DE2849704A1 - Hydraulisches steuergeraet - Google Patents

Description

5000 Köln 80, den 14. Nov. 1978 Unser Zeichen: D 78/77 AG-XP Da/B

Hydraulisches Steuergerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuergerät, insbesondere für eine landwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine, das zur Versorgung eines doppelt wirkenden Hubzylinders mit Druckmittel über zwei getrennt voneinander mit dem Druckmittelzu- bzw. -rücklauf verbindbare Zylinderanschlusse einen in mehreren Schaltstellungen: Freigang (F), Senken (S), Neutral (N) und Heben (H) betätigbaren Schieber aufweist, der über Steuernuten und -kanten den Druckmittelzu- bzw. -rücklauf öffnet bzw. sperrt, mittels einer Feder in eine seiner S haltstellungen rückführbar ist und ferner mit einer federbelasteten Raste in mehreren Schaltstellungen festlegbar sowie hydraulisch entriegelbar ist.

Bei heutigen Schleppern sind zumeist mehrere hydraulische Anbaubzw. Hubvorrichtungen für -hydraulische Arbeitsgeräte vorgesehen, zu deren Betätigung eine entsprechend große Anzahl von hydraulischen Steuergeräten erforderlich ist. Außerdem sind auch viele Anbaugeräte und selbstfahrende Landmaschinen mit hydraulischen Einrichtungen versehen, die hydraulische Steuergeräte erfordern. Dabei besteht das Problem, daß sich beispielsweise Steuergeräte mit nur einem zylindergedichteten Anschluß und einer Schwimmstellung nicht für einen doppeltwirkenden Zylinder eignen, da hierbei der zweite Zylinderanschluß fehlt. Dagegen fehlt bei Steuergeräten für doppeltwirkende Zylinder der ventilgedichtete Zylinderanschluß, wie er für den Betrieb von Frontladern und Frontkrafthebern unerläßlich ist. Die Herstellung^^ verschiedenartiger Steuergeräte ist jedoch insgesamt nicht nur kostenaufwendig, sondern bringt darüber hinaus weitere Nachteile wie beispielsweise erschwerte Ersatzteilbeschaffung und aufwendige Lagerhaltung mit sich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein Steuergerät der eingangs ütnrissenen Gattung zu schaffen, das unter Verwendung möglichst einfacher

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Mittel sowohl für hydraulische Systeme mit doppeltwirkenden als auch mit einfach wirkenden Arbeitszylindern geeignet ist, wobei zumindest ein Zylinderanschluß ventildicht ausgeführt sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuergerät für den hubseitigen Zylinderanschluß ein dem Schieber in Zulaufrichtung zum Hubzylinder nachgeschaltetes, im Schließsinn federbelastetes Sitzventil aufweist, das mit der Raste in Wirkverbinrdung steht und durch diese im Öffnungssinn betätigbar ist.

Ein diese Merkmale aufweisendes Steuergerät läßt sich in einer relativ einfachen Bauweise herstellen und kann sowohl bei hydraulischen Anlagen mit einfachwirkenden als auch bei solchen mit doppeltwirkenden Hubzylindern gleich gut eingesetzt werden. Dabei wird durch das Sitzventil auch bei doppeltwirkenden Zylindern an der Lastseite ein Abfallen der Last über Leckagen am Schieber des Steuergeräts verhindert.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schieber in der Schaltstellung N in seiner axialen Beweglichkeit federzentriert ist, daß die Rast in dieser Schaltstellung gegenüber dem Schieber außer Wirkung ist und daß sich ferner bei dieser Schaltstellung das Sitzventil in Schließstellung befindet.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Raste und das Sitzventil hintereinander liegend angeordnet und weisen eine gemeinsame Belastungsfeder auf. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Raste und das Sitzventil eine Baueinheit bilden.

Zur DurcnSJhrunge von Wartungs- und Reparaturarbeiten ist es zweckdienlich, wenn die aus der Raste und dem Sitzventil bestehende Baueinheit von außen zugänglich in das Gehäuse des Steuergerätes eingesetzt ist.

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Zur selbsttätigen Rückführung des Schiebers nach einem über diesen eingeleiteten Hebevorgang des Hubzylinders ist erfindungsgemäß .;

vorgesehen, daß die Raste in der Schaltstellung H hydraulisch be- [

tätigbar über den Schieber und ein dieser unmittelbar vorgeschal- i tetes Vorsteuerventil mit der Druckmittelpumpe in Verbindung steht.

