DE2546075C2 - Hydraulisches Steuerorgan für die Betätigung der Ladeschaufel am Ausleger einer Erdbewegungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuerorgan für die Betätigung der Ladeschaufel am Ausleger einer Erdbewegungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches hydraulisches Steuerorgan ist bereits bekannt (DE-AS 11 05 247). Wenn bei der mit diesem Steuerorgan ausgestatteten Erdbewegungsmaschine ein Planierungsvorgang durchgeführt werden soll, wird der Steuerschieber in seine dritte Stellung gebracht, in der der Ausleger und damit die daran befindliche Ladeschaufel abgesenkt wird. Das Absenken wird dabei solange fortgesetzt, bis schließlich sogar die Vorderräder der Maschine vom Boden abheben und dadurch ein starker Druck durch die Schaufel auf den Boden ausgeübt wird. Damit in der stark nach unten gedrückten Position durch hydraulische Blockierung festgehalten wird, wird der Steuerschieber nach dem Absenken aus der dritten Stellung in die erste Stellung, also die neutrale Stellung, bewegt. Der die Schaufel der Erdbewegungsmaschine betätigende Stellmotor wird dabei durch die Schaufel stark belastet, so daß im Steuerorgan eine Rückströmung durch den Innenkanal zum Tank auftritt. Diese Rückströmung ergibt aber eine unerwünschte Verstellung des Stellmotors und somit eine Entlastung des auf den Boden ausgeübten Schaufeldrucks. Mit dem bekannten Steuerorgan ist es somit nicht möglich, ohne Entlastung des in der dritten Stellung des Steuerschiebers herbeigeführten Bodendrucks den Steuerschieber in die neutrale Stellung zurückzubewegen; der Bodendruck wird sich vielmehr bei dieser Zurückbewegung verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Steuerorgan der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß eine Entlastung des mittels des Steuerorgans gesteuerten Stellmotors bei einer Bewegung des Steuerschiebers aus der dritten Stellung

in die erste Stellung nicht mehr eintritt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst Mittels des im erfinH.ungsgemäßen Steuerorgan vorgesehenen Absperrorgans wird eine Strömungsverbindung zwischen der zum Stellmotor führenden Anschlußöffnung und der zum Tank führenden Auslaßöffnung verhindert, wenn sich der Steuerschieber zwischen der ersten und der dritten Stellung bewegt. Trotzdem läßt dieses Absperrorgan aufgrund seines Autbaus als hohles, zylindrisches Element eine Strömungsverbindung zwischen den Anschlußöffnungen des Stellmotors in der vierten Stellung des Steuerschiebers zu, so daß unter Beseitigung des oben geschilderten Machteils die freie Beweglichkeit des Auslegers und damit der daran angebrachten Ladeschaufel in der vierten Stellung des Steuerschiebers aufrechterhalten wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße hydraulische Steuerorgan mit dem Steuerschieber in seiner ersten Stellung, der neutralen Stellung,

F i g. 2 eine der Darstellung von F i g. 1 entsprechende Teilansicht des Steuerorgans in der zweiten Stellung des Steuerschiebers,

F i g. 3 eine der Darstellung von F i g. 1 entsprechende Teilansicht des Steuerorgans in der dritten Stellung des Steuerschiebers,

F i g. 4 eine der Darstellung von F i g. 1 entsprechende Teilansicht des Steuerorgans in der vierten Stellung des Steuerschiebers,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 1, der eine im Steuerorgan angebrachte Hülse in einer vergrößerten Ansicht zeigt, und

