293494B2

Abstract

Ein Hydraulikventilstapel (44) für eine Arbeitsmaschine (10) wird offenbart. Der Hydraulikventilstapel hat eine Basis (50) mit einer ersten Montagefläche (54) und einer zweiten Montagefläche (56). Die Basis ist mit der Arbeitsmaschine zu verbinden und hat mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg (58), der sich durch die Basis von der ersten Montagefläche zur zweiten Montagefläche erstreckt. Der Hydraulikventilstapel hat auch eine permanente Ventilanordnung (94), die konfiguriert ist, um eine permanente Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern, und eine optionale Ventilanordnung (100), die konfiguriert ist, um eine optionale Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern. Die permanente Ventilanordnung ist mit der ersten Montagefläche der Basis zu verbinden, während die optionale Ventilanordnung mit der zweiten Montagefläche der Basis zu verbinden ist. Sowohl die permanenten als auch die optionalen Ventilanordnungen haben mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg (160, 140) in Verbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der Basis.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf einen hydraulischen Ventilstapel und insbesondere auf einen erweiterbaren Hydraulikventilstapel.
Hintergrund
Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radlader, integrierte Werkzeugträger, differentialgelenkte Lader, Ackerbautraktoren und andere Arbeitsmaschinen haben eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen, die an der Arbeitsmaschine anzubringen sein können, um unterschiedliche Aufgaben auszuführen. Diese Arbeitswerkzeuge können hydraulisch betätigt sein und Ventilanordnungen erfordern, die in Strömungsmittelverbindung mit einer Pumpe und einem Tank sind. Wenn mehrere Arbeitswerkzeuge gleichzeitig an der Arbeitsmaschine angebracht sind, kann die Strömungsmittelverbindung zwischen den getrennten Ventilanordnungen und der Pumpe und dem Tank schwierig sein und eine komplexe und teure Weiterleitung von hydraulischen Strömungsmittelleitungen erfordern.

Ein Verfahren zur Verringerung der Komplexität und der Kosten, die damit assoziiert sind, strömungsmittelmäßig und simultan die Vielzahl von Arbeitswerkzeugen mit einer gemeinsamen Pumpe und einem Tank zu verbinden, kann aufweisen, die getrennten Ventilanordnungen in einem Ventilstapel mit einem gemeinsamen Strömungsmittelversorgungsdurchlassweg und einem gemeinsamen Rückleitungsdurchlassweg zusammenzubringen. Der gemeinsame Versorgungsdurchlassweg des Ventilstapels kann strömungsmittelmäßig mit der Pumpe über eine erste gemeinsame hydraulische Strömungsmittelleitung verbunden sein, während der gemeinsame Rückleitungsdurchlassweg strömungsmittelmäßig mit dem Tank über eine zweite gemeinsame hydraulische Strömungsmittelleitung verbunden sein kann. Ein solches Verfahren wird beschrieben im US-Patent 4 664 220 (das '220-Patent), das an Ruther u. A. am 12. Mai 1987 ausgegeben wurde. Das '220-Patent beschreibt einen Stapel von funktionellen Steuerventilen, die zusammen in einer quer angeordneten Seite an Seite liegenden Anordnung montiert sind. Jedes der Steuerventile hat eine Hydraulikarmatur, die strömungsmittelmäßig das Ventil mit seinem jeweiligen funktionellen Element eines Fahrzeugs verbindet.

Obwohl der Ventilstapel des '220-Patentes einen Teil der Komplexität und der Kosten reduzieren kann, die mit der Strömungsmittelverbindung von mehreren Steuerventilen verbunden sind, kann die Befestigungskonfiguration dieser Ventile problematisch sein. Beispielsweise werden, wie in 2 des '220-Patentes veranschaulicht, die funktionellen Steuerventile durch Bolzen bzw. Schrauben zusammengehalten, die sich von einer Seite des Stapels zur anderen Seite des Stapels zum Gewindeeingriff mit Muttern erstrecken, wodurch sandwichartig der gesamte Stapel der Steuerventile zwischen den Schrauben und Muttern aufgenommen wird. In dieser Konfiguration muss der gesamte Stapel von Steuerventilen demontiert werden, um den Stapel zu erweitern, um zusätzliche Steuerventile in den Stapel zu montieren. Jedes Mal wenn der Stapel der Steuerventile auseinander genommen wird, können Verunreinigungen in den Ventilstapel eingeleitet werden, die die Komponentenlebensdauer der Steuerventile verkürzen können und möglicherweise eine Fehlfunktion verursachen können. Weil der gesamte Stapel auseinander genommen werden muss, kann zusätzlich der Erweiterungsprozess zeitaufwändig und arbeitsaufwendig sein und kann die Wahrscheinlichkeit einer nicht ordnungsgemäßen Montage steigern.

