EP3058236A1

EP3058236A1 - Steuervorrichtung

Info

Publication number: EP3058236A1
Application number: EP14780756.4A
Authority: EP
Inventors: Sascha Alexander Biwersi; Marcus Hettiger; Marcus Simon Specks; Christoph Stönner; Marcus Karl Pfeiffer; Erik LAUTER
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: US10119558B2; CN205663670U; US20160258450A1; WO2015055276A1; DE102013017093A1; EP3058236B1

Abstract

Eine Steuervorrichtung, insbesondere für die hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen, bestehend aus mindestens einem Druckversorgungs(P)- und einem Tank- oder Rücklaufanschluss (T) sowie zwei Nutzanschlüssen (A, B) und zwischen die einzelnen Anschlüsse (P, T, A, B) geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen (10, 14, 16, 18) sowie mit zwei Steuerleitungen (C, Z), die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können, ist dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest eine der Steuerleitungen (C, Z) ein modulartig aufgebauter Funktionsblock (24, 26) angeschlossen ist.

Description

STEUERVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, insbesondere für die hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen, bestehend aus mindestens einem Druckversorgungs- und einem Tank- oder Rück- laufanschluss sowie zwei Nutzanschlüssen und zwischen die einzelnen Anschlüsse geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen sowie zwei Steuerleitungen, die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können.

