DE3708143C1 - Safety circuit for the control circuit of a power lift - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung für den Steuerkreis eines Krafthebers, bei dem mittels eines Steuerventils in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zweier anliegender Steuerleitungen die Lage des Hubzylin­ ders auf einen Sollwert eingestellt wird, gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 29 40 403 ist ein Steuerkreis eines Schlep­ perhubwerk-Regelsystems bekannt, bei dem der Schieber eines als Wegeventil ausgebildeten Steuerventils von Steuerfedern in einer Mittellage gehalten und durch die Druckdifferenz zweier anliegender Steuerleitungen in eine Hebe- bzw. Senkstellung bewegbar ist. Der Druck in einer der Steuerleitungen wird von einem Lageaufnehmer, der in der Regel von einer Stelldrossel gebildet ist, beeinflußt, während das Druckniveau bzw. die Druckrelation in den Steuerleitungen von einem Sollwertgeber beeinflußt wird, der ebenfalls eine Stelldrosseleinrichtung aufweisen kann. Durch Verstellung des Sollwertgebers erfolgt eine Verän­ derung des Druckverhältnisses in den beiden am Steuerven­ til anliegenden Steuerleitungen, die so lange vorhanden ist, bis über den Lageaufnehmer ein vorbestimmtes Verhält­ nis der Drücke in den beiden Steuerleitungen wieder herge­ stellt ist, so daß das Steuerventil wieder seine Neutral­ stellung einnehmen kann.

Der Sollwertgeber für den Steuerkreis eines Krafthebers bzw. für ein Kraftheber-Regelsystem wird gewöhnlicherweise von einem Schalthebel am Traktor bedient, für den Rast­ stellungen vorgesehen sein können, die verschiedenen aus­ gewählten Stellungen des Hubzylinders zugeordnet sind. Dabei ist grundsätzlich dafür gesorgt, daß der Kraftheber beim Abschalten des Traktors bzw. des Druckmittel-Versor­ gungskreises in der momentanen Stellung gehalten wird. Wird der Druckmittel-Versorgungskreis nach dem Starten des Traktors erneut hochgefahren, so baut sich in den Steuer­ leitungen für den Fall, daß die Stellung des Sollwertge­ bers dem Signal des Lageaufnehmers entspricht, ein Druck auf, der das Steuerventil in einer neutralen Mittelstel­ lung hält, in der der Kraftheber nicht angesteuert wird. Falls jedoch der den Sollwertgeber betätigende Handhebel versehentlich bei abgestelltem Traktor bzw. bei abgeschal­ tetem Druckmittel-Versorgungskreis betätigt werden sollte, stellt sich beim erneuten Hochfahren des Druckmittel- Versorgungskreises ein Ungleichgewicht der in den Steuer­ leitungen herrschenden Drücke ein, wodurch das Regelventil in eine den Kraftheber ansteuernde Stellung verschoben wird und so lange in dieser Stellung bleibt, bis über den Lageaufnehmer die neue Stellung des Krafthebers gemeldet wird. Hierdurch kann es nicht nur zu Beschädigungen des vom Kraftheber getragenen Gerätes, sondern auch zu Unfäl­ len führen, da die Bedienungsperson des Traktors mit einer sofortigen Bewegung des Anbaugeräts unmittelbar nach dem Startvorgang nicht rechnet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung für einen Steuerkreis gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der derar­ tige Unfälle mit möglichst kleinem Schaltaufwand wirksam ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird dafür gesorgt, daß der Steuerkreis durch das Abschalten des Druckmittel-Versorgungskreises in einen Zustand gebracht wird, in der die sollwertabhängige Einstellung des Krafthebers gesperrt ist, und daß dieser Zustand des Steuerkreises so lange aufrechterhalten wird, bis der Lagesollwert an den Lageistwert herangeführt ist. Sobald dieser Zustand erreicht ist, ist die Steuerschal­ tung ohne jeglichen Einfluß auf die Wirkungsweise des Krafthebersteuer- bzw. -regelkreises.

Vorteilhafte Varianten zur Entkopplung der Ansteuerung der Arbeitskammer des Krafthebers vom Steuerventil sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Grundsätzlich ist es möglich, diese Entkopplung durch Eingriff in die Drucksignale der Steuerleitungen vorzuneh­ men, wie dies Gegenstand des Patentanspruchs 2 ist. Insbe­ sondere dann, wenn der Steuerkreis des Krafthebers in der vom Steuer- bzw. Regelventil zum Kraftheber führenden Arbeitsdruckleitung ein zum Kraftheber hin öffnendes Rück­ schlagventil bzw. einen Sperrblock aufweist, der zumindest für die Senkbewegung des Krafthebers hydraulisch ent­ sperrbar ist, besteht eine weitere vorteilhafte Variante dieser Entkopplung gemäß Patentanspruch 12 darin, in die Steuerleitung des Sperrblocks und in den Druckmittel- Versorgungskreis derart einzuwirken, daß trotz einer Ver­ stellung des Steuerventils weder eine Aufsteuerung des Rückschlagventils noch eine Anhebung des Leitungsdrucks in der zur Arbeitskammer des Krafthebers führenden Hydraulik­ leitung erfolgt, solange nach dem Start des Traktors bzw. nach dem Hochfahren des Druckmittel-Versorgungskrei­ ses der Sollwert nicht an den Lageistwert herangeführt ist.