Der offenbarte Hydraulikventilstapel ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf einen Hydraulikventilstapel für eine Arbeitsmaschine gerichtet. Der Hydraulikventilstapel weist eine Basis mit einer ersten Montagefläche und einer zweiten Montagefläche auf. Die Basis ist mit der Arbeitsmaschine zu verbinden und hat mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg, der sich durch die Basis von der ersten Montagefläche zur zweiten Montagefläche erstreckt. Der Hydraulikventilstapel weist auch eine permanente Ventilanordnung auf, die konfiguriert ist, um eine permanente Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern. Die permanente Ventilanordnung ist mit der ersten Montagefläche der Basis zu verbinden und hat mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg in Verbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der Basis. Die Hydraulikventilanordnung weist weiter eine optionale Ventilanordnung auf, die konfiguriert ist, um eine optionale Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern. Die optionale Ventilanordnung ist mit der zweiten Montagefläche der Basis zu verbinden und hat mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg in Verbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der Basis.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur Erweiterung eines Hydraulikventilstapels mit mindestens einer permanenten Ventilanordnung gerichtet, die mit einer Basis verbunden ist. Das Verfahren weist auf, eine Endplatte von dem Ventilstapel zu entfernen, während die mindestens eine permanente Ventilanordnung mit der Basis verbunden bleibt. Das Verfahren weist auch auf, betriebsmäßig eine optionale Ventilanordnung mit der Basis zu verbinden und die Endplatte erneut zu montieren.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren gerichtet, um einen Hydraulikventilstapel zu halten, der mindestens eine permanente Ventilanordnung besitzt, die mit einer Basis verbunden ist. Das Verfahren weist auf, eine Endplatte oder eine Einlassabdeckung von dem Hydraulikventilstapel zu entfernen, während mindestens eine der möglichen Vielzahl von permanenten Ventilanordnungen und die mindestens eine optionale Ventilanordnung mit der Basis verbunden bleibt. Das Verfahren weist weiter auf, auf eine der möglichen Vielzahl von permanenten Ven tilanordnungen und die mindestens eine optionale Ventilanordnung zuzugreifen und die Endplatten oder die Einlassabdeckung erneut zu montieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine diagrammartige Darstellung einer beispielhaften offenbarten Arbeitsmaschine; und

2 ist eine diagrammartige und schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Hydraulikventilstapels für die Arbeitsmaschine der 1.

Detaillierte Beschreibung
1 veranschaulicht ein Beispiel einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine 10 kann eine feste oder eine mobile Maschine sein, die eine gewisse Art eines Betriebs ausführt, der mit einem Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise Bergbau, Bau, Ackerbau oder irgend ein anderer in der Technik bekannter Industriezweig. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine 10 ein Radlader, ein Baggerlader, ein integrierter Werkzeugträger, ein differentialgelenkter Lader oder irgend eine andere in der Technik bekannte Arbeitsmaschine sein. Die Arbeitsmaschine 10 kann erste und zweite permanente Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen 12, 14 aufweisen, die konfiguriert sind, um ein Arbeitswerkzeug 16 mit der Arbeitsmaschine 10 zu koppeln, und eine optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18. Für die Zwecke dieser Offenbarung kann der Ausdruck "permanente Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung" eine Betätigungsvorrichtung aufweisen, die als eine Standardausrüstung bei neu hergestellten Arbeitsmaschinen 10 vorgesehen ist. Im Gegensatz dazu kann der Ausdruck "optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung" eine Betätigungsvorrichtung aufweisen, die nicht notwendigerweise als ein Standardausrüstungsgegenstand bei neu hergestellten Arbeitsmaschinen 10 vorgesehen ist, jedoch durch einen speziellen Kunden oder Bediener zur Anwendung bei der Arbeitsmaschine 10 auszuwählen ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die Arbeitsmaschine 10 eine andere Anzahl von Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen aufweisen kann, als in 1 abgebildet.
Wie in 2 veranschaulicht, können die ersten und zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen 12 und 14 jeweils ein Paar von Hydraulikzylindern 20 aufweisen. Die Hydraulikzylinder 20 können das Arbeitswerkzeug 16 mit einem (nicht gezeigten) Rahmen der Arbeitsmaschine 10 verbinden, und zwar über eine direkte Schwenkverbindung, über ein Gelenksystem, wobei jeder der Hydraulikzylinder 20 ein oder mehrere Glieder in dem Gelenksystem bzw. Verbindungssystem bildet, oder in irgend einer anderen geeigneten Weise. Jeder der Hydraulikzylinder 20 kann ein Rohr 22 und eine Kolbenanordnung 24 aufweisen, die in dem Rohr 22 angeordnet ist. Das Rohr 22 oder die Kolbenanordnung 24 können schwenkbar mit dem Rahmen verbunden sein, während das andere Teil, d. h. das Rohr 22 oder die Kolbenanordnung 24, schwenkbar mit dem Arbeitswerkzeug 16 oder mit einem Verbindungsglied verbunden sein können, welches mit dem Arbeitswerkzeug 16 verbunden ist. Es wird in Betracht gezogen, dass das Rohr 22 und/oder die Kolbenanordnung 24 alternativ fest entweder mit dem Rahmen oder mit dem Arbeitswerkzeug 16 verbunden sein können, oder zwischen zwei oder mehr Gliedern des Rahmens angeschlossen sein können.
Jeder der Hydraulikzylinder 20 kann eine erste Kammer 26 und eine zweite Kammer 28 aufweisen, die von der Kolbenanordnung 24 getrennt werden. Die ersten und zweiten Kammern 26, 28 können selektiv mit einem unter Druck gesetzten Strömungsmittel versorgt werden, und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel kann ablaufen, um zu bewirken, dass die Kolbenanordnung 24 sich innerhalb des Rohrs 22 verschiebt, wodurch die effektive Länge der Hydraulikzylinder 20 verändert wird. Das Ausfahren und Zurückziehen der Hydraulikzylinder 20 kann dahingehend wirken, dass es dabei hilft, das Arbeitswerkzeug 16 zu bewegen.
