Die Erfindung betrifft ein Lasthalteventil mit mindestens einem in einem ein- oder mehrteiligen Ventilgehäuse längsverfahrbar geführten Hauptsteuerkolben und einem Rückschlagkolben, wobei in Schaltstellungen in Form einer Lasthaltestellung mittels der beiden Kolben eine fluidführende Verbindung zwischen mindestens zwei Anschlussstellen gesperrt ist, von denen eine der Medienzufuhr oder -abfuhr dient und von denen die andere zu einem hydraulischen Verbraucher führt, einer Lasthebenstellung die beiden Kolben sich relativ zueinander in eine Freigabestel lung bewegen, bei der die Verbindung zwischen Medienzufuhr und einem Verbraucher hergestellt ist, und

einer Lastsenkenstellung die beiden Kolben derart einen vorgebbaren Abstand zueinander einnehmen, dass die Verbindung zwischen Medienabfuhr und Verbraucher hergestellt ist.

Lasthalteventile dieser Art sind Stand der Technik. In Verbindung mit hydraulischen Verbrauchern in Form lasthebender Arbeitszylinder werden solche Ventile fachsprachlich auch als Senkbremssperr-Venti le bezeichnet. Lasthebende Arbeitszylinder kommen vielfach bei Arbeitsgeräten zum Einsatz, auch in Form von mobilen Geräten wie Baggern, Staplern und dergleichen. Üblicherweise ist in diesen Fällen das Lasthalteventi l von einer Bedienungsperson durch manuelle Betätigung einer Steuerventileinrichtung steuerbar. Um hierbei Fehlbedienungen seitens des Personals und dadurch verursachte Gefährdungen sowohl für die Gerätschaften als auch für Personen möglichst auszuschließen, ist dafür Sorge zu tragen, dass sich die Bedienvorgänge für das Personal einfach und übersichtlich gestalten. Im Hinblick auf diese Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lasthalteventil zur Verfügung zu stellen, bei dem die Gefahr von Fehlbedienungen und dadurch verursachter Fehlfunktionen minimiert ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Lasthalteventil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass eine Überwachungseinrichtung vorhanden ist, die die einzelnen Schaltstellungen der Kolben des Ventils feststellt, um eine sichere Funktion des Lasthalteventils zu gewährleisten. Dadurch, dass der Bedienungsperson und/oder einer automatisch arbeitenden Maschinensteuerung (SPS) eine Information über den jewei ligen Schaltzustand zur Verfügung steht, gestaltet sich der Bedienvorgang einfach und übersichtlich, so dass die Gefahr von Fehlbedienungen wesentlich ver- ringert ist.

Mit besonderem Vorteil kann die Überwachungseinrichtung in der Weise ausgebildet sein, dass der Hauptsteuerkolben und/oder der Rückschlagkolben mit einer Signaleinrichtung zusammenwirken, die induktiv ein von ei- ner Messeinrichtung erzeugtes Feld ändert, sobald die Position der Signaleinrichtung, bedingt durch die Bewegung des Hauptkolbens und/oder des Rückschlagkolbens, sich relativ gegenüber der Messeinrichtung ändert.

In besonders vorteilhafter Weise ist als Überwachungseinrichtung eine Art induktiver Wegmesseinrichtung vorgesehen, bei der die Signaleinrichtung aus einem mit dem Hauptkolben verbundenen Steuerteil besteht, das zu- mindest teilweise magnetfeldverändernde Bestandteile, insbesondere in Form von Eisenverbindungen, aufweist, wobei die Messeinrichtung mindestens eine bestrombare Wicklungsspule aufweist, die das Magnetfeld erzeugt. Eine derartige induktive Messeinrichtung ist ohne Schwierigkeiten in das Ventilgehäuse integrierbar oder als Zusatzgehäuse an ein Ende des Ventilgehäuses anbaubar, aus dem heraus sich das Steuerteil in das Zusatzgehäuse erstreckt.

