DE19960302A1 - Steuerventilanordnung für einen hydraulischen Zylinder - Google Patents

Abstract

Es wird eine Steuerventilanordnung für den Hubzylinder (13) einer hydraulischen Kippeinrichtung vorgeschlagen. Die Steuerventilanordnung (1) hat eine Versorgungsleitung (9) für die Zufuhr eines Druckfluids zu dem hydraulischen Zylinder (13), eine von der Versorgungsleitung (9) abgezweigte Umlaufleitung (21) zur Ableitung von Druckfluid zum Behälter (7) und ein Steuerventil (19) in der Umlaufleitung (21), welches mittels einer Ventilbetätigungseinrichtung (17) zwischen den Betriebszuständen: "Sperrung der Umlaufleitung" und "Freigabe der Umlaufleitung" umschaltbar ist. Die Steuerventilanordnung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (19) in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" als zum Behälter hin zu öffnendes Druckbegrenzungsventil wirksam werden kann, wenn der Druck des Druckfluids in der Versorgungsleitung (21) einen Grenzdruckwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventilanordnung für einen hydraulischen Zylinder, insbesondere für einen Hubzylinder einer hydraulischen Kipp­ einrichtung eines Kipperfahrzeugs, wobei die Steuerventilanordnung eine Versorgungsleitung für die Zufuhr eines hydraulischen Druckfluids von einer das Druckfluid aus einem Behälter fördernden Pumpe zu dem hydraulischen Zylinder, einer von der Versorgungsleitung abgezweigte Umlaufleitung zur Ableitung von Druckfluid zum Behälter und ein Steuer­ ventil in der Umlaufleitung umfasst, welches mittels einer steuerbaren Ventilbetätigungseinrichtung zwischen den Betriebszuständen:
"Sperrung der Umlaufleitung" und
"Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behäl­ ter"
umschaltbar ist.

Eine Steuerventilanordnung der vorstehend genannten Art ist beispiels­ weise aus der DE 197 19 745 A1 bekannt. Die bekannte Steuerventil­ anordnung dient zur hydraulischen Steuerung des Hubzylinders einer Kippbrücke eines Kipperfahrzeugs. Zum Ausfahren des Hubzylinders wird diesem über die Versorgungsleitung und über ein Rückschlagventil in der Versorgungsleitung Druckfluid zugeführt. Der Ventilkörper des Steuerven­ tils in der Umlaufleitung ist an der Kolbenstange einer doppelt wirkenden pneumatischen Kolben/Zylinder-Anordnung fest angeordnet. Je nach Beaufschlagung der pneumatischen Kolben/Zylinder-Anordnung wird der Ventilkörper gegen seinen Sitz gezogen, um die Umlaufleitung zu sperren, oder von seinem Sitz weggedrückt, um die Umlaufleitung freizugeben und über einen Stößel gleichzeitig das Rückschlagventil zu entsperren, so dass zum Einfahren des Hubzylinders Druckfluid vom Hubzylinder zurück durch das entsperrte Rückschlagventil und das geöffnete Steuerventil hindurch zum Behälter zurückfließen kann. In einer das Steuerventil umgehenden Bypassleitung weist die Steuerventilanordnung nach der DE 197 19 745 A1 ein Druckbegrenzungsventil auf, welches bei Überschrei­ tung eines Grenzdrucks in der Versorgungsleitung zum Behälter hin öffnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerventilanordnung der eingangs genannten Art konstruktiv zu vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, das Steuerventil derart zu gestalten und einzurichten, dass es in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" als zum Behälter hin zu öffnendes Druckbegrenzungs­ ventil wirksam werden kann, wenn der Druck des Druckfluids in der Versorgungsleitung einen Grenzdruckwert überschreitet.

Das Steuerventil erfüllt somit mehrere Funktionen, nämlich die Funktion des gesteuerten Zu- und Abschaltens der Druckbeaufschlagung des angeschlossenen Hubzylinders durch Sperren bzw. Freigeben der Um­ laufleitung und die Funktion eines Druckbegrenzungsventils im Betriebs­ zustand "Sperrung der Umlaufleitung". Das aus dem oben genannten Dokument zum Stand der Technik bekannte, gesonderte Druckbegren­ zungsventil und die zugehörige Bypassleitung können somit entfallen, was unter dem Gesichtspunkt der Vereinfachung der Konstruktion der Steuerventilanordnung und unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Anzahl der Hydroventil-Einzelteile wesentliche Vorteile mit sich bringt.