Die Kolbenanordnung 24 kann einen Kolben 30 aufweisen, der axial mit dem Rohr 22 ausgerichtet ist und darin angeordnet ist, und eine Kolbenstange 32, die mit dem Rahmen oder dem Arbeitswerkzeug 16 zu verbinden ist. Der Kolben 30 kann zwei entgegengesetzte hydraulische Oberflächen aufweisen, wobei eine jeweils mit jeder der ersten und zweiten Kammern assoziiert ist. Eine Unausgeglichenheit der Kraft, die von dem Strömungsmitteldruck erzeugt wird, der auf die beiden Oberflächen wirkt, kann bewirken, dass die Kolbenanordnung 24 sich axial innerhalb des Rohrs 22 bewegt. Beispielsweise kann eine Kraft, die auf die erste hydraulische Oberfläche 34 wirkt, die größer ist, als eine Kraft, die auf eine zweite entgegengesetzte hydraulische Oberfläche 36 wirkt, bewirken, dass die Kolbenanordnung 24 sich verschiebt und die effektive Länge der Hydraulikzylinder 20 vergrößert. Wenn eine Kraft, die auf die zweite hydraulische Oberfläche 36 wirkt, die größer als eine Kraft ist, die auf die erste hydraulische Oberfläche 34 wirkt, kann sich in ähnlicher Weise die Kolbenanordnung 24 innerhalb des Rohrs 22 zurückziehen und die effektive Länge der Hydraulikzylinder 20 verringern. Ein (nicht gezeigtes) Dichtungsglied, wie beispielsweise ein O-Ring, kann mit dem Kolben 30 verbunden sein, um einen Strömungsmittelfluss zwischen einer Innenwand des Rohrs 22 und einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Kolbens 30 einzuschränken.
Das Arbeitswerkzeug 16 kann eines von einer Vielzahl von entfernbare anzubringenden Arbeitswerkzeugen sein. In einem Ausführungsbeispiel kann das Arbeitswerkzeug 16 ein hydraulisch betriebener Besen bzw. eine Kehrvorrichtung sein. Der Besen kann durch das Ausfahren und Zurückziehen der Hydraulikzylinder 20 angehoben und abgesenkt werden, die mit der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 assoziiert sind, kann durch das Ausfahren und Zurückziehen der Hydraulikzylinder 20 gekippt werden, die mit der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 assoziiert sind, und kann um eine Achse 37 durch eine optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 gedreht werden. Es wird in Betracht gezogen, dass das Arbeitswerkzeug 16 alternativ ein anderes entfernbar anzubringendes Arbeitswerkzeuges sein kann, als ein Besen bzw. eine Kehrvorrichtung, wie beispielsweise ein Schneepflug, ein Seitenflügel, eine Förderschnecke, ein Hammer oder irgend ein anderes geeignetes ent fernbar anzubringendes Arbeitswerkzeug.
Die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 kann irgend eine hydraulisch betätigte Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um eine Bewegung des Arbeitswerkzeuges 16 zu beeinflussen. Wie in 2 veranschaulicht, kann die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 ein Motor mit einem ersten Durchlassweg 39 und einem zweiten Durchlassweg 41 sein. Unter Druck gesetztes Strömungsmittel, welches in die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 aus dem ersten Durchlassweg 39 fließt, kann eine Drehung des Arbeitswerkzeuges 16 um die Achse 37 im Uhrzeigersinn bewirken. Im Gegensatz dazu kann unter Druck gesetztes Strömungsmittel, welches in die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 vom zweiten Durchlassweg 41 fließt, eine Drehung des Arbeitswerkzeuges 16 gegen den Uhrzeigersinn verursachen. Nach dem Durchlaufen von einem der ersten und zweiten Durchlasswege 39, 41 durch den Motor der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 kann das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zum Tank 40 durch den anderen der ersten und zweiten Durchlasswege 39, 41 ablaufen. Es wird in Betracht gezogen, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel, welches vom ersten Durchlassweg 39 durch den Motor der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 fließt, alternativ eine Drehung des Besens bzw. der Bürste gegen den Uhrzeigersinn verursachen kann, und dass entsprechend ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel, welches vom zweiten Durchlassweg 41 durch den Motor der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 fließt, eine Drehung des Besens bzw. der Bürste im Uhrzeigersinn verursachen kann.
Der Tank 40 kann ein Reservoir bilden, welches konfiguriert ist, um eine Strömungsmittelversorgung zu enthalten. Das Strömungsmittel kann beispielsweise ein extra dafür vorgesehenes Hydrauliköl, ein Motorschmieröl, ein Getriebeschmieröl oder irgend ein anderes in der Technik bekanntes Strömungsmittel aufweisen. Ein oder mehrere Hydrauliksysteme innerhalb der Arbeitsmaschine 10 können Strömungsmittel vom Tank 40 abziehen und Strömungsmittel zu ihm zurückleiten. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Hydrauliksystem 38 mit mehreren getrennten Strömungsmitteltanks verbunden sein kann.
Die Arbeitsmaschine 10 kann ein Hydrauliksystem 38 mit einer Vielzahl von Strömungsmittelkomponenten aufweisen, die zusammen arbeiten, um die Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen der Arbeitsmaschine 10 zu bewegen. Insbesondere kann das Hydrauliksystem 38 eine Quelle 42 aufweisen, die konfiguriert ist, um das Strömungsmittel unter Druck zu setzen, und einem Hydraulikventilstapel 44, der konfiguriert ist, um selektiv das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zu den Hydraulikzylindern 20 und der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 hin zu leiten und von diesen weg zu leiten. Es wird in Betracht gezogen, dass das Hydrauliksystem 38 zusätzliche und/oder andere Komponenten aufweisen kann, wie beispielsweise Akkumulatoren, einschränkende Zumessöffnungen, Rückschlagventile, Druckentlastungsventile, Nachfüllventile, Druck ausgleichende Durchlasswege und andere in der Technik bekannte Komponenten.
