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EP2600011A2 - Hydraulisches Wegeventil für das Hubwerk eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs - Google Patents

Hydraulisches Wegeventil für das Hubwerk eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
EP2600011A2
EP2600011A2 EP20120191963 EP12191963A EP2600011A2 EP 2600011 A2 EP2600011 A2 EP 2600011A2 EP 20120191963 EP20120191963 EP 20120191963 EP 12191963 A EP12191963 A EP 12191963A EP 2600011 A2 EP2600011 A2 EP 2600011A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
port
connection
pump
switching position
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20120191963
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2600011A3 (de
Inventor
Reiner Kunz
Simon Ehmann
Joerg Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2600011A2 publication Critical patent/EP2600011A2/de
Publication of EP2600011A3 publication Critical patent/EP2600011A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3122Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/31Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3122Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
    • F15B2211/3127Floating position connecting the working ports and the return line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/32Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/327Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/85978With pump

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic directional control valve according to the preamble of claim 1.
  • the hoist comprises two hydraulic cylinders 12; 14 for lifting and lowering the hoist. These are connected to the first and the second working port of a hydraulic directional control valve 24.
  • the directional control valve also has a pump port connected to a hydraulic pump which can deliver hydraulic fluid from a reservoir tank 18 to the hydraulic cylinders.
  • the directional control valve has a tank connection, which is connected to the storage tank.
  • the hydraulic directional valve is designed as a proportional valve and has four switching positions. In the first switching position, the pump connection, the tank connection and the first and the second working connection are blocked, so that the position of the hoist can not be changed.
  • a fourth switching position is provided, which is designed as a free position, i. the first and second working ports are connected to the tank port with the pump port blocked.
  • the hoist can be freely raised and lowered by externally applied forces.
  • This switching position is used when a working device is mounted on the hoist, which is supported while driving the agricultural vehicle on the ground, it should follow this.
  • the implement may be, for example, a mower.
  • a separate switching valve 42 is provided, with which a further switching state is realized, in which the first working port is connected to the storage tank.
  • This switching valve is blocked in the already explained switching positions of the directional control valve.
  • it is open, wherein the directional control valve is in the second switching position.
  • the hydraulic pump thus promotes no load in the tank, so that no pressure builds up on the hydraulic cylinder.
  • the hoist can only be lowered by the weight of the connected implement.
  • This switching state is used, for example, to lower the hoist before it is brought into the already mentioned open position.
  • the object of the invention is to provide a hydraulic directional control valve in which the separate switching valve can be dispensed with in order to realize said further switching state.
  • this object is achieved in that a fifth switching position is provided, in which the tank connection is connected to the second working port, wherein the pump port and the first working port are locked.
  • the directional valve is equipped with a further, fifth switching position. In this fifth switching position, the pump connection is blocked. In contrast to the solution explained above, the pump delivery flow does not reach the storage tank via the directional control valve derived. The first work connection is also blocked. Through this embodiment of the directional control valve can be dispensed with an additional switching valve.
  • An LS port may be provided on the hydraulic directional control valve connectable to the pressure regulator of the hydraulic pump, the LS port being connected to the pump port in the second and third shift positions, being in the first, fourth and fifth Switching position is connected to the tank connection.
  • Hydraulic hoist controls that operate on the load-sensing principle are known from the prior art. In this case, the load pressure acting on the hydraulic cylinder is fed back to the pressure regulator of the pump in order to regulate the pump pressure. As a result, an energy-saving operation of the hydraulic pump is made possible. With the proposed solution, the application of the load-sensing principle is also possible in fifth Druckzugstand invention.
  • the directional control valve can be designed as a proportional valve in which all fluid connections open and close continuously. This allows the hoist to be moved sensitively, i. as desired by the operator, slow and fast movement speeds can be adjusted with fine gradation.
  • the valve spool can pass through a first transition region between the second and the fourth switching position, in which the pump port is connected to the first working port, the fluid connection being blocked from the first working port to the tank port.
  • the transition between the second and the fourth switching position requires several changes in the connection of the connections of the directional control valve. Due to the introduction of the proposed transition region, which is always only briefly traversed during operation and essentially not used for the motion control, these interconnection changes can be realized particularly easily.
  • the valve spool can pass through a second transition region between the first transition region and the fourth switching position, in which the fluid connection from the tank connection to the first working port opens continuously.