In vorteilhafter Weise ist das Steuerteil Bestandteil einer Signalstange, die mit ihrem einen freien Ende am Hauptsteuerkolben angreift und im Bereich ihres anderen freien Endes eine Doppelspulenanordnung durchgreift, deren Einzelspulen mit einem vorgebbaren Abstand entlang der Verfahrrichtung der Signalstange hintereinander angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung können die Einzelspulen Bestandteil einer induktiven Halbbrücke sein, für eine Wegmessung nach dem sog. LVDT-System (Linear Voltage

Differential Transformer). Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Programmierung oder Auslegung unter Einbezug definierter Schaltpunkte, in der Art eines Kipp-Oszillators (Schmitt-Trigger). Insoweit sind dann nur zwei, einfach zu überwachende Schaltpunkte notwendig. Eine weitere Möglichkeit der Überwachung besteht in der Verwendung marktüblicher Hall-Sensoren.

Die Anordnung kann mit Vorteil so getroffen sein, dass bezogen auf das Ventilgehäuse eine Nullpunkt- oder Ausgangslage für die Messeinrichtung kalibriert ist, bei deren Verlassen in der einen oder anderen Richtung durch den Hauptsteuerkolben, ausgehend von einer vorgebbaren Ausgangsspannung, sich in der Art einer Schaltpunktfeststellung auf die jeweilige Schaltstellung des Ventils rückschließen lässt.

Vorzugsweise ist die jeweilige Schaltpunktfeststel lung für die eindeutige Erfassung der jeweiligen Schaltstellung mit einer Art Hystereseverlauf versehen. Mit besonderem Vorteil kann die Messeinrichtung an einer Auswerteelektronik angeschlossen sein, die bevorzugt über eine LED-Anzeige der Bedienungsperson eine optische Anzeige der Schaltstellungen liefert. Mit einer elektronischen Überwachung ist eine Erhöhung des Diagnose-Deckungsgrades (DC) gemäß DIN EN ISO 1 3849 erreicht. Hierdurch ist ein höherer Performancelevel (PL) erreichbar sowie eine höhere funktionale Sicherheit.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Ventilgehäuse zur Bildung der Nullpunkt- oder Ausgangslage eine Anschlagschulter auf, an der der Rückschlagkolben in der Lasthaltenstel lung in Anlage ist, wobei in der Lastheben- oder Lastsenkenstellung der Hauptsteuerkolben sich von einer an die Anschlagschulter angenäherten Position in Richtung auf einen stirnseitigen Gehäuseanschluss als dem hydraulischen Verbraucheran- schluss nach vorn bzw. von diesem rückwärts wegbewegt.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen wirkt zumindest in einer Position des Hauptsteuerkolbens auf diesen neben einer Hauptfeder mit vorzugsweise einstellbarer Federkraft noch ein angedrosselter Fluiddruck, insbesondere beim Senkenvorgang, ein.

Als Steuerventileinrichtung zur Ansteuerung des Lasthalteventils für die Medienzu- oder -abfuhr ist dieses vorteilhafterweise an ein Steuerventil, insbesondere in Form eines 4/3-Proportional-Wegeventils angeschlossen. Unter Lasthalteventilen sollen auch gattungsgemäß al le Arten von Senkbremsventilen und alle Arten von entsperrbaren Rückschlagventilen erfasst und mit einbezogen sein.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Symboldarstel lung der Schaltung eines Hydrauliksystems zur Versorgung eines Verbrauchers in Form eines Arbeitszylinders, mit einem Lasthalteventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels des Lasthalteventils; einen abgebrochen und gegenüber Fig. 2 vergrößert dargestellten Längsschnitt ledigl ich des an einen stirnseitigen Ge- häuseanschluss angrenzenden Teils des Ausführungsbeispiels; einen gegenüber Fig. 3 weiter vergrößert gezeichneten Teillängsschnitt lediglich des dem stirnseitigen Verbraucheran- schluss näher gelegenen Abschnitts des Ausführungsbeispiel wobei die Schaltstellung„Lasthalten" dargestellt ist, und

Fig. 5 und 6 der Fig. 4 entsprechende Darstellungen, wobei die Schaltstellungen„Lastheben" bzw.„Lastsenken" dargestellt sind.

