DE19835398A1 - Steuerkreis für Schwermaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuerkreis für Schwermaschinen wie einen Hydraulikbagger, und insbesondere einen Steuerkreis zum Steuern der Arbeitsgeschwindigkeit eines Ausleger-Stellantriebs und eines Fahrzeugschwenk-Stellantriebs von Schwermaschinen während des gleichzeitigen Betriebs dieser Stellantriebe.

Aus Fig. 5 der Zeichnung ist ein Hydraulikbagger 100 ersichtlich. Ein unterer Raupenschlepper 21 ist mittels eines Antriebsmotors 24 vor- und zurückbewegbar. Ein oberes Schwenkteil 23 (als "Hauptfahrzeug" bezeichnet) ist mittels einer Drehscheibe 22 auf dem Raupenschlepper 21 befestigt und wird von einem Schwenkmotor 25 geschwenkt. Das Hauptfahrzeug 23 weist eine Baggermaschine 30, ein Schlepperverdeck 26, eine Bedienerkabine 27 und ein Ausgleichsgewicht 28 auf.

Die Baggermaschine 30 weist einen Ausleger 31, einen Baggerarm 33, eine Eimerschaufel 35, einen Ausleger-Stell­ antrieb 32, einen Arm-Stellantrieb 34 und einen Schaufel-Stell­ antrieb 36 auf. Der Ausleger 31 ist an einer am Hauptfahrzeug 23 festgelegten Halterung (nicht gezeigt) befestigt und in Abhängigkeit vom Betrieb des Ausleger-Stell­ antriebs 32 vertikal bewegbar. Der Ausleger 31 weist an seinem Ende den Baggerarm 33 auf, der in Abhängigkeit vom Betrieb des Arm-Stellantriebs 34 vertikal bewegbar ist. Der Baggerarm 33 ist an seinem unteren Ende mit der Eimerschaufel 35 versehen, die in Abhängigkeit vom Betrieb des Schaufel-Stell­ antriebs 36 geschwenkt wird.

Die Motoren 24 und 25 und die Stellantriebe 32, 34 und 36 werden beim Ausführen von Erdarbeiten unabhängig voneinander oder in Kombination mittels eines Steuerkreises (nicht gezeigt) betrieben. Gegenwärtig besteht ein erheblicher Bedarf für einen Steuerkreis, mit dem der kombinierte Betrieb der genannten Teile effektiver steuerbar ist.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 1-250531 ist eine Vorrichtung veranschaulicht, mit der sich die Effizienz des kombinierten Betriebs einer Baggermaschine verbessern läßt. Die Veröffentlichung wird bezugnehmend auf Fig. 6 beschrieben.

Wird das Steuerventil 50 in die Richtung U zum Einfahren des Arm-Stellantriebs 55 betätigt, wird die Steuerleitung 50A mit einem Steuerdruck beaufschlagt. Wenn auch das Steuerventil 51 zum Einfahren des Ausleger-Stellantriebs 56 in die Richtung U betätigt worden ist, wird der Steuerdruck vom Steuerventil 51 zur Steueröffnung 52A des Umsteuerschiebers 52 geleitet, so daß der Umsteuerschieber 52 von der Stellung a in die Stellung b umgeschaltet wird.

Der Steuerkreis wird also vom Umsteuerschieber 52 und dem Reduzierventil 53 gebildet. Der an der Steuerleitung 50A anliegende Steuerdruck wird von dem Reduzierventil 53 auf den vorbestimmten Druck vermindert und wirkt auf das Stellventil 57. Werden die beiden Steuerventile 50 und 51 in gleichem Maße betätigt, ist der Steuerdruck in der Steuerleitung 50A stromabwärts vom Reduzierventil 53 geringer als der Steuerdruck in der Steuerleitung 51A. Daher ist die Öffnungsweite des Steuerschiebers des Stellventils 57 kleiner als die Öffnungsweite des Stellventils 58.

Somit fließt mehr Öl über die Leitung 54 zum Stellventil 58, so daß eine Differenz zwischen der zu dem Arm-Stellantrieb 55 fließenden Ölmenge und der zu dem Ausleger-Stellantrieb 56 fließenden Ölmenge kleiner wird. Die beiden Stellantriebe 55 und 56 werden so mit einer im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit eingefahren, d. h. sie arbeiten zur selben Zeit mit der gleichen Geschwindigkeit.

Ein weiterer verwandter Stand der Technik ist z. B. die japanische Offenlegungsschrift Nr. 8-93000, die mit Bezug auf Fig. 7 und 8 beschrieben wird. Werden der Antriebsmotor 24 und der Arm-Stellantrieb 34 kombiniert betrieben, z. B. wenn der Schalthebel 48 in die Vorwärtsstellung gebracht wurde, wird das Reduzierventil 48b des Antriebs-Steuerventils 48a aktiviert. Der Steuerdruck zum Schalten des Antriebs-Stellventils 42 von der Leerlaufstellung n in die Stellung b wirkt nicht nur auf den Steuerteil 42b des Antriebs-Stellventils 42, sondern über das Wechselventil 43 und den Steuerleitungsabzweig 41a auch auf den Steuerteil 45b des Arm-Stellventils 45. Somit wird der Kolben 47 um das vorbestimmte Maß L in Richtung des Pfeils in Fig. 8 bewegt.

Für den dargestellten Fall wird davon ausgegangen, daß das Reduzierventil 49b des Arm-Steuerventils 49a in Betrieb ist, wenn der Arm-Betätigungshebel 49 auf Aushub-Stellung steht, um das Arm-Stellventil 45 von der Leerlaufstellung n in die Stellung a zu schalten, und daß der Steuerdruck über die Steuerleitung 44a auf das Steuerteil 45a des Arm-Stellventils 45 wirkt. Der Steuerschieber 46 des Arm-Stellventils 45 ist so gesteuert, daß er nicht mit dem vollen Hub arbeitet, so daß die Öffnungsweite des Steuerschiebers 46 verringert ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß der aus Fig. 8 ersichtliche Kolben 47 bereits um das vorbestimmte Maß L in Pfeilrichtung verschoben worden ist. Folglich verringert sich die zum Arm-Stellantrieb 34 fließende Druckölmenge, so daß ein Abgleichen der Arbeitsgeschwindigkeit von Fahrzeugmotor 24 und Arm-Stellantrieb 34 ermöglicht wird.