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement with a hydraulic directional control valve 10 according to the invention according to a first embodiment of the invention.
  • the hydraulic cylinder 30 is part of a (not shown) hoist of an agricultural vehicle. By pressurizing the piston bottom side cylinder chamber 31 ago the hoist is lowered.
  • the piston bottom side cylinder chamber 31 is connected to the first working port A of the directional control valve 10.
  • the annular surface side cylinder chamber 32 is connected to the second working port B of the directional control valve 10.
  • the hydraulic cylinder 30 is driven by a hydraulic pump 40 which sucks hydraulic fluid from a storage tank 43 and delivers it under pressure to the hydraulic cylinder 30.
  • the hydraulic pump 40 is connected to the pump port P of the directional control valve 10.
  • the corresponding pump line 41 is connected to a pressure limiting valve 42 which limits the pump pressure upwards, in particular when the pump connection P of the directional control valve 10 is blocked.
  • the corresponding flow is discharged into the storage tank 43.
  • the tank connection T of the directional control valve 10 is likewise connected to the storage tank 43.
  • the directional control valve 10 is held in the first switching position 11 via the two return springs 20 acting in the opposite direction.
  • the pump connection P, the tank connection T and the first and the second working connection A are; B locked.
  • the hoist is thus immovably held in its current position, wherein the hydraulic pump 40 promotes via the pressure relief valve 42 in the storage tank 43.
  • a hydraulic pump with adjustable displacement volume can be provided.
  • the valve spool is moved to the right with the first electromagnetic actuator 21, so that the pump port P is connected to the second working port B and the first working port A is connected to the tank port T. As a result, the hoist is raised.
  • valve spool With the second electromagnetic actuator 22, the valve spool is moved to the left, wherein he successively in the fifth 15, the second 12 and the fourth switching position 14 passes.
  • the pump port P and the first working port A are blocked, the second working port B being connected to the tank port T.
  • the hydraulic fluid in the annular surface-side cylinder chamber 32 is pressurized by the weight of the working device attached to the lifting device, wherein it can flow into the storage tank 43 in a controlled manner via the opening cross-sectional area set in the directional control valve 10. The hoist is thus lowered solely by its own weight.
  • valve slide If the valve slide is now moved further into the second switching position 12, then the pump port P is connected to the first working port A, so that the lifting gear can be pressed down with the implement in addition to its own weight with hydraulic force.
  • Fig. 2 shows a circuit arrangement with a hydraulic directional control valve 10 according to the invention according to a second embodiment of the invention.
  • an LS port LS is provided on the directional control valve 10, which with a pressure regulator 44, a hydraulic adjustment device 45 and a hydraulic pump 40 is connected to an adjustable displacement volume.
  • the pump port P of the directional control valve is connected to the LS port LS.
  • the displacement volume of the hydraulic pump 40 is thus adjusted according to the volume flow required at the hydraulic cylinder 30, so that no excess fluid flow has to be discharged into the storage tank 43.
  • the LS port LS is connected to the tank port T, so that the displacement volume of the hydraulic pump 40 is adjusted substantially to zero.
  • the hydraulic pump 40 thus promotes substantially no hydraulic fluid and accordingly requires very little drive power.
  • the second embodiment of the invention corresponds to the first embodiment, so that in this regard to the comments on Fig. 1 can be referenced.
  • Fig. 3 shows a diagram in which the opening cross-sectional area Q of the various connection paths of the directional control valve is plotted over the movement path s of the valve spool. Not shown are the fluid connections to the LS connection according to the second embodiment of the invention, since only very small volume flows flow, so that the design of the corresponding switching transitions is less critical.
  • the first shift position 11 is arranged in the region of the coordinate origin. In the first switching position 11 all fluid connections are substantially completely closed. There are possibly due to unavoidable leakage volume flows.
  • the fluid connection A-T from the first workport to the tank port opens slightly earlier than the fluid connection P-B from the pump port to the second workport.
  • the opening cross-sectional area of the fluid connection A-T is always greater than the opening cross-sectional area of the fluid connection P-B, so that the hydraulic fluid flowing back into the storage tank is exposed to a small back pressure.
  • the graphs of the two connections P-B and A-T show a fine control range 51 with a smaller pitch, which serves for the sensitive movement of the lifting mechanism. The remaining area with a larger pitch was introduced in order to be able to set large volume flows even by small changes in the gate travel s. As a result, the Monschieberweg and thus the size of the directional control valve can be kept small.
