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Steuergerät für hydraulische Kraftheberanlagen
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für hydraulische Kraftheberanlagen, insbesondere für Traktoren, mit auf einem oder auf zwei nebeneinander liegenden Ventilträgern paarweise angeordneten Steuer-und Rücklaufventilen.
Es ist bekannt, dass neuzeitliche Traktoren als Kraftmaschinen für die Bau-, Land- und Forstwirtschaft in erhöhtem Masse mit hydraulischen Kraftheberanlagen für den Antrieb der Hub-bzw. Stapel-oder För- dereinrichtungen von Arbeitsgeräten ausgerüstet werden. Der Leistungsbedarf dieser Geräte, ausgedrückt in Betriebsdruck und zeitlicher Umlaufmenge der Arbeitsflüssigkeit, ist unterschiedlich und gegeben durch den erforderlichen Hubdruck, den Weg und die Hubzeit.
Da zur Gerätereihe eines Schleppertyps sowohl Geräte mit nur geringem Inhalt der Hubzylinder (zirka 100 cm3), als auch solche mit einem Inhalt von einigen Litern (Hublader usw.) gehören. anderseits aber die Hubzeiten sich aus funktionstechnischen und wirtschaftlichen Gründen in bestimmten Grenzen bewegen müssen, muss die effektive Fördermenge den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepasst werden können.
Dies kann geschehen durch Verwendung einer Kolbenpumpe mit regelbarer Fördermenge, wobei erhöhter Fertigungsaufwand und Raumbedarf sowie ein zusätzlicher Betätigungsmechanismus in Kauf genommen werden müssen, oder bei konstanter Fördermenge der Pumpe durch Absteuern einer bestimmten Ölmenge.
Ein solches Absteuerventil muss jedoch für jeden Betriebszustancl bzw. bestimmten Betriebsbereich eine entsprechende Einstellung (Veränderung des Absteuerquerschnittes) erfahren.
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Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuerventile mit den Rücklaufventilen zentrisch in einem für batterieweisen Anbau eingerichteten Verteiler untergebracht sind und für die Betätigung ein mit einem Ventilträger oder mit mehreren in Blockbauweise angeordneten Ventilträgern in Verbindung stehender, beispielsweise auf einem Bolzen gelagerter, schwenkbarer Steuerhebel vorgesehen ist.
Die Ventile sind auf einem Ventilträger axial verschiebbar, wobei für die zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes abzusteuernde Ölflüssigkeit aus denDurchflussräumen unmittelbar hinter dem Ventilsitz der Rücklaufventile je eine Rücklaufbohrung angeordnet ist, die mit der Durchflussbohrung, den Ringkanälen und dem Ölaustritt verbunden sind.
Der Ventilträger kann geteilt ausgeführt werden, wobei jeder Ventilträgerteil je ein Rücklaufund ein Steuerventil trägt und ein Verteiler in Form eines drehbaren Verteilerkolbens in einem separaten Verteilergehäuse und am Steuergehäuse ein schwenkbarer Steuerhebel mit einer durch einen Stellknopf über ein Kurvenstück verstellbaren Steuerhülse angeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 das Steuerver- teiler- Aggregat in Blockausführung im Schnitt ; Fig. 2 eine Ausführung in Batterieform (Steuer- und Verteilergehäuse getrennt).
Gemäss Fig. l ist im Steuergerät ein Öleintritt 1 vorgesehen, durch den das von einer Pumpe geför- derte Öl einläuft. Das Öl fliesst durch die Durchflussräume 2 und 3, an den geöffneten Rücklaufventilen 4 und 5 vorbei, durch die Rücklaufbohrungen 6 und 7 in die mit einer Durchflussbohrung-8 verbundenen Ringkanäle 9 und 10 und von dort durch die Ölaustrittsöffnung 11 in die Rücklaufleitung zum Ölbehälter. Durch Schwenken des Steuerhebels 12 vermittels des Stellknopfes 12a nach links bzw. nach rechts wird der Ventilträger 20 mit den Steuerventilen 13 und 14 sowie mit den Rücklaufventilen 4 und 5 axial verschoben.