Durch die DE 42 30 183 C2 ist eine Steuervorrichtung für Hydromotoren, mit wenigstens einem Wegeschieber bekannt, der über eine Zulaufleitung mit einer Pumpe als Druckversorgungseinrichtung, über eine Ablaufleitung mit einem Tank- oder Rücklaufanschluss und über wenigstens eine Arbeitsleitung mit einem der Hydromotoren verbindbar ist, mit einem in der Zulaufleitung angeordneten Zulaufregler, mit einer über eine richtungsabhän- gig aktivierbare Lastdruckfühlstelle im Wegeschieber an die Arbeitsleitung anschließbaren, einen lastabhängigen Steuerdruck führenden Steuerleitung, und mit mindestens einer von der Steuerleitung über den Wegeschieber zur Ablaufleätung führenden Entlastungsleitung, in der wenigstens ein Sicherheitsventil angeordnet ist, das bei Erreichen einer vorbestimmten Lastdruck- oder Bewegungsgrenze in eine Durchgangsstellung schaltbar ist, wobei die Entlastungsleitung im Wegeschieber richtungsabhängig und synchron mit der jeweils aktivierten Lastdruckfühlstelle auf Durchgang schaltbar ist. Dadurch, dass bei der bekannten Lösung das Sicherheitsventil in einem zwischen dem Durchgang im Wegeschieber und der Ablaufleitung liegenden Abschnitt der Entlastungsleitung angeordnet ist, bleibt der das Sicherheitsventil enthaltende Abschnitt der Entlastungsleitung so lange drucklos, bis das Sicherheitsventil für die Überwachung der ihm zugeordneten Bewegungsrichtung des Hydromotors gebraucht wird. Hierdurch ist mit der bekannten Lösung sichergestellt, dass für jede Bewegungsrichtung unabhängig verschiedene Sicherheitsventile definiert werden können. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Steuervorrichtung unter Beibehalten ihrer vorstehend beschriebenen Vorteile dahingehend weiter zu verbessern, dass ihr Funktionsumfang erhöht ist, um dergestalt auch eine erhöhte Funktionssicherheit erreichen zu können. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Steuer- Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zumindest an eine der Steuerleitungen ein modulartig aufgebauter Funkti- onsblock angeschlossen ist, lassen sich je nach Ausgestaltung des Funktionsblockes weitere Steuerungs- und Regelaufgaben lösen sowie eine Erhöhung der Funktionssicherheit der Gesamt-Steuervorrichtung erreichen. Es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet dahingehender hydraulischer Steuervorrichtungen überraschend, dass er bei geeigneter Ausgestal- tung des modulartig aufgebauten Funktionsblockes bestehende Steuervorrichtungen in Form einer Vielzahl weiterer Ausgestaltungen konzeptionell überarbeiten und dergestalt auch regelmäßig die Funktionssicherheit erhöhen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist vorgesehen, dass der Funktionsblock auf seiner Eingangsseite an eine spezifische Loadsensing-Leitung angeschlossen ist. Die bekannten Druckbegrenzungs- und Abschaltfunktionen für das Lastmeldesignal betrachten regelmäßig nur die sektionsrelevanten Lastmeldedrücke A und B der in dieser Sektion befindlichen Arbeits- oder Nutzanschlüsse. Mit der erfindungsgemäßen Funktionsblock-Lösung ist es möglich, das von den vorherigen Sektionen an dieser Sektion anstehende Signal und das an die nächste Sektion gemeldete Signal (vor und hinter einem Sektionswechselventil) nach außen zu führen und mittels dem Funktionsblock entsprechend zu manipulieren. Auch im Rahmen der zunehmend eingeforderten Sicher- heitserfordernisse eröffnet dies dem Fachmann zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten für dahingehende Steuervorrichtungen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, den jeweils eingesetzten Funktionsblock beispielsweise als Druckbegrenzungsventil auszugestalten und mit dem Steuerdruck einer Loadsensing-Leitung LP anzusteuern, wohingegen bei einer anderen weiter bevorzugten Ausgestaltung der Funktionsblock ein elektromagnetisch schaltbares Wegeventil aufweist, das auf seiner Eingangsseite den Druck aus einer anderen Loadsensing-Leitung LS erhält. Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Steuervorrichtung ist vorgesehen, dass der jeweils zum Einsatz kommende Funktionsblock an eine der Steuerleitungen der Steuervorrichtung angeschlossen wird. Auf diese Art und Weise lassen sich über den Funktionsblock ein etwaiger Ausfall eines Druckminderventils oder ein etwaiger Aus- fall eines elektroproportionalen Druckregelventils, die regelmäßig in solchen Steuervorrichtungen als Steuer- und/oder Regelventile Einsatz finden, kompensieren, was deutlich die Funktionssicherheit dahingehender Steuervorrichtungen erhöht. Dergestalt ist ein modulares System im Hinblick auf die funktionale Sicherheit der hydraulischen Vorsteuerung gemäß DIN EN ISO 13849 bei hydraulisch arbeitenden Maschinen geschaffen. Weitere Funktionsblöcke, die in vorteilhafter Weise einsetzbar sind, sind in Fig. 1 a dargestellt.

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

Sonstige vorteilhafte Merkmalsausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Steuervorrichtung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung in der Art von hydraulischen Schaltplänen die Fig. 1 , 1 a, 1 b, 2, 3a, 3b, 4a, 4b und 5 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtungslösung.