  • the fluid connection B-T opens from the second workport to the tank port. This point marks the beginning of the fifth shift position 15. Again, a fine control range 52 is provided with a low slope. When the end of the fine control region 52 of the fluid connection B-T is reached, the fluid connection P-A also opens from the pump port to the first working port. This point marks the beginning of the second switching position 12.
  • the fluid connection BT reaches its maximum opening cross-sectional area, which remains constantly open up to the mentioned end position. Shortly after the fluid connection BT has reached its maximum opening cross-sectional area, the fluid connection PA also reaches its maximum opening cross-sectional area 50, which drops back to zero during the further movement of the valve slide. there the maximum opening cross-sectional area 50 of the fluid connection PA is smaller than the maximum opening cross-sectional area of the fluid connection BT, so that here too the hydraulic fluid flowing back to the storage tank is exposed to a low back pressure.
  • the maximum 50 of the opening cross-sectional area of the fluid connection P-A marks the end of the second switching position 12.
  • the second switching position 12 terminates slightly earlier.
  • the first transition region 16 starting here extends to the point at which the fluid connection P-A is completely closed.
  • the maximum opening cross-sectional areas of the fluid connections A-T and B-T are the same size.
  • the fourth shift position 14 begins, in which the opening cross-sectional areas of the fluid connections A-T and B-T remain constant.
  • first and second transition regions 16; 17 are only briefly traversed during operation of the directional control valve.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydraulisches Wegeventil (10) mit einem Pumpenanschluss (P), einem Tankanschluss (T) und einem ersten und einem zweiten Arbeitsanschluss (A; B), wobei der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A; B) mit einem Hydraulikzylinder (30) eines Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs verbindbar sind, wobei der Pumpenanschluss (P) mit einer Hydraulikpumpe (40) verbindbar ist,
wobei in einer ersten Schaltstellung (11) der Pumpenanschluss (P), der Tankanschluss (T) und der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A; B) gesperrt sind,
wobei in einer zweiten Schaltstellung (12) der Pumpenanschluss (P) mit dem ersten Arbeitsanschluss (A) und der Tankanschluss (T) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) verbunden sind,
wobei in einer dritten Schaltstellung (13) der Pumpenanschluss (P) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) und der Tankanschluss (T) mit dem ersten Arbeitsanschluss (A) verbunden sind,
wobei in einer vierten Schaltstellung (14) der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A, B) mit dem Tankanschluss (T) verbunden sind, wobei der Pumpenanschluss (P) gesperrt ist.
Erfindungsgemäß ist eine fünfte Schaltstellung (15) vorgesehen, in der der Tankanschluss (T) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) verbunden ist, wobei der Pumpenanschluss (P) und der erste Arbeitsanschluss (A) gesperrt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • In der US 6 971 453 B2 wird mit Bezug auf die dortigen Fig. 1 und 2 das hydraulische Hubwerk eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs beschrieben. Das Hubwerk umfasst zwei Hydraulikzylinder 12; 14 zum Anheben und Absenken des Hubwerks. Diese sind mit dem ersten und dem zweiten Arbeitsanschluss eines hydraulischen Wegeventils 24 verbunden. Das Wegeventil besitzt außerdem einen Pumpenanschluss, der mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, welche Hydraulikfluid aus einem Vorratstank 18 zu den Hydraulikzylindern fördern kann. Weiter besitzt das Wegeventil einen Tankanschluss, der mit dem Vorratstank verbunden ist.
  • Das hydraulische Wegeventil ist als Proportionalventil ausgeführt und besitzt vier Schaltstellungen. In der ersten Schaltstellung sind der Pumpenanschluss, der Tankanschluss und der erste und der zweite Arbeitsanschluss gesperrt, so dass die Stellung des Hubwerks nicht verändert werden kann.
  • In der zweiten Schaltstellung sind der Pumpenanschluss mit dem ersten Arbeitsanschluss und der Tankanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden, so dass das Hubwerk abgesenkt wird, wobei das daran angebrachte Arbeitsgerät gegen den Untergrund gedrückt werden kann.
  • In der dritten Schaltstellung sind der Pumpenanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss und der Tankanschluss mit dem ersten Arbeitsanschluss verbunden, so dass das Hubwerk angehoben werden kann.