Wie der Schaltungsdarstellung von Fig. 1 entnehmbar ist, ist das nachstehend näher beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lasthalteventils 1 zur Betriebssteuerung eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders 3 vorgesehen. Für die Ansteuerung des Lasthalteventils 1 ist ein Steuerventil in Form eines Proportional-4/3-Wegeventils 5 vorgesehen. Dieses ist mit seinem Druckanschluss P und seinem Tankanschluss T mit einer Druckleitung 7 bzw. Tankleitung 9 einer Versorgungseinheit 1 1 verbunden. Die an der Druckseite einer motorisch angetriebenen Hydropumpe 1 3 angeschlossene Druckleitung 7 ist über ein Druckbegrenzungsventi l 1 5 zur Tankleitung 9 hin abgesichert. Das 4/3-Wegeventil 5 ist in die in Fig. 1 gezeigte Stellung federvorgespannt, die der Schaltstellung„Lasthalten" des Lasthalteventils 1 entspricht. Aus dieser Ventilstellung ist das 4/3-Wegeventil 5 durch manuelles Ansteuern seines Ventilkolbens 1 7 nach rechts (bezogen auf Fig. 1 ) in die Ventilstel- lung bewegbar, die der Schaltstellung„Lastheben" des Lasthalteventils 1 entspricht, und durch Verschieben nach links in die Venti lstellung bringbar, die der Schaltstellung„Lastsenken" des Lasthalteventils 1 entspricht.

Das Lasthalteventil 1 ist mit einem Verbraucheranschluss 21 mit der Stan- genseite 23 des Arbeitszylinders 3 in Verbindung, dessen Kolbenseite 25 mit einer Anschlussstelle 27 in Verbindung ist, die sich, wie insbesondere den Fig. 3 bis 6 entnehmbar ist, am Ventilgehäuse 29 des Lasthalteventils 1 befindet. Die Anschlussstelle 27 ist weiterhin mit einem Anschluss 33 für Medienzufuhr oder -abfuhr am Wegeventil 5 in Verbindung, dessen weite- rer Ventilanschluss 35 für Medienzufuhr oder Medienabfuhr mit einem Ge- häuseanschluss 37 des Lasthalteventils 1 verbunden ist. Dessen Hauptkolben 39 ist durch eine auf ihn einwirkende, von der Federkraft her einstellbare Hauptfeder 41 in die in Fig. 1 , 3 und 4 gezeigte Schaltstellung„Lasthalten" vorgespannt, wobei ein Rückschlagkolben 43 durch eine Rück- schlagkolbenfeder 45 in Richtung einer Sperrstellung gehalten ist, bei der der Durchgang zwischen Verbraucheranschluss 21 und Gehäuseanschluss 37 gesperrt ist.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen Einzelheiten des Aufbaus des Lasthalteventils 1 mit darin axial bewegbarem Hauptkolben 39 und Rückschlagkolben 43. Der Hauptkolben 39 ist durch die Hauptfeder 41 der Zeichnung nach rechts in Richtung auf das offene Ende des Ventilgehäuses 29 vorgespannt, das den Verbraucheranschluss 21 bildet. Der Rückschlagkolben 43 ist durch die Rückschlagkolbenfeder 45 für eine Bewegung in Richtung vom Verbrau- cheranschluss 21 weg vorgespannt und liegt bei der Haltenstel lung (Fig. 1 , 3 und 4) sowie der Senkenstellung (Fig. 6) an einer Anschlagschulter 47 an, die an einem Gehäuseeinsatz 49 gebildet ist. Wie am deutlichsten aus Fig. 4 zu ersehen ist, liegt der Hauptkolben 39 bei der Haltenstellung am Ende des Rückschlagkolbens 43 an, nachdem er geringfügig die Anschlag- schulter 47 überlaufen hat. Bei diesen Kolbenstellungen ist durch den

Rückschlagkolben 43 die Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluss 21 und dem Gehäuseanschluss 37 gesperrt, der aus zwei in Längsrichtung des Ventilgehäuses 29 hintereinander angeordneten Bohrungsreihen im Ventilgehäuse 29 besteht, während die Anschlussstelle 27 und damit die Kolbenseite 25 des Arbeitszylinders 3 über den Ventilanschluss 33 (Fig. 1 ) des Wegeventils 5 mit dem Tankanschluss T verbunden ist.

