DE3920363C2 - Hydraulisches Funktionssystem für ein Arbeitsfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Funktionssystem - zur Steuerung der Betriebsgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebs einer Baumaschine, eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges oder eines sonstigen Arbeitsfahrzeuges - nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Arbeitsfahrzeug, beispielsweise ein Tieflöffelbagger, hat einen hydraulischen Antrieb zum Antreiben des Drehkranzes, beispielsweise einen Hydraulikmotor. Die Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikmotors ist derart steuerbar, daß der Hydraulikmotor desto schneller in eine - beispielsweise - rechtsgerichtete Schwenkrichtung rotiert, je mehr der Handhebel für die Schwenksteuerung aus der Nullstellung in eine rechtsgerichtete Schwenkposition geführt wird.

Zur Steuerung der Betriebsgeschwindigkeit des oben genannten Hydraulikmotors umfaßt das hydraulische Funktionssystem entweder ein elektromagnetisch zu betätigendes Schaltventil, welches kurzzeitig durch Laststeuerung geöffnet und geschlossen wird, oder ein elektromagnetisch proportionales, spannungsgesteuertes Minderungsventil. Je mehr daher der Handhebel für die Schwenksteuerung aus der Nullstellung geführt wird, desto mehr Öl wird dem Hydraulikmotor zugeführt.

Ein solches Steuerventil verfügt normalerweise über drei Stellungen: rechtsgerichtete Schwenkstellung, Nullstellung und linksgerichtete Schwenkstellung. Das Steuerventil wird in die Nullstellung geführt und enthält Betätigungsmagnete zum Wechseln des Ventils in die rechts- bzw. linksgerichteten Schwenkstellungen. Ein geringfügiger Unterschied in den Eigenschaften der beiden Betätigungsmagnete führt zu einer unterschiedlichen Drehgeschwindigkeit bei der Rechts- und Linksdrehung, obwohl der Handhebel für die Schwenksteuerung aus der Nullstellung heraus gleich weit in eine der beiden Schwenkstellungen geführt wird. Darüber hinaus erfolgen mit dieser Art Steuerventil Durchfluß- und Richtungssteuerung gleichzeitig durch einen einzigen Mechanismus. Eine präzise und zuverlässige Steuerung der Teilöffnung und der Langsamgeschwindigkeit ist daher nicht möglich.

Aus der DE 28 53 794 A1 ist ein hydraulisches Funktionssystem bekannt, welches gegenüber dem vorstehend dargestellten System eine Verbesserung bedeutet, wobei dieses System insbesondere für einen hydraulischen Kran vorgesehen ist. Mit diesem hydraulischen Funktionssystem kann ein Schwenkantrieb ein- und ausgeschaltet werden und es können dessen Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit feinfühlig gesteuert werden. Als ungünstig wird jedoch bei diesem bekannten hydraulischen Funktionssystem angesehen daß die maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit des Antriebes konstruktionsbedingt festgelegt ist und nicht ohne weiteres geändert werden kann. Dies führt zu dem Nachteil, daß entweder das hydraulische Funktionssystem selbst oder andere an dem Arbeitsfahrzeug vorhandene, die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des Schwenkantriebes beeinflussende Elemente geändert oder ausgetauscht werden müssen, wenn eine andere maximale Bewegungsgeschwindigkeit festgelegt werden soll oder muß, was insgesamt einen hohen Aufwand erfordert. Solche Änderungen sind z. B. dann erforderlich, wenn das hydraulische Funktionssystem in verschiedenen Arbeitsfahrzeugen zur Anwendung kommt, die aus konstruktiven Gründen jeweils unterschiedlich maximale Geschwindigkeiten für den Schwenkantrieb erfordern.

Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung des Standes der Technik gemäß DE 28 53 794 A1.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, ein hydraulisches Funktionssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welches mit geringem Aufwand an unterschiedliche Anwendungsfälle, die unterschiedliche maximale Geschwindigkeiten des Schwenkantriebes erfordern, anpaßbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein hydraulisches Funktionssytem der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Mit der bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Funktionssystem vorgesehenen Einstelleinrichtung kann auf einfachste Art und Weise ein frei wählbarer Maximalwert für die Bewegungsgeschwindigkeit des Schwenkantriebes festgelegt werden, ohne daß mechanische Änderungen an dem Funktionssystem selbst oder an anderen Teilen des Arbeisfahrzeuges erforderlich wären. Das hydraulische Funktionssystem gemäß Erfindung ist deshalb in ein und derselben Ausführung für alle die Anwendungsfälle einsetzbar, die sich in der zulässigen oder gewünschten maximalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schwenkantriebes unterscheiden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Eine Einstellvorrichtung ist mit dem Steuerteil verbunden, um den Drehkranz auf die maximale Geschwindigkeit von Vmax einzustellen. Die normale Drehgeschwindigkeit Vmax kann nach Wunsch eingestellt werden (siehe Abb. 4a). Die Drehgeschwindigkeit geht auch dann nicht über die maximale Drehgeschwindigkeit Vmax hinaus, wenn der erste Handhebel um einen größeren Winkel als dem der maximalen Drehgeschwindigkeit Vmax entsprechenden Winkel R1 verstellt wird. Abb. 4b stellt als Beispiel einen elektrischen Schaltkreis dar, der diese Geschwindigkeitseinstellung erlaubt. Wie daraus ersichtlich, umfaßt das Potentiometer entsprechend der rechten und linken Betriebsrichtung rechte und linke Schiebewiderstände, wobei die Einstellvorrichtung als veränderbarer Widerstand dargestelltist. Das Steuerteil umfaßt entsprechend der rechten und linken Hebelstellung Komparatoren, die mit Relaisumschaltern verbunden sind. Dieser Schaltkreis liefert auf der Grundlage der Ausgabedaten der Komparaturen in Abb. 4a die Ausgangsdaten.