  • Weiter ist eine vierte Schaltstellung vorgesehen, die als Freigangstellung ausgebildet ist, d.h. der erste und der zweite Arbeitsanschluss sind mit dem Tankanschluss verbunden, wobei der Pumpenanschluss gesperrt ist. In dieser Schaltstellung kann das Hubwerk durch von außen angreifende Kräfte frei angehoben und abgesenkt werden. Diese Schaltstellung wird verwendet, wenn an dem Hubwerk ein Arbeitsgerät angebracht ist, das während der Fahrt des landwirtschaftlichen Fahrzeugs auf dem Untergrund abgestützt ist, wobei es diesem folgen soll. Bei dem Arbeitsgerät kann es sich beispielsweise um ein Mähwerk handeln.
  • Weiter ist bei der US 6 971 453 B2 ein gesondertes Schaltventil 42 vorgesehen, mit dem ein weiterer Schaltzustand realisiert wird, bei dem der erste Arbeitsanschluss mit dem Vorratstank verbunden ist. Dieses Schaltventil ist in den bereits erläuterten Schaltstellungen des Wegeventils gesperrt. In dem genannten weiteren Schaltzustand ist es geöffnet, wobei sich das Wegeventil in der zweiten Schaltstellung befindet. Die Hydraulikpumpe fördert also ohne Last in den Tank, so dass sich am Hydraulikzylinder kein Druck aufbaut. In diesem Schaltzustand kann das Hubwerk nur durch das Eigengewicht des angeschlossenen Arbeitsgerätes abgesenkt werden. Dieser Schaltzustand wird beispielsweise angewendet, um das Hubwerk abzusenken, bevor es in die bereits angesprochene Freigangstellung gebracht wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Wegeventil zu schaffen, bei dem zur Realisierung des genannten weiteren Schaltzustandes auf das gesonderte Schaltventil verzichtet werden kann.
  • Gemäß dem selbständigen Anspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine fünfte Schaltstellung vorgesehen ist, in der der Tankanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden ist, wobei der Pumpenanschluss und der erste Arbeitsanschluss gesperrt sind. Als Ersatz für das gesonderte Schaltventil wird das Wegeventil mit einer weiteren, fünften Schaltstellung ausgestattet. In dieser fünften Schaltstellung ist der Pumpenanschluss gesperrt. Im Gegensatz zur oben erläuterten Lösung wird der Pumpenförderstrom nicht über das Wegeventil zum Vorratstank abgeleitet. Der erste Arbeitsanschluss ist ebenfalls gesperrt. Durch diese Ausgestaltung des Wegeventils kann auf ein zusätzliches Schaltventil verzichtet werden.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Das hydraulische Wegeventil kann einen linearbeweglichen Ventilschieber aufweisen, bei dessen Bewegung die Schaltstellungen in der Reihenfolge
    • dritte Schaltstellung;
    • erste Schaltstellung;
    • fünfte Schaltstellung;
    • zweite Schaltstellung; und
    • vierte Schaltstellung
    durchlaufen werden. Mit dieser Ausführungsform kann das hydraulische Wegeventil besonders einfach realisiert werden. Im Unterschied zum bekannten Wegeventil muss nur die Lage einer einzigen Feinsteuerkerbe verändert werden, um die erfindungsgemäße fünfte Schaltstellung zu realisieren. Dies wird mit Bezug auf Fig. 3 noch näher erläutert.
  • Es kann ein LS-Anschluss am hydraulischen Wegeventil vorgesehen sein, der mit dem Druckregler der Hydraulikpumpe verbindbar ist, wobei der LS-Anschluss in der zweiten und der dritten Schaltstellung mit dem Pumpenanschluss verbunden ist, wobei er in der ersten, der vierten und der fünften Schaltstellung mit dem Tankanschluss verbunden ist. Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Hubwerkssteuerungen, die nach dem Load-Sensing-Prinzip arbeiten, bekannt. Dabei wird der am Hydraulikzylinder wirkende Lastdruck an den Druckregler der Pumpe zurückgemeldet, um den Pumpendruck zu regeln. Hierdurch wird ein energiesparender Betrieb der Hydraulikpumpe ermöglicht. Mit der vorgeschlagenen Lösung wird die Anwendung des Load-Sensing-Prinzips auch im erfindungsgemäßen fünften Schaltzugstand ermöglicht.