Für den Übergang aus der Haltenstellung in die Hebenstellung oder die Senkenstellung wird der Ventilkolben 1 7 des 4/3-Wegeventils 5 verscho- ben, bei Übergang zur Hebenstellung in Fig. 1 gesehen nach rechts. Das Ventil 5 verbindet daher den Druckanschluss P mit dem Gehäuseanschluss 37 des Lasthalteventils 1 , während die Anschlussstelle 27, die mit der Kolbenseite 25 des Arbeitszylinders 3 verbunden ist, zum Tankanschluss T hin freigegeben wird. Der am Gehäuseanschluss 37 anstehende Druck öffnet die Verbindung zum Verbraucheranschluss 21 , indem der Rückschlagkolben 43 gegen die Kraft der Feder 45 verschoben wird, so dass durch Druckaufbau in der Stangenseite 23 des Arbeitszylinders 3 die Last 51 gehoben wird. Gleichzeitig wirkt ein dem Lastdruck der Stangenseite 23 des Arbeitszylinders 3 entsprechender Steuerdruck vom Verbraucheranschluss 21 her über eine Steuerleitung 53 auf den Hauptkolben 39 ein. Von der Kolbenseite 25 beim Hebevorgang abströmendes Medium gelangt über die Anschlussstelle 27 und den Ventilanschluss 33 des Wegeventils 5 zum Tankanschluss T. Wird das Wegeventil 5 aus der Hebenstellung in die in Fig. 1 gezeigte Haltestellung zurückbewegt, ist der Verbraucheranschluss 21 durch den Rück- schlagkolben 43 gesperrt und die Kolbenseite 25 des Arbeitszylinders 3 verbleibt über die Anschlussstelle 27 und den Ventilanschluss 33 des Wegeventils 5 mit dem Tankanschluss T in Verbindung. Wird für die Schaltstellung„Lastsenken" der Ventilkolben 1 7 des Wegeventils 5 aus der Hebenstellung in Fig. 1 gesehen nach links bewegt, kommt der Druckanschluss P über den Ventilanschluss 33 und die Anschlussstelle 27 mit der Kolbenseite 25 des Arbeitszylinders 3 in Verbindung. Für die Medienabfuhr auf der Stangenseite 23 über den Verbraucheranschluss 21 erfolgt eine Bewegung des Hauptkolbens 39 gegen die Kraft der Hauptfeder 41 in eine in Fig. 6 gezeigte Position, weil der vom Ventilanschluss 33 des Wegeventils 5 gelieferte Mediendruck über die Anschlussstelle 27 sowie über eine Drossel 55 in einer weiteren Steuerleitung 57 (in Fig. 3 als Steuer- Fluidraum ausgebildet) auf den Hauptkolben 39 einwirkt. Bei dieser Positi- on bildet der Hauptkolben 39, wie der Fig. 6 entnehmbar ist, zwischen seinem Endrand 59 und einer Kante 61 eine Drosselstelle mit variablem Steuerquerschnitt aus, die in Fig. 1 und 6 mit 63 bezeichnet ist und über die beim Senkenvorgang der Medienabfluss kontrolliert vom Verbraucheranschluss 21 zum Gehäuseanschluss 37 erfolgt. Wie am deutlichsten aus Fig. 3 zu ersehen ist, wirkt beim Hebenvorgang vom Verbraucheranschluss 21 her über die Steuerleitung 53 auf den Hauptkolben 39 auch ein Steuerdruck ein, der am Hauptkolben 39 gleichsinnig wie die Hauptfeder 41 wirkt. Die Steuerleitung 53 ist durch eine Axialbohrung im Hauptkolben 39 gebildet, die zu einer durch einen Kolbenabsatz gebildeten Ringfläche 65 führt. Der am Verbraucheranschluss 21 anstehende Druck wirkt zudem entgegen der Feder 41 auf den Hauptkolben 39 ein. Die Resultierende wirkt als Kraft gegen die Feder 41 . Ferner ist eine Druckbegrenzungsfunktion realisiert, bei der das Ventil 1 auf Durchlass-Stellung gebracht ist. Die am Rückschlagkolben 43 und am Hauptkolben 39 wirksamen Druckflächen sind in Fig. 3 mit A1 bis A4 kenntlich gemacht. Beim Lasthebenvor- gang öffnet der Pumpendruck am Gehäuseanschluss 37 den als Hohlkolben ausgebildeten Rückschlagkolben 43 über die Ringfläche A4-A1 gegen die Rückschlagkolbenfeder 45, die zwischen dem Rückschlagkolben 43 und einem Haltering 67 am offenen Ende des Gehäuses 29 eingespannt ist. Beim Vorgang Lasthalten wirkt der Lastdruck am Verbraucheranschluss 21 auf die resultierende Fläche A1 -(A2-A3) gegen die Vorspannkraft der Hauptfeder 41 . Beim Lastsenkenvorgang wirkt der an der Anschlussstel le 27 herrschende Ansteuerdruck auf die Ringfläche A2-A1 und öffnet zusammen mit dem Lastdruck am Verbraucheranschluss 21 den Hauptkolben 39 gegen die Vorspannkraft der Hauptfeder 41 .