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

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

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

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

Mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten externen LP Loadsensing-Anschlusses nebst zugehöriger Leitung ist es möglich, alle vorherigen Sektionen mit nur einem Druckbegrenzungsventil (mechanisch, elektrisch zuschaltbar oder elektro- proportional) 28 anstelle von bis zu zwei pro Sektion zu begrenzen. Dabei ist Voraussetzung, dass alle Verbraucheranschlüsse der vorherigen Sektionen auf den gleichen niedrigeren Systemdruck begrenzt werden. Des Wei- teren ist es möglich, mit nur einem 2/2-Wegeventil 30 alle vorherigen Sektionen abzuschalten. Über die Loadsensing-Leitung LS nebst dem zugehörigen LS-Anschluss kann der gleiche manipulative Funktionsumfang wie im Rahmen der Loadsensing-Leitung LP realisiert werden, nur dass das Lastmeldesignal der an diesem Anschluss befindlichen Sektion auch noch Mit- berücksichtigung findet. Wie in der Fig. 1 gezeigt, können die Loadsensing-Leitungen LP und/oder LS nebst den zugehörigen Anschlüssen Bestandteil eines Flanschbildes 22 des Ventilblockes 20 für die Steuervorrichtung sein oder im Rahmen üblicher Gewindeanschlüsse ausgeführt werden. So beinhaltet gemäß der Dar- Stellung nach der Fig. 1 der Funktionsblock 24 das anzuschließende Druckbegrenzungsventil 28 und der andere Funktionsblock 26 das Wegeventil 30. Die für die Funktionsblöcke 24, 26 eingezeichneten Anschlussleitungen LS, Z und LP sind mit den korrespondierenden Anschlüssen LS, Z und LP in dem Flanschbild 22 für einen funktionssicheren Gebrauch in fluidführende Verbindung zu bringen. Bei der dahingehenden Ausführungsform ist die Steuerleitung Z optional und kann, wie in der Darstellung nach der Fig. 1 gezeigt, als interne Leckölleitung Z ausgebildet sein oder in die Tankleitung T ausmünden. Zu den Anschlüssen LP und/oder LS können je nach Maschinenkonzept die Anschlüsse LA, LB und LR (Fig. 1 b) mit herausgeführt wer- den. Eine entsprechend geänderte Zeichnung ist in der Fig. 1 b aufgezeigt, die ansonsten der Ausführungsform nach der Fig. 1 entspricht, wobei hier der einfacheren Darstellung wegen die Funktionsblöcke 24, 26 nicht weiter dargestellt sind. Wie des Weiteren die Fig. 1 a zeigt, lassen sich weitere Funktionsblöcke (strichliniert umrahmt) mit ihren Ventileinbaukomponenten, wie sie üblichen hydraulischen Schaltdarstellungen entsprechen, über die Anschlüsse LS, LP und Z an Gesamtsteuervorrichtungen, wie sie beispielhaft in der Fig. 1 und 1 b aufgezeigt sind, wie vorstehend dargelegt entsprechend festlegen, um dergestalt zu geänderten Funktionen für die Steuervorrichtung zu gelangen und um entsprechend die Modularität des Gesamtkonzeptes zu erhöhen. Dabei sind in Blickrichtung auf die Fig. 1 a gesehen auf der linken Seite einzelne Bausteine als Funktionskomponenten dargestellt und auf der gegenüberliegenden rechten Seite Kombinationen dahingehender Bausteine bestehend aus mehreren Ventilfunktionselementen in einem anzuschließenden Funktionsblock. Weitere Logiken mit oder ohne andere Bausteine sind auch für die Loadsensing-Leitungen LA, LB und LR realisierbar (vgl. Fig. 2).

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

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

Betrachtet man nun die Fehlermöglichkeiten in diesem Vorsteuerkreis, wird man feststellen, dass sowohl das Druckminderventil 32 ausfallen kann, als auch die einzelnen elektroproportionalen Regelventile 18 für die einzelnen Steuerschieberseiten. Klemmt beispielsweise das Druckminderventil 32, so wird Hochdruck- mit Niederdruckseite verbunden. Das Gefahrenpotential wird dabei sehr hoch. Klemmt dagegen ein Regelventil 18 in Regelstellung, so würde eine Steuerschiebeseite permanent mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagt werden. Die Folge wäre eine unkontrollierbare Maschinenfunktion. Ist man in diesem Fall nicht in der Lage, die Niederdruckversorgung zu unterbrechen, so ist eine Notbedienung über Handhebel ebenfalls nicht mehr sichergestellt. Zu den heutigen Primärmaßnahmen im Stand der Technik zählen u.a. gewisse Konstruktionsprinzipien für die einzelnen Komponenten. Da auch heute noch Verschmutzung die häufigste Ursache für Ausfälle darstellt, zählen Schutzsiebe oder Filtereinrichtungen 34, wie sie exemplarisch in der Fig. 2 dargestellt sind, in Fluidführungsrichtung vor dem Druckminderventil 32 angeordnet sowie gegebenenfalls vor den Regelventilen 18 ebenfalls zu den weiteren primären Schutzmechanismen. Als Sekundärmaßnahmen können zusätzliche Druckbegrenzungsventile (nicht dargestellt) zum Einsatz kommen. Um eine kostengünstige Alternative zu dem jeweiligen Druckbegrenzungsventil als Sekundärmaßnahme zu schaffen, wurde ein weiterer Funktionsblock 36 für die Auslegung der als Ventilblock 20 aufgezeigten Steuervorrichtung geschaffen. Ein grundsätzlicher Nachteil von Druckbegrenzungsventilen ist der, dass das Ansprechen der Funktion nicht unbedingt für den Maschinenbediener erkennbar ist. D.h., um wirklich das Ansprechen des Druckbegrenzungsventiles und somit die fehlerhafte Funktion des Druck- minderventiles detektieren zu können, wäre neben einem Druckbegrenzungsventil zusätzlich ein Druckschalter oder Drucksensor erforderlich. Dieses verursacht nicht unerhebliche Mehrkosten.