Die Quelle 42 kann konfiguriert sein, um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu erzeugen, und kann eine Pumpe aufweisen, wie beispielsweise eine Pumpe mit variabler Verdrängung, eine Pumpe mit fester Verdrängung, eine Pumpe mit variabler Lieferung oder irgend eine andere Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel, die in der Technik bekannt ist. Die Quelle 42 kann betriebsmäßig mit einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle der Arbeitsmaschine 10 verbunden sein, beispielsweise durch eine Gegenwelle bzw. Keilwelle 46, durch einen (nicht gezeigten) Riemen, durch eine (nicht gezeigte) elektrische Schaltung, oder in irgend einer anderen geeigneten Weise. Alternativ kann die Quelle 42 indirekt mit der Leistungsquelle über einen (nicht gezeigten) Drehmomentwandler, über ein (nicht gezeigtes) Getriebegehäuse oder in irgend einer anderen geeigneten Weise verbunden sein. Es wird in Betracht gezogen, dass mehrere Quellen für unter Druck gesetztes Strömungsmittel verbunden sein können, um unter Druck gesetztes Strömungsmittel zum Hydrauliksystem 38 zu liefern.
Der Hydraulikventilstapel 44 kann an der Arbeitsmaschine 10 über einen oder mehrere Montageflansche 48 montiert sein. In einem Beispiel kann der Hydraulikventilstapel 44 ein Basisglied 50 mit zwei Montageflanschen 48 aufweisen, und eine Einlassabdeckung 52 mit zwei Montageflanschen 48. Jeder Montageflansch 48 kann ein Durchgangsloch aufweisen, das konfiguriert ist, um Befestigungsmittel aufzunehmen, wie beispielsweise einen (nicht gezeigten) Bolzen bzw. eine (nicht gezeigte) Schraube, der bzw. die mit einer (nicht gezeigten) Gewindebohrung innerhalb des Rahmens der Arbeitsmaschine 10 in Eingriff steht. Es wird in Betracht gezogen, dass eine größere oder geringere Anzahl von Befestigungs- bzw. Montageflanschen 48 in dem Hydraulikventilstapel 44 vorgesehen sein kann, und/oder das Montageflansche 48 an einer anderen Position gelegen sein können.
Das Basisglied 50 kann mehrere Montageflächen und Strömungsmitteldurchlasswege haben. Insbesondere kann das Basisglied 50 eine erste Montagefläche 54 und eine zweite Montagefläche 56 aufweisen, die auf einer Seite des Basisgliedes 50 entgegengesetzt zur ersten Montagefläche 54 gelegen ist. Jeder der ersten und zweiten Montageflächen 54, 56 kann eine oder mehrere Gewindebohrungen 55 aufweisen, die konfiguriert sind, um einen oder mehrere Befestigungsmittel 57 aufzunehmen. Ein erster Strömungsmitteldurchlassweg 58, ein zweiter Strömungsmitteldurchlassweg 60, ein dritter Strömungsmitteldurchlassweg 62 und ein vierter Strömungsmitteldurchlassweg 64 können in dem Basisglied 50 angeordnet sein und sich von der ersten Montagefläche 54 durch das Basisglied 50 zur zweiten Montagefläche 56 erstrecken. Es wird in Betracht gezogen, dass die ersten und zweiten Montageflächen 54 und 56 auf Seiten des Basisgliedes 50 gelegen sein können, die nicht entgegengesetzt zueinander liegenden, und/oder, dass das Basisglied 50 mehr als zwei Montageflächen aufweisen kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Befestigungsmittel 57 alternativ umgekehrt werden können, wobei die Befestigungsmittel 57 an dem Basisglied 50 befestigt sind und konfiguriert sind, um verschraubbar mit der Einlassabdeckung 90 und der Endabdeckung 93 in Eingriff zu kommen.
Die Einlassabdeckung 52 kann strömungsmittelmäßig mit dem Tank 40, mit der Quelle 42 und den Hydraulikzylindern 20 verbunden sein. Beispielsweise kann die Einlassabdeckung 52 einen ersten äußeren Anschluss 66 in Strömungsmittelverbindung mit dem Tank 40 über einen Durchlassweg 68 aufweisen, und einem zweiten äußeren Anschluss 70 in Strömungsmittelverbindung mit der Quelle 42 über einen Durchlassweg 72. Die Einlassabdeckung 52 kann auch einen dritten äußeren bzw. externen Anschluss 74 aufweisen, einen vierten äußeren Anschluss 76, einen fünften äußeren Anschluss 78 und einen sechsten äußeren Anschluss 80 in Strömungsmittelverbindung mit den ersten und zweiten Kammern 26, 28 der Hydraulikzylinder 20 der ersten und zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen 12 und 14, und zwar über Strömungsmitteldurchlasswege 82 bzw. 84 bzw. 86 bzw. 88. Jeder der äußeren Anschlüsse der Einlassabdeckung 52 kann sich von einer Außenfläche 90 durch die Einlassabdeckung 52 zu einer inneren Oberfläche 92 erstrecken. Es wird in Betracht gezogen, dass die dritten, vierten, fünften und sechsten äußeren Anschlüsse 74–80 alternativ weggelassen werden könnten, falls erwünscht, und dass die permanenten Ventilanordnungen 94 und/oder 96 äußere Anschlüsse in Verbindung mit den Hydraulikzylindern 20 der ersten und zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen 12, 14 aufweisen.