Der Eingriff in die Drucksignale der Steuerleitungen er­ folgt bevorzugterweise gemäß Patentanspruch 3. In diesem Fall wird die Drossel in der die beiden Steuerleitungen kurzschließenden Leitung derart gewählt, daß der Druckab­ fall über dieser Drossel ausreichend klein ist, daß die Ansprechschwelle des Regelventils noch nicht erreicht wird. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Drücke vor und hinter dieser Drossel zur Steuerung eines Ventilschiebers heranzuziehen, wie dies Gegenstand der Patentansprüche 5 und 6 ist, wodurch sich ein sehr einfacher Aufbau der Sicherheitsschaltung ergibt.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 7 wird die Sicherheitssteuerschaltung zusätzlich vereinfacht, da keine gesonderten Entlastungsleitungen erforderlich wer­ den.

Die Schalteinrichtung in Form eines 2/2-Wegeventils gemäß Patentanspruch 10 ist wirtschaftlich in den Steuer- bzw. Regelkreis für den Kraftheber einzugliedern. Derartige Elemente sind in einem Steuerkreis vielfach vorhanden und können deshalb wirtschaftlich hergestellt werden.

Wenn die weitere Variante der Entkopplung der Ansteuerung des Krafthebers vom Steuerventil gemäß Patentanspruch 12 Anwendung findet, ist es besonders vorteilhaft, gemäß Patentanspruch 13 ein Schaltventil zu verwenden, das wie­ derum als einfaches 2/2-Wegeventil ausgebildet werden kann. Der schaltungstechnische Aufwand zur Bereitstellung der Sicherheitssteuerschaltung kann auf diese Weise sehr klein gehalten werden. Vorzugsweise erfolgt eine Druckent­ lastung der Steuerleitungen des Sperrblocks und der Druckwaage zum Tank, da auf diese Weise nur eine einzige Entlastungsleitung benötigt wird, um den von der Druckwaage eingeregelten Arbeitsdruck so klein wie möglich zu halten.

Wenn das Schaltventil gemäß Patentanspruch 15 ausgebildet wird, wird die Möglichkeit eröffnet, für die Varianten gemäß Patentanspruch 2 und 12 identische Schaltventile zu verwenden, wodurch man für eine Nachrüstung bereits im Handel befindlicher Steuerkreise flexibler wird. Die Zwangsaufsteuerung des Rückschlagventils erfolgt bei­ spielsweise durch eine Nocken- und Stößel-Mechanik, die in einfacher Weise bereitgestellt werden kann.

Die Ausbildung des Schaltventils gemäß Patentanspruch 14 ist darüber hinaus deshalb von Vorteil, weil es mit einer Ventileinrichtung kombinierbar ist, die in identischer Weise ausgebildet sein kann wie die Ventileinrichtung gemäß Patentanspruch 5 bis 9. Hierdurch werden die Nach­ rüstmöglichkeiten zusätzlich verbessert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehre­ re Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Hydraulikschaltkreis für ein Kraftheber­ regelsystem mit einer ersten Ausführungsform der Sicherheitsschaltung, und

Fig. 2 einen dem Schaltkreis gemäß Fig. 1 ähnlichen Schaltkreis mit einer zweiten Ausführungsform der Sicherheitsschaltung.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 2 eine Hauptpumpe eines Druckmittel-Versorgungskreises bezeichnet, der eine Druckmittelleitung 4 zur Versorgung eines beispielsweise einfach wirkenden Krafthebers 6 hat. Die Druckmittellei­ tung 4 ist über ein Steuerventil 8 geführt, das einen nicht näher dargestellten Schieber aufweist, der von Steuerfedern 10 bzw. 12 in einer Mittellage gehalten ist und über Steuereinrichtungen 14 bzw. 16 angesteuert ist. Die Steuereinrichtungen erhalten Signale von zugeordneten Steuerleitungen X ₁ und X ₂, deren Druckniveau von einem Sollwertgeber 18 bestimmbar ist, der verschiedenen Stell­ drosseleinrichtungen enthalten kann. Die Steuerleitung X ₂ ist über eine Stelldrossel 20 eines Lageaufnehmers 22, der gleichzeitig die Funktion eines Endschalters übernehmen kann, zum Tank entlastet. Die Ableitung der Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ erfolgt von einer Leitung 24 eines Niederdruck-Versorgungskreises.