Um diese Mehrkosten zu vermeiden, wird anstelle des bekannten Druckbegrenzungsventiles bei der Steuervorrichtung nach der Fig. 2 innerhalb des Funktionsblockes 36 eine Sicherheitseinrichtung gegen Überdruck zum Einsatz gebracht, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 als Berstscheibe 38 üblicher Bauart ausgebildet ist. Wird der zulässige Druck vor den Regelventilen 18 überschritten, wird die Berstscheibe 38 zerstört und mit Hilfe einer Zulaufdüse 40 vor dem Druckminderventil 32 der Druck vor den Regelventilen 18, insbesondere über die Steuerleitung C komplett abgebaut. Eine Ansteuerung des Ventilschiebers 12 des Wegeven- tiles 14 und somit eine Betätigung der Verbraucher über die Regelventile 18 ist dann nicht mehr möglich. Über eine übliche Handhebelbetätigung (nicht dargestellt) kann die an die Steuervorrichtung angeschlossene Maschine dann immer noch bedient und gegebenenfalls aus einem Gefahrenbereich gebracht werden. Mit dieser erfindungsgemäßen Einrichtung ist es somit möglich, den Fehlerfall ohne Elektronik sofort zu erkennen, und die Maschine kann immer noch mit Hilfe der Handhebelbetätigung in einen„Safe State" gebracht werden. Die Berstscheibe 38 kann im Rahmen eines Funktionsblockes 36 sowohl in der Flansch- oder Anschlussplatte 22 als auch unmittelbar in ei- ner Endplatte des Ventilblockes 20 der Steuervorrichtung integriert werden. In Weiterführung dieses Gedankens und um ein insgesamt modulares System im Hinblick auf die funktionale Sicherheit einer hydraulischen Vorsteuerung gemäß DIN EN ISO 13849 für Maschinen zu erhalten, ist gemäß der Lösungsdarstellung nach den Fig. 3a, 3b an der Anschluss- oder Flanschplat- te 22 des Ventilblockes 20 ein vorgebbares Flanschbild C', C und Z definiert, an dem der Druck zwischen Druckminderventil 32 und den beiden Druckregelventilen 18 abgegriffen werden kann. Des Weiteren ist ein hydraulischer Anschluss C', C vorhanden, an dem der Druck in Fluidströmungs- richtung gesehen hinter dem Druckminderventil 32 ansteht.

