DE2849704C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuer­ gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei heutigen, in der Landwirtschaft eingesetzten, Schlep­ pern sind zumeist mehrere hydraulische Anbau- bzw. Hubvor­ richtungen für hydraulische Arbeitsgeräte vorgesehen, zu deren Betätigung eine entsprechend große Anzahl von hy­ draulischen Steuergeräten erforderlich ist. Außerdem sind vielfach Anbaugeräte und selbstfahrende Landmaschinen mit hydraulischen Einrichtungen versehen, die hydraulische Steuergeräte erfordern. Dabei besteht das Problem, daß sich beispielsweise Steuergeräte mit einem zylinderge­ dichteten Anschluß und einer Schwimmstellung nicht für einen doppeltwirkenden Zylinder eignen, da hierbei der zweite Zylinderanschluß fehlt. Dagegen fehlt bei Steuerge­ räten 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 Ersatzteilbe­ schaffung und aufwendige Lagerhaltung mit sich.

Aus der US-PS 26 79 263 ist ein Steuergerät bekannt, das zur Verwendung bei hydraulischen Einrichtungen, insbeson­ dere landwirtschaftlichen Maschinen, vorgesehen ist. Dabei ist das Sitzventil im Zylinderanschluß des Steuergerätes angeordnet und gemeinsam mit einem zentral im Sitzventil befindlichen Entlastungsventil durch eine Feder im Schließsinn belastet. Beide Ventile werden durch einen als Raste am Steuerschieber dienenden Stößel bei Axialbewegun­ gen des Steuerschiebers betätigt. Dabei ist die Rastung des Stößels am Steuerschieber so vorgenommen, daß jeweils vor dem Öffnen des Sitzventils das im Querschnitt wesent­ lich kleinere Entlastungsventil in Offenstellung gelangt. Allerdings ist die gemeinsame Feder, die zugleich das Sitzventil, das Entlastungsventil und den als Raste die­ nenden Stößel belastet, insbesondere mit Rücksicht auf die Rastung relativ kräftig ausgelegt, so daß eine feinfühlige Betätigung des Steuergerätes kaum möglich ist. Dem bekann­ ten Ventil ist darüber hinaus ein automatisch arbeitendes Kontrollmittel entnehmbar, mit dem der hydaulische Verbraucher bei Überschreiten eines unzulässig hohen Systemdrucks von der Druckmittelquelle getrennt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile ein Steuergerät der eingangs umrissenen Gattung zu schaffen, das sich unter Verwendung möglichst einfacher Mittel herstellen läßt und sowohl eine leichte Betätigung des Steuerschiebers für die Feinsteue­ rung als auch eine starke Rastung in der entsprechenden Schaltstellung gewährleistet.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein diese Merkmale aufweisendes Steu­ ergerät kann mit relativ einfachen Bauteilen verwirklicht werden. Außerdem ist hierbei zur Erreichung einer sicheren Rastung des Steuerschiebers eine kräftige Feder vorge­ sehen, deren Kraft jedoch jeweils nach einem Druckaus­ gleich beiderseits des Sitz- bzw. Entlastungsventils durch die dabei wirksam werdende Gegenkraft der zweiten Feder so eingestellt wird, daß eine Feinsteuerung des Steuerschie­ bers gegeben ist. Vorteilhaft zeigt das erfindungsgemäße Steuergerät einen relativ einfachen darstellbaren Aufbau mit dem Vorteil einer kostengünstigen Herstellung. Dieses Steuergerät kann sowohl bei hydraulischen Anlagen mit einfachwirkenden als auch bei solchen mit doppeltwirken­ den Hubzylindern gleich gut eingesetzt werden. Dabei wird durch das Sitzventil auch bei doppeltwirkenden Zylindern an der Lastseite ein Fallen der Last bei auftretenden Leckagen am Schieber des Steuergeräts verhindert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht weiter vor, daß der Schieber in der Schaltstellung (N) in seiner Axialbeweg­ lichkeit federnd zentriert ist und daß die Rastung in dieser Schaltstellung gegenüber dem Schieber außer Wirkung ist sowie ferner bei dieser Schaltstellung sich die Sitz­ ventile in der Schließstellung befinden.

