DE3025949C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für ein hydrau­ lisch angetriebenes Arbeitsgerät nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine derartige Steuereinrichtung aus der DE 28 10 375 A1 bekannt, die ein Umschaltventil, einen im Druck­ mittelstrom zum Hydrozylinder liegenden Sperrblock sowie ein das Umschaltventil und den Sperrblock vorsteuerndes Vorsteuerventil auf­ weist. Beim Senken des vom Hydrozylinder betätigten Arbeitsgerätes strömt Druckmittel vom Hydrozylinder über den Sperrblock und das Vorsteuerventil in einen Rücklauf, wobei ein vom Umschaltventil angedrosselter Neutralumlaufdruck den Aufstoßkolben offen hält. Mit Hilfe einer vom Vorsteuerschieber gebildeten Drosselstelle kann zwar die Geschwindigkeit beim Senkvorgang gesteuert werden, dabei ist jedoch von Nachteil, daß dieser Senkvorgang lastabhängig abläuft, also bei großer Last schnell und bei kleiner Last langsam vor sich geht.

Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es Auf­ gabe der Erfindung, diese Steuereinrichtung möglichst einfach so weiterzubilden, daß eine lastunabhängige Senkenstromregelung möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Steuereinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung durch die im An­ spruch 1 näher angegebenen kennzeichnenden Merkmale.

Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine Steuereinrichtung erreicht, bei welcher der Vorsteuerschieber in Verbindung mit dem Sperrblock als Stromregler arbeitet und damit ein lastunabhängiges Senken erlaubt. Dabei läßt sich der Senkvorgang unabhängig von der Größe der auf den Hydrozylinder wirkenden Last gleichmäßig steuern, ohne daß dabei der Neutralumlaufdruck erhöht würde. Zudem baut die vorgeschlagene Lösung einfach und mit geringem Aufwand und ist leicht bei vorhandenen Geräten nachrüstbar.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im An­ spruch 1 angegebenen Steuereinrichtung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt, deren einzige Figur eine Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung in Stellung Neutral zeigt.

Die Figur zeigt eine Steuereinrichtung 10, die als Regel­ wegeventil bei einer mechanisch-hydraulischen Hubwerks­ regelung eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, insbeson­ dere einem Traktor mit angelenktem Pflug, verwendet wird.

Die Steuereinrichtung 10 hat ein Gehäuse, in dem in drei parallelen Achsen ein Umschaltventil 12, ein Vorsteuer­ ventil 13 sowie ein Sperrblock 14, bestehend aus Sperr­ ventil 15 und zugehörigem Aufstoßkolben 16, angeordnet sind. Das Umschaltventil 12 hat einen Umschaltschieber 17, der in einer Schieberbohrung 18 gleitet. In der Schieber­ bohrung 18 sind nebeneinanderliegend, von links nach rechts gesehen, bezogen auf die Figur, eine Federkammer 19, eine Ablaufkammer 21, eine Auslaßkammer 22, eine Einlaßkammer 23, eine Weiterlaufkammer 24 sowie Dämpfungskammern 25, 26 angeordnet. Der Umschaltschieber 17 wird von einer in der Federkammer 19 angeordneten Feder 27 sowie von den Drücken in der Federkammer 19 und in den Dämpfungskammern 25, 26 beaufschlagt. Die Dämpfungskammern 25, 26 haben über ein Drossel-Rückschlagventil 28 und einen Kanal 29 mit der Einlaßkammer 23 Verbindung. Die Einlaßkammer 23 steht über eine Zulaufleitung 30 mit einer Pumpe 31 in Verbin­ dung; von der Weiterlaufkammer 24 führt eine Ablauflei­ tung 32 zum Tank 33. Zur Steuerung des von der Pumpe 31 kommenden Druckmittelstroms aus der Einlaßkammer 23 wahl­ weise in die Weiterlaufkammer 24 oder in die Auslaßkammer 22 hat der Umschaltschieber 17 einen Kolbenabschnitt 34 mit Feinsteuerfasen 35.