Ein Problem besteht jedoch darin, daß die Arbeits­ geschwindigkeiten von zwei Stellantrieben bei deren kombiniertem Betrieb zum Ausführen verschiedener Arbeiten mit dem Hydraulikbagger nicht abgeglichen sind. Das liegt daran, daß in der Regel mehr Öl von einer Hydraulikpumpe zu einem Stellantrieb mit geringer Last fließt. Das ist besonders dann der Fall, wenn ein Ausleger des Hydraulikbaggers bewegt und gleichzeitig ein Fahrzeug geschwenkt wird (das sogenannte "Heben und Schwenken"), was beim Betrieb des Hydraulikbaggers häufig vorkommt. In diesem Fall weist der Stellantrieb zum Schwenken des Fahrzeugs eine geringere Last auf als der Stellantrieb zum vertikalen Bewegen des Auslegers.

Während des kombinierten Betriebs zum Heben des Auslegers und Schwenken des Fahrzeugs fließt von der Hydraulikpumpe mehr Öl zu dem Stellantrieb mit geringerer Last, so daß das Fahrzeug mit einer höheren Geschwindigkeit gedreht und der Ausleger mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt wird, d. h. der Ausleger erreicht nicht die Arbeitsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Das liegt daran, daß die beiden Stellantriebe in dem Steuerkreis parallel geschaltet sind. Um das Problem abzustellen, muß der Bediener einen Bedienhub des Schwenkhebels so einstellen, daß der Ölstrom von der Hydraulikpumpe zum Schwenk-Stellantrieb vermindert wird, und die Öffnungsweite des Steuerschiebers des Schwenk-Stellventils verkleinert wird, so daß die Arbeitsgeschwindigkeiten der beiden Stellantriebe abgeglichen werden. Der Bediener muß also die Stellgröße des Schwenkhebels einstellen und den kombinierten Betrieb von Ausleger und Fahrzeug durchführen, was kompliziert und beschwerlich ist.

Beim Betriebs-Steuerkreis der vorgenannten japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-250531 werden die Stellantriebe 55 und 56 während des kombinierten Betriebs normalerweise mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit betrieben, die jedoch recht gering ist. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Öffnungsweite des Steuerschiebers des Arm-Stellventils 57 während des kombinierten Betriebs kontinuierlich geregelt wird und diese Regelung nicht abstellbar ist.

Der Betriebs-Steuerkreis der japanischen Patent-Offen­ legungsschrift Nr. 8-93000 ist beim kombinierten Betrieb von Arm und Fahrzeug auf ansteigendem Gelände effektiv einsetzbar. Die Öffnungsweite des Steuerschiebers des Arm-Stellventils wird jedoch kontinuierlich geregelt, und diese Regelung läßt sich nicht abstellen.

Die beiden beschriebenen Gegenstände des verwandten Stands der Technik lassen sich nur schwer für den kombinierten Betrieb von Ausleger und Fahrzeug einsetzen, wenn ausgehobener Boden durch gleichzeitiges Heben des Hydraulikbaggers und Schwenken des Fahrzeugs zügig auf ein Kippfahrzeug geladen werden soll.

Durch die Erfindung wird ein Steuerkreis für Schwermaschinen geschaffen, bei dem ein Stellantrieb mit einer geringen Last mit niedrigerer Geschwindigkeit betrieben wird, so daß seine Arbeitsgeschwindigkeit auf die des anderen Stellantriebs abgestimmt und der kombinierte Betrieb zweier Stellantriebe mit unterschiedlicher Last verbessert wird.

Nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Steuerkreis für Schwermaschinen ein erstes Stellventil auf, das einen ersten Stellantrieb mit von einer Hydraulikpumpe gefördertem Drucköl beaufschlagt, ferner ein zweites Stellventil, das einen zweiten Stellantrieb mit Drucköl beaufschlagt, sowie eine Steuereinrichtung zum Aufnehmen eines Steuerdrucks von einer Steuerpumpe und zum Schalten des ersten Stellventils und des zweiten Stellventils. Der Steuerkreis weist weiter eine Betriebsarten-Wahleinrichtung auf, die einen Befehl an das zweite Stellventil gibt, den ersten Stellantrieb mit einer höheren Geschwindigkeit zu betreiben als den zweiten Stellantrieb, wenn der erste Stellantrieb und der zweite Stellantrieb kombiniert betrieben werden.

Es wird davon ausgegangen, daß der erste und der zweite Stellantrieb eines verwandten Stands der Technik beide gleichzeitig betrieben werden. Wenn nun der erste Stellantrieb, z. B. ein Ausleger-Stellantrieb, mit einer höheren Last beaufschlagt wird als der zweite Stellantrieb, z. B. ein Schwenk-Stellantrieb, arbeitet der zweite Stellantrieb mit einer höheren Geschwindigkeit als der erste Stellantrieb, d. h. die beiden Stellantriebe lassen sich nicht mit einer abgeglichenen Geschwindigkeit betreiben. Der Bediener muß deshalb die Stellgröße eines Bedienhebels steuern, so daß der zweite Stellantrieb verlangsamt wird, was sehr umständlich ist. Erfindungsgemäß wird der Betriebsarten-Wähler zum Verlangsamen des zweiten Stellantriebs betätigt, so daß der erste und der zweite Stellantrieb mit einer abgeglichenen Geschwindigkeit arbeiten. Damit wird der kombinierte Betrieb der unterschiedlich belasteten Stellantriebe wirksam verbessert, was bei Schwermaschinen mit einem breiten Funkionsspektrum von Nutzen ist.