Zur selbsttätigen Rückführung des Schiebers nach einem über diesen eingeleiteten Hebevorgang des Hubzylinders ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Raste in der Schalt­ stellung (H) hydraulisch betätigbar über den Schieber und ein die Raste unmittelbar vorgeschaltetes Vorsteuerventil mit der Druckmittelpumpe in Verbindung steht. Um hydraulische Fehlschaltungen der Raste zu vermeiden, ist es vorteilhaft vorgesehen, daß das Vorsteuerventil für die hyraulische Raste in den Schaltstellungen (N) und (F) gegenüber der Druckmittelpumpe gesperrt ist.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung können der Beschreibung der Zeichnungen entnommen werden. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt ein hydraulisches Steuergerät mit einer Kombination aus einer hydraulischen Raste und einem Sitzventil,

Fig. 2 bis 4 in einer Schnittdarstellung eine im Ver­ gleich zur Fig. 1 abweichend aufgebaute Aus­ führungsform der hydraulischen Raste und des Sitzventils in drei Schaltstellungen gemäß der Erfindung.

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 dargestellten Vorratsbehälter für Druckmittel in Verbindung steht. Der Ringraum 9 ist mittels einer Leitung 10 an einen Arbeitsraum 11 eines dop­ peltwirkenden 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 20, die bei der gezeigten Neutralstellung des Schiebers die Ring­ räume 6 und 7 bzw. 7 und 8 miteinander verbinden. Die Feder 4 ist so angeordnet und eingestellt, daß sie den aus der Rastung gelös­ ten 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 angeschlos­ sen ist. Eine die Raste 25 sowie das Sitzventil 15 durchsetzende axiale Bohrung 32 verbindet einen federseitigen Raum 33 hinter dem Ventilkörper 21 mit einem Raum 34, der seinerseits mit dem Rück­ lauf in Verbindung steht. Die Bohrung 32 steht zudem mit dem Ring­ raum 30 über eine Drossel 32 a 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 Neu­ tralstellung so beschaffen, daß die Raste 25 in der gezeigten End­ stellung bei geschlossenem Sitzventil 15 den Schieber 2 nicht berührt. Das Vorsteuerventil 31 für die hydraulische Betätigung der Raste 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 wir­ kende 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 Ring­ raum 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 beispiels­ weise durch ein dem Steuergerät nachgeschaltetes Wegeventil auf­ gebauter 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 6 mit dem Kanal 14 verbunden. Gleichzeitig wird die Leitung 10 über 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 Offenstellung 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 Vor­ ratsbehälter. Die Raste 25 sitzt in der Schaltstellung H im Ein­ griff 38. Sobald im druckseitigen Leitungssystem hinter dem Schie­ ber 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 Fe­ der 22 verschoben wird. Die Raste 25 löst sich damit aus dem Ein­ griff 38 und gibt den Schieber 2 frei, so daß dessen Feder 4 diesen wieder in Neutralstellung versetzt. Da die hydraulische Beaufschlagung der Raste 25 infolge einer entsprechenden Abstim­ mung des Vorsteuerventils 31 immer nur kurzzeitig erfolgt, nimmt diese jeweils nach Betätigung wieder ihre durch die Kraft der Fe­ der 22 gegebene Ausgangsstellung ein, wobei auch das Sitzven­ til 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 an­ dererseits der Ringraum 8 mit dem Ringraum 9 verbunden. Es kann somit von der Druckmittelpumpe durch die genannten Ringräume und die anschließende Leitung 10 Druckmittel zum 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 Schaltstel­ lung N zur Schaltstellung S axial in Richtung zur Feder 22 verscho­ ben und öffnet dabei auch das Sitzventil 15, so daß aus dem Arbeits­ raum 18 des Hubzylinders 12 verdrängtes Druckmittel durch die Lei­ tung 17 und die Kanäle 16, 14 in den mit dem Rücklauf verbundenen Raum 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 Ver­ bindung 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, wo­ durch 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 die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Bauein­ heit, bestehend aus einer Raste 41 und einem doppelten Sitzven­ til 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 ringförmi­ gen Ventilkörper 44 aufweist. Der innere Ventilkörper 43 hat eine konische Dichtfläche 45, deren Sitz 46 im ringförmigen Ventil­ körper 44 angeordnet ist. Ebenso hat auch der Ventilkörper 44 außen eine konische Dichtfläche 47, deren Sitz 48 sich im Gehäuse 1 befindet. Der Ventilkörper 44 wird durch eine am Gehäuse 1 abge­ stützte Feder 49 dichtend gegen den Ventilkörper 43 gedrückt. Ein einstückig mit dem inneren Ventilkörper 43 ausgebildeter Zapfen 50 stützt sich über einen Federteller 51 an einer Feder 52 ab.