Fig.6 eine Seitenansicht der in Fig.5 im Schnitt dargestellten Hülse.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, enthält das hydraulische Steuerorgan 8 für die Betätigung der Ladeschaufel am Ausleger einer Erdbewegungsmaschine ein Gehäuse 10 mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 12 und 14, ersten und zweiten Anschlußöffnungen 16 und 18 für den Stellmotor des Auslegers, diese öffnungen verbindende Kanäle oder Kammern 30 bis 36 und einen Steuerschieber 40 mit Innenkanälen 42 und 43. Der Steuerschieber 40 besitzt vier Betriebsstellungen zur Steuerung der Strömung durch die Kanäle 30 bis 36. In einer ersten Stellung, der neutralen Stellung, sind die Einlaßöffnung 12 und die Auslaßöffnung 14 miteinander verbunden, während die Anschlußöffnungen 16 und 18 für den Stellmotor gegen die anderen öffnungen abgeschlossen sind. In der zweiten Stellung zum Heben des Auslegers ist die Einlaßöffnung 12 gegen die Auslaßöffnung 14 abgeschlossen und mit der ersten Anschlußöffnung 16 verbunden, während die Auslaßöffnung 14 mit dem zweiten Anschluß 18 verbunden ist. In der dritten Stellung zum Absenken des Auslegers ist die Einlaßöffnung 12 ebenfalls gegen die Auslaßöffnung 14 abgeschlossen, und sie ist mit der zweiten Anschlußöffnung 18 verbunden, während die Auslaßöffnung 14 mit der ersten Anschlußöffnung 16 verbunden ist. In der vierten Stellung, der Schwimmstellung, sind die Anschlußöffnungen 16 und 18 untereinander verbunden und stehen in gedrosselter Strömungsverbindung mit der Auslaßöffnung 14. Eih Rückschlagventil 60 im Innenkanal 43 verhindert eine Strömungsverbindung zwischen der Anschluööffnung 16 und der Auslaßöffnung 14, wenn der Steuerschieber 40 zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt wird. Ferner ist dem Steuerschieber 40 eine Steuervorrichtung 70 zugeordnet, welche eine Strömungsverbindung zwischen der Anschlußöffnung 18 und der Auslaßöffnung 14 unterbindet, wenn der Steuerschieber 40 zwischen der ersten und der dritten Stellung bewegt wird.

In der Darstellung gemäß F i g. 1 ist das hydraulische ι ο Steuerorgan in Verbindung mit einer Pumpe 20 und dem Stellmotor 22 veranschaulicht Der Steuerschieber 40 ist in einer Steuerbohrung 19 verschiebbar angebracht die von sieben in Längsrichtung im Abstand voneinanderliegenden ringförmigen Kammern 30 bis 36 geschnitten wird. Die Ringkammern 32 und 34 sind über eine Speisezweigleitung 38 mit der Einlaßöffnung 12 verbunden. Die Ringkammern 30, 33 und 36 sind über einen Auslaßverteiler 39 mit der Auslaßöffnung 14 verbunden. Die Ringkammern 31 und 35 sind mit den Anschlußöffnungen 16 bzw. 18 verbunden. Außerdem ist zwischen der Speisezweigleitung 38 und dem Auslaßverteiler 39 ein durch Steuerdruck betätigbares Überdruckventil 54 vorgesehen.
Der in der Steuerbohrung 19 angebrachte Steuerschieber 40 weist Querkanäle 44 bis 49 auf, durch welche hindurch Hydraulikflüssigkeit aus den Innenkanälen 42 und 43 in die Kammern 33 bis 36 gelangen kann. Im Innenkanal 43 ist ein Rückschlagventil 60 angeordnet, welches eine Strömung vom Innenkanal 42 in den Querkanal 45 verhindert.

Die Steuervorrichtung 70 befindet sich im Innenkanal 42 in einer Kammer, die ein erstes Ende 72 und ein geschlossenes Ende 74 aufweist. Ein erster Abschnitt 76 der Kammer hat einen vorgegebenen Innendurchmesser. Ein zweiter Abschnitt 78 liegt benachbart zum Abschnitt 76 und hat einen gegenüber dem Abschnitt 76 größeren Innendurchmesser. Ein als federbelasteter Schließkörper eines Rückschlagventils ausgebildetes hohles Absperrorgan 82 ist gleitbeweglich im Innenkanal 42 gelagert. Der Abschnitt 84 des Absperrorgans 82 entspricht im Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des Abschnittes 76. Ein zweiter Abschnitt 86 des Absperrorgans 82, der als Schulter bezeichnet werden kann, entspricht in seinem Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Abschnittes 78. Ein Teil des Innenumfangs des Abschnittes 78 der Kammer reicht über einen Teil des Außenumfanges des Abschnittes 84 des Absperrorgans 82 und bildet so eine Ausnehmung 88. Eine vorzugsweise als Druckfeder ausgebildete Feder 90 umgibt das Absperrorgan 82; sie ist in der Ausnehmung 88 angeordnet, um das Absperrorgan 82 in Richtung auf das geschlossene Ende 74 der Kammer zu belasten. Statt dessen kann in nicht näher dargestellter Weise eine Druckfeder auch in anderen Stellungen als im Falle der Druckfeder 90 eingebaut sein, so etwa zwischen dem ersten Ende 72 der Kammer und dem hinteren Ende 79 des Absperrorgans 82. Anstelle einer Druckfeder kann auch eine Zugfeder verwendet werden, die beispielsweise in nicht näher dargestellter Weise zwischen dem geschlossenen Ende 74 und dem Absperrorgan 82 angeordnet ist.