Der erste Stellantrieb kann ein Hydraulikzylinder zum Betreiben eines Auslegers sein, und der zweite Stellantrieb kann ein Hydraulikmotor zum Schwenken des oberen Fahrzeugteils sein.

Schwermaschinen werden schon immer meist in Kombination mit einem Kippfahrzeug eingesetzt. Beim gleichzeitigen Anheben eines Auslegers und Schwenken eines Fahrzeugs ist in diesem Fall eine größere Kraft zum Heben des Auslegers als zum Schwenken des Fahrzeugs erforderlich, d. h. das Fahrzeug wird mit einer höheren Geschwindigkeit geschwenkt als der Ausleger angehoben wird. Dabei tritt das Problem auf, daß das Heben des Auslegers noch nicht abgeschlossen ist, wenn das Fahrzeug bereits geschwenkt worden ist, und daß der kombinierte Betrieb nicht mit abgeglichener Geschwindigkeit erfolgt. Erfindungsge­ mäß wird der Stellantrieb zum Heben des Auslegers schneller betrieben als der Stellantrieb zum Schwenken des Fahrzeugs, wodurch das kombinierte Heben und Schwenken mit einer abgeglichenen Geschwindigkeit ermöglicht wird. Die Erfindung ist daher für Schwermaschinen von Nutzen, die für ein breites Aufgabenspektrum eingesetzt werden, da der Ausleger- und der Schwenk-Stellantrieb kombiniert mit abgeglichener Geschwindig­ keit betrieben werden.

Der Betriebsartenwähler kann ein Magnetventil aufweisen, das mit Steuerteilen des zweiten Stellventils verbunden ist, ferner einen Betriebsarten-Wahlschalter sowie einen Regler, der ein Befehlssignal zum Einstellen einer Öffnungs- oder Schließ­ stellung des Magnetventils in Abhängigkeit von einem Signal des Betriebsarten-Wahlschalters ausgibt.

Bei der beschriebenen Anordnung wird die Öffnungsstellung des Magnetventils in Abhängigkeit des Signals eingestellt, das mit dem Betriebsartenwähler so gewählt wurde, daß der Steuer­ druck auf den Steuerteil des zweiten Stellventils wirkt und der Hub des Steuerschiebers des zweiten Stellventils geregelt wird. Eine Öffnungsweite des Steuerschiebers wird verringert, eine Druckölmenge reduziert und der zweite Stellantrieb wird mit einer verminderten Geschwindigkeit betrieben. Dadurch wird der kombinierte Betrieb des ersten und zweiten Stellantriebs verbessert.

Der Steuerkreis kann ferner ein variables Stellelement aufweisen, das einen Hub des Steuerschiebers des zweiten Stellventils variabel reguliert. Der Regler kann die Öffnungsweite des Magnetventils in Abhängigkeit eines Signals von dem variablen Stellelement regeln. Beim kombinierten Betrieb des ersten und zweiten Stellantriebs wird der Hub des Steuerschiebers verkürzt, so daß der zweite Stellantrieb mit einer im Vergleich zum ersten Stellantrieb geringeren Geschwindigkeit betrieben wird.

Die Öffnungsweite des Magnetventils wird von dem variablen Stellelement geregelt, so daß der auf den Steuerteil des zweiten Stellventils aufgebrachte Steuerdruck variabel und somit der Hub des Steuerschiebers des zweiten Stellventils effektiv reguliert wird, wodurch der kombinierte Betrieb des ersten und zweiten Stellantriebs wirksam verbessert wird.

Nach dem ersten Aspekt kann der Steuerkreis ferner eine Regeleinrichtung aufweisen mit einem Magnetventil, das mit Steuerteilen des zweiten Stellventils verbunden ist, einem variablen Stellelement, das einen Hub eines Steuerschiebers des zweiten Stellventils variabel regelt, und einem Regler, der eine Öffnungsweite des Magnetventils in Abhängigkeit von einem Signal des variablen Stellelements regelt.

Bei dieser Anordnung wird der Hub des Steuerschiebers zum Verbessern des kombinierten Betriebs des ersten und des zweiten Stellantriebs reguliert.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Steuerkreis für Schwermaschinen ein erstes Stellventil auf, das einen ersten Stellantrieb mit von einer Hydraulikpumpe gefördertem Drucköl beaufschlagt, ferner ein zweites Stellventil, das einen zweiten Stellantrieb mit Drucköl beaufschlagt, sowie eine Steuereinrichtung, die einen Steuerdruck von einer Steuerpumpe aufnimmt und das erste Stellventil und das zweite Stellventil schaltet, eine erste Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Steuerdrucks für das Schalten des ersten Stellventils, eine zweite Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Steuerdrucks für das Schalten des zweiten Stellventils, ein Magnetventil, das mit den Steuerteilen des zweiten Stellventils verbunden ist, und einen Regler, der einen Befehl zum Verkürzen eines Steuerschieberhubs des zweiten Stellventils an das Magnetventil gibt, und zwar in Abhängigkeit von Signalen von sowohl der ersten als auch der zweiten Sensoreinrichtung.

Mit der beschriebenen Anordnung werden beim kombinierten Betrieb des ersten und zweiten Stellantriebs in den Steuerleitungen des ersten und des zweiten Stellventils Steuerdrücke erzeugt. Auf diese Steuerdrücke hin regelt der Regler das Magnetventil zum Einstellen des Steuerschieberhubs des zweiten Stellventils, wodurch der kombinierte Betrieb der Stellantriebe automatisch verbessert wird.