Bevor eine Drosselung des Durchflussquerschnittes durch die Steuerventile 13 und 14 je nach Hubrichtung
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einsetzt, schliessen sich die Rücklaufventile 4 bzw. 5. Bei Fortsetzung der Hubbewegung, beispielsweise nach unten, wird also das Rücklaufventil 5 geschlossen, während durch das Steuerventil 13 der Strömungquerschnitt mehr und mehr verengt wird. Hiedurch entsteht ein Druck in den Durchflussräumen 3 und 15.
Erreicht dieser Druck den Wert des erforderlichen Arbeitsdruckes, so öffnet sich das Halteventil 16. Gleichzeitig wird durch den Öffnungskolben 17 das Halteventil 18 geöffnet. Durch weiteres mehr oder weniger starkes Drosseln wird die Hubgeschwindigkeit des Öffnungskolbens 17 bestimmt. Sie würde ihren Maximalwert bei geschlossenem Steuerventil 13 erreichen, d. h. wenn die volle Fördermenge in den Arbeitszylinder geleitetwird. Dieilber dem Arbeitskolben stehende Ölmenge wird beim Arbeitshub durch den Zylinderanschluss 19 an dem geöffneten Halteventil 18 vorbei in die Durchflussräume 15a und 2 gedrückt.
Aus letzterem fliesst das vom Arbeitszylinder rücklaufende und das durch das Steuerventil 13 abgesteuerte Öl am Rücklaufventil 4 vorbei Über die Rücklaufbohrung 6 in den Ringkanal 9 und von dort durch den Ölaustritt 11 in den Ölbehälter zurück. Wird der Steuerhebel und damit der Ventilträger 20 auf Mittelstellung gebracht, so'befinden sich die Rücklaufventile 4 und 5 und die Steuerventile 13 und 14 in Ruhestellung.
Unter dem Reaktionsdruck der gehobenen Last schliesst sich das Halteventil 16, während das Halteventil 18 durch den Federdruck geschlossen wird. Da durch die in Ruhelage befindlichen Steuerventile 13 und 14 die Durchflussquerschnitte im Verteiler 24 freigegeben sind, fördert die Punpe somit drucklos. Zum Senken der Last wird der Steuerhebel 12 in der Bildebene nach rechts geschwenkt. Der Ventilträger-20 wird entgegen seiner Bewegungsrichtung angehoben. Das Rücklauf ventil 4 schliesst und das Steuerventil 14 drosselt den Ölstrom. Entsprechend der Drosselung entsteht jetzt in den Durchflussräumen 2 und 15a ein Druck, der das Halteventil 18 und über den in einem Zylinder 25b geführten Öffnungskolben 17 das Halteventil16 öffnet.
Das unter dem Druck der gehobenen Last stehende Öl fliesst durch den Durchflussraum unter dem Öffnung-
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zum Ölaustritt 11.
Durch eine Drossel im Druckö1anschluss am Arbeitszylinder wird die Sinkgeschwindigkeit bestimmt.
Gleichzeitig bewirkt die Drossel eine Druckbildung im nachlaufenden Öl. Dieser Druck lastet auf den Öffnungskolben 17 und bewirkt das Offenhalten des Halteventil 16 während des Senkvorganges.
Das Überdruckventil 21 ist im unteren Teil des Ventilträgers untergebracht. Überschreitet der Öldruck einen bestimmten Wert, öffnet sich die federbelastete Ventilkugel und das Öl fliesst durch seitliche Bohrungen im unteren Schaft des Ventilträgers 20 in die Rücklaufkanäle 7. Durch Lösen der Überwurfmutter 25a am Gehäuseteil 25 ist das Überdruckventil 21 zugänglich. Die Ventilfeder kann dem Sicherheits- druck entsprechend eingestellt werden. Durch diese Anordnung des Überdruckventils sind keine zusätzlichen Ölkanäle im Gehäuseteil erforderlich.
Durch die Steuerung des Ölflusses infolge des Zusammenwirkens der Steuerventile 13 und 14 mit den Rücklaufventilen 4 und 5 lässt sich eine Regulierbarkeit der Hubzeit entsprechend denfunktionstechnischen und wirtschaftlichen Erfordernissen durch Absteuern einer bestimmten Ölmenge erreichen, wobei die Steuerventile 13 und14 gleichzeitig die Funktion von Absteuer-Drossel-Ventilen übernehmen.