Um hydraulische Fehlschaltungen der Raste zu vermeiden, ist vorgesehen, daß das Vorsteuerventil für die hydraulische Raste·· in den Schaltstellungen N und F gegenüber der Druckmittelpumpe gesperrt ist.

Damit trotz angemessener Federbelastung der Raste eine feinfühlige Betätigung des Schiebers gegeben ist, ist es zweckmäßig, wenn auf dem Ventilkörper des Sitzventils axial . verschiebbar ein weiterer ringförmiger Ventilkörper angeordnet ist, der sowohl innen einen Sitz für den darin sitzenden Ventilkörper aufweist als auch außen durch eine konische Ausbildung mit einem entsprechenden Sitz im im Gehäuse ein zweites Sitzventil mit gleichem Schließsinn bildet, daß am ringförmigen Ventilkörper entgegen der Belastungsfeder des inneren Ventilkörpers bzw. der Raste eine Feder mit geringerer Kraft angreift und daß die federbelastete Seite des ringförmigen Ventilkörpers pumpenseitig sowie die andere Seite des Ventilkörpers zylinderseitig angeordnet ist. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Federweg der der Belastungsfeder des inneren Ventilkörpers bzw. der Raste bei druckentlastetem Zylinder entgegenwirkenden Feder auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist, als der zum Entrasten des Schiebers vorgesehene gesamte Weg der Raste.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können der Beschreibung der Zeichnungen, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, entnommen werden. Es zeigt: Fig. 1 im Schnitt ein hydraulisches Steuergerät gemäi der Erfindung mit einer Kombination aus einer hydraulischen Raste und einem Sitzventil,

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Fig. 2 bis 4 im Schnitt eine andere Ausführungsform der hydraulischen Raste und des Sitzventils in drei Schaltstellungen.

Das in Fig. 1 dargestellte Steuergerät weist in einem Gehäuse 1 einen Steuerschieber 2 auf, der mittels eines Handhebels 3 gegen die Kraft einer Feder 4 aus der gezeigten Neutralstellung N nach links in die Schaltstellung H "Heben" und nach rechts in die Schaltstellungen S "Senken" sowie F "Freigang" verschoben werden kann. Im Gehäuse 1 des Steuergerätes sind fünf ringräume 5, 6, 7, 8 und 9 vorgesehen, von denen die beiden Ringräume 6 und 8 an eine nicht dargestellte Druckmittelpumpe angeschlossen sind, während der Ringraum 7 mit einem ebenfalls nicht dargestellben Vorratsbehälter für Druckmittel in Verbindung steht. Der Ringraum 9 ist mittels einer Leitung 10 an· einen Arbeitsraum 11 eines doppeltwirkenden Hubzylinders 12 angeschlossen. Vom Ringraum 5 führt innerhalb des Gehäuses 1 ein Kanal 14 zu der einen Seite eines Sitzventils 15. Von der anderen Seite des Sitzventils 15 führt ein Kanal 16 und eine anschließende Leitung 17 zum zweiten Arbeitsraum .18 des Hubzylinders 12. Der Schieber 2 hat zwei Ringnuten 19 und 20j die bei der gezeigten Neutralstellung des Schiebers die Ringräume 6 und 7 bzw. 7 und 8 miteinander verbinden. Die Feder 4 ist so angeordnet und eingestellt, daß sie den aus der Rastung gelösten Schieber 2 jeweils in die Neutralstellung zurückführt.

Das Sitzventil 15 hat einen konischen Ventilkörper 21, dessen Sitz im Gehäuse 1 zwischen den beiden Kanälen 14 und 16 angeordnet ist. Eine auf den Ventilkörper 21 im Schließsinn einwirkende Feder 22 stützt sich ortsfest an einem abnehmbaren Gehäusedeckel 23 ab. Eine Raste 25 ist durch ein starres Verbindungsglied 26 mit dem Sitzventil 15 zu einer Baueinheit verbunden. Die Raste 25 weist zwei im Gehäuse 1 geführte und durch eine Ringnut 27 voneinander getrennte zylindrische Körper 28 und 29 auf, Von denen letzterer einen größeren Durchmesser hat. Die Ringnut 27 steht mit einem Ringraum .30 in Verbindung, der an ein Vorsteuerventil 31 angeschlossen ist. Eine die Raste 25 sowie das Sitzventil 15 durchsetzende