Die Steuerteile des zweiten Stellventils können ein Steuergehäuse aufweisen, das mit ersten Steueröffnungen versehen ist zum Einleiten des Steuerdrucks für das Schalten des ersten Stellventils, und mit zweiten Steueröffnungen zum Einleiten des Steuerdrucks für das Schalten des zweiten Stellventils, sowie einen in dem Steuergehäuse aufgenommenen Kolben, der ein Ende des Steuerschiebers berührt. Der Kolben wird von dem Steuerdruck aus dem ersten Stellventil so bewegt, daß er beim kombinierten Betrieb des ersten und zweiten Stellantriebs den Hub des Steuerschiebers reguliert.

Bei dieser Anordnung wird der Kolben zum Regulieren des Steuerschieberhubs des zweiten Stellventils bewegt. Damit wird der Steuerkreis auf wirksame Weise vereinfacht und sein Preis reduziert.

Der Steuerkreis kann ferner eine Rückstelleinheit aufweisen, die das während des kombinierten Betriebs von erstem und zweitem Stellantrieb erfolgende Regulieren des Steuerschie­ berhubs unwirksam macht.

Der Steuerschieberhub des zweiten Stellventils muß nicht reguliert werden, wenn das Fahrzeug einfach nur gedreht werden soll, genausowenig beim gleichzeitigen Betrieb von Ausleger und Arm oder Arm und Eimerschaufel. Eine Hubregulierung ist nur für den kombinierten Betrieb von Fahrzeug und Ausleger erforder­ lich. In den ersteren Fällen wird die Rückstelleinheit zum Aussetzen der Hubregulierung betätigt. Das Aussetzen der Hubregulierung ermöglicht dem Bediener ein einfaches Bedienen der Maschine.

Die Erfindung wird anhand bevorzugt er Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Steuerkreis für Schwermaschinen nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Steuerteil eines ersten Stellventils im Detail,

Fig. 3 einen Kolben nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 einen Steuerkreis für Schwermaschinen nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen herkömmlichen Hydraulikbagger von der Seite,

Fig. 6 ein Beispiel für einen Steuerkreis eines herkömmlichen Hydraulikbaggers nach dem verwandten Stand der Technik,

Fig. 7 ein weiteres Beispiel für einen Steuerkreis des herkömmlichen Hydraulikbaggers, und

Fig. 8 einen Steuerteil eines Arm-Stellventils in dem Steuerkreis nach Fig. 7.

Aus Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform des Steuerkreises ersichtlich, wobei ein Ausleger-Stellantrieb 32 (nachfolgend bezeichnet als "erster Stellantrieb 32") und ein Stellantrieb 25 zum Schwenken des Fahrzeugs (nachfolgend "zweiter Stellantrieb 25") eine Parallelschaltung bilden. Eine Hydraulikpumpe 1 ist mit einem Ausleger-Stellventil 2 (nachfolgend "erstes Stellventil 2") über eine Leitung 4 verbunden. Das erste Stellventil 2 steht mit dem ersten Stellantrieb 32 über die Leitungen 3A und 3B in Verbindung. Die Hydraulikpumpe 1 ist mit einem Stellventil 5 für das Schwenken des Fahrzeugs ("zweites Stellventil 5") über eine von der Leitung 4 abzweigende Leitung 4a verbunden. Das zweite Stellventil 5 ist über die Leitungen 6A und 6B mit dem zweiten Stellantrieb 25 verbunden.

Ein Steuerventil 8a wird durch Betätigen eines Ausleger-Bedien­ hebels 8 aktiviert und ist mit den Steuerteilen 2a und 2b des ersten Stellventils 2 über eine Hoch-Steuerleitung 11 ("Steuerleitung 11") bzw. eine Tief-Steuerleitung 12 ("Steuerleitung 12") verbunden.

Ein Steuerventil 9a wird durch Betätigen eines Schwenkhebels 9 betrieben und ist mit den Steuerteilen 5a und 5b des zweiten Stellventils 5 über eine Linksschwenk-Steuer­ leitung 13 (nachfolgend "Steuerleitung 13") bzw. eine Rechtsschwenk-Steuerleitung 14 ("Steuerleitung 14") verbunden. Die Steuerventile 8a und 9a sind mit einer Steuerpumpe 7 über eine Leitung 10 verbunden.

Bei einem Bedien-Steuerkreis mit den beschriebenen Bestandteilen sind die Steuerdrücke von der Steuerpumpe 7 durch Bedienen des Ausleger-Bedienhebels 8 und des Schwenkhebels 9 über die Leitung 10 und die Steuerventile 8a und 9a in die Leitungen 11, 12, 13 und 14 leitbar. Die Steuerdrücke wirken entweder auf den Steuerteil 2a (obere Seite) oder den Steuerteil 2b (untere Seite) des ersten Stellventils 2, und auf entweder eine zweite Steueröffnung 66a des Steuerteils 5a (Linksschwenk-Seite) des zweiten Stellventils 5 oder eine zweite Steueröffnung 66b des Steuerteils 5b (Rechtsschwenk-Seite) des zweiten Stellventils 5. Das erste Stellventil 2 und das zweite Stellventil 5 werden so betrieben, daß ein Schaltvorgang erfolgt.

Ein Betriebsarten-Wähler zur Hubregulierung eines Steuerschiebers 61 (s. Fig. 2) des ersten Stellventils 5 wird bezugnehmend auf Fig. 1 beschrieben. Der Betriebsarten-Wähler weist einen Betriebsarten-Wahlschalter 16, ein variables Stellelement 17, ein Magnetventil 18 und einen Regler 15 auf. Schaltet man den Betriebsarten-Wahlschalter 16 ein und stellt das variable Stellelement 17 auf eigen vorgegebenen Wert, liefert der Regler 15 ein Befehlssignal an einen Steuerteil 18a des Magnetventils 18 zum Steuern einer Öffnungsweite des Magnetventils 18 in Abhängigkeit von einem Signal des variablen Stellelements 17. Daraufhin wird das Magnetventil 18 in die Stellung a geschaltet und öffnet. Die Öffnungsweite des Magnetventils 18 ist abhängig von einem Wert, der über das Signal vom variablen Stellelement 17 angegeben wird, so daß der Steuerdruck ausgehend von der Öffnungsweite des Magnetventils 18 eingestellt wird.