Das Vorsteuerventil 13 hat einen Vorsteuerschieber 36, der in einer zweiten Schieberbohrung 37 geführt ist. In letzterer (37) sind wiederum nebeneinanderliegend und von links nach rechts gesehen, bezogen auf die Figur, eine erste (38) sowie eine zweite Rücklaufkammer 39, eine erste Steuerkammer 41, eine Zulaufkammer 42, eine zweite Steuerkammer 43 sowie eine dritte Rücklaufkammer 44 ange­ ordnet. Die zweite (39) sowie die dritte Rücklaufkammer 44 sind zum Tank 33 entlastet. Die Zulaufkammer 42 hat über einen Zulaufkanal 45 mit der Einlaßkammer 23 im Umschalt­ ventil 12 Verbindung. Von der zweiten Steuerkammer 43 führt ein Steuerkanal 46 zur Federkammer 19 im Umschalt­ ventil 12. Der Vorsteuerschieber 36 wird an seiner einen Stirnseite von einer Feder 47 belastet und ist an seiner gegenüberliegenden Stirnseite zur mechanischen Betätigung mit einem Stößel 48 versehen. An den Kolbenabschnitten des Vorsteuerschiebers 36 sind durch Ringnuten fünf Steuer­ kanten 49, 51, 52, 53, 54 angeordnet. Die erste Steuer­ kante 49 ist der Verbindung von der ersten (38) zur zwei­ ten Rücklaufkammer 39 zugeordnet und bildet mit der zuge­ hörigen Gehäusekante eine verstellbare, in den Druckmittel­ rücklauf geschaltete Drosselstelle. Die zweite Steuerkante 51 ist der Verbindung zwischen der ersten Steuerkammer 41 und der zweiten Rücklaufkammer 39 zugeordnet. Während die dritte Steuerkante 52 die Verbindung von der Zulaufkammer 42 zur ersten Steuerkammer 41 beeinflußt, steuert die vierte Steuerkante 53 die Verbindung von ersterer (42) zur zwei­ ten Steuerkammer 43. Die fünfte Steuerkante 54 ist in eine Verbindung geschaltet, die von einem im Vorsteuerschieber 36 angeordneten Druckraum 55 zur dritten Rücklaufkammer 44 führt. Im Vorsteuerschieber 36 ist ein Hilfsschieber 56 koaxial angeordnet, der zur Vermeidung eines sogenannten Festdrossel-Vorganges dient. Seine Anordnung und Wirkungs­ weise ist an sich bekannt, so daß im vorliegenden Zusammen­ hang nicht näher darauf eingegangen wird.

Im Sperrblock 14 hat das eigentliche Sperrventil 15 einen vorgesteuerten Sitzventilkörper 57, der von einer Feder 58 auf einen gehäusefesten Sitz gedrückt wird. In dieser Lage unterbricht er die Verbindung zwischen einer ersten, zu­ laufseitigen Kammer 59 und einer zweiten, verbrauchersei­ tigen Kammer 61. Von der zweiten Kammer 61 führt eine Lei­ tung 62 zu einem als Kraftheber dienenden Hydrozylinder 63, der über einen Hubarm 64 sowie ein übliches Dreipunkt­ gestänge 65 einen am Traktor 66 angelenkten Pflug 11 be­ tätigen kann. Die Leitung 62 selbst ist Teil einer Arbeits­ leitung 67, die von der Auslaßkammer 22 unter Umgehung des Vorsteuerventiles 13 über die Kammern 59, 61 im Sperr­ ventil 15 und die Leitung 62 zum Hydrozylinder 63 führt. In diese Arbeitsleitung 67 ist im Bereich zwischen Sperr­ ventil 15 und Umschaltventil 12 ein letzteres absicherndes Rückschlagventil 68 geschaltet. Das Sperrventil 15 ist so ausgebildet, daß es die Verbindung zwischen den beiden Kammern 59, 61 stetig androsseln und damit als Dros­ selventil arbeiten kann. Dem nicht näher bezeichneten Vor­ steuerventil im Sitzventil 57 ist deswegen ein Entsperr­ stift 69 zugeordnet, der von dem Aufstoßkolben 16 betätig­ bar ist. Der Aufstoßkolben 16 wird von einer Feder 71 in die gezeichnete Augangsstellung gedrückt, wobei die Feder 71 in einem zugeordneten Dämpfungsraum 72 liegt. Auf der dem Dämpfungsraum 72 gegenüberliegenden Seite des Aufstoß­ kolbens 16 ist ein Steuerraum 73 ausgebildet, der über eine Steuerleitung 74 mit der ersten Steuerkammer 41 des Vorsteuerventils 13 Verbindung hat. Von der ersten Kammer 59 des Sperrventils 15 führt eine Rücklaufleitung 75 über die erste (38) und zweite Rücklaufkammer 39 zum Tank 33. Von dem Dämpfungsraum 72 führt ein Querkanal 76 in die Rücklaufleitung 75 in einen Bereich, der zwischen der ersten Rücklaufkammer 38 einerseits und andererseits dem Sperrventil 15 bzw. dem Rückschlagventil 68 liegt.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 ist wie folgt, wobei nur insoweit darauf eingegangen wird, als zum Ver­ ständnis der Erfindung notwendig ist.