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axiale Bohrung 32 verbindet einen federseitigen Raum 33 hinter dem Ventilkörper 21 mit einem Raum 34, der seinerseits mit dem Rücklauf in Verbindung steht. Die Bohrung 32 steht zudem mit dem Ringraum 30 über eine Drossel 32a in Verbindung. Im Schieber 2 sind zum Ein- bzw. Angreifen der Raste 25 vier die F-, S-, N- und H-Schaltstellungen betreffende Einkerbungen o.dgl. 35, 36, 37 und 38 vorgesehen. Dabei ist die Einkerbung 37 für die gezeigte Neutralstellung so beschaffen, daß die Raste 25 in der gezeigten Endste.llung bei geschlossenem Sitzventil 15 den Schieber 2 nicht berührt. Das Vorsteuervatil 31 für die hydraulische Betätigung der Raste 25 ist durch eine Leitung 39 mit dem Ringraum 30 und ferner durch eine Leitung 40 mit dem Kanal 14 verbunden.

Bei der gezeigten Neutralstellung ist die zum Arbeitsraum 11 des Hubzylinders 12 führende Leitung 10 gegenüber dem Rücklauf durch den Schieber 2 gesperrt, während die mit der Lastdruckseite des Zylinders 12 verbundene Leitung 17 durch das in dieser Stellung infolge der Kraft der Feder 22 und durch die Beaufschlagung mit Druckmittel geschlossene Sitzventil 15 leckölfrei gesperrt ist. Dies hat den Vorzug, daß eine am Kolben des Hubzylinders 12 wirkende Last in ihrer gegebenen Stellung verbleibt. Das bei Neutral— stellung von der Druckmittelpumpe in die Ringräume 6 und 8 des Steuergeräts geförderte Druckmittel gelangt sofort durch den Ringraum 7 zu dem daran angeschlossenen Vorratsbehälter zurück.

In der Schaltstellung Neutral des Schiebers 2 ist durch diesen der Kanal 14 gegenüber dem Rücklauf gesperrt, so daß beispielsweise durch ein dem Steuergerät nachgeschaltetes Wegeventil aufgebauter Druck im Bereich des Rücklaufs das Vorsteuerventil 31 bzw. die Raste 25 nicht beeinflußt.

Verschiebt man den Schieber 2 mit Hilfe des Handhebels 3 nach links in die Schaltstellung H, werden die Ringräume 6 und 8 einerseits gegenüber dem Ringraum 7 gesperrt und andererseits der Ringraum mit dem Kanal 14 verbunden." Gleichzeitig wird die Leitung 10 über

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den Raum 34 mit dem Rücklauf verbunden. Durch das Verschieben des Schiebers 2 nach links wird die Raste axial in Richtung zur Feder 22 betätigt, wobei auch der Ventilkörper 21 des Sitzventils 15 in Offensfcellung kommt, so daß Druckmittel durch die Leitung 17 zum Arbeitsraum 18 des Hubzylinders 12 gelangt. Folglich wird der Kolben im Hubzylinder 12 angehoben und verdrängt Druckmittel aus dem Arbeitsraum 11 durch die Leitung 10 und den Raum 34 zum Vorratsbehälter. Die Raste 25 sitzt in der SchaltsieLlung H im Eingriff 38. Sobald im druckseitigen Leitungssystem hinter dem Schieber 2 und damit auch am Vorsteuerventil 31 ein vorbestimmter Druck erreicht ist, öffnet das Vorsteuerventil 31, so daß die Raste 25 bei Beaufschlagung im Bereich der Ringnut 27 in Richtung zur Feder 22 verschoben wird. Die Raste 25 löst sich damit aus dem Eingriff 38 und gibt den Schieber 2 frei, so daß dessen Feder 4 diesen v/ieder in Neutralstellung versetzt. Da die hydraulische Beaufschlagung der Raste 25 infolge einer entsprechenden Abstimmung des Vorsteuerventils 31 immer nur kurzzeitig erfolgt, nimmt diese jeweils nach Betätigung wieder ihre durch die Kraft der Feder 22 gegebene Ausgangsstellung ein, wobei auch das Sitzventil 15 wieder in Schließstellung gelangt.