  • Das Wegeventil kann als Proportionalventil ausgeführt sein, in dem sämtliche Fluidverbindungen kontinuierlich öffnen und schließen. Hierdurch kann das Hubwerk feinfühlig bewegt werden, d.h. je nach Wunsch des Bedieners können langsame und schnelle Bewegungsgeschwindigkeiten mit feiner Abstufung eingestellt werden.
  • Der Ventilschieber kann zwischen der zweiten und der vierten Schaltstellung einen ersten Übergangsbereich durchlaufen, in dem der Pumpenanschluss mit dem ersten Arbeitsanschluss verbunden ist, wobei die Fluidverbindung vom ersten Arbeitsanschluss zum Tankanschluss gesperrt ist. Der Übergang zwischen der zweiten und der vierten Schaltstellung erfordert mehrere Änderungen hinsichtlich der Verschaltung der Anschlüsse des Wegeventils. Durch die Einführung des vorgeschlagenen Übergangsbereichs, der im Betrieb immer nur kurzzeitig durchfahren und für die Bewegungssteuerung im Wesentlichen nicht verwendet wird, können diese Verschaltungsänderungen besonders einfach realisiert werden.
  • Der Ventilschieber kann zwischen dem ersten Übergangsbereich und der vierten Schaltstellung einen zweiten Übergangsbereich durchlaufen, in dem die Fluidverbindung vom Tankanschluss zum ersten Arbeitsanschluss kontinuierlich öffnet. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine einfache Realisierung des Wegeventils ermöglicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
  • Fig. 1
    eine Schaltungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    Fig. 2
    eine Schaltungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
    Fig. 3
    ein Diagramm, in dem die Öffnungsquerschnittsfläche der verschiedenen Verbindungspfade des Wegeventils über dem Bewegungsweg des Ventilschiebers aufgetragen ist.
  • Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventil 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Hydraulikzylinder 30 ist Bestandteil eines (nicht dargestellten) Hubwerks eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs. Durch Druckbeaufschlagung vom kolbenbodenseitigen Zylinderraum 31 her wird das Hubwerk abgesenkt. Der kolbenbodenseitige Zylinderraum 31 ist dabei am ersten Arbeitsanschluss A des Wegeventils 10 angeschlossen. Durch Druckbeaufschlagung vom gegenüberliegenden ringflächenseitigen Zylinderraum 32 her wird das Hubwerk angehoben. Der ringflächenseitige Zylinderraum 32 ist dabei am zweiten Arbeitsanschluss B des Wegeventils 10 angeschlossen.
  • Der Hydraulikzylinder 30 wird von einer Hydraulikpumpe 40 angetrieben, welche Hydraulikfluid aus einem Vorratstank 43 ansaugt und unter Druck zum Hydraulikzylinder 30 fördert. Die Hydraulikpumpe 40 ist an den Pumpenanschluss P des Wegeventils 10 angeschlossen. Die entsprechende Pumpenleitung 41 ist an ein Druckbegrenzungsventil 42 angeschlossen, welches den Pumpendruck nach oben begrenzt, insbesondere dann, wenn der Pumpenanschluss P des Wegeventils 10 gesperrt ist. Der entsprechende Förderstrom wird in den Vorratstank 43 abgeleitet. Der Tankanschluss T des Wegeventils 10 ist ebenfalls mit dem Vorratstank 43 verbunden.
  • Das Wegeventil 10 wird über die beiden in entgegensetzter Richtung wirkenden Rückstellfedern 20 in der ersten Schaltstellung 11 gehalten. In der ersten Schaltstellung 11 sind der Pumpenanschluss P, der Tankanschluss T und der erste und der zweite Arbeitsanschluss A; B gesperrt. Das Hubwerk wird also in seiner aktuellen Stellung unbeweglich festgehalten, wobei die Hydraulikpumpe 40 über das Druckbegrenzungsventil 42 in den Vorratstank 43 fördert. Zur Energieeinsparung kann eine Hydraulikpumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen vorgesehen sein. Zwecks Einstellung des dritten Schaltzustandes 13 wird der Ventilschieber mit der ersten elektromagnetischen Betätigung 21 nach rechts verfahren, so dass der Pumpenanschluss P mit dem zweiten Arbeitsanschluss B und der erste Arbeitsanschluss A mit dem Tankanschluss T verbunden sind. Hierdurch wird das Hubwerk angehoben.