Anschließend wird der Steuerdruck vom Steuerventil 8a über die Steuerleitung 11 zum Steuerteil 2a (obere Seite) des ersten Stellventils 2 geleitet, wenn der Bedienhebel 8 bewegt wird. Der Steuerdruck wirkt auf die erste Steueröffnung 65a des Steuerteils 5a (Linksschwenk-Seite) des zweiten Stellventils 5 und die erste Steueröffnung 65b des Steuerteils 5b (Rechtsschwenk-Seite). Daraufhin bewegt z. B. der Steuerteil 5a des zweiten Stellventils 5 den Kolben 67 um einen vom Steuerdruck abhängigen Betrag in die aus Fig. 2 ersichtliche Pfeilrichtung und reguliert damit des Hub des Steuerschiebers 61 des zweiten Stellventils 5.

Nachfolgend ist der Aufbau für die Hubregulierung des Steuerschiebers 61 beschrieben. Der Steuerteil 5b des zweiten Stellventils 5 ist identisch mit dem Steuerteil 5a und deshalb nicht einzeln erläutert und dargestellt. Der Steuerschieber 61 ist verschiebbar in einem Ventilgehäuse 60 aufgenommen und weist an seinen gegenüberliegenden Enden Federn 62 auf. Die Federn 62 sind jeweils mit der gleichen Kraft gespannt bzw. abgeglichen, so daß der Steuerschieber 61 in seiner vorbestimmten Lage gehalten wird, und sind über einer Hülse 63 in der Steuerkammer 64a des Steuergehäuses 64 aufgenommen.

Ein in dem Steuergehäuse 64 angeordnet er Stopfen 68 ist mit einer zweiten Steueröffnung 66a versehen, auf die der Steuerdruck zum Ändern des Hubs des Steuerschiebers 61 wirkt. Das Steuergehäuse 64 weist eine erste Steueröffnung 65a auf, in die über die Steuerleitung 11b (s. Fig. 1) ein auf den Steuerteil 2a (Hoch-Seite) des ersten Stellventils 2 wirkender Steuerdruck geleitet wird. Der Kolben 67 ist mit seinem im Durchmesser größeren Abschnitt verschiebbar in eine Kolbenkammer 64b des Steuergehäuses 64 eingepaßt, und mit seinem im Durchmesser kleineren Abschnitt durch einen O-Ring 69 verschiebbar in den Stopfen 68 eingepaßt. Ferner weist der Kolben 67 in seiner Mitte eine Durchgangsbohrung 67a auf, durch die der Steuerdruck in die Steuerkammer 64a sowie in die zweite Steueröffnung 66a leitbar ist.

Wirkt bei der beschriebenen Anordnung der Steuerdruck auf die erste Steueröffnung 65a, wird der Kolben 67 in Richtung des Pfeils bewegt. Wurde das variable Stellelement 17 auf den vorbestimmten Maximalwert, d. h. den maximalen Steuerdruck eingestellt, wird der Kolben 67 in Pfeilrichtung verschoben, bis er mit einem Ende 67b seines Abschnitts mit großem Durchmesser an einer Seite 64d der Kolbenkammer 64b anstößt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Ein Raum β zwischen einem Ende 63a einer am Ende des Steuerschiebers 61 festgelegten Hülse 63 und dem Ende 67c des Kolbens 67 wird minimal. Daher ist der Steuerschieber 61 so ausgelegt, daß er nur mit einem Hub β arbeitet, auch wenn der Steuerdruck auf die zweite Steueröffnung 66b des aus Fig. 1 ersichtlichen Steuerteils 5b (Rechtsschwenk-Seite) wirkt.

Wenn hingegen der Betriebsarten-Wahlschalter 16 nicht betätigt wird, wird das aus Fig. 1 ersichtliche Magnetventil 18 von einer Feder in der Stellung b gehalten und verschließt so die Steuerleitungen 11a und 11b. Da der Kolben 67 nicht bewegt wird, ist wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich der Raum zwischen dem Ende 63a der Hülse 63 und der Seite 64b der Steuerkammer 64 gleich α. Der Steuerschieber 61 ist daher um den vollen Hub α verschiebbar, wenn der Steuerdruck auf die zweite Steueröffnung 66b wirkt.

Als nächstes wird der Betrieb des aus Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Steuerkreises beschrieben. Wird der Ausleger-Be­ dienhebel 8 auf die Hoch-Stellung gestellt, wirkt der Steuerdruck von der Steuerpumpe 7 über die Steuerleitung 11 des Reduzierventils 8b auf den Steuerteil 2a (Hoch-Seite) des ersten Stellventils 2, und zwar gegen eine Feder, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung des Reduzierventils 8b des Ausleger-Steuerventils 8a kontinuierlich verschließt. Dadurch wird das erste Stellventil 2 von der Leerlaufstellung n in die Stellung a geschaltet, so daß das aus der Hydraulikleitung 4 kommende Drucköl über die Leitung 4, das erste Stellventil 2 und die Leitung 3A zu einer Unterseite des ersten Stellantriebs 32 fließt und der erste Stellantrieb 32 ausfährt, so daß der aus Fig. 5 ersichtliche Ausleger angehoben wird.