In der gezeigten Neutralstellung nehmen der Vorsteuer­ schieber 36, der Umschaltschieber 17 sowie der Sitzventil­ körper 57 jeweils die gezeichneten Lagen ein. In dieser Stellung ist die Federkammer 19 am Umschaltschieber 17 über den Steuerkanal 46, die zweite Steuerkammer 43, den Hilfsschieber 56, den Druckraum 55 und die fünfte Steuer­ kante 54 zur dritten Rücklaufkammer 44 und damit zum Tank 33 entlastet. Gleichzeitig ist der Steuerraum 73 im Auf­ stoßkolben 16 über die zweite Steuerkante 51 am Vorsteuer­ schieber 36 zur zweiten Rücklaufkammer 39 und weiter zum Tank 33 entlastet. Damit wird der Druckraum im Hydrozylin­ der 63 vom Sperrventil 15 hydraulisch blockiert. Von der Pumpe 31 aufgebauter Druck wirkt über den Kanal 29 in den Dämpfungskammern 25 bzw. 26 und drückt den Umschaltschie­ ber 17 gegen die Kraft der Feder 27 in die gezeichnete Stellung, in der er die Verbindung von der Einlaßkammer 23 zur Weiterlaufkammer 24 weitgehend aufsteuert und die Verbindung von ersterer (23) zur Auslaßkammer 22 unter­ bricht. Das von der Pumpe 31 geförderte Druckmittel strömt somit gegen einen relativ niedrigen Neutralumlaufdruck in die Ablaufleitung 32. Bei Bedarf kann in diese Ablauflei­ tung 32 ein nicht näher gezeichneter, zusätzlicher Ver­ braucher geschaltet sein und betätigt werden.

Zum Heben des Pfluges 11 muß Druckmittel von der Pumpe 31 in den Hydrozylinder 63 gesteuert werden. Dies geschieht, wenn ein nicht näher gezeichnetes, am Stößel 48 des Vor­ steuerschiebers 36 angreifendes Regelgestänge den Vor­ steuerschieber 36 nach rechts, bezogen auf die Figur, schiebt. Dabei wird die Entlastung der Federkammer 19 von der fünften Steuerkante 54 zugesteuert, während die vierte Steuerkante 53 die Verbindung über den Zulauf­ kanal 45 zur Einlaßkammer 23 hin aufsteuert. Der Um­ schaltschieber 17 wird an seinen beiden Stirnseiten druck­ ausgeglichen, so daß ihn die Feder 27 anfangs ungedämpft und später gedämpft nach rechts schiebt. Dabei drosselt er die Verbindung von der Einlaßkammer 23 zur Weiterlauf­ kammer 24 zu, während er die Verbindung von ersterer (23) zur Auslaßkammer 22 aufsteuert. Die Pumpe 31 kann nun Druck aufbauen, der über die Arbeitsleitung 67 und das Rückschlagventil 68 auch in der ersten Kammer 59 ansteht. Übersteigt dieser Druck den im Hydrozylinder 63 wirksamen Druck, so öffnet das jetzt als normales Rückschlagventil arbeitende, vorgesteuerte Sperrventil 15 und Druckmittel kann von der Pumpe 31 zum Hydrozylinder 63 strömen. Über den Hubarm 64 und das Dreipunktsgestänge 65 wird der Pflug 11 ausgehoben. Bei diesen Schaltvorgängen vermeidet der Hilfsschieber 56 ein sogenanntes Festdrosseln, wie dies aus dem obererwähnten Stand der Technik an sich bekannt ist und deshalb in vorliegendem Zusammenhang keiner nähe­ ren Erläuterung bedarf. Hat der Pflug 11 eine Höhe er­ reicht, die einem mit einem Sollwertgeber eingestellten Wert entspricht, so wird der Vorsteuerschieber 36 über das Regelgestänge wieder in die gezeichnete Neutralstel­ lung zurückgeführt.