Das Druckniveau in der Druckmittelleitung 4 wird durch eine Druckwaage 26 festgelegt, die Steuerung dieses Drucks erfolgt in Abhängigkeit von einer Lastmeldeleitung 28, die zur Rückseite 30 der Druckwaage 26 geführt ist. Damit der Neutralumlaufdruck der Hauptpumpe 2 so klein wie möglich gehalten wird, erfolgt über eine nicht näher dargestellte interne Drossel eines Schnappschiebers 32 eine Entlastung der Lastmeldeleitung 28 zu einem Vorratsbehälter bzw. zum Tank 34 hin. Auf diese Weise wird der Druck in der Last­ meldeleitung 28 in der Mittel- bzw. Neutralstellung des als Open-Center/Load-Sensing-Ventil ausgebildeten Krafthe­ berregelventils 8 so klein wie möglich gehalten, so daß auch der Pumpenumlaufdruck auf einem niedrigen Niveau bleibt.

Die Druckmittelleitung 4 wird über ein hydraulisch ent­ sperrbares Rückschlagventil bzw. einen Sperrblock 36 zu einer Arbeitskammer 42 des Krafthebers 6 geführt. Dem Sperrblock ist eine Schaltleitung 38 zugeordnet, die über eine Entlastungsdrossel 40 zum Tank 34 entlastbar ist.

Das Kraftheberregelventil 8 ist als 6/3-Wegeventil ausge­ bildet, das sich in der Darstellung gemäß Fig. 1 in der Neutralstellung B befindet. Wenn über die Steuerleitungen X ₁ und X ₂ Drucksignale unterschiedlichen Niveaus auf die Steuereinrichtungen 14 bzw. 16 gegeben werden, wird der Schieber des Steuerventils 8 entweder in die Hebestellung A oder in die Absenkstellung C verschoben. In der Hebe­ stellung A wird die Druckmittelleitung 4 durchgeschaltet und der volle Pumpendruck auf eine Steuerdruckleitung 44 des Schnappschiebers 32 gegeben. Der sich im Druckmittel­ leitungsabschnitt 4 a stromab des Steuerventils 8 aufbauen­ de Druck wird durch Wirksamwerden der Lastmeldeleitung 28 so weit angehoben, daß er zum Öffnen des Sperrblocks 36 ausreicht. Solange die Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ voneinander abweichen, bleibt der Schieber des Steuerventil 8 in der Hebestellung A und nimmt dann wieder die Neutralstellung B ein. Im Senkbetrieb wird der Leitungsabschnitt 4 a zusammen mit der Steuerdruckleitung 44 auf Tank geschaltet, wohingegen die Schaltleitung 38 vom Druck P ₁ in der Niederdruckleitung 24 beaufschlagt wird. Dadurch wird das Rückschlagventil des Sperrblocks 36 hydraulisch geöffnet, so daß Strömungsmittel aus der Ar­ beitskammer 42 des Krafthebers 6 zurückströmen kann. Über den Lageaufnehmer 22 wird beim Absenken die Stelldrossel 20 verändert, so daß die Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ allmählich angeglichen werden und das Steuerventil 8 schließlich bei Erreichen einer Sollage in die Neutral­ stellung B zurückkehrt.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, daß durch die Verbindung der Steuerleitung X ₂ mit der Stelldrossel 20 eine Ansteuerung des Steuer- bzw. Regelventils 8 stets in der Weise erfolgt, daß der Kraftheber 6 die über den Sollwertgeber 18 eingestellte Lage erreicht. Um zu verhin­ dern, daß dieser Steuerungseffekt auch dann eintritt, wenn beim Abschalten des Druckmittel-Versorgungskreises ver­ sehentlich eine Verstellung des Sollwertgebers 18 erfolgt ist, ist eine Steuerschaltung 46 vorgesehen, die dafür sorgt, daß beim Abschalten des Druckmittel-Versorgungs­ kreises die Ansteuerung der Arbeitskammer 42 des Krafthe­ bers 6 vom Steuerventil 8 entkoppelt und dieser Schaltzu­ stand so lang aufrechterhalten wird, bis der Sollwert am Sollwertgeber 18 an den Lageistwert des Krafthebers 6 herangeführt ist. Zu diesem Zweck ist eine die beiden Steuerleitungen X ₁ und X ₂ beim Abschalten des Druckmittel- Versorgungskreises über eine Drossel 48 kurzschließende Schalteinrichtung in Form eines 2/2-Wegeventils 50 vorge­ sehen, die von einem Sperrventil nach dem erneuten Hoch­ fahren des Druckmittel-Versorgungskreises so lange in dieser kurzschließenden Stellung gehalten wird, bis der Druck in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ durch Verstellung des Sollwertgebers 18 ausgeglichen ist. Die Schaltein­ richtung in Form des 2/2-Wegeventils weist einen Schalt­ kolben auf, der gegen die Kraft einer Rückstellfeder 54 und eines Drucks in einem Steuerraum 56 von einem vom Strömungsmittel-Versorgungskreis abgeleiteten Druck ver­ schiebbar ist, der in einem zweiten Steuerraum 58 herrscht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser im zweiten Steuerraum 58 herrschende Druck vom Niederdruck- Versorgungskreis, d. h. vom Druck in der Leitung 24 abge­ leitet. Das 2/2-Wegeventil 50 befindet sich in der Schalt­ stellung D, die es einnimmt, wenn der Druckmittel-Versor­ gungskreis abgeschaltet ist. In diesem Fall ist der erste Steuerraum 56 drucklos, so daß der Kolben des Schaltven­ tils 50 von der Feder 54 in die Schaltstellung D verscho­ ben werden kann.