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

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

Auch die Fig. 4a, 4b betreffen wiederum einen hydraulischen LS- Steuerblock in der Art der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, mit dem über integrierte Ventilanordnungen 10, 14, 16 und 18 als Steuer- und Re- gelventilbaugruppe einzelne hydraulische Verbraucher angesteuert werden können, die wiederum an die Nutzanschlüsse A und B anschließbar sind. Die hydraulische Energie wird wiederum über eine Druckversorgungseinrichtung P zur Verfügung gestellt, wobei hierzu sowohl Verstell- als auch Konstantpumpen zum Einsatz kommen können. Bei bestimmten mobilen Arbeitsmaschinen wie z.B. Ladekränen, Autokranen, Betonpumpen etc. kann der Fall eintreten, dass über längere Zeit keine hydraulische Betätigung erfolgt. Dabei kann die Steuervorrichtung bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, während das Druckmedium im Gesamthydraulikkreis durch die Betätigung abgegrenzter Subsysteme eine bedeu- tend höhere Temperatur aufweisen kann. Wird nun ein Steuerschieber 12 eines der Wegeventile 14 betätigt, strömt das warme Öl in den Steuerschieber 12 hinein. Da sich Steuerschieber 12 und das ihn umgebende Ventilgehäuse aufgrund von Werkstoff, Gestalt und Umströmung unter Temperatur- einfluss unterschiedlich ausdehnen können, kann es speziell im Winter zu einem Klemmen des jeweiligen Steuer- oder Ventilschiebers 12 im zugeordneten Gehäuse des Wegeventils 14 kommen.

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

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

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

Diese Lösung hat mithin den Vorteil, dass sie auch dann noch funktionieren würde, wenn die Sektionen über eine P-Kanal-Absperrung oder Weichenschaltung sicherheitsbedingt vom eigentlichen Haupthydraulikkreis (nicht dargestellt) getrennt wären. In diesem Fall kann immer noch Druckmedium von P durch den Kanal 68 in die Endplatte und von dort in die T-Kanäle eingespeist werden. Besteht eine solche P-Absperrung nicht, wäre es noch effektiver, würde man entsprechend der Schaltplandarstellung in Fig. 5 über den P-Kanal in die Endplatte gehen, dann über die Düse oder Blende 66 in die T-Kanäle und wieder zurück zur Anschluss- oder Flanschplatte 22. Die- ses hätte dann den Vorteil, dass drei große Kanäle zwecks Wärmeabfuhr gleichzeitig genutzt werden könnten. Im Neutralumlauf wird nun ein über die Blende 66 sowie das offene Schließelement 70 eines sogenannten Cartridge- Ventiles 72 definierter Volumenstrom in den zusätzlichen Kanal 68 eingespeist, durch alle Sektionen in die Endplatte geleitet und dort gezielt in die T-Kanäle und somit zurück zur Anschlussplatte 22 und zum Tank oder Rücklaufanschluss T geführt. Die dahingehende Übergangsstelle 74 ist in Blickrichtung auf die Fig. 4 gesehen rechts dargestellt. Wird nun ein Verbraucher betätigt, so meldet die Lastmeldeleitung (LS-Kette) den Verbraucherdruck in die Anschluss- oder Flanschplatte 22 und gleichzeitig auf das Schließelement 70 des Ventiles 72. Dieses unterbricht die Temperierfunktion durch den zusätzlichen Kanal 68 und sorgt dafür, dass keine unnötigen Verlustleistungen während der Verbraucherbetätigung entstehen. Die Logikanordnung bestehend aus der Blende 66 und dem Schließelement 70 des Ventils 72 kann aufgrund des zusätzlichen Kanales 68 sowohl in der Anschluss- oder Flanschplatte 22 (Fig. 4a) als auch in der Endplatte (Fig. 5) im Ventilblock 20 angeordnet werden. Im ersten Fall wird der zusätzliche Kanal 68 für die Volumenstromführung zur Endplatte in Form des Ventil- blockes 20 hin genutzt; im zweiten Fall wird über diesen Kanal 68 das höchste Lastmeldesignal der LS-Kette zurück in die Endplatte auf das Schließelement 70 des Ventiles 72 gemeldet. Wie bereits erwähnt, hat diese Anordnung in der Endplatte den Vorteil, dass sowohl die großen T-Kanäle als auch der große Druckversorgungskanal P für die Temperierfunktion ge- nutzt werden können, wobei die T- und die P-Anschlüsse dann beide in der Anschluss- oder Flanschplatte 22 angeordnet sind. Im Falle einer P- Kanalabschaltung, einer Prioritäts- oder Weichenschaltung würde diese Anordnung nicht mehr funktionieren. Blende 66 und das Schließelement 70 des Ventils 72 bilden wiederum eine gemeinsame Einheit in Form eines modulartig anschließbaren Funktionsblockes 76. Der dahingehende Funktionsblock 76 kann wiederum direkt im Steuer- oder Ventilblock 20 integriert sein, als auch gemäß der Darstellung nach der Fig. 4a mit Hilfe eines geeigneten Flanschbildes über die Anschluss- oder Flanschplatte 22 an den Steuer- oder Ventilblock 20 adaptiert werden. Gemäß einer nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsform kann der Funktionsblock 76 auch zusammen mit dem Druckminderventil 32 nebst Filtereinrichtung 34 auf der gegenüberliegenden Seite, also in Blickrichtung auf die Fig. 4b gesehen rechts, mittels einer geeigneten Flansch- oder Anschlussplatte 22 an den Ventilblock 20 angeschlossen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Steuervorrichtung, insbesondere für die hydraulische Ansteuerung von Komponenten mobiler Arbeitsmaschinen, bestehend aus mindestens einem Druckversorgungs(P)- und einem Tank- oder Rücklaufanschluss (T) sowie zwei Nutzanschlüssen (A, B) und zwischen die einzelnen Anschlüsse (P, T, A, B) geschalteten Steuer- und/oder Regelventilen (10, 14, 16, 18) sowie mit zwei Steuerleitungen (C, Z), die zumindest eines der Steuer- und/oder Regelventile ansteuern können, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest eine der Steuerleitungen (C, Z) ein modulartig aufgebauter Funktionsblock (24, 26, 36, 42, 44, 46, 48, 50, 64, 76) angeschlossen ist.

Steuervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsblock (24, 26) auf seiner Eingangsseite an eine Loadsen- sing-Leitung (LP, LS) angeschlossen ist.

Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Steuerleitungen eine Leckölleitung (Z) ist und dass der hierfür zum Einsatz kommende Funktionsblock Ventilelemente unterschiedlicher Ausgestaltung aufweist, insbesondere in Form eines Druckbegrenzungsventils (28) oder eines vorzugsweise elektromagnetisch schaltbaren Wegeventils, vorzugsweise ein 2/2-Wegeventil (30) oder eine Blende ist.

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anschluss eines Funktionsblocks (36, 42, 44, 46, 48, 50, 76) an die jeweils andere Steuerleitung (C) diese wahlweise folgende Komponenten aufweist:

- eine Sicherheitseinrichtung (38) gegen Überdruck,

- ein Druckbegrenzungsventil (52),

- eine manuell betätigbare Absperreinheit (54), - ein elektromagnetisch schaltbares Wegeventil (56, 62), oder

- einen einstellbaren Durchflusswiderstand (66).

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abfuhrseite von zwei Steuerleitungen (C, Z) diese mittels eines Druckminderventils (32) oder mittels eines Druckregelventils (18) miteinander fluidführend koppelbar sind.

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Funktionsblock (48, 50, 64) mit einer Sensorik, vorzugsweise mit einer Druck- oder Schaltstellungs- überwachungseinrichtung versehen ist.

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Funktionsblock innerhalb eines Ventilblocks (20) als integraler Bestandteil verschaltet ist.

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Funktionsblock als standardisiertes Modulbauteil an ein genormtes Flanschbild (22) des Ventilblocks (20) anschließbar ist.

Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Steuer- und/oder Regelventile eine Druckwaage, insbesondere eine Individual-Druckwaage (10) ist.

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