Vorzugsweise weist das Steuerventil einen Ventilkörper auf, der in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" in Sperrstellung federnd vorgespannt ist und in Richtung seiner Öffnungsstellung gegen die Vorspannung ausweichen kann, wenn der Fluiddruck in der Versorgungs­ leitung den Grenzdruckwert überschreitet. Der Ventilkörper kann somit im Falle eines unzulässig hohen Drucks in Richtung Öffnungsstellung aus­ weichen, um die gewünschte Druckbegrenzung in der Versorgungsleitung herbeizuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vor­ gesehen, dass die Ventilbetätigungseinrichtung ein zwischen einer Ventilbeaufschlagungsstellung und einer Ventilfreigabestellung gesteuert bewegbares Betätigungselement aufweist, welches in der mit dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" korrespondierenden Ventilbeaufschlagungsstellung den Ventilkörper beaufschlagt, um ihn federnd in die Sperrstellung vorzuspannen und so die Umlaufleitung unter Aufrechterhaltung der Druckbegrenzungsfunktion zu sperren, und wel­ ches in der mit dem Betriebszustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter" korrespondierenden Ventilfreiga­ bestellung den Ventilkörper zur Bewegung in die Öffnungsstellung freigibt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Betätigungselement pneumatisch steuerbar, wobei es beispielsweise als Kolbenstange bzw. Kolbenstößel einer vorzugsweise einfach wirkenden pneumatischen Kolben/Zylinder-Anordnung ausgeführt sein kann. Denkbar ist jedoch auch eine elektromotorische, magnetische, hydraulische oder mecha­ nische Steuerung des Betätigungselementes, welches in vorteilhafter Ausgestaltung einen zwischen der Ventilbeaufschlagungsstellung und der Ventilfreigabestellung axial bewegbaren Stößel aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Betäti­ gungselement wenigstens eine Feder zur federnd vorspannenden Beauf­ schlagung des Ventilkörpers in dem Betriebszustand "Sperrung der Umleitung" auf.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Versorgungsleitung ein in Rich­ tung zum hydraulischen Zylinder zu öffnendes Rückschlagventil aufweist und dass die Umlaufleitung zwischen dem Rückschlagventil und der Pumpe bzw. dem Pumpenanschluss der Versorgungsleitung von der Versorgungsleitung abgezweigt ist, wobei das Rückschlagventil mittels der Ventilbetätigungseinrichtung entsperrbar ist, so dass bei entsperrtem Rückschlagventil und in den Betriebszustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter" geschaltetem Steuerventil ein Fluidströmungsweg für Druckfluid vom hydraulischen Zylinder durch die Umlaufleitung hindurch zu dem Behälter freigegeben ist, um den zuvor ausgefahrenen Zylinder wieder einzufahren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Steuerventilanordnung eine Abstelleinrichtung auf, die dazu eingerich­ tet ist, auf ein Abstellsignal hin die Ventilbetätigungseinrichtung zu übersteuern, dergestalt, dass die Abstelleinrichtung das von der Ventilbe­ tätigungseinrichtung in den Betriebszustand "Sperrung der Umlauflei­ tung" geschaltete Steuerventil zwangsweise öffnet bzw. zur Öffnung freigibt. Die Abstelleinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, die weitere Druckfluidversorgung des hydraulischen Zylinders zu unterbin­ den, wenn letzterer eine Endstellung erreicht hat, die nicht überschritten werden soll. Im Falle des Betriebs einer Kippeinrichtung kann dies eine maximal zulässige Kippstellung einer vom Hubzylinder angehobenen Kippbrücke sein. Dabei kann die Kippeinrichtung insgesamt so beschaffen sein, dass sie ein Kippen der Kippbrücke um verschiedene Kippachsen ermöglicht und dass dem Kippen um eine Kippachse eine andere Endlage zugeordnet ist als dem Kippen um die andere Kippachse, wobei eine betreffende Sensoranordnung in Abhängigkeit vom jeweiligen Kippvor­ gang das Abstellsignal auslöst, wenn die betreffende Endlage der Kipp­ brücke erreicht wird. Der vorstehend genannte Aspekt hat beispielsweise Bedeutung bei sogenannten Zwei-Seiten-Kippern oder Drei-Seiten-Kip­ pern, womit Kipperfahrzeuge gemeint sind, die wahlweise um eine heckseitige Kippachse oder um eine betreffende lateralseitige Kippachse des Kipperfahrzeugs kippbar sind.

Die Komponenten der Steuerventilanordnung nach der Erfindung sind vorzugsweise in einem kompakten Ventilblock zusammengefasst.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Steuerventil­ anordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine werkstattzeichnungsmäßige Schnittdarstellung einer zu einem kompakten Ventilblock vereinigten Steuer­ ventilanordnung nach der Erfindung.

In dem Hydraulikschaltplan gemäß Fig. 1 ist eine Steuerventilanordnung nach der Erfindung mit einer Strichpunkt-Umrahmung bei 1 dargestellt. Die Steuerventilanordnung weist einen Pumpenanschluss 3 auf, an dem eine Pumpe 5 angeschlossen ist. Die Pumpe 5 dient dazu, Hydrauliköl aus dem Behälter 7 in die Versorgungsleitung 9 zu pumpen. Die Ver­ sorgungsleitung 9 führt zu einem Verbraucheranschluss 11 der Steuer­ ventilanordnung 1, an welchem gemäß Fig. 1 ein hydraulischer Hub­ zylinder 13 einer hydraulischen Kippeinrichtung eines Kipperfahrzeugs angeschlossen ist. Der Hubzylinder 13 dient in üblicher Weise zum Heben und Senken einer Kippbrücke des Kipperfahrzeugs.

Die Versorgungsleitung 9 enthält ein Rückschlagventil 15, welches in der in Fig. 1 gezeigten Normalstellung die Zuführung von Hydrauliköl zum Hubzylinder 13 über die Versorgungsleitung 9 ermöglicht, jedoch den Rücklauf von Öl vom Hubzylinder 13 in Richtung zur Pumpe 5 verhindert. In der dargestellten Normalposition des Rückschlagventils 15 kann der Hydraulikzylinder 13 somit durch Zufuhr von Drucköl über die Versor­ gungsleitung 9 ausgefahren werden, was dem Betriebszustand "Kipp­ brücke heben" des Kipperfahrzeugs entspricht.