Das Sperrventil 52 ist zum Schaltventil 50 parallel ge­ schaltet. Es weist einen Sperrkolben 60 auf, der zwei von einer Ringnut 62 getrennte Sperrabschnitte 64 bzw. 66 hat, die über eine nicht näher bezeichnete Schulter in einen Stützabschnitt 68 bzw. 70 übergehen. Der Sperrkolben 60 wird von einem Federpaar 72, 74 beaufschlagt. Diese Federn 72, 74 befinden sich jeweils in einer Steuerkammer 76 bzw. 78, die über Zweigleitungen 80 bzw. 82 mit den Steuerlei­ tungen X ₁ bzw. X ₂ in Verbindung stehen. So lange die Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ ausgeglichen sind, erfolgt über die Federn 72 und 74 eine Zentrierung des Sperrkolbens 60 in der dargestellten Mittelstellung, in der von der Ringnut 62 ein Anschluß 84 für eine Staulei­ tung 86 aufgesteuert wird, die zum ersten Steuerraum 56 führt. In der Stauleitung 86 ist eine Spüldrossel 88 vorgesehen, die dafür sorgt, daß die Stauleitung 86 stän­ dig mit einem bestimmten Leckage-Fluidstrom gespeist wird, der in der Mittelstellung des Sperrkolbens 60 über Rück­ schlagventile 90 und 92 in die Zweigleitungen 80 bzw. 82 abströmen kann. Zu diesem Zweck ist eine von der Ringnut 62 ausgehende Radialbohrung vorgesehen, die in eine nicht näher bezeichnete Längsbohrung mündet, in der die Rück­ schlagventile 90 bzw. 92 angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt die Schaltstellungen der Schalteinrichtung 50 und des Sperrventils 52 für den Fall, daß der Strö­ mungsmittel- bzw. Druckmittel-Versorgungskreis abgeschal­ tet ist. Nach dem Hochfahren des Druckmittel-Versorgungs­ kreises baut sich bei Übereinstimmung der Istlage des Krafthebers 6 mit der am Sollwertgeber 18 eingestellten Sollage in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ der gleiche Druck auf, der sich über die Zweigleitungen 80 bzw. 82 in die Steuerkammern 76 bzw. 78 fortsetzt. Die Stauleitung 86 ist somit bei zentriertem Sperrkolben 60 mit der Ringnut 62 verbunden. Der sich gleichzeitig aufbauende Druck P ₁ in der Leitung 24 des Niederdruck-Versorgungskreises wirkt auf den zweiten Steuerraum 58 des Schaltventils 50 ein, das somit gegen die Kraft der Feder 54 in die Schaltstel­ lung E verschoben wird, in der die kurzschließende Ver­ bindung der Zweigleitungen 80 und 82 unterbrochen wird. Diese Verschiebung in die Schaltstellung E ist deshalb möglich, weil das in der Stauleitung 92 enthaltene Fluid durch die Drossel 88 und die Rückschlagventile 90 bzw. 92 verdrängt werden kann. In der Schaltstellung E kann der Kraftheber 6 wie vorstehend beschrieben gesteuert bzw. geregelt werden, indem auf die Steuerleitungen X ₁ und X ₂ Einfluß genommen wird.