Bei konstanter Fördermenge der Pumpe wird also durch den Grad der Drosselung, d. h. mehr oder weniger grossen Hub des Ventilträgers 20 und damit der Steuerventile 13 und 14, die dem Arbeitszylinder in der Zeiteinheit zufliessende Ölmenge bestimmt. Dieses Steuerprinzip gestattet den Anschluss sowohl von zwei-als auch einseitig beaufschlagten Arbeitszylindem. Bei letzteren wird der freie Zylinderanschluss 19 oder 19a mittels Blindstopfen verschlossen.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform schematisch dargestellt. Während in dem Gerät nach Fig. l der Steuermechanismus, bestehend aus Ventilträger 20, Steuerventilen 13 und 14, Rücklaufventilen 4 und 5 sowie Verteiler 24 und Halteventilen 16 und 18 mit dem Öffnungskolben 17 in einem Block für eine bestimmte Zahl von Anschlüssen zusammengefasst sind, sieht die Ausführung nach Fig. 2 die Möglichkeit vor, an dem Steuergehäuse 26 wahlweise Verteilergeräte oder einen Gehäuseteil 27 mit einer den Arbeitsvorrichtungen entsprechenden Anzahl von Zylinderanschlüssen aufzuflanschen. Das Steuerprinzip ist in beiden Ausführungen das gleiche.
Aus räumlichen und fertigungstechnischen Gründen ist in dem Steuergerät nach Fig. 2 der Ventilirä- ger geteilt, von denen jeder, 20a und 20b, ein Rücklaufventil4 und 5 und ein Steuer ventil 13 und 14 trägt.
Der Steuerhebel 12 ist mittels eines Stellknopfes 28 um eine zwischen den Ventilträgerachsen liegende Welle schwenkbar, so dass die Ventilträger 20a und 20b eine gegenläufige Bewegung ausführen. Die Ölräume 2 und 3 sind durch die Verteilerkanäle 23 mit dem Verteilergehäuse 27 verbunden. Durch Drehen des Verteilerkolbens 24 durch den Stellknopf 28'wird das Öl den jeweiligen Arbeitszylindern zugeleitet.
Im Verteilergehäuse 27 befinden sich ebenfalls wie in Ausführung 1 die Halteventil 16 und 18 und der Öffnungskolben 17 und 17a.
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Neben der oben geschilderten Funktion des Steuergerätes ist nach Fig. 2 die Schaltmöglichkeit "Schwimmstellung"der Öffnungskolben 17 und 17 a gegeben. Hiezu wird durch eine Drehung des Stellknopfes 28 über das Kurvenstück 29 die Steuerhülse 30 und damit der Ventilträger 20a und 20b nach unten bewegt. Das Kurvenstück 29 überträgt seine Bewegung über die Druckfeder 31 auf die Steuerhülse 30. Mit Hilfe des Gewindestiftes 32 kann die Vorspannung der Feder 31 und damit der Druck des Öleintritts 1 ein- gestellt werden. Der Öleinoitt l befindet sich durch den Kanal 23a mit dem Raum zwischen dem bei dieser Ausführung geteilten Öffnungskolben 17 und 17a in Verbindung.
Durch den sich auf dem geteilten Öffnungskolben 17 und 17a verteilenden Öldruck werden dieHalteventilel6undl8 geöffnet, so dass der Arbeits-
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behälter zurückgeleitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuergerät für hydraulische Kraftheberanlagen, insbesondere für Traktoren, mit auf einem oder auf zwei nebeneinander liegenden Ventilträgern paarweise angeordneten Steuer- und Rücklaufventilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (13, 14) mit den Ventilen (4, 5) zentrisch in einem für batterieweisen Anbau eingerichteten Verteiler (24) untergebracht sind und für die Betätigung ein mit einem Ventilträger (20) oder mit mehreren in Blockbauweise angeordneten Ventilträgern (20) in Verbindung stehender, beispielsweise auf einem Bolzen gelagerter, schwenkbarer Steuerhebel (12) vorgesehen ist.