Wird der Ausleger-Bedienhebel 8 auf die Tief-Stellung gestellt, wirkt der Steuerdruck von der Steuerpumpe 7 über die Ausleger-Steuerleitung 12 des Reduzierventils 8c auf den Steuerteil 2b (Tief-Seite) des ersten Stellventils 2, und zwar gegen die die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung des Reduzierventils 8c des Ausleger-Steuerventils 8a kontinuierlich verschließende Feder. Daraufhin wird das erste Stellventil 2 von der Leerlaufstellung n in die Stellung b geschaltet, so daß das Drucköl von der Hydraulikpumpe 1 über die Leitung 4, das erste Stellventil 2 und die Leitung 3B in eine Oberseite des ersten Stellantriebs 32 fließt und der erste Stellantrieb 32 einfährt, so daß der Ausleger 31 nach unten bewegbar ist.

Ein Steuerventil 9a des Schwenkhebels 9 arbeitet auf ähnliche Weise wie das Steuerventil 8a des Ausleger-Be­ dienhebels 8. Im einzelnen wirkt in der Links- bzw. Rechtsschwenk-Stellung des Schwenkhebels 9 der Steuerdruck vom Reduzierventil 9b bzw. 9c des Steuerventils 9a über die Steuerleitung 13 bzw. die Steuerleitung 14 auf die zweite Steueröffnung 66a bzw. die zweite Steueröffnung 66b. Dadurch wird das zweite Stellventil 5 von der Leerlaufstellung n in die Stellung a bzw. b geschaltet, so daß das Drucköl von der Hydraulikpumpe 1 über die Leitung 4, das zweite Stellventil 5 und die Leitung 6A in eine Öffnung F bzw. über die Leitung 4, den Leitungsabzweig 4a, das zweite Stellventil 5 und die Leitung 6B in eine Öffnung R des zweiten Stellantriebs 25 geleitet wird. Dadurch bewegt sich der Stellantrieb 25 nach links bzw. rechts, so daß das aus Fig. 5 ersichtliche Fahrzeug 23 nach links bzw. rechts schwenkbar ist.

Um sowohl den ersten Stellantrieb 32 als auch den zweiten Stellantrieb 25 in Kombination zu betreiben, wird zunächst einmal der Betriebsarten-Wahlschalter 16 eingeschaltet und das variable Stellelement 17 auf den voreingestellten Wert gesetzt. Dann wird das Magnetventil 18 auf ein von dem Signal des variablen Stellelements 17 bestimmtes Maß geöffnet. Wenn dann der Ausleger-Bedienhebel 8 in die Hoch-Stellung geschaltet wird, wirkt der Steuerdruck zum Schalten des ersten Stellventils 2 aus der Leerlaufstellung n in die Stellung a über die Steuerleitung 11 auf den Steuerteil 2a des ersten Stellventils 2. Dieser Steuerdruck wirkt nicht nur auf die erste Steueröffnung 65a des Steuerteils 5a des zweiten Stellventils 5, sondern über den Steuerleitungs-Abzweig 11a, das Magnetventil 18 und die Leitung 11b auch auf die zweite Steueröffnung 65b des Steuerteils 5b. Dann wirkt der Steuerdruck weiter auf den Kolben 67, der um einen von dem Steuerdruck bestimmten Betrag in Pfeilrichtung bewegt wird.

Nun wird der Schwenkhebel 9 in die Links- bzw. Rechtsschwenk-Stellung geschaltet, um das zweite Stellventil 5 aus der Leerlaufstellung n in die Stellung a bzw. b zu schalten. Es wird vorausgesetzt, daß der Steuerdruck über die Steuerleitung 13 bzw. 14 auf die zweite Steueröffnung 66a bzw. 66b wirken soll. Da der Kolben 67 bereits in die aus Fig. 2 ersichtliche Pfeilrichtung bewegt wurde, arbeitet der Steuerschieber 61 des ersten Stellventils 5 nur mit dem Hub s, der zwischen dem Ende 63a der Hülse 63 und dem Ende 67d des Kolbens 67 verbleibt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Im konkreten Fall ist β≦s≦α. Der Steuerschieber 61 unterliegt damit einer Hubverstellung von (α-s), und seine Öffnungsweite wird um diesen Betrag verringert, so daß die Arbeitsgeschwin­ digkeit des zweiten Stellantriebs 25 reduziert wird. Der Steuerschieber 61 unterliegt maximal der Hubverstellung von (α-β).

Wird nur der zweite Stellantrieb 25 betrieben oder bleibt der Betriebsarten-Wahlschalter 16 unbetätigt, arbeitet der Kolben 67 nicht. Wenn nun der Steuerdruck zum Schalten des ersten Stellventils 5 aus der Leerlaufstellung n in die Stellung a oder b über die Steuerleitung 13 bzw. 14 auf die zweite Steueröffnung 66a bzw. 66b wirkt, arbeitet der Steuerschieber 61 mit dem vollen Hub α und seine Öffnungsweite ist vergrößert, so daß der zweite Stellantrieb 25 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit betreibbar ist.

Entsprechend der ersten Ausführungsform wird der Betriebsarten-Wahlschalter 16 eingeschaltet, wenn der erste und der zweite Stellantrieb 32 und 25 gemeinsam in Kombination betrieben werden, so daß eine geringere Menge Drucköl zum zweiten Stellantrieb 25 geleitet wird und der zweite Stellantrieb 25 mit verminderter Geschwindigkeit betreibbar ist. Somit sind das Schwenken des Fahrzeugs und das Anheben des Auslegers auf wirksame Weise in Kombination mit einer abgeglichenen Geschwindigkeit ausführbar, was bei Schwermaschinen mit einem breiten Funktionsspektrum von Vorteil ist.

Das variable Stellelement 17 steuert wirkungsvoll die Öffnungsweite des Magnetventils 18 und sorgt dafür, daß der Hub des Steuerschiebers 61 des zweiten Stellventils 5 nach Bedarf regelbar ist. Somit sind der erste Stellantrieb 32 und der zweite Stellantrieb 25 gemeinsam mit der abgeglichenen Geschwindigkeit betreibbar, indem der Hub des Steuerschiebers 61 des zweiten Stellventils 5 je nach Art der von der Maschine auszuführenden Arbeit reguliert wird. Der Steuerkreis dieser Ausführungsform ist also vorteilhaft für den kombinierten Betrieb der Komponenten von Schwermaschinen.