Zum Senken des Pfluges 11 muß Druckmittel aus dem Hydro­ zylinder 63 abgelassen werden. Dies geschieht, wenn der Vorsteuerschieber 36 vom Regelgestänge aus der gezeichne­ ten Neutralstellung heraus nach links, bezogen auf die Figur, bewegt wird. Dabei wird die Entlastung des Steuer­ raums 73 über die zweite Steuerkante 51 zur zweiten Rück­ laufkammer 39 hin zugesteuert, während die dritte Steuer­ kante 52 die Verbindung vom Steuerraum 73 zur Zulauf­ kammer 42 hin aufsteuert. Der vom Umschaltschieber 17 angedrosselte Neutralumlaufdruck kann sich über den Zu­ laufkanal 45, die Zulaufkammer 42, die erste Steuerkammer 41 und die Steuerleitung 74 im Steuerraum 73 aufbauen und den Aufstoßkolben 16 gegen die Kraft der Feder 71 nach rechts drücken. Dabei wird über den Entsperrstift 69 das vorgesteuerte Sperrventil 15 geöffnet, das hierbei nach Art einer Folgesteuerung arbeitet. Nunmehr kann Druck­ mittel aus dem Raum des Hydrozylinders 63 über die Lei­ tung 62, das geöffnete Sperrventil 15 und die Rücklauf­ leitung 75 zum Tank 33 abströmen. Die hierbei geöffnete erste Steuerkante 49 bildet eine verstellbare Drosselstelle, mit der die Senkgeschwindigkeit des Pfluges 11 einstell­ bar ist. Erhöht sich während dieses Senkenvorgangs die Last am Pflug 11 und damit der Druck im Hydrozylinder 63, so erhöht sich damit auch der Druck in der Rücklaufleitung 75 stromaufwärts von der ersten Steuerkante 49. Dieser erhöhte Druck wird aber zugleich auch über den Querkanal 76 in dem Dämpfungsraum 72 wirksam, wo er zusammen mit der Kraft der Feder 71 auf den Aufstoßkolben 16 wirkt. Da in dem Steuerraum 73 ein im wesentlichen konstanter Druck, nämlich der Neutralumlaufdruck herrscht, bewirkt der er­ höhte Druck im Dämpfungsraum 72 eine Linksbewegung des Auf­ stoßkolbens 16 aus seiner jeweiligen Arbeitsstellung heraus, wodurch das dem Aufstoßkolben folgende Sperrventil 15 den Druckmittelstrom stärker androsselt. Der Aufstoßkolben 16 in Verbindung mit dem Sperrventil 15 arbeiten somit bei erhöhter Last am Hydrozylinder 63 nach Art einer Druck­ waage zusammen, so daß das über die erste Steuerkante 49 verfügbare Druckgefälle konstant gehalten wird. Wird wäh­ rend des Senkenvorganges die Last am Pflug 11 und damit der Druck im Hydrozylinder 63 in umgekehrter Weise klei­ ner, so sinkt auch in entsprechender Weise der Druck in dem Dämpfungsraum 72. Wird die daraus resultierende Kraft auf den Aufstoßkolben 16 in Verbindung mit der Kraft der Feder 71 kleiner als die in umgekehrter Richtung wir­ kende Kraft aus dem Neutralumlaufdruck im Steuerraum 73, so bewegt sich der Aufstoßkolben 16 mit dem Sperr­ stift 69 und dem Sperrventil 15 nach rechts, wodurch der Durchfluß weniger angedrosselt wird. Bei einer bestimmten Stellung des Vorsteuerschiebers 36 und damit der ersten Steuerkante 49 wird somit die Senkgeschwindigkeit des Pfluges 11 unabhängig von der auf ihn wirkenden Last kon­ stant gehalten. Ändert der Vorsteuerschieber 36 seine Stellung, so ändert sich auch die Wirkung der von der ersten Steuerkante 49 gebildeten Drosselstelle. Sie nimmt umso mehr ab, je mehr sich der Vorsteuerschieber 36 seiner Neutralstellung nähert. Dies bedeutet, daß auch die Senk­ geschwindigkeit des Pfluges 11 abnimmt. Da der Druck in der Rücklaufleitung 75 stromaufwärts von der ersten Steu­ erkante 49 konstant gehalten wird, ist die Senkgeschwindig­ keit des Pfluges 11 der Wirkung der Drosselstelle 49 direkt proportional. Dies führt dazu, daß der Pflug 11 sanft ange­ halten wird, wenn er seine Sollstellung erreicht, wobei der Vorsteuerschieber 36 wieder in seine Neutralstellung zurückgestellt wird.

Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Aus­ führungsform möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung ab­ zuweichen. So kann die vorgeschlagene Steuereinrichtung auch zum Steuern eines Hubwerks an Mähdreschern oder an­ deren landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugen verwendet werden. Anstelle des gezeichneten Sperrblocks 14 kann auch eine andere Ausführung eines Sperrblocks verwendet werden, bei dem die Arbeitsleitung zusätzlich in steuerbarer Weise über den Aufstoßkolben geführt wird, wodurch das gezeichnete Rückschlagventil 68 entfällt. Ferner kann anstelle des gezeichneten Sperrventils 15 mit zwei innen­ liegenden Ventilsitzen für die nicht näher bezeichnete Kugel auch ein anderes Sperrventil verwendet werden, wie es bei an sich bekannten, vorgesteuerten Sperrblöcken üblich ist, sofern es nach Art einer Folgesteuerung und somit als Drosselventil arbeiten kann.

Claims (3)

1. Steuereinrichtung für ein hydraulisch angetriebenes, insbesondere an ein landwirtschaftliches Fahrzeug angebautes Arbeitsgerät, mit einem Umschaltventil (12), einem Sperrblock (14) und einem letztere beeinflussenden Vorsteuerventil (13) und mit einem dem Umschalt­ ventil (12) zugeordneten, von der Kraft einer Feder (27) und dem Druck in wenigstens einer steuerbaren Steuerkammer beaufschlagten Umschaltschieber (17), der eine Zulaufleitung (30) wahlweise mit einer Ablaufleitung (32) oder mit einer zu einem einfachwirkenden Hydrozylinder (63) führenden Arbeitsleitung (67) verbindet, die über ein als Drosselventil arbeitendes Sperrventil (15) des Sperrblocks (14) geführt ist, das von einem Aufstoßkolben (16) steuerbar ist, dessen zugeordneter Steuerraum (73) von einem Vorsteuerschieber (36) des Vorsteuerventils (13) mit Druckmittel beaufschlagbar oder zum Rücklauf entlastbar ist und mit einem dem Aufstoßkolben (16) zuge­ ordneten, dem Steuerraum (73) gegenüberliegenden Dämpfungsraum (72) sowie mit einer vom Sperrventil (15) über eine verstellbare Drossel­ stelle des Vorsteuerschiebers (36) zum Rücklauf geführten Rücklauf­ leitung (75) und mit Ventilmitteln (68), die beim Senken des Hydro­ zylinders (63) die Verbindung über die Arbeitsleitung (67) zum Umschaltventil (12) sperren, dadurch gekennzeichnet, daß der Däm­ pfungsraum (72) mit einem Abschnitt der Rücklaufleitung (75) Verbin­ dung hat, der zwischen dem Vorsteuerschieber (36) und dem Sperr­ ventil (15) liegt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, mit einer vom Umschaltventil über den Aufstoßkolben zum Sperrventil geführten Arbeitsleitung, wo­ bei der Aufstoßkolben die Arbeitsleitung unterbrechen und das Sperrventil zum Rücklauf entlasten kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Rücklaufleitung zwischen Vorsteuerschieber und Aufstoßkolben liegt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dämpfungsraum (72) eine den Aufstoßkolben (16) belastende Feder (71) angeordnet ist.