Mittels einer ersten Komponente 17a einer steuerbaren Ventilbetätigungs­ einrichtung 17 ist das Rückschlagventil 15 entsperrbar, so dass es einen Rückfluss von Öl vom Hubzylinder 13 in Richtung zum Tank 7 durch die Versorgungsleitung 9 und eine Umlaufleitung 21 hindurch ermöglicht. Bei der im Beispielsfall pneumatischen Komponente 17a der Ventilbetäti­ gungseinrichtung kann es sich alternativ um eine elektrisch, magnetisch, hydraulisch oder mechanisch steuerbare bzw. antreibbare Komponente handeln. Vorzugsweise ist das Rückschlagventil 15 durch Federkraft zur Normalstellung gemäß Fig. 1 hin vorgespannt.

Die Steuerventilanordnung 1 nach der Erfindung weist ferner ein Mehr­ fach-Funktions-Steuerventil 19 auf, welches in der Umlaufleitung 21 vorgesehen ist, die an einer Stelle 24 zwischen dem Pumpenanschluss 3 und dem Rückschlagventil 15 von der Versorgungsleitung 9 abgezweigt ist und zum Behälter 7 führt. In der in Fig. 1 gezeigten Normalstellung des Steuerventils 19 ist die Umlaufleitung 21 zur Ableitung von Öl zum Behälter hin freigegeben. Mittels einer Komponente 17b der Ventilbetäti­ gungseinrichtung ist das Steuerventil 19 in den Betriebszustand "Sper­ rung der Umlaufleitung" umschaltbar, so dass das von der Pumpe 5 geförderte Druckfluid durch das Rückschlagventil 15 hindurch zum Hubzylinder 13 strömt, um diesen auszufahren.

Bei der Komponente 17b der Ventilbetätigungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine pneumatisch steuerbare bzw. betätigbare Kom­ ponente. In alternativen Ausführungsformen kann es sich dabei um eine elektrische, magnetische, hydraulische oder mechanische Komponente handeln.

Im Beispielsfall handelt es sich bei den Komponenten 17a und 17b um Elemente der pneumatischen Ventilbetätigungseinrichtung 17, die eine automatische Abstimmung der Aktivierungszustände der Komponenten 17a und 17b nach Maßgabe des von einer Bedienungsperson an einem Bedienhebel 18 oder dgl. jeweils eingestellten Soll-Betriebszustands des Hubzylinders 13 bzw. der Kippbrücke herbeiführt.

Wird an dem Bedienhebel beispielsweise der Betriebszustand "Kippbrücke heben" eingestellt, so sorgt die pneumatische Ventilbetätigungsein­ richtung dafür, dass die Komponente 17b aktiviert wird, um das Steuer­ ventil 19 in den Zustand "Sperrung der Umlaufleitung" zu schalten, wohingegen die Komponente 17a inaktiv und damit das Rückschlagventil 15 in der in Fig. 1 gezeigten Normalstellung verbleibt. Die Pumpe 5 kann dann Öl aus dem Behälter 7 zu dem Hubzylinder 13 fördern, um ihn auszufahren und somit die Kippbrücke zu heben. Es kann vorgesehen sein, dass der Übergang zwischen den Ventil-Betriebszuständen "Sper­ rung der Umlaufleitung" und "Freigabe der Umlaufleitung für die Ablei­ tung von Druckfluid zum Behälter" in kontinuierlicher Weise durch kon­ tinuierliche Änderung des Durchflussquerschnitts des Steuerventils 19 nach Maßgabe der Bedienungshebelstellung erfolgt. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Einstellung der Hubgeschwindigkeit des Zylinders 13 möglich.

Soll die Kippbrücke in einem bestimmten Hebezustand (Kippzustand) gehalten werden, so kann der betreffende Betriebszustand "Halten der Kippbrücke" an dem Bedienhebel 18 der Ventilbetätigungseinrichtung eingestellt werden, woraufhin die Ventilbetätigungskomponente 17b das Steuerventil 19 in den Zustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter" übergehen lässt. Die Ventilbetäti­ gungskomponente 17a bleibt inaktiv. Von der Pumpe 5 gefördertes Öl kann nunmehr durch die Umlaufleitung 21 und durch das Steuerventil 19 hindurch zum Behälter 7 strömen, so dass der Hubzylinder 13 aufgrund der geänderten Druckverhältnisse keine weitere Ölzufuhr erfährt. Das Rückschlagventil 15 verhindert, dass Öl von dem Hubzylinder 13 zurück­ fließt. Der Hubzylinder 13 bleibt somit in der aktuellen Hubstellung, so dass er die Kippbrücke in ihrem Kippzustand hält.