Die Feder 52, die in einem in nicht dargestellter Weise mit dem Ge­ häuse 1 lösbar verbundenen sowie nach außen abgedichteten Ventil­ deckel 53 sitzt, ist in ihrer Kraft stärker bemessen als die Fe­ der 49.

Beim Verschieben des Schiebers 2 aus der in Fig. 2 gezeigten Schalt­ stellung N beispielsweise nach rechts gemäß Fig. 3 wird zunächst durch axiale Verlagerung 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 bzw. 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 Schließ­ sinn angreifenden und die Raste 41 belastenden Feder 52 entgegen­ wirkt. Hierdurch wird die auf der Raste 41 wirkende gesamte Feder­ kraft 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 Ventil­ körper 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 wei­ teren axialen Verschiebung der Raste 41 über die in Fig. 4 gezeig­ te Stellung hinaus lediglich die starke Feder 52 wirksam ist. Auf diese Weise ist trotz der Möglichkeit einer feinfühligen Betäti­ gung des Schiebers 2 eine sichere Rastung in den hierfür vorgese­ henen Schaltstellungen gewährleistet.

Claims (4)

1. Hydraulisches Steuergerät, insbesondere für eine landwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine, das zur Druckmittelversorgung eines Hubzylinders einen axial in einem Gehäuse aus einer Neutralstellung in mindestens eine Schaltstellung verschiebbaren und durch eine im wesent­ lichen radial dazu angeordnete federbelastete Raste fest­ legbaren Schieber aufweist, wobei der Schieber über Steu­ ernuten und Steuerkanten den Druckmittelzu- bzw.-rücklauf des Hubzylinders öffnet bzw. sperrt und beim Überschreiten eines vorbestimmten Druckes im Druckmittelzulauf selbsttä­ tig in die Neutralstellung zurückgeführt wird, wobei im Hubzylinderanschluß ein dem Schieber in Zulaufrichtung zum Hubzylinder nachgeschaltetes, im Schließsinn vom Hubzylin­ derdruck und durch Federkraft belastetes Sitzventil mit einem konischen Ventilkörper und ferner ein im Sitzventil im gleichen Schließsinn belastetes Entlastungsventil vor­ gesehen ist, dessen mit einem Sitz im Sitzventil zusammen­ wirkender Ventilkörper vom Schieber jeweils vor dem Sitz­ ventil im Öffnungssinn betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Ventilkörper (44) des Sitzventils (42) ringförmig ausgebildet ist, daß der Ventilkörper (43) des Entlastungsventils Bestandteil der Raste (41) ist und ebenfalls eine konische Form besitzt und daß am ringförmigen Ventilkörper (44) entgegen der Belastungsfeder (52) des inneren Ventilkörpers (43) bzw. der Raste (41) eine Feder (49) mit geringerer Kraft als die der Belastungsfeder (52) angreift, die sich anderen­ endes am Gehäuse (1) abstützt, wobei der Federweg der der Be­ lastungsfeder (52) des inneren Ventilkörpers (43) bzw. der Raste (41) bei druckentlastetem Hubzylinder (12) entgegen­ wirkenden Feder (49) auf eine Länge begrenzt ist, die kleiner ist als der zum Entrasten des Schiebers (2) vorge­ sehene gesamte Weg der Raste (41).

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (2) in seiner Neutralstellung (N) in seiner axialen Beweglichkeit feder­ zentriert ist, daß die Raste (41) in der Neutralstellung gegenüber dem Schieber (2) außer Wirkung ist und daß sich ferner bei Neutralstellung die Ventilkörper (43 bzw. 44) der Sitzventile in Schließstellung befinden.

3. Steuergerät nach den Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (41) in einer Schaltstellung (H) des Schiebers (2) hydraulisch betätig­ bar über den Schieber (2) und ein der Raste (41) unmittel­ bar vorgeschaltetes Vorsteuerventil (31) mit der Druckmit­ telversorgung in Verbindung steht.

4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (31) für die hydraulische Raste (41) in der Neutralstellung (N) und in einer Freigangstellung (F) des Schiebers (2) gegenüber der Druckmittelversorgung gesperrt ist.