Für den Fall jedoch, daß der Sollwertgeber im abgeschalte­ ten Zustand des Traktors bzw. im ausgeschalteten Zustand des Druckmittel-Versorgungskreises verstellt wird, stimmen nach dem erneuten Wiederhochfahren des Druckmittel-Versor­ gungskreises die Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ nicht mehr miteinander überein, da die Stellung der Stell­ drossel 20 dieser Verstellung des Sollwertgebers noch nicht folgen konnte. Es bauen sich demgemäß unterschied­ lich hohe Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ auf, wodurch der Sperrkolben 60 aus der zentrierten Mittelstel­ lung heraus verschoben wird und mit einem seiner Sperrab­ schnitte 64 oder 66 den Anschluß 84 zur Stauleitung 86 versperrt. Der sich in der Leitung 24 aufbauende Druck P ₁, der im zweiten Steuerraum 58 wirkt, ist nicht mehr in der Lage, gegen die Kraft der Feder 54 das Fluid aus der Stauleitung 86 zu verdrängen, so daß das Schaltventil 50 in der Schaltstellung D gehalten wird. Über die Drossel 48 erfolgt somit ein Kurzschließen der Steuerleitungen X ₁ und X ₂ mit einem Druckabfall, der kleiner als die Stellschwel­ le des Steuerventils 8 ist. Die Arbeitskammer 42 des Krafthebers 6 kann somit weder mit Druckmittel versorgt noch entlastet werden, so daß ein ungewolltes Anheben bzw. Absenken eines an den Schlepper angebauten Gerätes nicht auftreten kann. Erst durch Verstellen des Sollwertgebers, d. h. durch eine Anpassung des Sollwerts an den Lageistwert wird eine Druckgleichheit in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ erreicht, wodurch der Sperrkolben 60 seine zentrierte Mittelstellung einnehmen kann und das Schaltventil 50 in die Schaltstellung E verschoben werden kann. Anschließend reagiert das Steuer- bzw. Regelsystem auf herkömmliche Art und Weise.

In Fig. 2 ist ein dem Kraftheber-Steuerkreis gemäß Fig. 1 ähnlicher Steuerkreis dargestellt. Diejenigen Bestand­ teile des Steuerkreises, die mit Teilen des Steuerkreises gemäß Fig. 1 unmittelbar vergleichbar sind, sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch die Zahl 1 bzw. 10 vorgestellt wurde. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Druckmittelleitung 104 von einer Hauptpumpe 102 gespeist. Die Druckmittelleitung 104 ist über ein Regel- bzw. Steuerventil 108 und einen Sperrblock 136 zu einer Arbeitskammer 142 eines Krafthebers 106 geführt. Über eine Druckwaage 126 erfolgt die Anpassung des Druckniveaus in der Druckmittelleitung 104 an den jeweiligen Bedarf. Zu diesem Zweck ist eine Lastmeldeleitung 128 zur Rückseite 130 der Druckwaage 126 geführt. Auch bei dieser Ausfüh­ rungsform ist die Lastmeldeleitung 128 über einen Schnapp­ schieber 132 zu einem Tank 134 entlastbar, um den Druck­ mittel-Umlaufdruck auf niedrigem Niveau zu halten. Das Steuerventil 108 ist wiederum als 6/3-Wegeventil ausgebil­ det, das beidseitig von Steuerfedern 110 bzw. 112 und von Steuereinrichtungen 114 bzw. 116 beaufschlagt wird, in denen die Drücke von Steuerleitungen X ₂ und X ₁ herrschen. Der Druck in der Steuerleitung X ₂ wird von einer Stell­ drossel 120 eines Lageaufnehmers und Endschalters 122 beeinflußt. Druckausgleich in den beiden Steuerschaltungen X ₁ und X ₂ liegt dann vor, wenn der Kraftheber 6 die von einem Sollwertgeber 118 vorgegebene Lage erreicht hat. Die Ansteuerung des Sperrblocks erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Zu diesem Zweck ist eine Schaltleitung 138 vorgesehen, die in der Absenk­ stellung C mit dem Druck P ₁ aus einer Leitung 24 eines Niederdruck-Versorgungskreises beaufschlagt wird. Über eine Entlastungsdrossel 140 ist die Schaltleitung 138 zum Tank 138 entlastbar.