Wird an dem Bedienhebel 18 der pneumatischen Ventilbetätigungsein­ richtung 17 der Betriebszustand "Kippbrücke senken" eingestellt, so schaltet die Ventilbetätigungskomponente 17a das Rückschlagventil 15 in den entsperrten Zustand um, wohingegen die Ventilbetätigungskom­ ponente 17b das Steuerventil 19 in dem Zustand "Freigabe der Um­ laufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter" belässt. Nunmehr kann Öl aus dem Hubzylinder 13 durch die Versorgungsleitung 9 und durch die Umlaufleitung 21 hindurch zum Behälter 7 zurückfließen, was mit dem Einfahren des Hubzylinders 13 bzw. dem Absenken der Kippbrücke einhergeht. Die "Entsperrung" des Rückschlagventils kann ggf. kontinuierlich steuerbar erfolgen, so dass die Senkgeschwindigkeit des Zylinders 13 durch entsprechende Betätigung des Bedienhebels 18 modulierbar ist.

Eine erfindungsgemäße Besonderheit liegt darin, dass das Steuerventil 19 im Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" die Funktion eines Druckbegrenzungsventils oder Überdruckventils ausüben kann. Sollte der Druck in der Versorgungsleitung 9 einen zulässigen Maximaldruckwert oder Grenzdruckwert überschreiten, so öffnet das Steuerventil 19 zum Behälter 7 hin automatisch, um Öl zum Behälter 7 hin abzulassen und somit den Druck in der Versorgungsleitung 9 zu reduzieren. Das im Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" als Druckbegrenzungs­ ventil wirksame Steuerventil 19 gewährleistet somit eine Überlastsiche­ rungsfunktion.

Die Steuerventilanordnung 1 weist bei 25 einen Abstell-Vorsteueran­ schluss auf, an dem eine hydraulische Abstellleitung 23 angeschlossen ist, mittels welcher ein Steuerdruck an das Steuerventil 19 anlegbar ist, um das in Sperrstellung befindliche Steuerventil 19 zwangsweise in die in Fig. 1 gezeigte Öffnungsstellung zu überführen (oder in einer alternativen Ausführungsform zum Übergang in die Öffnungsstellung freizugeben).

Die Funktion der Ventilbetätigungskomponente 17b kann auf diese Weise übersteuert werden.

Im Beispielsfall ist die Abstellleitung 23 an der Stelle 27 zwischen dem Rückschlagventil 15 und dem Hubzylinder 13 an der Versorgungsleitung 9 angeschlossen. Die Abstellleitung 23 enthält ein Vorsteuerventil 29, welches nachstehend als Abstellventil bezeichnet wird. Das Abstellventil 29 befindet sich normalerweise in der in Fig. 1 gezeigten, in Richtung zum Abstell-Vorsteueranschluss 25 hin sperrenden Stellung. Auf ein Abstellsignal einer Sensoranordnung 31 hin wird das Abstellventil 29 von einer betreffenden Betätigungseinrichtung 33 umgeschaltet, so dass es in Richtung zum Abstell-Vorsteueranschluss 25 und somit zum Vorsteuer­ element 90 des Steuerventils 19 hin durchlässig wird, um den bei 27 in der Versorgungsleitung 9 herrschenden Druck zur Vorsteuerung im Sinne einer zwangsweisen Öffnung des Steuerventils 19 zu nutzen. In Fig. 1 sind die Sensoranordnung 31 und die Betätigungseinrichtung 33 sym­ bolisch als Sensor/Aktuator-Hebelanordnung skizziert, welche das Ab­ stellsignal zum Umschalten des Abstellventils 29 abgibt, wenn der Hubzylinder 13 im Betriebszustand "Heben" in die Endlage kommt, über die hinaus der Hubzylinder 13 nicht ausgefahren werden soll. Diese Endlage des Hubzylinders 13 korrespondiert mit der steilsten Kippstel­ lung, die bei der betreffenden Kippbrücke nicht überschritten werden soll.

Bei einer Kippeinrichtung, die das Verkippen der betreffenden Kippbrücke um wahlweise verschiedene Kippachsen ermöglicht und als Kippantrieb für alle Kipprichtungen ein und denselben Hubzylinder 13 verwendet, kann es vorgesehen sein, dass die Endlagensensoranordnung 31 für jede Kippart eine gesonderte Endlage detektiert, um bei Erreichen dieser Endlage das Abstellsignal zum Umschalten des Abstellventils 29 bereitzu­ stellen und somit eine weitere Zufuhr von Drucköl zum Hubzylinder 13 zu unterbinden. Im Falle eines Drei-Seiten-Kippers könnte somit die zu detektierende Endlage beim seitlichen Kippen der Kippbrücke eine andere sein als beim Rückwärtskippen.

In Fig. 1 ist das Abstellventil 29 außerhalb der Steuerventilanordnung 1 dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Abstellventil 29 in der Steuerventilanordnung 1 integriert sein.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel einer Steuerventilanordnung 1 nach der Erfindung, wobei die Komponenten der Steuerventilanordnung 1 in einem zusammenhängen­ den Steuerventilblock zusammengefasst sind.

Elemente in Fig. 2, die Elementen in Fig. 1 entsprechen, sind mit den jeweils korrespondierenden Bezugszeichen gekennzeichnet.