  • Mit der zweiten elektromagnetischen Betätigung 22 wird der Ventilschieber nach links verschoben, wobei er nacheinander in die fünfte 15, die zweite 12 und die vierte Schaltstellung 14 gelangt.
  • In der erfindungsgemäßen fünften Schaltstellung 15 sind der Pumpenanschluss P und der erste Arbeitsanschluss A gesperrt, wobei der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Tankanschluss T verbunden ist. Das Hydraulikfluid in dem ringflächenseitigen Zylinderraum 32 wird von dem Gewicht des an dem Hubwerk angebrachten Arbeitsgeräts unter Druck gesetzt, wobei es über die im Wegeventil 10 eingestellte Öffnungsquerschnittsfläche kontrolliert in den Vorratstank 43 abfließen kann. Das Hubwerk senkt sich damit allein aufgrund seines Eigengewichts ab.
  • Wird der Ventilschieber nun weiter in die zweite Schaltstellung 12 bewegt, so ist der Pumpenanschluss P mit dem ersten Arbeitsanschluss A verbunden, so dass Hubwerk mit dem Arbeitsgerät zusätzlich zum Eigengewicht mit hydraulischer Kraft nach unten gedrückt werden kann.
  • In der vierten Schaltstellung 14 sind der erste und der zweite Arbeitsanschluss A; B mit dem Tankanschluss T verbunden, wobei der Pumpenanschluss P gesperrt ist. In dieser Schaltstellung kann sich das Hubwerk frei aufgrund der von außen angreifenden Kräfte bewegen.
  • Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Wegeventil 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform ein LS-Anschluss LS an dem Wegeventil 10 vorgesehen, welcher mit einem Druckregler 44, einer hydraulischen Verstelleinrichtung 45 und einer Hydraulikpumpe 40 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen verbunden ist. In der zweiten und der dritten Schaltstellung 12; 13, in denen der Hydraulikzylinder 30 durch den Fluidstrom der Hydraulikpumpe 40 bewegt werden soll, ist der Pumpenanschluss P des Wegeventils mit dem LS-Anschluss LS verbunden. Das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 40 wird also entsprechend dem am Hydraulikzylinder 30 benötigten Volumenstrom eingeregelt, so dass kein überschüssiger Fluidstrom in den Vorratstank 43 abgeleitet werden muss.
  • In den verbleibenden Schaltstellungen eins 11, vier 14 und fünf 15, in denen die Hydraulikpumpe 40 das Hubwerk nicht antreibt, ist der LS-Anschluss LS mit dem Tankanschluss T verbunden, so dass das Verdrängungsvolumen der Hydraulikpumpe 40 im Wesentlichen auf Null verstellt wird. Die Hydraulikpumpe 40 fördert damit im Wesentlichen kein Hydraulikfluid und benötigt dementsprechend sehr wenig Antriebsleistung.
  • Im Übrigen entspricht die zweite Ausführungsform der Erfindung der ersten Ausführungsform, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen werden kann.
  • Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem die Öffnungsquerschnittsfläche Q der verschiedenen Verbindungspfade des Wegeventils über dem Bewegungsweg s des Ventilschiebers aufgetragen ist. Nicht dargestellt sind die Fluidverbindungen zum LS-Anschluss gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, da hier nur sehr geringe Volumenströme fließen, so dass die Gestaltung der entsprechenden Schaltübergänge wenig kritisch ist.
  • In der Horizontalen ist der Bewegungsweg s des Ventilschiebers aufgetragen. In der Vertikalen ist die Öffnungsquerschnittsfläche Q der entsprechenden Fluidverbindung aufgetragen. Der Koordinatenursprung entspricht der Stellung des Ventilschiebers der durch die beiden Rückstellfedern (Nr. 20; Fig. 1; 2) eingestellt wird.
  • Die erste Schaltstellung 11 ist im Bereich des Koordinatenursprungs angeordnet. In der ersten Schaltstellung 11 sind alle Fluidverbindungen im Wesentlichen vollständig geschlossen. Es finden allenfalls durch unvermeidbare Leckage bedingte Volumenströme statt.