Eine zweite Ausführungsform des Steuerkreises wird bezugnehmend auf Fig. 4 sowie auf Fig. 2 und 3 beschrieben. Diese Ausführungsform ist bis auf den Betriebsarten-Wahl­ schalter im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grund wird nachfolgend nur der Betriebsarten-Wahlschalter ausführlich beschrieben.

Der Betriebsarten-Wahlschalter weist folgendes auf: einen Sensor 19a zum Ermitteln des auf den Steuerteil 2a (Hoch-Sei­ te) wirkenden Steuerdrucks, einen Sensor 19b zum Ermitteln des auf die Steueröffnung 66a des Steuerteils 5a (Links­ schwenk-Seite) des zweiten Stellventils 5 bzw. des auf die Steueröffnung 66b (Rechtsschwenk-Seite) des Steuerteils 5b wirkenden Steuerdrucks über einen Umsteuerschieber 14a, ein Magnetventil 18, ein variables Stellelement 17, einen Entlastungsschalter 20 und einen Regler 15A.

Ist der Rückstellschalter 20 ausgeschaltet und das variable Stellelement 17 auf den Voreinstellwert gesetzt, liefert der Regler 15A ein Befehlssignal an den Steuerteil 18a des Magnetventils 18 zum Steuern einer Öffnungsweite des Magnetventils 18 entsprechend eines Signals des variablen Stellelements 17. Nun wird der Ausleger-Bedienhebel 8 in die Hoch-Stellung geschaltet, und der Steuerdruck wirkt über das Steuerventil 8a auf den Steuerteil 2a (Hoch-Seite) des ersten Stellventils 2. Der Sensor 19a ermittelt diesen Steuerdruck und der Schwenkhebel 9 wird in die Linksschwenk- bzw. die Rechts-Schwenkstellung gebracht. Der Steuerdruck wird dann über das Schwenk-Steuerventil 9a zur zweiten Steueröffnung 66a bzw. 66b des Steuerteils 5a bzw. 5b geleitet. Der Sensor 19b ermittelt diesen Steuerdruck über den Umsteuerschieber 14a. Während der Sensor 19a bzw. 19b den Steuerdruck ermittelt, liefert der Regler 15A das Befehlssignal an den Steuerteil 18a des Magnetventils 18.

Auf das Befehlssignal hin wird das Magnetventil 18 in die Stellung a geschaltet und öffnet. Die Öffnungsweite des Magnetventils 18 ist abhängig vom Signal des variablen Stellelements 17. Wenn das Magnetventil 18 öffnet, wirkt der Steuerdruck am Steuerteil 2a (Hoch-Seite) über die Steuerleitungen 11 und 11a, das Magnetventil 18 und die Leitung 11b auf die zweite Steueröffnung 65a des Steuerteils 5a (Linksschwenk-Seite) und die zweite Steueröffnung 65b des Steuerteils 5b (Rechtsschwenk-Seite). Daraufhin wird der Kolben 67 nur um einen vom Steuerdruck abhängigen Betrag in Pfeilrichtung verschoben und führt dabei die Hubverstellung des Steuerschiebers 61 aus.

Bei eingeschaltetem Rückstellschalter 20 liefert der Regler 15A keinerlei Befehlssignal an den Steuerteil 18a des Magnetventils 18. Das Magnetventil 18 wird von der Feder in die Stellung b gedrückt und verschließt so die Steuerleitungen 11a und 11b. Somit erfolgt keine Hubverstellung am Steuerschieber 61.

Bei der zweiten Ausführungsform wird während des kombinierten Betriebs des ersten und des zweiten Stellantriebs 32 und 25 automatisch der Hub des Steuerschiebers 61 des zweiten Stellventils 5 reguliert, wodurch der kombinierte Betrieb der Stellantriebe wirksam verbessert wird. Die Hubverstellung läßt sich mit Hilfe des Rückstellschalters 20 jedoch auch ausschalten. Ist für eine konkrete Arbeitsaufgabe gerade keine Hubverstellung des Steuerschiebers 61 erforderlich, kann der Bediener nach Bedarf und je nach Erfahrung den Rückstellschalter 20 betätigen, so daß die Arbeit effektiv ausgeführt wird. Werden die Betriebsarten-Wahlschalter der ersten und der zweiten Ausführungsform auf geeignete Weise in Kombination verwendet, läßt sich der kombinierte Betrieb je nach auszuführender Arbeitsaufgabe weiter verbessern.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuerkreises für z. B. einen Hydraulikbagger wird bewirkt, daß während des Hebens und Schwenkens, d. h. beim Heben des Auslegers 31 und Schwenken des oberen Fahrzeugteils 23, der Steuerdruck des Ausleger-Be­ dienhebels zum Anheben des Auslegers 31 auf die Steuerteile 5a und 5b des zweiten Stellventils 5 wirkt, wodurch der Hub des Steuerschiebers 61 des zweiten Stellventils 5 im zweiten Stellantrieb 25 (Schwenken) reguliert wird. Die Öffnungsweite des Steuerschiebers 61 wird entsprechend des Steuerdrucks vom Ausleger-Bedienhebel 8 eingestellt, so daß die Geschwindigkeit des zweiten Stellantriebs 25, der eine geringere Lastaufnahme hat, verringert wird. Dadurch wird der kombinierte Betrieb des ersten und des zweiten Stellantriebs 32 und 25 verbessert. Eine Rückstellung der Hubverstellung des Steuerschiebers 61 wird zusätzlich bereitgestellt, um bei Bedarf eine schnelle Arbeitsweise wirksam zu unterstützen. Die Erfindung ist-neben der Anwendung bei Hydraulikbaggern auch bei Steuerkreisen anderer Schwermaschinen und Fertigungsausrüstungen anwendbar, so daß der kombinierte Betrieb einer Mehrzahl von Stellantrieben ermöglicht wird.