Demgemäß ist an dem Anschluss 3 eine Pumpe anzuschließen, die das hydraulische Druckfluid (normalerweise Öl) in die Versorgungsleitung 9 pumpt. Der Rücklaufanschluss (Behälter) ist mit 4 bezeichnet. Als weitere hydraulische Anschlüsse sind der Versorgungsanschluss 11 und der Abstell-Vorsteueranschluss 25 zu erkennen. Der zu steuernde Hubzylin­ der ist hydraulisch mit dem Versorgungsanschluss 11 zu verbinden. An den Abstell-Vorsteueranschluss 25 ist ein betreffendes Abstellventil (vgl. 29 in Fig. 1) anschließbar, welches den erforderlichen Vorsteuerdruck an dem Anschluss 25 bereitstellt, wenn der Zylinder beim Ausfahren in eine bestimmte Lage, z. B. Endlage kommt. Bevorzugter Verwendungszweck der in Fig. 2 gezeigten Steuerventilanordnung ist die Steuerung eines Hubzylinders einer Kippeinrichtung.

In Fig. 2 sind alle Ventile und Ventilbetätigungskomponenten in ihrem inaktiven Normalzustand dargestellt, nämlich das Rückschlagventil 15, das Steuerventil 19 und die im Folgenden noch zu beschreibenden pneumatischen Ventilbetätigungskomponenten 17a und 17b.

Die Ventilbetätigungskomponente 17a umfasst einen einfach wirkenden Pneumatikzylinder 30 mit zugehörigem Kolben 32, der bei pneumatischer Druckbeaufschlagung durch den Anschluss 34 hindurch aus der in Fig. 2 gezeigten inaktiven Stellung in Richtung nach links verschiebbar ist, um das Rückschlagventil 15 zu entsperren, so dass Rückfluss von Hydraulik­ öl von dem bei 11 anzuschließenden Zylinder durch das Rückschlagventil 15 hindurch in Richtung zu der Umlaufleitung 21 ermöglicht wird. Dabei drückt die mit dem Kolben 32 verbundene und in dem Gehäuse des Ventilblocks axial bewegbar geführte Stößelanordnung 36 die Ventilkör­ perbaugruppe 38 des Rückschlagventils 15 in die Öffnungsstellung.

In der in Fig. 2 gezeigten inaktiven Stellung der Ventilbetätigungskom­ ponente 17a ist die Ventilkörperbaugruppe 38 unbeeinflusst von der Kolbenstößelanordnung 36, so dass das Rückschlagventil 15 in Richtung zum Verbraucheranschluss 11 durchlässig sein kann, jedoch in umge­ kehrter Richtung sperrt.

Die Ventilbetätigungskomponente 17b weist einen einfach wirkenden Pneumatikzylinder 40 auf, der im Wesentlichen dem Pneumatikzylinder 30 entspricht. Der Kolben 42 kann bei pneumatischer Druckbeaufschla­ gung über den Anschluss 44 aus der gezeigten inaktiven Stellung in Richtung nach links in eine aktive Stellung verschoben werden, in der er mit seinem axial bewegbar geführten Kolbenstößel 46 auf den Ventilkör­ per 50 des Steuerventils 19 drückt, um letzteres somit in den Betriebs­ zustand "Sperrung der Umlaufleitung 21" zu überführen bzw. zu schal­ ten. Der dann an seiner in Fig. 2 rechts liegenden Stirnseite 52 beauf­ schlagte Ventilkörper 50 ist dabei gegen seinen Sitz 54 gepresst, um eine Ableitung von Drucköl durch die Umlaufleitung 21 hindurch zum Behälter­ anschluss 4 zu verhindern. Der Sperrzustand des Steuerventils 19 ist jedoch zu überwinden, wenn der pumpenanschlussseitig auf das Steuer­ ventil 19 wirkende Druck in der Umlaufleitung 21 einen Bezugswert überschreitet, der einem maximal zulässigen Grenzdruck entspricht. In diesem Fall kann der mit einem bestimmten Druck beaufschlagte Kolben 42 pneumatisch federnd zurückweichen, wobei der pneumatische Druck an dem Kolben 42 so gewählt ist, dass dieses Zurückweichen erst dann einsetzt, wenn der pumpenanschlussseitige Druck am Ventil 19 den Grenzdruck überschreitet. Das Steuerventil 19 kann somit im Betriebs­ zustand "Sperrung der Umlaufleitung" die Funktion eines Druckbegren­ zungsventils erfüllen und somit einen Überlastungsschutz gewährleisten.

Eine alternative Ausgestaltung der Ventilbetätigungskomponente 17b weist noch die in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Elemente 60, 62 und 64 auf. Bei dem Element 60 handelt es sich um eine Anschlagfläche, auf die die gegenüberliegende Stufenfläche 66 des pneumatischen Kolbens 42 bei dessen Druckbeaufschlagung auftrifft. Dadurch wird verhindert, dass der (ggf. endseitig verkürzte) Kolbenstößel 46 auf die benachbarte Stirnfläche 52 des Steuerventilkörpers 19 auftrifft. Der Kolbenstößel 46 trägt jedoch an seinem dem Steuerventil 19 gegenüberliegenden axialen Ende einen Federteller oder Federdorn 62, auf dem eine Schraubenfeder 64 aufsitzt. An dem vom Federteller 62 entfernten Ende der Schrauben­ feder 64 ist diese an dem Federdornabschnitt 68 des Ventilkörpers 50 des Steuerventils 19 radial zentriert.