Wie die F i g. 5 und 6 veranschaulichen, ist im Abschnitt 78 der Steuervorrichtung 70 eine Hülse 92 angeordnet, deren eines Ende 94 einen Anschlag für das Absperrorgan 82 bildet. Die Hülse 92 weist darüber hinaus ein Ende 96 zur Anlage an das geschlossene Ende 74 der Kammer sowie mehrere Stege 98 auf, die am Ende 94 öffnungen 100 begrenzen. Die öffnungen 100

fluchten mit mehreren öffnungen 102 im Querkanal 49, so daß Hydraulikflüssigkeit unabhängig von der Lage der Hülse 92 gegenüber dem Steuerschieber 40 aus den öffnungen 100 durch die öffnungen 102 hindurchtreten kann. In der Zeichnung sind vier öffnungen 100 und sechs öffnungen 102 veranschaulicht, jedoch liegt auf der Hand, daß jede gewünschte Anzahl von öffnungen kombiniert werden kann.

Im folgenden wird zum weiteren Verständnis eine typische Arbeitsweise des im Aufbau vorstehend erläuterten Steuerorgans beschrieben. Wie bereits angegeben, wird dabei angenommen, daß das in F i g. 1 dargestellte Steuerorgan an einer Erdbewegungsmaschine wie einem Planiergerät, einem Schaufelbagger od. dgl. vorgesehen ist, um den Stellmotor 22 zur Betätigung des eine Ladeschaufel aufweisenden Auslegers od. dgl. zu steuern. In der ersten Stellung, der neutralen Stellung, wird dem hydraulischen Steuerorgan 8 über die Einlaßöffnung 12 von der Pumpe 20 her Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Die Hydraulikflüssigkeit strömt durch die Speisezweigleitung 38, die mittlere Auslaßkammer 33, den Auslaßverteiler 39 und die Auslaßöffnung 14 in einen Tank. Dabei sind die zum Stellmotor 22 führenden Anschlußöffnungen 16 und 18 gegenüber der Einlaßöffnung 12 und der Auslaßöffnung 14 abgesperrt, so daß keine Hydraulikflüssigkeit den Stellmotor 22 verlassen kann. Dadurch wird der durch den Stellmotor 22 betätigbare Ausleger mit der Ladeschaufel in einer festen Position gehalten. Es können dabei auch mehrere Steuerorgane in Serienschaltung vorgesehen sein, um mehrere Funktionen gleichzeitig zu steuern.

Wenn die Bedienungsperson der Erdbewegungsmaschine die Ladeschaufel anheben möchte, bewegt sie den Steuerschieber 40 in die zweite Stellung. Diese Stellung ist in F i g. 2 dargestellt. Dabei gelangt Hydraulikflüssigkeit aus der Ringkammer 32 durch den Querkanal 45 und öffnet das Rückschlagventil 60, so daß eine Strömungsverbindung über den Querkanal 44 zur Ringkammer 31 geöffnet wird. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt sodann zur Anschlußöffnung 16 und von dort in den Stellmotor 22, um dessen Kolben so zu bewegen, daß der Ausleger mit der Ladeschaufel angehoben wird. Währenddessen gelangt Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenstangenende d"s Stellmotors 22 zur Anschlußöffnung 18 in die Ringkammer 35 und durch den Querkanal 47 hindurch in den Innenkanal 42. Von dort aus kann die Hydraulikflüssigkeit sowohl durch den Querkanal 46 in die mittlere Ringkammer 33 als auch durch den Querkanal 49 in die äußere Ringkammer 36 einströmen.

Wenn die Ladeschaufel ihre gewünschte Höhe erreicht hat. wird der Steuerschieber 40 in seine neutrale Stellung zurückgeführt. Während dieser Bewegung wird mittels des Rückschlagventiles 60 verhindert, daß die in der Ringkammer 31 durch das Gewicht der Ladeschaufel am Kopfende des Stellmotors 22 unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in die Ringkammer 32 und in die mittlere Ringkammer 33 strömt.