Wird der Schieber 2 aus der Neutralstellung nach rechts verschoben, erreicht dieser bei Zusammentreffen des Eingriffs 36 mit der Raste 25 die Schaltstellung S. In dieser Schaltstellung ist über den Schieber 2 einerseits der Kanal 14 mit dem Rücklauf und andererseits der Ringraum 8 mit dem Ringraum 9 verbunden. Es kann somit von der Druckmittelpumpe durch die genannten Ringräume und die anschließende Leitung 10 Druckmittel sum Arbeitsraum 11 des Hubzylinders 12 gelangen. Um den erforderlichen Druck im Ringraum 8 zu erreichen, sind bei der Schaltstellung S die Ringräume 6 und 8 gegenüber dem rücklaufseitigen Ringraum 7 gesperrt. Die Raste 25 wird auf dem Stellweg des Schiebers 2 von der Schaltstellung N zur Schaltstellung S axial in Richtung zur Feder 22 verschoben und öffnet dabei auch das Sitzventil 15, so daß aus dem Arbeitsraum 18 des Hubzylinders 12 verdrängtes Druckmittel durch die Lei-

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tung 17 und die Kanäle 16, 14 in den mit dem Rücklauf verbundenen Raun 34 gelangen kann.

Wird der Schieber 2 aus der Schaltstellung S noch weiter nach rechts verschoben, greift die Raste schließlich in den Eingriff 35 ein. Damit ist die Schaltstellung F erreicht, wobei die Verbindung der beiden Ringräume 6 und 7 gesperrt ist, während der andere mit der Druckmittelpumpe verbundene Ringraum 8 mit dem zum Vorratsbehälter führenden Ringraum 7 in Verbindung steht. In der Schaltstellung F befindet sich ferner das Sitzventil 15 durch Einwirkung des Schiebers 2 auf die Raste 25 in Offenstellung, wodurch der Arbeitsraum 18 des Hubzylinders 12 durch die Leitung 17, die Kanäle 14, 16 und Raum 34 mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Ebenso steht der Arbeitsraum 11 des Hubzylinders 12 durch die Leitung 10 und den Raum 34 mit dem Vorratsbehälter in Verbindung, so daß der Kolben im Hubzylinder 12 nach beiden Seiten hin frei beweglich ist.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine andere Ausführungsform einer Baueinheit, bestehend aus einer .Raste 41 und einem doppelten Sitzventil 42. Die Baueinheit 41, 42 ist so ausgebildet, daß sie ohne weiteres an die Stelle der Baueinheit 15, 25 in Fig. 1 treten kann. Es sind daher alle Anschlüsse mit den aus Fig. 1 bekannten Bezugszahlen versehen worden. Die Raste 41 stimmt in ihrer Form im wesentlichen mit derjenigen gemäß Fig. 1 überein, während das doppelte Sitzventil 42 einen inneren Ventilkörper 43 und einen diesen umschließenden sowie darauf axial verschiebbaren ringförmigen Ventilkörper 44 aufweist. Der innere Ventilkörper 43 hat eine konische Dichtfläche 45, deren Sitz 46 im ringförmigen Ventilkörper 44 angeordnet ist. Ebenso hat auch der Ventilkörper 44 außen eine konische Dichtfläche 47, deren Sitz 48 sich im Gehäuse befindet. Der Ventilkörper 44 wird durch eine am Gehäuse 1 abgestützte Feder 49 dichtend gegen den Ventilkörper 43 gedruckt. Ein einstückig mit dem inneren Ventilkörper 43 ausgebildeter Zapfen 50 stützt sich über einen Federteller 51 an einer Feder 52 ab.«.

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Die Feder 52, die irv einem in nicht dargestellter Weise mit dem Gehäuse 1 lösbar verbundenen sowie nach außen abgedichteten Ventildeckel 53 sitzt, ist in ihrer Kraft stärker bemessen als die Feder 49.