Im normalen Steuer- bzw. Regelbetrieb des Krafthebers 106 funktioniert der bislang beschriebene Hydraulikkreis in gleicher Weise derjenige gemäß Fig. 1. Hinsichtlich der Steuerschaltung zur Verhinderung eines unbeabsichtigten Verstellvorgangs des Krafthebers bzw. eines vom Kraftheber getragenen Anbaugerätes eines Traktors ist eine Steuer­ schaltung 146 vorgesehen, die abweichend von der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 nicht in die Drucksignale der Steuerleitungen X ₁ und X ₂ eingreift, sondern in die Signale der Lastmeldeleitung 128 bzw. der Schaltleitung 138. Zu diesem Zweck ist eine Sperrblocksteuerleitung X ₃ zu einem Schaltventil 150 geführt, das in ähnlicher Weise ausgebildet ist wie das Schaltventil 50 der Ausführungs­ form gemäß Fig. 1. In der Schaltstellung D, den das Schaltventil 50 in der Ausgestaltung als 2/2-Wegeventil gemäß Darstellung in Fig. 2 einnimmt, ist die Sperrblock­ steuerleitung X ₃ mit einer Tankleitung 194 verbunden. Die Tankleitung ist ferner über ein Rückschlagventil 196 mit einer Druckwaage-Steuerleitung X ₄ verbunden. Das Rück­ schlagventil 196 ist durch eine Einrichtung 198 zwangswei­ se aufsteuerbar, wozu beispielsweise ein Stößel und ein Nocken dient, der zusammen mit dem Kolben des Schaltven­ tils 150 bewegbar ist. In der gezeigten Schaltstellung D steuert die Einrichtung 198 das Rückschlagventil 196 zwangsweise auf, so daß auch eine Verbindung der Druck­ waage-Steuerleitung X ₄ mit dem Tank über die Tankleitung 194 geschaltet ist. In Übereinstimmung mit der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 sperrt das Schaltventil in der Schaltstellung E die Anschlüsse. In weiterer Überein­ stimmung ist der Kolben des Schaltventils auf der einen Seite vom Druck P ₁ beaufschlagt und auf der anderen Seite von einer Feder 154. Ein erster Steuerraum 156 ist wie­ derum über eine Stauleitung 186 mit dem Sperrventil 152 verbunden, das in gleicher Weise wie das Sperrventil 52 gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Um Wiederholungen zu ver­ meiden, wird dieses Ventil nicht mehr näher beschrieben. Über Zweigleitungen 180 bzw. 182 erfolgt ein Anschluß der beiden Steuerkammern 176 bzw. 178 an die Steuerleitungen X ₁ bzw. X ₂.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 sind die Ventile 150 bzw. 152 wiederum in der Lage dargestellt, die sie einnehmen, wenn der Druckmittel-Versorgungskreis abgeschaltet ist. Nach dem Wiederhochfahren des Druckmittel-Versorgungs­ kreises baut sich in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ erneut ein Druck auf, der dann im Gleichgewicht steht, wenn während des Abstellens des Druckmittel-Versorgungskreises keine Verstellung des Sollwertgebers stattgefunden hat. Dieses Druckgleichgewicht setzt sich über die Zweigleitun­ gen 180 und 182 in die Steuerkammern 176 und 178 des Sperrventils 152 fort, so daß der Sperrkolben 160 in der zentrierten Mittelstellung gehalten wird. Der sich in der Leitung 124 aufbauende Druck P ₁ ist somit in der Lage, den Kolben des Schaltventils 150 gegen die Kraft der Feder 154 und Verdrängung von Fluid im ersten Steuerraum in die zweite Schaltstellung E zu bewegen, in der die Sperrblock­ steuerleitung X ₃ geschlossen und die Zwangsaufsteuerung des Rückschlagventils 196 aufgehoben wird. In diesem Zustand reagiert das Regelsystem in gewohnter Weise.

Sollte sich während der Zeitspanne des Abstellens des Traktors bzw. des Druckmittel-Versorgungskreises der Soll­ wertgeber 118 verstellt haben, so weichen die sich in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ aufbauenden Drücke voneinander ab, was eine Verschiebung des Kolbens des Steuer- bzw. Regelsystem 108 aus der Neutralstellung B in die Stellung A bzw. C zur Folge hat. Weil aber durch diesen Druckunter­ schied in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ die Stauleitung 186 vom Sperrkolben 160 verschlossen wird, kann der Ven­ tilkolben des Schaltventils 150 vom Druck P ₁ nicht in die Schaltstellung E verschoben werden. Das Rückschlagventil 196 bleibt deshalb nach wie vor geöffnet, so daß die Druckwaage-Steuerleitung X ₄ zusammen mit der Steuerblock­ steuerleitung X ₃ auf Tank geschaltet bleiben. Unabhängig von der Verschiebung des Kolbens des Steuerventils 108 kann sich somit in der Hebestellung A im Druckleitungsab­ schnitt 104 a kein Druck aufbauen, der ausreicht, das Rück­ schlagventil des Sperrblocks 136 zu überwinden. In der Absenkstellung wiederum reicht der Druck in der Schaltlei­ tung 138 nicht aus, um den Sperrblock 136 hydraulisch zu entsperren. Die Ansteuerung des Steuerventils 108 kann sich somit so lange nicht auf die Stellung des Krafthebers 106 auswirken, bis die Drücke in den Steuerleitungen X ₁ und X ₂ durch Verstellung des Sollwertgebers 118 aneinander angeglichen sind. In diesem Moment nimmt der Sperrkolben 160 die gezeigte zentrierte Mittelstellung ein, so daß durch Verdrängen von Fluid aus der Stauleitung 186 eine Verschiebung des Schaltventils in die Stellung E erfolgen kann.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Ansteuerung des Schaltventils 50 bzw. 150 durch einen Druck vorzunehmen, der vom Hauptsteuer­ kreis direkt abgeleitet ist.