Der Hydraulikventilstapel 44 kann permanente Ventilanordnungen aufweisen, die zwischen der Innenfläche 92 der Einlassabdeckung 52 und der ersten Montagefläche 54 des Basisgliedes 50 anzuschließen sind, und optionale Ventilanordnungen, die zwischen der zweiten Montagefläche 56 des Basisgliedes 50 und einer Endplatte 93 anzuschließen sind. In einem Beispiel kann der Hydraulikventilstapel 44 eine erste permanente Ventilanordnung 94 aufweisen, die mit der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 assoziiert ist, eine zweite permanente Ventilanordnung 96, die mit der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 assoziiert ist, eine erste optionale Ventilanordnung 98, die mit einem Fahrsteuermerkmal der Arbeitsmaschine 10 assoziiert ist, und eine zweite optionale Ventilanordnung 100, die mit der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 assoziiert ist. Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche oder weniger permanente Ventilanordnungen und optionale Ventilanordnungen in dem Hydraulikventilstapel 44 vorgesehen sein können, dass die Lage der ersten und zweiten permanenten Ventilanordnungen 94, 96 austauschbar sein kann, und/oder, dass die Lage der optionalen Ventilanordnungen 98, 100 austauschbar sein kann.
Die erste permanente Ventilanordnung 94 kann mindestens ein Proportionalventilelement 102 aufweisen, das konfiguriert ist, um den Fluss des Strömungsmittels zu und von den hydraulischen Zylindern 20 der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 zuzumessen. Insbesondere kann das Proportionalventilelement 102 in Strömungsmittelverbindung mit dem Durchlassweg 68 über einen Durchlassweg 104 sein, in Verbindung mit dem Durchlassweg 72 über einen Durchlassweg 106, in Verbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 86 über einen Durchlassweg 108 und in Verbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 88 über einen Durchlassweg 110.
Das Proportionalventilelement 102 kann gegen eine Federvorspannung elektromagnetbetätigt sein, um sich zwischen einer ersten Position, in der unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Quelle 42 in eine der ersten und zweiten Kammern 26, 28 der Hydraulikzylinder 20 fließen kann, die mit der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 assoziiert sind, während gestattet wird, dass das Strömungsmittel von der anderen Kammer, d. h. der ersten oder zweiten Kammer 26, 28 zum Tank 40 abfließt, einer zweiten Position, in der die Flussrichtungen umgekehrt sind, und einer dritten Position zu bewegen, in der der Strömungsmittelfluss von sowohl der ersten als auch der zweiten Kammer 26, 28 abgeblockt ist. Die Lage des Proportionalventilelementes 102 zwischen den ersten, zweiten und dritten Positionen kann eine Flussrate des unter Druck gesetzten Strömungsmittels bestimmen, die in die ersten und zweiten Kammern 26, 28 hinein und aus diesen heraus gerichtet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass ein Proportio nalventilelement 102 die Füllungs- und Ablauffunktionen für beide Hydraulikzylinder 20 der ersten permanenten Ventilanordnung 12 steuern kann, oder alternativ, dass zwei Proportionalventilelemente 102 in der ersten permanenten Ventilanordnung 94 vorgesehen sein können und mit jedem Hydraulikzylinder 20 assoziiert sind. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Proportionalventilelement 102 alternativ weggelassen werden kann, und dass mehrere unabhängige Zumessventile eingerichtet sein können, die die Füllungs- und Ablauffunktionen von jeder der ersten und zweiten Kammern 26, 28 für jeden Hydraulikzylinder 20 in der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 steuern.
Die zweite permanente Ventilanordnung 96 kann mindestens ein Proportionalventilelement 112 aufweisen, das konfiguriert ist, um den Fluss des Strömungsmittels zu und von dem Hydraulikzylindern 20 der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 zuzumessen. Insbesondere kann das Proportionalventilelement 112 in Strömungsmittelverbindung mit dem Durchlassweg 68 über einen Durchlassweg 114 sein, in Verbindung mit dem Durchlassweg 72 über einen Durchlassweg 116, in Verbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 82 über einen Durchlassweg 118 und in Verbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 84 über einen Durchlassweg 120.
Das Proportionalventilelement 112 kann gegen eine Federvorspannung elektromagnetbetätigt sein, um sich zwischen einer ersten Position, in der unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Quelle 42 in eine der ersten und zweiten Kammern 26, 28 der Hydraulikzylinder 20 fließen kann, die mit der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 assoziiert sind, während gestattet wird, dass das Strömungsmittel von der anderen Kammer, d. h. der ersten oder zweiten Kammer 26, 28 zum Tank 40 abläuft, einer zweiten Position, in der die Flussrichtungen umgekehrt sind, und einer dritten Position zu bewegen, in der ein Strömungsmittelfluss sowohl aus der ersten Kammer als auch aus der zweiten Kammer 26, 28 abgeblockt wird. Die Lage des Proportionalventilelementes 112 zwischen den ersten, zweiten und dritten Positionen kann eine Flussraten des unter Druck gesetzten Strömungsmittels bestimmen, die in die ersten und zweiten Kammern 296, 28 hinein und aus diesen heraus gerichtet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass ein Proportionalventilelement 112 die Füllungs- und Ablauffunktionen für beide Hydraulikzylinder 20 der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 steuern kann, oder alternativ dass zwei Proportionalventilelemente 112 innerhalb der zweiten permanenten Ventilanordnung 96 vorgesehen sein können und mit jedem Hydraulikzylinder 20 assoziiert sein können. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Proportionalventilelement 112 alternativ weggelassen werden kann, und das mehrere Unabhängige Zumessventile eingerichtet sein können, die die Füllungs- und Ablauffunktionen von jeder der ersten und zweiten Kammern 26, 28 für jeden Hydraulikzylinder 20 in der zweiten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 14 steuern.