Claims (8)

1. Steuerkreis für Schwermaschinen mit einem ersten Stellventil (2), das einen ersten Stellantrieb (32) mit von einer Hydraulikpumpe (1) gefördertem Drucköl speist, einem zweiten Stellventil (5), das einen zweiten Stellantrieb (25) mit Drucköl speist, und einer Steuereinrichtung (8, 9), die einen Steuerdruck von einer Steuerpumpe (7) aufnimmt und die das erste Stellventil (2) und das zweite Stellventil (5) schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ferner
eine Betriebsarten-Wahleinrichtung aufweist, die einen Befehl zum Betreiben des ersten Stellantriebs (32) mit einer im Vergleich zum zweiten Stellantrieb (25) höheren Geschwindigkeit an das zweite Stellventil (5) gibt, wenn der erste Stellantrieb (32) und der zweite Stellantrieb (25) in Kombination betrieben werden.

2. Steuerkreis nach Anspruch 1, wobei der erste Stellantrieb (32) ein Hydraulikzylinder (32) zum Betreiben eines Auslegers (31) ist, und der zweite Stellantrieb (25) ein Hydraulikmotor (25) zum Schwenken eines oberen Fahrzeugteils (12) ist.

3. Steuerkreis nach Anspruch 1, wobei die Betriebs­ arten-Wahleinrichtung
ein Magnetventil (18), das mit Steuerteilen (5a, 5b) des zweiten Stellventils (5) verbunden ist,
einen Betriebsarten-Wahlschalter (16) und
einen Regler (15) aufweist, der ein Befehlssignal zum Stellen des Magnetventils (18) auf eine Öffnungs- oder Schließstellung in Abhängigkeit von einem Signal des Betriebsarten-Wahlschalters (16) gibt.

4. Steuerkreis nach Anspruch 3, wobei dieser ferner ein variables Stellelement (17) aufweist, das einen Hub eines Steuerschiebers (61) des zweiten Stellventils (5) variabel einstellt, wobei
der Regler (15) eine Öffnungsweite des Magnetventils (18) je nach einem Signal des variablen Stellelements (17) regelt, und
der Hub des Steuerschiebers (61) beim kombinierten Betrieb des ersten und des zweiten Stellantriebs (32, 25) verringert wird, so daß der zweite Stellantrieb (25) im Vergleich zum ersten Stellantrieb (32) mit einer geringeren Geschwindigkeit betrieben wird.

5. Steuerkreis nach Anspruch 1, wobei dieser ferner eine Regeleinrichtung aufweist mit einem Magnetventil (18), das mit den Steuerteilen (5a, 5b) des zweiten Stellventils (5) verbunden ist, einem variablen Stellelement (17) das einen Hub eines Steuerschiebers (61) des zweiten Stellventils (5) variabel einstellt, und einem Regler (15), der eine Öffnungsweite des Magnetventils (18) je nach einem Signal des variablen Stellelements (17) regelt, wobei
die Regeleinrichtung den Hub des Steuerschiebers (61) verringert, so daß der zweite Stellantrieb (25) verglichen mit dem ersten Stellantrieb (32) mit einer geringeren Geschwindigkeit betrieben wird, wenn der erste Stellantrieb (32) und der zweite Stellantrieb (25) in Kombination betrieben werden.

6. Steuerkreis für Schwermaschinen mit einem ersten Stellventil (2), das einen ersten Stellantrieb (32) mit von einer Hydraulikpumpe (1) gefördertem Drucköl speist, einem zweiten Stellventil (5), das einen zweiten Stellantrieb (32) mit Drucköl speist, und einer Steuereinrichtung (8, 9), die einen Steuerdruck von einer Steuerpumpe (7) aufnimmt und die das erste Stellventil (2) und das zweite Stellventil (5) schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ferner
einen ersten Sensor (19a) aufweist, der einen Steuerdruck zum Schalten des ersten Stellventils (2) erfaßt,
einen zweiten Sensor (19b), der einen Steuerdruck zum Schalten des zweiten Stellventils (5) erfaßt,
ein Magnetventil (18), das mit Steuerteilen (5a, 5b) des zweiten Stellventils (5) verbunden ist, und
einen Regler (15A), der einen Befehl an das Magnetventil (18) gibt, einen Hub eines Steuerschiebers (61) des zweiten Stellventils (5) je nach den Signalen von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Sensor (19a und 19b) zu verkürzen.

7. Steuerkreis nach Anspruch 6, wobei die Steuerteile (5a, 5b) des zweiten Stellventils (5) ein Steuergehäuse (64) aufweisen mit ersten Steueröffnungen (65a, 65b), die den Steuerdruck zum Schalten des ersten Stellventils (2) aufnehmen, und mit zweiten Steueröffnungen (66a, 66b), die den Steuerdruck zum Schalten des zweiten Stellventils (5) aufnehmen, ferner einen Kolben (67), der in dem Steuergehäuse (64) aufgenommen ist und ein Ende des Steuerschiebers (61) berührt, wobei der Kolben (67) von dem Steuerdruck von dem ersten Stellventil (2) bewegt wird, so daß der Hub des Steuerschiebers (61) geregelt wird, wenn der erste und der zweite Stellantrieb (32) und (25) in Kombination betrieben werden.

8. Steuerkreis nach Anspruch 6 oder 7, wobei dieser ferner eine Rückstelleinrichtung (20) aufweist zum Aufheben der Hubregelung des Steuerschiebers (61), die bei dem kombinierten Betrieb des ersten und des zweiten Stellantriebs (32) und (25) ausgeführt wird.