Nunmehr sei angenommen, daß die Ladeschaufel auf dem Boden abgesenkt werden soll. Hierzu wird der Steuerschieber 40 in die vierte Stellung, die Schwimmstellung, überführt, die in Fig.4 dargestellt ist. Dabei drückt das Gewicht der Ladeschaufel die Hydraulikflüssigkeit aus dem Kopfende des Stellmotors 22 durch die Anschlußöffnung 16, in die äußere Ringkammer 31, den Querkanal 46 und schließlich in den Innenkanal 42. Von da aus kann die Hydraulikflüssigkeit über den Querkanal 49, die Ringkammer 35 und die zweite Anschlußöffnung 18 in das Kolbenstangenende des Stellmotors 22 eindringen. Dabei steht der Innenkanal 42 über den Querkanal 47 mit der mittleren Ringkammer 33 und der Ringkammer 32 in Verbindung. Diese gedrosselte Strömungsverbindung gewährleistet die Aufrechterhaltüng eines positiven Druckes in der Leitung auf jeder Seite des Kolbens des Stellmotors 22, um so Kavitationserscheinungen zu vermeiden. Durch die Verbindung der beiden Seiten des Stellmotors 22 in der erläuterten Weise sinkt der Ausleger mit der Ladeschaufel aufgrund des Eigengewichtes auf den Boden herab.

Es sei nun angenommen, daß die Bedienungsperson einen Pianiervorgang vornehmen möchte. Der Steuerschieber 40 wird zu diesem Zweck in die dritte Stellung überführt, in der die Ladeschaufel auf den Boden gedrückt wird. Bei dieser in F i g. 3 dargestellten Stellung strömt Hydraulikflüssigkeit aus dem Kopfende des Stellmotors 22 durch die Ringkammer 31 und über das Rückschlagventil 60 in die äußere Ringkammer 30. Gleichzeitig fördert die Pumpe 20 Hydraulikflüssigkeit durch die Ringkammern 32 und 34 in den Innenkanal 42.

Dabei wird zwar nur ein geringer Druckabfall am Absperrorgan 82 erzeugt, doch wird es trotzdem gegen die Kraft der Schließfeder 90 bewegt, da der Durchmesser des Außenumfanges 86 eine größere Wirkfläche ergibt als der Durchmesser des Außenumfangs 84. Durch die Bewegung des Absperrorgans 82 wird ein Strömungsweg über den Querkanal 48, die Ringkammer 35 und die zweite Anschlußöffnune 18 in das Kolbenstangenende des Stellmotors 22 ermöglicht. Durch das Eindringen der Hydraulikflüssigkeit in das Kolbenstangenende des Stellmotors 22 wird die Ladeschaufel auf den Boden niedergedrückt, so daß die Räder des Fahrzeuges tatsächlich vom Boden abheben können.

Wenn die Ladeschaufel in die gewünschte Stellung abgesenkt ist, so führt die Bedienungsperson den Steuerschieber 40 wieder in die erste Stellung zurück. Dabei wird der Druck im Kolbenstangenende des Stellmotors 22 in der Ringkammer 35 aufgebaut und wirkt in der Kammer 88. Wenn der Steuerschieber 40 so weit bewegt worden ist, daß die an der Wirkfläche des Abschnittes 86 des Absperrorgans 82 durch die Hydraulikflüssigkeit aus der Ringkammer 34 erzeugte Druckkraft ebenso groß ist wie die von der Hydraulikflüssigkeit in der Ringkammer 35 über die Kammer 88 zusätzlich zur Kraft der Feder 90 aufgebrachte Druckkraft, schließt das Absperrorgan 82 und unterbindet dabei eine Strömung von Hydraulikflüssigkeit aus der Ringkammer 35 in die mittlere Ringkammer 33 über den Querkanal 46. Dadurch bleibt die Hydraulikflüssigkeit im Stellmotor 22 eingeschlossen, so daß die Ladeschaufel in der gewünschten Stellung stillsteht.