Die erste optionale Ventilanordnung 98 kann ein erstes Proportionalventilelement 122 und ein zweites Proportionalventilelement 124 aufweisen, die konfiguriert sind, um die Druckfluktuationen innerhalb der Hydraulikzylinder 20 der ersten permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 12 zu reduzieren. Insbesondere kann das erste Proportionalventilelement 122 in Strömungsmittelverbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 88 über einen Durchlassweg 126 sein, und in Verbindung mit dem Tank 40 über einen Durchlassweg 128, um selektiv zu gestatten, dass Strömungsmittel innerhalb der zweiten Kammer 28 der Hydraulikzylinder 20 zum Tank 40 abläuft. Das zweite Proportionalventilelement 124 kann in Strömungsmittelverbindung mit dem Strömungsmitteldurchlassweg 86 über einen Durchlassweg 130 sein, und in Verbindung mit einem Akkumulator 132 über einen Durchlassweg 134 und einen externen Anschluss 135, um selektiv zu gestatten, dass ein Fluss aus der ersten Kammer 26 der Hydraulikzylinder 20 in den Akkumulator 132 hinein und aus diesen heraus auftritt.
Jedes der ersten und zweiten Proportionalventilelemente 122, 124 kann gegen eine Federvorspannung elektromagnetbetätigt sein, um sich zwischen einer Flussdurchlassposition und einer Flussblockierungsposition zu bewegen. Die Lage der ersten und zweiten Proportionalventilelemente 122, 124 zwischen den ersten und zweiten Positionen kann eine Flussrate des unter Druck gesetzten Strömungsmittels bestimmen, die in die ersten und zweiten Kammern 26, 28 hinein und aus diesen heraus gerichtet ist. Dadurch, dass selektiv gestattet wird, dass Strömungsmittel aus der zweiten Kammer 28 zum Tank 40 fließt, und dass Strömungsmittel von der ersten Kammer 26 in den Akkumulator 132 hinein und aus diesen heraus während der Fahrt der Arbeitsmaschine 10 fließt, kann das Springen bzw. die Auf- und Abbewegung des Arbeitswerkzeuges 16 minimiert werden, wodurch eine besser abgedämpfte Fahrt vorgesehen wird. Es wird in Betracht gezogen, dass ein einziges Proportionalventilelement alternativ die Füllungs- und Ablauffunktionen für beide Hydraulikzylinder 20 der ersten permanenten Ventilanordnung 12 steuern kann.
Die zweite optionale Ventilanordnung 100 kann mindestens ein Proportionalventilelement 136 aufweisen, das konfiguriert ist, um den Fluss des Strömungsmittels durch die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 zuzumessen. Insbesondere kann das Proportionalventilelement 136 in Strömungsmittelverbindung mit dem Durchlassweg 68 über einen Durchlassweg 138 sein, in Verbindung mit dem Durchlassweg 72 über einen Durchlassweg 140 und in Verbindung mit den Durchlasswegen 39 und 41 der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 über die Durchlässe 142, 144 bzw. die externen Anschlüsse 143, 145.
Das Proportionalventilelement 136 kann gegen eine Federvorspannung elektromagnetbetätigt werden, um sich zwischen einer ersten Position, in der unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Quelle 42 in einer ersten Richtung durch die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 fließen kann, einer zweiten Position, in der die Flussrichtung umgekehrt ist, und einer dritten Position zu bewegen, in der ein Strömungsmittelfluss von der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 abgeblockt ist. Die Lage des Proportionalventilelementes 136 zwischen den ersten, zweiten und dritten Positionen kann eine Flussrate des unter Druck gesetzten Strömungsmittels durch die optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 bestimmen. Es wird in Betracht gezogen, dass das Proportionalventilelement 136 alternativ weggelassen werden kann, und dass mehrere unabhängige Zumessventile vorgesehen sein können, die die zwei Flussrichtungen der optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung 18 steuern. Es wird weiter in Betracht gezogen, dass der Akkumulator 132 alternativ in dem Hydraulikventilstapel 44 gelegen sein kann und der externe Anschluss 135 weggelassen werden kann, falls erwünscht.
Die Endplatte 93 kann konfiguriert sein, um die Durchlasswege innerhalb der zweiten optionalen Ventilanordnung 100 abzuschließen. Insbesondere kann die Endplatte 93 ein im Wesentlichen ebenes Plattenglied sein, das mit der zweiten optionalen Ventilanordnung 100 zu verbinden ist, um die Strömungsmitteldurchlasswege 138, 140 abzuschließen. Die Endplatte 93 kann entfernbar sein, um den Hydraulikventilstapel 44 zu erweitern, oder um die ersten und zweiten optionalen Ventilanordnungen 98, 100 zu halten.