  • Wenn der Ventilschieber in die dritte Schaltstellung 13 bewegt wird, öffnet sich die Fluidverbindung A-T vom ersten Arbeitsanschluss zum Tankanschluss etwas früher als die Fluidverbindung P-B vom Pumpenanschluss zum zweiten Arbeitsanschluss. Darüber hinaus ist die Öffnungsquerschnittsfläche der Fluidverbindung A-T immer größer als die Öffnungsquerschnittsfläche der Fluidverbindung P-B, so dass das in den Vorratstank zurückfließende Hydraulikfluid einem geringen Gegendruck ausgesetzt ist. Die Graphen der beiden Verbindungen P-B und A-T zeigen einen Feinsteuerbereich 51 mit geringerer Steigung, welcher der feinfühligen Bewegung des Hubwerks dient. Der verbleibende Bereich mit größerer Steigung wurde eingeführt, um große Volumenströme auch durch kleine Änderungen des Schieberwegs s einstellen zu können. In der Folge kann der Gesamtschieberweg und damit die Baugröße des Wegeventils klein gehalten werden.
  • Wenn der Ventilschieber von der ersten Schaltstellung 11 in die fünfte Schaltstellung 15 bewegt wird, öffnet zuerst die Fluidverbindung B-T vom zweiten Arbeitsanschluss zum Tankanschluss. Dieser Punkt markiert den Beginn der fünften Schaltstellung 15. Auch hier ist ein Feinsteuerbereich 52 mit geringer Steigung vorgesehen. Wenn das Ende des Feinsteuerbereichs 52 der Fluidverbindung B-T erreicht ist, öffnet auch die Fluidverbindung P-A vom Pumpenanschluss zum ersten Arbeitsanschluss. Diese Stelle markiert den Beginn der zweiten Schaltstellung 12.
  • Wird der Ventilschieber nun noch weiter in Richtung der Endstellung bewegt, so erreicht die Fluidverbindung B-T ihre maximale Öffnungsquerschnittsfläche, die bis zur genannten Endstellung konstant geöffnet bleibt. Kurz nachdem die Fluidverbindung B-T ihre maximale Öffnungsquerschnittsfläche erreicht hat, erreicht auch die Fluidverbindung P-A ihre maximale Öffnungsquerschnittsfläche 50, wobei diese bei der weiteren Bewegung des Ventilschiebers wieder auf Null absinkt. Dabei ist die maximale Öffnungsquerschnittsfläche 50 der Fluidverbindung P-A kleiner als die maximale Öffnungsquerschnittsfläche der Fluidverbindung B-T, so dass auch hier das zum Vorratstank zurückfließende Hydraulikfluid einem geringen Gegendruck ausgesetzt ist.
  • Spätestens das Maximum 50 der Öffnungsquerschnittsfläche der Fluidverbindung P-A markiert das Ende der zweiten Schaltstellung 12. Bevorzugt endet die zweite Schaltstellung 12 jedoch etwas früher. Der hier beginnende erste Übergangsbereich 16 reicht bis zu dem Punkt, an dem die Fluidverbindung P-A vollständig geschlossen ist. Daran schließt sich ein zweiter Übergangsbereich 17 an, in dem die Fluidverbindung A-T vom ersten Arbeitsanschluss zum Tankanschluss schnell aber kontinuierlich bis zu einer maximalen Öffnungsquerschnittsfläche öffnet. Die maximalen Öffnungsquerschnittsflächen der Fluidverbindungen A-T und B-T sind gleich groß. An diesem Punkt beginnt die vierte Schaltstellung 14, in der die Öffnungsquerschnittsflächen der Fluidverbindungen A-T und B-T konstant bleiben.
  • Anzumerken ist, dass der erste und der zweite Übergangsbereich 16; 17 beim Betrieb des Wegeventils nur kurzzeitig durchfahren werden.