Wird der pneumatische Kolben 42 der Ventilbetätigungskomponente 17b von dem Druckanschluss 44 her pneumatisch mit Druck beaufschlagt, so wird er in Fig. 2 nach links verschoben, bis die Stufenflächen 66 auf die Anschlagfläche 60 trifft. Die dabei auf Druck gespannte Feder 64 spannt dann den Ventilkörper 50 zum Verbleib in der Sperrstellung vor, so dass das Ventil 19 in den Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" übergeht. Gegen die Kraft der Feder 64 kann der Ventilkörper 50 bei entsprechendem pumpenanschlussseitigen Überdruck ausweichen, so dass die Funktion eines Druckbegrenzungsventils gewährleistet ist. Ein Vorteil der Variante der Ventilbetätigungskomponente 17b mit Feder 64 besteht darin, dass der Grenzdruck, ab dem das Steuerventil 19 in seiner Eigenschaft als Druckbegrenzungsventil öffnen soll, besser definierbar ist. Zur Herbeiführung des Betriebszustands "Sperrung der Umlaufleitung" wird der pneumatische Kolben 42 in die Anschlagstellung (Fläche 66 auf Fläche 60) mit ausreichender Kraftreserve gedrückt, so dass die Feder 64 jedesmal in determinierter und gleichbleibender Weise axial auf den Ventilkörper 50 drückt und somit den Grenzdruck bestimmt, ab dem das Steuerventil 19 in seiner Eigenschaft als Druckbegrenzungsventil öffnen soll.

Wird der Kolben 42 der Ventilbetätigungskomponente 17b pneumatisch entlastet, so kann sich die Feder 64 unter Zurückweichen des Kolbens 42 in Richtung der in Fig. 2 gezeigten passiven Stellung quasi vollständig entspannen, so dass rücklaufseitig in der Umlaufleitung 21 keine nen­ nenswerte Gegenkraft mehr auf den Ventilkörper 50 wirkt, die letzteren in der Sperrstellung halten könnte.

Auch bei der Variante ohne Feder 64 kommt es in entsprechender Weise zur Freigabe des Ventilkörpers 50 bei pneumatischer Druckentlastung des Kolbens 42.

Es sei noch betont, dass der bei 70 axial bewegbar geführte Ventilkörper 50 in seiner Sperrstellung an den einander axial gegenüberliegenden Ringflächen 72 und 74 von dem pumpenanschlussseitigen hydraulischen Druck beaufschlagt wird. Der Querschnitt des Ventilsitzes 54 ist so gewählt, dass die beaufschlagte Fläche 72 bzw. deren Projektion in axialer Richtung des Ventilkörpers 50 um einen bestimmten Flächen­ betrag größer ist als die beaufschlagte Fläche 74. Daraus resultiert bei Druckbeaufschlagung eine den Ventilkörper 50 in Richtung zur Öffnungs­ stellung hin belastende Kraftkomponente. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Differenz der Flächen 72 und 74 so gewählt, dass die resultierende Öffnungskraft bei Erreichen eines Grenzdrucks von z. B. 300 bar so groß wird, dass die erforderliche Gegenkraft pneumatisch ohne weiteres durch Beaufschlagung des Kolbens 42 mit einem Druck von z. B. 6 bar zu erzeugen ist.

Bei pneumatischer Entlastung des Kolbens 42 reicht entsprechend ein geringer hydraulischer Druck pumpenanschlussseitig in der Umlaufleitung 21 aus, um den Ventilkörper 50 in Öffnungsstellung zu bringen.

Der Ventilkörper 50 reicht mit seinem von der Ventilbetätigungskom­ ponente 17b abgewandten Ende in einen Vorsteuerzylinder 90 hinein, in dem ein Vorsteuerkolben 92 axial verschiebbar geführt ist. Wird der Vorsteuerkolben 92 über den Abstell-Vorsteueranschluss 25 hydraulisch beaufschlagt, so drückt er den Ventilkörper 50 des Steuerventils 19 zwangsweise in Öffnungsstellung.

Für die folgende Funktionsbeschreibung sei angenommen, dass an dem Verbraucheranschluss 11 ein Hubzylinder angeschlossen ist, der durch Zufuhr von Hydraulikfluid ausfahrbar ist, um eine Kippbrücke einer Kippeinrichtung zu heben. Ferner sei angenommen, dass eine an dem Abstell-Vorsteueranschluss 25 angeschlossene Endlagen-Detektionsein­ richtung dafür sorgt, dass der Vorsteuerkolben 92 hydraulisch beauf­ schlagt wird, wenn der Zylinder eine maximale Endlage erreicht hat. An dem Pumpenanschluss 3 sei die Pumpe und an dem Rücklaufanschluss 4 der Rücklaufbehälter angeschlossen. Die Anschlüsse 34 und 44 der Ventilbetätigungskomponenten 17a und 17b seien mit einer pneumati­ schen Steuereinrichtung verbunden, welche einen Bedienhebel zur wahlweisen Einstellung der Betriebszustände "Kippbrücke heben", "Kippbrücke senken" und "Kippbrücke in Kippstellung halten" aufweist.