Die Befestigungsmittel 57 können konfiguriert sein, um die Einlassabdeckung 52, die ersten und zweiten permanenten Ventilanordnungen und optionalen Ventilanordnungen 94–100 und die Endplatte 93 mit dem Basisglied 50 zu verbinden. In einem Ausführungsbeispiel können sich zwei Befestigungsmittel 57 durch die Einlassabdeckung 52 und die ersten und zweiten permanenten Ventilanordnungen 94, 96 erstrecken, um mit Gewindebohrungen 55 in der ersten Montagefläche 54 des Basisgliedes 50 in Eingriff zu kommen. Zwei zusätzliche Befestigungsmittel 57 können sich durch die Endplatte 93 und die ersten und zweiten optionalen Ventilanordnungen 98, 100 erstrecken, um mit Gewindebohrungen 55 in der zweiten Montagefläche 56 des Basisgliedes 50 in Eingriff zu kommen. Es wird in Betracht gezogen, dass eine größere oder geringere Anzahl von Befestigungsmitteln 57 vorgesehen sein kann, um die Komponenten des Hydraulikventilstapels 44 miteinander zu verbinden. Bei der Erweiterung des Hydraulikventilstapels 44 können die Befestigungsmittel 57 durch längere Befestigungsmittel ersetzt wer den.
Der Hydraulikventilstapel 44 kann Dichtungsvorrichtungen aufweisen, um eine Leckage aus den Ventilanordnungen des Hydraulikventilstapels 44 einzuschränken. Insbesondere kann eine Dichtungsvorrichtung, wie beispielsweise ein O-Ring 146, um jeden Strömungsmitteldurchlassweg zwischen der Einlassabdeckung 52 und der zweiten permanenten Ventilanordnung 96, zwischen der ersten und zweiten permanenten Ventilanordnung 94, 96, zwischen der ersten permanenten Ventilanordnung 94 und dem Basisglied 50, zwischen dem Basisglied 50 und der ersten optionalen Ventilanordnung 98, zwischen den ersten und zweiten optionalen Ventilanordnungen 98, 100 und zwischen der zweiten optionalen Ventilanordnung 100 und der Endplatte 93 angeordnet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Dichtungsvorrichtungen, wie beispielsweise flache Dichtungen, alternativ vorgesehen sein können.
Industrielle Anwendbarkeit
Der offenbarte Hydraulikventilstapel findet mögliche Anwendung in einem System, wo es wünschenswert ist, strömungsmittelmäßig mehrere Strömungsmittelbetätigungsvorrichtungen mit einer gemeinsamen Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel und/oder einem gemeinsamen Tank zu verbinden. Der offenbarte Hydraulikventilstapel sieht eine Erweiterung des Hydrauliksystems vor, während er die Möglichkeit einer Verunreinigung des Systems reduziert. Der offenbarte Hydraulikventilstapel sorgt auch für verringerte Arbeit, die bei der Instandhaltung und der Erweiterung des Hydraulikventilstapels mit eingeschlossen ist. Die Erweiterung und Instandhaltung des Hydraulikventilstapels 44 wird nun erklärt.
Der Hydraulikventilstapel 44 kann durch das Hinzufügen von permanenten Ventilanordnungen zur Steuerung von zusätzlichen permanenten Funktionen oder Merkmalen der Arbeitsmaschine 10 erweitert werden. Um permanente Ventilanordnungen hinzuzufügen, können Befestigungsmittel 57, die mit der ersten Montagefläche 54 des Basisgliedes 50 in Eingriff sind, von dem Basisglied 50 entfernt werden. Die neue permanente Ventilanordnung kann dann zwischen dem Basisglied 50 und der ersten permanenten Ventilanordnungen 94, zwischen den ersten und zweiten permanenten Ventilanordnungen 94, 96 oder zwischen der zweiten permanenten Ventilanordnungen 96 und der Einlassabdeckung 52 montiert werden. O-Ringe 146 können um die Strömungsmitteldurchlasswege auf jeder Seite der neuen permanenten Ventilanordnungen angeordnet sein, um eine Leckage von dem Hydraulikventilstapel 44 einzuschränken. Wenn man zusätzliche permanente Ventilanordnungen hinzufügt, kann es nötig sein, die Befestigungsmittel 57 durch längere Befestigungsmittel zu ersetzen, um die gesteigerte Länge des Hydraulikventilstapels 44 aufzunehmen.
In ähnlicher Weise kann der Hydraulikventilstapel 44 durch Zugabe von optionalen Ventilanordnungen erweitert werden, um zusätzliche optionale Funktionen oder Merkmale der Arbeitsmaschine 10 zu steuern. Um optionale Ventilanordnungen hinzuzufügen, können Befestigungsmittel 57, die mit der zweiten Montagefläche 56 des Basisgliedes 50 in Eingriff stehen, von dem Basisglied 50 entfernt werden. Die neue optionale Ventilanordnung kann dann zwischen dem Basisglied 50 und der ersten optionalen Ventilanordnung 98 befestigt werden, zwischen den ersten und zweiten optionalen Ventilanordnungen 98, 100 oder zwischen der zweiten optionalen Ventilanordnung 100 und der Endplatte 93. O-Ringe 146 können um die Strömungsmitteldurchlasswege auf jeder Seite der neuen optionalen Ventilanordnung angeordnet sein, um eine Leckage aus dem Hydraulikventilstapel 44 einzuschränken. Wenn man zusätzliche optionale Ventilanordnungen hinzufügt, kann es nötig sein, die Befestigungsmittel 57 durch längere Befestigungsmittel zu ersetzen, um die gesteigerte Länge des Hydraulikventilstapels 44 aufzunehmen.