Wie am besten in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht ist, bildet die Hülse 92 einen Anschlag für den Schließkörper 82. Eine Mehrzahl der Öffnungen 100 wirken mit den Öffnungen 102 im Querkanal 49 zusammen und ermöglichen eine Strömung zwischen dem Innenraum der Hülse 92 und dem Querkanal 36 unabhängig von der Relativstellung der Hülse 92 gegenüber dem Steuerschieber 40. Dadurch kann das Steuerorgan 8 auf einfache Weise montiert werden, da keine Ausrichtung der Hülse 92 gegenüber dem Steuerschieber 40 bei der Montage erforderlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuerorgan für die Betätigung der Ladeschaufel am Ausleger einer Erdbewegungsmaschine mit einem Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßöffnungen sowie einer ersten und einer zweiten Anschlußöffnung für den Stellmotor des Auslegers, mit die öffnungen verbindenden Kanälen, einem Steuerschieber, der einen langgestreckten Innenkanal und mehrere diesen schneidende Querkanäle zum Verbinden der Einlaß- und Auslaßöffnungen mit dem Innenkanal aufweist wobei der Steuerschieber in vier Betriebsstellungen bewegbar ist, in denen zur Steuerung der Strömung durch die Kanäle ausgewählte Einlaß- und Auslaßöffnungen miteinander verbunden sind, nämlich in eine neutrale erste Stellung, in der die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung in Verbindung stehen und jede Motoranschlußöffnung von der anderen öffnung abgetrennt ist, in eine zweite Stellung zum Heben des Auslegers, in der die Einlaßöffnung von der Auslaßöffnung abgetrennt ist, jedoch mit der ersten Motoranschlußöffnung verbunden ist, während die Auslaßöffnung mit der zweiten Motoranschlußöffnung verbunden ist, in eine dritte Stellung zum Senken des Auslegers, in der die Einlaßöffnung ebenfalls von der Auslaßöffnung abgetrennt, jedoch mit der zweiten Motoranschlußöffnung verbunden ist, während die Auslaßöffnung mit der ersten Motoranschlußöffnung verbunden ist, und in eine vierte Stellung, in der die beiden Motoranschlußöffnungen miteinander in Verbindung stehen, wobei der Verbindungsweg zwischen den Motoranschlußöffnungen in gedrosselter Strömungsverbindung mit der Auslaßöffnung steht, und mit einem Rückschlagventil im Innenkanal, angrenzend an den Querkanal zwischen der ersten Motoranschlußöffnung und dem Innenkanal, das eine Strömung von der ersten Motoranschlußöffnung zur Auslaßöffnung verhindert, wenn sich der Steuerschieber aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung verschiebt, gekennzeichnet durch ein hohles, zylindrisches, federbelastetes Absperrorgan (82), das eine einen Abschnitt des !nnenkanals (42) des Steuerschiebers (40) umgehende zylindrische Wand aufweist und in der vierten Stellung des Steuerschiebers (40) eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Motoranschlußöffnungen (16, 18) herstellt, wobei dieses Absperrorgan (82) angrenzend an den Querkanal (35) zwischen der zweiten Motoranschluß- so öffnung (18) und dem Innenkanal (42) angebracht ist und eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Motoranschlußöffnung (18) und der Auslaßöffnung (14) verhindert, wenn sich der Steuerschieber (40) zwischen der ersten und der dritten Stellung bewegt.

2. Hydraulisches Steuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (82) an einem Ende eine Schulter (86) aufweist und daß zwischen dem Steuerschieber (40) und der Schulter en (86) eine Feder (90) angebracht ist, die das Absperrorgan (82) in Richtung auf einen Strömungsabschluß zwischen dem Steuerschieber (40) und der zweiten Anschlußöffnung (18) belastet.

3. Hydraulisches Steuerorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (90) eine Druckfeder ist.

4. Hydraulisches Steuerorgan nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (82) an seinem dem Druck an der Einlaßöffnung (12) ausgesetzten ersten Ende eine größere Wirkfläche als an seinem zweiten Ende aufweist

5. Hydraulisches Steuerorgan nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine im Innenkanal (42) angeordnete Hülse (92), deren eines Ende (94) einen Anschlag für das erste Ende des Absperrorgan (82) bildet

6. Hydraulisches Steuerorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Steuerschieber (40) mehrere Öffnungen (102) aufweist, die mit mehreren öffnungen (100) in der Hülse (92) zur ErzieJung einer von der Stellung der Schieberhülse gegenüber dem Steuerschieber (40) unabhängigen Strömungsverbindung zwischen einem Innenkanal der Hülse (92) und einem Auslaßkanal über wenigstens einen Abschnitt der Öffnungen im Steuerschieber (40) zusammenwirken.

7. Hydraulisches Steuerorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß eine gegenüber der Anzahl der öffnungen (100) in der Hülse (92) erhöhte Anzahl von öffnungen (102) im Steuerschieber (40) vorgesehen ist, so daß unabhängig von der Stellung der Hülse gegenüber dem Steuerschieber eine Strörr.;ingsverbindung über die Öffnungen in der Hülse und dem Steuerschieber besteht.