Entgegengesetzt zu dem den Verbraucheranschluss 21 bildenden offenen Ende des Ventilgehäuses 29 schließt sich ein Federgehäuse 69 für die Hauptfeder 41 an. Diese stützt sich mit einem Ende über einen Federteller 71 am zugekehrten Ende des Hauptkolbens 39 ab. Das andere Ende der

Hauptfeder 41 stützt sich am in das Federgehäuse 69 eingeschraubten Ende eines Messgehäuses 73 ab, in dem wiederum ein Endabschnitt einer Überwachungseinrichtung 75 aufgenommen ist. Diese bildet beispielsweise eine Einrichtung zur induktiven Wegmessung nach dem bekannten LVDT- System (Linear Voltage Differential Transformer) und weist zwei bestromba- re, magnetfeld-erzeugende Wicklungsspulen 77 und 79 auf. Als Bestandteile einer induktiven Halbbrücke wirken die Wicklungsspulen 77, 79 mit einer Signaleinrichtung in Form eines stangenartigen Steuerteils 81 zusammen, das mit einem Ende mit dem Hauptkolben 39 verbunden und mit die- sem axial verfahrbar ist und am anderen Ende einen als Spulenkern innerhalb der Wicklungsspulen 77, 79 bewegbaren Endabschnitt 83 aus einem hoch permeablen Ferritmaterial aufweist.

Durch den Bewegungen des Hauptkolbens 39 entsprechende Axialbewe- gungen des Endabschnitts 83 bewirkte Veränderungen der Induktivität der Wicklungsspulen 77, 79 und der dadurch resultierenden Änderungen der Brückenspannung UAusg. erfolgt mittels einer dem Stand der Technik entsprechenden Auswerteelektronik die Feststellung über die jeweiligen Schaltstellungen des Lasthalteventils 1 , bezogen auf eine Nullpunkt- oder Ausgangslage. Diese Ausgangslage ist, wie in Fig. 4 bis 6 diagrammartig angedeutet und als mechanische Mitte bezeichnet ist, derart kalibriert, dass sie der Position des Endrandes 59 des Hauptkolbens 39 bei der Schaltstellung„Lasthalten" entspricht. Bei einer Brückenschaltung kann dieser Position eine Ausgangsspannung„High" entsprechen und zwar auf beiden Ausgängen A1 und A2. Beim Übergang zu„Lastheben" bewegt sich der Haupt- kolben 39 eine Wegstrecke S in Fig. 5 nach rechts, wodurch eine Ausgangsspannung entsteht.

Für die eindeutige Schaltpunktfeststellung wird ein Hysteresebereich 85 berücksichtigt, der sich über einen geringen Wegstreckenabschnitt erstreckt. Entsprechendes gilt für den in Fig. 6 gezeigten Zustand„Lastsenken" mit entsprechender Bewegung des Steuerkolbens 39 aus der mechanischen Mitte nach links. Die entsprechende, kennzeichnende Ausgangsspannung wird wiederum über einen Hysteresebereich 87 über einen geringen Wegstreckenabschnitt zur Schaltpunktfeststellung benutzt.

Insgesamt ergeben sich bei zwei Schaltkanälen folgende Zustände gemäß nachfolgender Tabelle:

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, ist am Federgehäuse 69 eine Entlüftungsbohrung 89 gebildet. Das stangenartige Steuerteil 81 ist an dem in die Überwa- chungseinrichtung 75 ragenden Endabschnitt in einer Führungshülse 91 geführt, die im Messgehäuse 73 in der der Hauptfeder 41 zugewandten Bohrung 93 gehalten ist.