Die permanenten Ventilanordnungen und optionalen Ventilanordnungen des Hydraulikventilstapels 44 können durch die Entfernung der Befestigungsmittel 57 aus der jeweiligen ersten oder zweiten Montagefläche 54, 56 des Ba sisgliedes 50 gehalten werden, wodurch Zugriff auf die einzelnen permanenten oder optionalen Ventilanordnungen geboten wird. Die Komponenten des Hydraulikventilstapels 44 können dann untersucht, ersetzt, gereinigt, eingestellt oder in anderer Weise instand gehalten werden, wie es periodisch nötig ist. Nach dem Zugriff auf die permanenten oder optionalen Ventilanordnungen und der Ausführung der erforderlichen Instandhaltung können die Befestigungsmittel 57 wieder in der jeweiligen ersten oder zweiten Montagefläche 54, 56 montiert werden.
Weil der Zugriff auf die optionalen Ventilanordnungen gewonnen werden konnte, ohne die permanenten Ventilanordnungen auseinander zu bauen und umgekehrt, kann weniger Verunreinigung in das Hydrauliksystem 38 eingeleitet werden. Die verringerten Verunreinigungsniveaus können eine längere Komponentenlebensdauer des Hydrauliksystems 38 vorsehen und eine gesteigerte Zuverlässigkeit der Arbeitsmaschine 10. Weil weiterhin nur jene Komponenten, die eine Instandhaltung erfordern, oder jene, die mit der erwünschten Erweiterung assoziiert sind, auseinander gebaut werden, können die Instandhaltungs- und Erweiterungsvorgänge vereinfacht werden, was weniger assoziierte Zeit und Arbeitslohn erfordert. Die vereinfachten Instandhaltungs- und Erweiterungsvorgänge können auch die Wahrscheinlichkeit vergrößern, dass die Vorgänge ordnungsgemäß vollendet werden.
Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem Hydraulikventilstapel der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele des Hydraulikventilstapels werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Ausführung der hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.

Claims

Hydraulikventilstapel (44) für eine Arbeitsmaschine (10), der Folgendes aufweist: eine Basis (50) mit einer ersten Montagefläche (54) und einer zweiten Montagefläche (56), wobei die Basis mit der Arbeitsmaschine zu verbinden ist, und die mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg (58) besitzt, der sich durch die Basis von der ersten Montagefläche zur zweiten Montagefläche erstreckt; eine permanente Ventilanordnung (94), die konfiguriert ist, um eine permanente Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern, die mit der ersten Montagefläche der Basis zu verbinden ist, und die mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg (106) in Verbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der Basis hat; und eine optionale Ventilanordnungen (100), die konfiguriert ist, um eine optionale Funktion der Arbeitsmaschine zu steuern, die mit der zweiten Montagefläche der Basis zu verbinden ist, und die mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg (140) in Verbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der Basis hat.
Hydraulikventilstapel nach Anspruch 1, wobei die erste Fläche der Basis konfiguriert ist, um mindestens ein erstes Befestigungsmittel (57) aufzunehmen, um die permanente Ventilanordnung zu halten, und wobei die zweite Fläche der Basis konfiguriert ist, um mindestens ein zweites Befestigungsmittel (57) aufzunehmen, um die optionale Ventilanordnung zu halten.
Hydraulikventilstapel nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine optionale Ventilanordnung ohne Demontage von dem mindestens einen ersten Befestigungsmittel zu entfernen ist.
Hydraulikventilstapel nach Anspruch 1, der weiter eine Endplatte (93) aufweist, die mit der optionalen Ventilanordnung zu verbinden ist und konfiguriert ist, um den mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der optionalen Ventilanordnung abzuschließen.
Hydraulikventilstapel nach Anspruch 1, der weiter eine Einlassabdeckung (90) aufweist, die mit der Arbeitsmaschine und der permanenten Ventilanordnung zu verbinden ist, wobei die Einlassabdeckung mindestens einen externen Anschluss (70) in Strömungsmittelverbindung mit dem mindestens einen Strömungsmitteldurchlassweg der permanenten Ventilanordnung hat.
Verfahren zur Erweiterung eines Hydraulikventilstapels 44 mit mindestens einer permanenten Ventilanordnung (94), die mit einer Basis (50) verbunden ist, wobei das Verfahren aufweist, eine Endplatte (93) von dem Hydraulikventilstapel zu entfernen, während die mindestens eine permanente Ventilanordnung mit der Basis verbunden bleibt; betriebsmäßig eine optionale Ventilanordnungen (100) mit der Basis zu verbinden; und die Endplatte erneut zu montieren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine permanente Ventilanordnung mit der Basis über mindestens ein erstes Befestigungsmittel (57) verbunden ist, und wobei das Entfernen die Entfernung von mindestens einem zweiten Befestigungsmittel (57) und das Lösen der Endplatte aufweist, während das mindestens eine erste Befestigungsmittel verbunden bleibt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das betriebsmäßige Verbinden aufweist, die optionalen Ventilanordnungen mit einer Seite der Basis gegenüberliegend zur permanenten Ventilanordnungen zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das betriebsmäßige Verbinden aufweist, die optionale Ventilanordnung mit einer existierenden optionalen Ventilanordnung (98) zu verbinden, die mit der Basis zu verbinden ist.
Arbeitsmaschine (10), die Folgendes aufweist: eine Quelle (42) für unter Druck gesetztes Strömungsmittel; ein Reservoir (40); mindestens eine permanente Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung (94); mindestens eine optionale Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung (100); und den Hydraulikventilstapel (44) nach einem der Ansprüche 1–5 in Strömungsmittelverbindung mit der Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel, dem Reservoir, der mindestens einen permanenten Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung und der mindestens einen optionalen Strömungsmittelbetätigungsvorrichtung.