In der Einstellung "Kippbrücke heben" sorgt die pneumatische Steuerung automatisch dafür, dass die Ventilbetätigungskomponente 17b über den Anschluss 44 mit vorzugsweise Druckluft versorgt wird, um den Kolben 42 pneumatisch zu beaufschlagen, wohingegen die Ventilbetätigungs­ komponente 17a keine Druckluftzufuhr erfährt und somit inaktiv bleibt. Somit ist das Steuerventil 19 in den Zustand "Sperrung der Umlauflei­ tung" versetzt. Bei laufender Pumpe baut sich rasch der zur Öffnung des Rückschlagventils 15 erforderliche (relativ geringe) Öffnungsdruck auf, so dass nun Öl vom Pumpenanschluss 3 zum Verbraucheranschluss 11 und von dort zum Hubzylinder gefördert wird, um letzteren auszufahren.

Soll der Hubzylinder in einer aktuellen Kippstellung verharren, so kann die betreffende Bedienungsperson den Bedienhebel der pneumatischen Steuerung in den Betriebszustand "Kippbrücke in Kippstellung halten" umschalten, woraufhin die Ventilbetätigungskomponente 17b pneuma­ tisch entlastet wird, so dass das Steuerventil 19 in den Betriebszustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behäl­ ter" versetzt wird. Das von der Pumpe zugeführt Öl kann nunmehr durch die Umlaufleitung 21 hindurch zum Behälter zurückströmen. Der Druck­ abfall pumpenanschlussseitig des Rückschlagventils 15 hat zur Folge, dass das Rückschlagventil 15 sperrt, so dass von dem bei 11 ange­ schlossenen Hubzylinder kein Öl zurückströmen kann. Der Hubzylinder verbleibt somit in der momentanen Hubstellung und die von ihm angetrie­ bene Kippbrücke in der korrespondierenden Kippstellung.

Wird der Bedienhebel der pneumatischen Steuerung wieder auf "Kipp­ brücke heben" eingestellt, so veranlasst der Kolben 42 der Ventilbetäti­ gungskomponente 17b wieder das Schließen des Steuerventils 19. Es kann dann wieder Öl vom Pumpenanschluss 3 zum Verbraucheranschluss 11 strömen, um den Hubzylinder weiter auszufahren. Erreicht dieser dann seine Endstellung, so erfolgt die hydraulische Beaufschlagung des Vor­ steuerzylinderkolbens 92 über den Abstell-Vorsteueranschluss 25. Der Vorsteuerkolben 92 drückt dann den Ventilkörper 50 zwangsweise in Öffnungsstellung, was zur Folge hat, dass das von der Pumpe über den Pumpenanschluss 3 zugeführte Öl durch die Umlaufleitung hindurch zum Behälter zurückströmt, ohne den Zylinder noch weiter zu beaufschlagen.

Wie bereits angedeutet, wirkt das Steuerventil 19 im Betriebszustand "Umlaufleitung sperren", der mit dem Betriebszustand "Kippbrücke heben" korrespondiert, als Druckbegrenzungsventil. Steigt der Druck pumpenanschlussseitig in der Umlaufleitung 21 über den maximal zulässi­ gen Grenzdruck, so geht der Ventilkörper 50 gegen die Rückstellkraft der Ventilbetätigungskomponente 17b in Öffnungsstellung, um Druckentlas­ tung herbeizuführen.

Soll die in Kippstellung befindliche Kippbrücke wieder abgesenkt werden, so kann die Bedienungsperson dies dadurch einleiten, dass sie den Bedienhebel der pneumatischen Steuerung auf "Kippbrücke senken" einstellt. Die pneumatische Steuerung sorgt dann dafür, dass die Ventil­ betätigungskomponente 17b pneumatisch entlastet und der Kolben 32 der Ventilbetätigungskomponente 17a über den Anschluss 34 pneuma­ tisch vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt wird. Dabei bewegt sich der Kolben 32 gemäß Fig. 2 nach links, um mit dem kolbenfernen Ende der Kolbenstößelanordnung 36 das Rückschlagventil 15 zu entsperren, so dass Hydrauliköl von dem Hubzylinder zurück durch das Rückschlagventil 15 hindurch zur Umlaufleitung 21 strömen kann. Da das Steuerventil 19 in den Betriebszustand "Freigabe der Umlaufleitung zur Ableitung von Hydraulikfluid zum Behälter" geschaltet ist, kann das Öl nun durch die Umlaufleitung 21 hindurch zum Behälter strömen. Der von dem Gewicht der Kippbrücke belastete Hubzylinder wird dabei eingefahren und die Kippbrücke abgesenkt.

Das Entsperren des Rückschlagventils 15 erfolgt im Beispielsfall zweistu­ fig. Zunächst öffnet die Stößelanordnung 36 das kleine Sitzventil 78 im Sperrkörper 80. Dadurch kommt es zu einer Druckannäherung vor und hinter dem Sperrkörper 80, der dann mit einem geringeren Kraftaufwand gegen die Kraft seiner Schließfeder in die Öffnungsstellung gedrückt werden kann, wenn die Stufenfläche 82 des Kolbenstößels 36 auf die Stirnfläche 84 des Sperrkörpers 80 auftrifft, um das Rückschlagventil vollständig zu entsperren.