Beim Verschieben des Schiebers 2 aus der in Fig. 2 gezeigten Schaltstellung N beispielsweise nach rechts gemäß Fig. 3 wird zunächst durch axiale Veralgerung der Raste 41 bzw. des Sitzventils 42 der Ventilkörper 43 von seinem Sitz 46 abgehoben, so daß sich beiderseits des Ventilkörpers 43 gleicher Druck einstellt. Dies ist etwa bei der in Fig. 3 gezeigten Stellung der Raste 41 bsw. des Sitzventils 42 der Fall. Bei Druckausgleich am Sitzventil 42 .kommt die am Ventilkörper 44 im Schließsinn angreifende Feder 49 in der Weise zur Wirkung, daß sie der am Ventilkörper 43 im Schließsinn: angreifenden und die Raste 41 belastenden Feder 52 entgegenwirkt. Hierdurch wird die auf die Raste 41 wirkende gesamte Federkraft vermindert, so daß der Schieber 2 aus der Schaltstellung N heraus in die benachbarten Schaltstellungen feinfühlig betätigbar -ist. Nach einem Stellweg der Raste 41, der am Schieber 2 der in Fig. 4 gezeigten radialen Stellung entspricht, kommt der Ventilkörper 44 mit seiner Rückseite an einer als Anschlag dienenden ortsfesten Fläche 54 zur Anlage. Dadurch wird die Gegenwirkung der Feder 49 auf die Feder 52 ausgeschaltet, so daß bei einer weiteren axialen Verschiebung der Raste 41 über die in Fig. 4 gezeigte Stellung hinaus lediglich die starke Feder 52 wirksam ist. Auf diese Weise ist trotz der Möglichkeit einer feinfühligen Betätigung des Schiebers 2 eine sichere Rastung in den hierfür vorgesehenen Schaltstellungen gewährleistet.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   (l·/ Hydraulisches Steuergerät, insbesondere für eine landwirtschaftlich nutsbare Arbeitsmaschine, das zur Versorgung eines doppeltwirkenden Hubzylinders mit Druckmittel über zwei getrennt voneinander mit dem Druckmittelzu- bzw. -rücklauf verbindbare Zylinderanschlüsse und einen in mehrere Schaltstellungen: Freigang (F), Senken (S), Neutral (N) und Heben (H) betätigbaren Schieber aufweist, der über steuernuten und -kanten den Druckmittelzu- bzw. —rücklauf öffnet bzw. sperrt, mittels einer Feder in eine seiner Schaltstellungen rückführbar ist und ferner mit einer federbelasteten Raste in mehreren Schaltstellungen festlegbar sowie hydraulisch entriegelbar ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät für den hubseitigen Zylinderanschluß (16) ein dem Schieber (2) in Zulauf richtung zum Hubzylinder (12) nachgeschaltetes, im Schließsinn federbelastetes Sitzventil (15 bzw. 42) aufweist, das mit der Raste (25 bzw. 41) in Wirkverbindung steht und durch diese im Öffnungssinn betätigbar ist.
2. 2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (2) in der Schaltstellung N in seiner axialen Beweglichkeit federzentriert ist, daß die Raste (25 bzw. 41) in dieser Schaltstellung gegenüber dem Schieber (2) außer Wirkung ist und daß sich ferner bei dieser Schaltstellung das Sitzventil (15 bzw. 42) in Schließstellung befindet.
3. 3. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (25 bzw. 41) und das Sitzventil (15 bzw. 42) hintereinanderliegend angeordnet sind und eine gemeinsame Belastungsfeder {22 bzw. 52) aufweisen.

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4. 4. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (25 bzw. 41) und das Sitzventil (15 bzw. 42) eine Baueinheit bilden.
5. 5. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Raste (25 bzw. 41) und dem Sitzventil (15 bzw. 42) bestehende Baueinheit von außen zugänglich in das Gehäuse (1) des Steuergerätes eingesetzt ist.
6. 6. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (25 bzw. 41) in der Schaltstellung H hydraulische betätigbar über den Schieber (2) und ein dieser unmittelbar vorgeschaltetes Vorsteuerventil (31) mit der Druckmittelpumpe in Verbindung steht.
7. 7. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (31) für die hydraulische Raste (25 bzw. 41) in den Schaltstellungen N und P gegenüber der Druckmittelpumpe gesperrt ist.
8. 8. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ventilkörper (43) des Sitzventils (42) axial verschiebbar ein ringförmiger Ventilkörper (44) angeordnet ist, der sowohl innen einen Sitz für den inneren Ventilkörper (43) aufweist als auch außen durch eine konische Ausbildung (47) mit einem entsprechenden Sitz (48) im Gehäuse (1) ein zweites.Sitzventil mit gleichem Schließsinn bildet, daß am ringförmigen Ventilkörper (44) entgegen der Belastungsfeder (52) des inneren Ventilkörpers (43) bzw. der Raste (41) eine Feder (49) mit geringerer Kraft angreift und daß die federbelastete Seite des ringförmigen Ventilkörpers (44) pumpenseitig sowie die andere Seite des Ventilkörpers (44) zylinderseitig angeordnet ist.

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9. 9. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federweg der der Belastungsfeder (52) des inneren Ventilkörpers (43) bzw. der Raste (41) bei druckentlastetem Zylinder (12) entgegenwirkenden Feder (49) auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner ist, als der zum Entrasten des Schiebers (2) vorgesehene gesamte Weg der Raste (41).

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