Ferner ist es auch möglich, den Sperrblock 36 bzw. 136 durch einen Steuerdruck anzusteuern, der vom Haupthydrau­ likkreis abgeleitet ist. In diesem Fall ist es vorteil­ haft, den Pumpenumlaufdruck für diese Schaltstellung an­ zuheben, wie dies in der älteren Patentanmeldung P 36 21 854 beschrieben ist.

Die Erfindung schafft somit eine Sicherheitsschaltung für den Steuerkreis eines Krafthebers, bei dem mittels eines Steuerventils in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zweier anliegender Steuerleitungen die Lage des Hubzylin­ ders auf einen Sollwert eingestellt wird, wobei der Druck in einer Steuerleitung von einem Lageaufnehmer und das Druckniveau in den Steuerleitungen von einem Sollwertgeber beeinflußt wird. Es ist eine Steuerschaltung vorgesehen, mit der beim Abschalten des Druckmittel-Versorgungskreises die Ansteuerung der Arbeitskammer des Krafthebers vom Steuerventil entkoppelt und dieser Schaltzustand nach dem Hochfahren des Druckmittel-Versorgungskreises so lange aufrechterhalten wird, bis der am Sollwertgeber einge­ stellte Sollwert an den Lageistwert herangeführt ist. Auf diese Weise wird zuverlässig vermieden, daß sich ein am Traktor angebautes Arbeitsgerät nach dem Anlassen des Traktors unbeabsichtigt hebt oder senkt, weil versehent­ lich eine Verstellung des Sollwertgebers im ausgeschalte­ ten Zustand des Druckmittel-Versorgungskreises stattge­ funden hat. Beschädigungen und Unfälle werden dadurch ausgeschlossen.

Claims (22)

1. Sicherheitsschaltung für den Steuerkreis eines Krafthebers, bei dem mittels eines Steuerventils in Abhän­ gigkeit von der Druckdifferenz zweier anliegender Steuer­ leitungen die Lage des eine Arbeitskammer aufweisenden Hubzylinders auf einen Sollwert eingestellt wird, wobei der Druck in einer Steuerleitung von einem Lageaufnehmer und das Druckniveau in den Steuerleitungen von einem Soll­ wertgeber beeinflußt wird, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (46; 146), mit der beim Abschalten des Druckmittel-Versorgungskreises die Ansteuerung der Ar­ beitskammer (42; 142) vom Steuerventil (8; 108) entkoppelt und dieser Schaltzustand nach dem Hochfahren des Druckmit­ tel-Versorgungskreises so lange aufrechterhalten wird, bis der Sollwert am Sollwertgeber (18; 118) an den Lageistwert herangeführt ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung der Ansteuerung der Arbeitskammer (42; 142) des Krafthebers (6; 106) vom Steuerventil (8; 108) durch Eingriff in die Drucksignale der Steuerleitungen (X₁, X₂) erfolgt.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine die beiden Steuerleitungen (X ₁, X ₂) beim Abschalten des Druckmittel-Versorgungskreises über eine Drossel (48) kurzschließende Schalteinrichtung (50) aufweist, die von einer Sperreinrichtung (52) nach dem Hochfahren des Druckmittel-Versorgungskreises so lange in dieser Kurzschlußstellung (D) gehalten wird, bis der Druck in den Steuerleitungen (X ₁, X ₂) ausgeglichen ist.

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (50) einen Schaltkolben aufweist, der gegen die Kraft einer Rück­ stellfeder (54) und eines Drucks in einem ersten Steuer­ raum (56) von einem vom Strömungsmittel-Versorgungskreis abgeleiteten und in einem zweiten Steuerraum (58) herr­ schenden Druck (P ₁) aus der die Steuerleitungen (X ₁, X ₂) verbindenden Stellung (D) verschiebbar ist.

5. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im ersten Steuerraum (56) aufge­ nommene Strömungsmittel über eine Ventileinrichtung (52) verdrängbar ist, die nur nach erfolgtem Druckausgleich der Steuerleitungen (X ₁, X ₂) öffnet.

6. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung einen von den Drücken der Steuerleitungen (X ₁, X ₂) gegensinnig beauf­ schlagten Kolben (60) aufweist, der bei Druckausgleich der Steuerleitungen in einer Mittelstellung zentriert ist, in der ein zum ersten Steuerraum (56) führender Anschluß (84) zur Entlastung des Steuerraums aufgesteuert ist.

7. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastung über ein Rückschlagven­ til (90, 92) in die Steuerleitung (80, X ₁, 82, X ₂) erfolgt.

8. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (60) zwei von einer Ringnut (62) getrennte Sperrabschnitte (64, 66) und für den Anschluß (84) eine von der Ringnut ausgehende Radial­ bohrung zu einer durchgehenden Längsbohrung aufweist, die der zu beiden Seiten der Radialbohrung je ein zu den Steuerleitungen (80, X ₁, 82, X ₂) hin öffnendes Rückschlag­ ventil (90, 92) aufgenommen ist.

9. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (84) über eine Drossel (88) mit dem ersten Steuerraum (56) in Ver­ bindung steht.

10. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (50) von einem 2/2-Wegeventil gebildet ist, das in der einen Schaltstellung (E) die Steuerleitungen (X ₁, X ₂) voneinander trennt und in der anderen Schaltungstellung (D) eine Drossel (48) zwischen die Steuerleitungsanschlüs­ se schaltet.

11. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im zweiten Steuer­ raum (58) herrschende Druck (B ₁) der Arbeitsdruck eines Niederdruckkreises ist.

12. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, für einen Strömungsmittelkreis, dessen Druckniveau mittels einer Druckwaage in Abhängigkeit vom Lastzustand des Steuerkrei­ ses gesteuert ist und dessen Kraftheber-Steuerventil über einen zumindest für die Durchführung von Senkbewegungen des Krafthebers hydraulisch entsperrbaren Sperrblock mit der Arbeitskammer des Krafthebers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung der Ansteuerung der Arbeitskammer (142) des Krafthebers (106) vom Steuerventil (108) durch Eingriff in die Steuerleitungen (138, X ₃) des Sperrblocks (136) und der Druckwaage (126) erfolgt.

13. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (146) ein die Steuerleitungen (X ₃, 138) des Sperrblocks (136) und der Druckwaage (126) beim Abschalten des Strömungsmittel- Versorgungskreises vorzugsweise zum Tank (134) entlasten­ des Schaltventil (150) aufweist, das von einer Sperrein­ richtung (152) nach dem erneuten Hochfahren des Strömungs­ mittel-Versorgungskreises so lange in dieser Entlastungs­ stellung (D) gehalten wird, bis der Druck in den beiden am Regelventil (108) anliegenden Steuerleitungen (X ₁, X ₂) ausgeglichen ist.

14. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (150) einen Schalt­ kolben aufweist, der gegen die Kraft einer Rückstellfeder (154) und eines Drucks in einem ersten Steuerraum (156) von einem vom Strömungsmittel-Versorgungskreis abgeleite­ ten und in einem zweiten Steuerraum (158) herrschenden Druck (P ₁) aus der Entlastungsstellung verschiebbar ist.

15. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil von einem 2/2-Wegeventil gebildet ist, das in der einen Schaltstel­ lung (D) die Steuerleitung (X ₃, 138) für den Sperrblock (136) unter gleichzeitiger Zwangsaufsteuerung eines zwi­ schen Tank und Druckwaage-Steuerleitung (X ₄) geschalteten Rückschlagventils (196) zum Tank entlastet und bei Ver­ schiebung in die zweite Schaltstellung (E) das Rückschlag­ ventil (196) schließt.

16. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das im ersten Steuer­ raum (156) aufgenommene Strömungsmittel über eine Ventil­ einrichtung (152) verdrängbar ist, die nur nach erfolgtem Druckausgleich der Steuerleitungen (X ₁, X ₂) öffnet.

17. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein von den Drücken der Steuerleitungen (X ₁, X ₂) gegensinnig beauf­ schlagten Kolben aufweist, der bei Druckausgleich der Steuerleitungen (X ₁, X ₂) in einer Mittelstellung zentriert ist, in der ein zum ersten Steuerraum (156) führender Anschluß (184) zur Entlastung des ersten Steuerraums auf­ gesteuert ist.

18. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastung über ein Rückschlagven­ til (190, 192) in die Steuerleitungen (180, X ₁, 182, X ₂) erfolgt.

19. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwei von einer Ringnut (162) getrennte Sperrabschnitte (164, 166) für den Anschluß (184) und eine von der Ringnut (162) ausgehende Radialbohrung zu einer durchgehenden Längsbohrung auf­ weist, in der zu beiden Seiten der Radialbohrung je ein zu den Steuerleitungen hin öffnendes Rückschlagventil (190, 192) aufgenommen ist.

20. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (184) über eine Drossel (188) mit dem ersten Steuerraum (156) in Verbindung steht.

21. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der im zweiten Steuer­ raum (158) herrschende Druck (P ₁) der Arbeitsdruck eines Niederdruckkreises ist.

22. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage-Steuer­ leitung (X ₄) von einer Lastmeldeleitung (128) des Steuer­ ventils (108) abgeleitet ist.