Es sei noch auf einige Details des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 hingewiesen. So kann es vorgesehen sein, dass die Ventilbetätigungs­ komponenten 17a und/oder 17b bei 100 bzw. 102 axial mit dem Ventil­ block verschraubt sind. Durch mehr oder weniger weites Einschrauben der betreffenden Komponente 17a bzw. 17b kann somit die für eine optimale Funktion gewünschte axiale Lage der Ventilbetätigungskom­ ponente 17a bzw. 17b eingestellt werden.

Die in Fig. 2 gezeigten pneumatischen Kolben/Zylinder-Anordnungen zum Antrieb der Stößel 36 bzw. 46 können ggf. durch einen elektromotori­ schen, magnetischen, hydraulischen oder mechanischen Antrieb ersetzt werden.

Claims (10)

1. Steuerventilanordnung für wenigstens einen hydraulischen Zylinder (13), insbesondere für einen Hubzylinder einer hydraulischen Kippeinrichtung eines Kipperfahrzeugs,
wobei die Steuerventilanordnung

• - eine Versorgungsleitung (9) für die Zufuhr eines hydrauli­ schen Druckfluids von einer das Druckfluid aus einem Behäl­ ter (7) fördernden Pumpe (5) zu dem hydraulischen Zylinder (13),
• - eine von der Versorgungsleitung (9) abgezweigte Umlauflei­ tung (21) zur Ableitung von Druckfluid zum Behälter (7) und
• - ein Steuerventil (19) in der Umlaufleitung (21)

umfasst, welches mittels einer steuerbaren Ventilbetätigungsein­ richtung (17) zwischen den Betriebszuständen:
"Sperrung der Umlaufleitung" und
"Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter"
umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (19) derart gestaltet ist, dass es in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" als zum Behälter (7) hin zu öffnendes Druckbegrenzungsventil wirksam werden kann, wenn der Druck des Druckfluids in der Versorgungsleitung (9) einen Grenzdruckwert überschreitet.

2. Steuerventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (19) einen in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlaufleitung" in Sperrstellung federnd vorgespannten, die Umlaufleitung sperrenden Ventilkörper (50) aufweist, der in Rich­ tung seiner Öffnungsstellung gegen die Vorspannung ausweichen kann, wenn der Fluiddruck in der Versorgungsleitung (9) den Grenzdruckwert überschreitet.

3. Steuerventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbetätigungseinrichtung (17) ein zwischen einer Ventilbeaufschlagungsstellung und einer Ventilfreigabestellung gesteuert bewegbares Betätigungselement (42, 46) aufweist, welches in der mit dem Betriebszustand "Sperrung der Umlauflei­ tung" korrespondierenden Ventilbeaufschlagungsstellung den Ventilkörper (50) beaufschlagt, um ihn federnd in die Sperrstellung vorzuspannen und so die Umlaufleitung (21) unter Aufrechterhal­ tung der Druckbegrenzungsfunktion zu sperren, und welches in der mit dem Betriebszustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druckfluid zum Behälter" korrespondierenden Ventil­ freigabestellung den Ventilkörper (50) zur Bewegung in die Öffnungsstellung freigibt.

4. Steuerventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (42, 46) pneumatisch, elektromoto­ risch, magnetisch, hydraulisch oder mechanisch steuerbar ist.

5. Steuerventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (42, 46) einen zwischen der Ventil­ beaufschlagungsstellung und der Ventilfreigabestellung axial bewegbaren Stößel (46) aufweist.

6. Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (42, 46) wenigstens eine Feder (64) zur federnd vorspannenden Beaufschlagung des Ventilkörpers (50) in dem Betriebszustand "Sperrung der Umlauflei­ tung" aufweist.

7. Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (21) ein in Richtung zum hydraulischen Zylinder (13) zu öffnendes Rück­ schlagventil (15) aufweist, dass die Umlaufleitung (21) zwischen dem Rückschlagventil (15) und der Pumpe (5) bzw. dem Pumpen­ anschluss (3) der Versorgungsleitung (9) von der Versorgungs­ leitung (9) abgezweigt ist und dass das Rückschlagventil (15) mittels der Ventilbetätigungseinrichtung (17) entsperrbar ist, so dass bei entsperrtem Rückschlagventil (15) und in den Betriebs­ zustand "Freigabe der Umlaufleitung für die Ableitung von Druck­ fluid zum Behälter" geschaltetem Steuerventil (19) ein Fluidströ­ mungsweg für Druckfluid vom hydraulischen Zylinder (13) durch die Umlaufleitung (21) hindurch zu dem Behälter (7) freigegeben ist.

8. Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abstelleinrichtung (90), die dazu einge­ richtet ist, auf ein Abstellsignal hin die Ventilbetätigungseinrich­ tung (17) zu übersteuern, dergestalt, dass die Abstelleinrichtung (90) das von der Ventilbetätigungseinrichtung (17) in den Betriebs­ zustand "Sperrung der Umlaufleitung" geschaltete Steuerventil (19) öffnet bzw. zur Öffnung freigibt.

9. Steuerventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstellsignal von einem den hydraulischen Zylinder (13) überwachenden Sensor (31) ausgelöst wird, wenn der hydrau­ lische Zylinder (13) einen durch Zufuhr von Druckfluid herbeizufüh­ renden Soll-Betriebszustand erreicht hat.

10. Steuerventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem kompakten Ventilblock (1) zusammengefasst ist.