  • Bezugszeichenliste
  • P
    Pumpenanschluss
    T
    Tankanschluss
    A
    erster Arbeitsanschluss
    B
    zweiter Arbeitsanschluss
    LS
    LS-Anschluss
    P-A
    Fluidverbindung vom Pumpenanschluss zum ersten Arbeitsanschluss
    P-B
    Fluidverbindung vom Pumpenanschluss zum zweiten Arbeitsanschluss
    A-T
    Fluidverbindung vom ersten Arbeitsanschluss zum Vorratstank
    B-T
    Fluidverbindung vom zweiten Arbeitsanschluss zum Vorratstank
    Q
    Öffnungsquerschnittsfläche
    s
    Bewegungsweg des Ventilschiebers
    10
    hydraulisches Wegeventil
    11
    erste Schaltstellung
    12
    zweite Schaltstellung
    13
    dritte Schaltstellung
    14
    vierte Schaltstellung
    15
    fünfte Schaltstellung
    16
    erster Übergangsbereich
    17
    zweiter Übergangsbereich
    20
    Rückstellfeder
    21
    erste elektromagnetische Betätigung
    22
    zweite Elektromagnetische Betätigung
    30
    Hydraulikzylinder
    31
    kolbenbodenseitiger Zylinderraum
    32
    ringflächenseitiger Zylinderraum
    40
    Hydraulikpumpe
    41
    Pumpenleitung
    42
    Druckbegrenzungsventil
    43
    Vorratstank
    44
    Druckregler
    45
    Verstelleinrichtung
    50
    Maximum der Öffnungsquerschnittsfläche der Fluidverbindung P-A
    51
    Feinsteuerbereich
    52
    Feinsteuerbereich

Claims (6)

  1. Hydraulisches Wegeventil (10) mit einem Pumpenanschluss (P), einem Tankanschluss (T) und einem ersten und einem zweiten Arbeitsanschluss (A; B), wobei der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A; B) mit einem Hydraulikzylinder (30) eines Hubwerks einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs verbindbar sind, wobei der Pumpenanschluss (P) mit einer Hydraulikpumpe (40) verbindbar ist,
    wobei in einer ersten Schaltstellung (11) der Pumpenanschluss (P), der Tankanschluss (T) und der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A; B) gesperrt sind,
    wobei in einer zweiten Schaltstellung (12) der Pumpenanschluss (P) mit dem ersten Arbeitsanschluss (A) und der Tankanschluss (T) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) verbunden sind,
    wobei in einer dritten Schaltstellung (13) der Pumpenanschluss (P) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) und der Tankanschluss (T) mit dem ersten Arbeitsanschluss (A) verbunden sind,
    wobei in einer vierten Schaltstellung (14) der erste und der zweite Arbeitsanschluss (A, B) mit dem Tankanschluss (T) verbunden sind, wobei der Pumpenanschluss (P) gesperrt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine fünfte Schaltstellung (15) vorgesehen ist, in der der Tankanschluss (T) mit dem zweiten Arbeitsanschluss (B) verbunden ist, wobei der Pumpenanschluss (P) und der erste Arbeitsanschluss (A) gesperrt sind.
  2. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Wegeventil (10) einen linearbeweglichen Ventilschieber aufweist, bei dessen Bewegung die Schaltstellungen (11- 15) in der Reihenfolge
    - dritte Schaltstellung (13);
    - erste Schaltstellung (11);
    - fünfte Schaltstellung (15);
    - zweite Schaltstellung (12); und
    - vierte Schaltstellung (14)
    durchlaufen werden.
  3. Hydraulisches Wegeventil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein LS-Anschluss (LS) vorgesehen ist, der mit dem Druckregler (44) der Hydraulikpumpe (40) verbindbar ist, wobei der LS-Anschluss (LS) in der zweiten und der dritten Schaltstellung (12; 13) mit dem Pumpenanschluss verbunden ist, wobei er in der ersten, der vierten und der fünften Schaltstellung (11; 14; 15) mit dem Tankanschluss (T) verbunden ist.
  4. Hydraulisches Wegeventil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (10) als Proportionalventil ausgeführt ist, in dem sämtliche Fluidverbindungen (P-A, P-B; A-T; B-T) kontinuierlich öffnen und schließen.
  5. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 4, rückbezogen auf Anspruch 3
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen der zweiten und der vierten Schaltstellung (12; 14) einen ersten Übergangsbereich (16) durchläuft, in dem der Pumpenanschluss (P) mit dem ersten Arbeitsanschluss (A) verbunden ist, wobei die Fluidverbindung (A-T) vom ersten Arbeitsanschluss (A) zum Tankanschluss (T) gesperrt ist.
  6. Hydraulisches Wegeventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen dem ersten Übergangsbereich (16) und der vierten Schaltstellung (14) einen zweiten Übergangsbereich (17) durchläuft, in dem die Fluidverbindung (T-A) vom Tankanschluss (T) zum ersten Arbeitsanschluss (A) kontinuierlich öffnet.
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