Die maximale Drehgeschwindigkeit Vmax kann zur Herbeiführung der maximalen Drehgeschwindigkeit auf unterschiedliche Weise eingestellt werden, wenn der Handhebel in die maximale Betriebsstellung gebracht wird, Abb. 4c stellt gemäß dieser Methode die Beziehung zwischen Schwenkwinkel des Handhebels und Drehgeschwindigkeit dar. Wie in Abb. 4d dargestellt, sind in diesem Falle die Einstellvorrichtung und das Potentiometer in Reihe geschaltet. Der Handhebel und die Einstellvorrichtung stehen in einer derartigen Wechselbeziehung, daß die an das Potentiometer angelegte Spannung variabel ist.

In einer Ausführung der Erfindung umfaßt die Richtungssteuereinrichtung ein zweites Steuerventil, wobei das erste Steuerventil nach Öffnung des zweiten Steuerventils in einem gewissen Grade steuerbar ist. Die durch das zweite Steuerventil laufende Flußmenge stabilisiert sich, wenn sich das zweite Steuerventil in einem gewissen Grade geöffnet hat. Mittels nachfolgend beginnender Durchflußsteuerung mit Hilfe des ersten Steuerventils läßt sich dann eine gleichbleibende und genaue Durchflußsteuerung erzielen.

Bei einem mit dem oben beschriebenen Funktionssystem ausgestatteten Arbeitsfahrzeug wird die Richtungssteuereinrichtung sofort in die Nullstellung zurückgebracht, wenn beispielsweise der Drehsteuerungshebel für eine Rechts- oder Linksdrehung betätigt wird und während der Drehbewegung des Kranzes in Nullstellung zurückkehrt. Dadurch werden Ölversorgung und Ölabfluß vom/zum Hydraulikantrieb gestoppt, und der Drehkranz kommt zu einem plötzlichen Halt. Wenn der mit einem Tieflöffelgerät oder einem anderen Teil schwer belastete Drehkranz plötzlich anhält, versucht er unvermeidlicherweise aufgrund der Trägheitseinwirkung links bzw. rechts von der Stillstandposition auszuschwenken. Um dies zu vermeiden, muß der Steuerhebel langsam zurückgeführt werden. In diesem Punkt besteht die Möglichkeit einer Verbesserung.

In der beschriebenen Ausführung zur Erzielung der besagten Verbesserung umfaßt die Richtungssteuereinrichtung ein erstes Schaltventil, um von einer Pumpe Hydrauliköl zu beziehen und um dieses Hydrauliköl für die Vorwärtsdrehung zur Verfügung zu halten, sowie ein zweites Schaltventil zwecks Aufnahme des Hydrauliköls von der Pumpe und Zurverfügunghaltung des Hydrauliköls für die Rückwärtsdrehung. Die handbetätigte Steuervorrichtung und die Richtungssteuereinrichtung sind derart miteinander gekoppelt, daß, wenn eines der Schaltventile in eine ölversorgende Richtung bewegt wird, dieses Schaltventil in einer ölversorgenden Richtung festgehalten wird, und daß, wenn das andere Schaltventil in eine ölversorgende Richtung bewegt wird, das erstgenannte Schaltventil in eine geschlossene Stellung bewegt wird. Die handbetätigte Steuervorrichtung ist von dem Augenblick an mit einem Steuerteil zur Steuerung des ersten Steuerventils verbunden, in dem die handbetätigte Steuervorrichtung in Nullstellung zurückgeführt wird, wodurch erreicht wird, daß das erste Steuerventil stufenweise über eine Durchflußverminderung zu einer den Durchfluß beendenden Position gebracht wird.

Gemäß der obigen Ausführung wird, wenn beispielsweise die handbetätigte Steuervorrichtung aus der Nullstellung in Richtung einer Vorwärtsdrehstellung bewegt wird, das erste Schaltventil in Richtung Ölversorgung bewegt, so daß der Hydraulikantrieb in eine Vorwärtsrichtung gebracht wird. Wird anschließend die handbetätigte Steuervorrichtung in Nullstellung zurückbewegt, verbleibt das erste Schaltventil in der Stellung der Ölversorgung, so daß der Hydraulikantrieb mit Hydrauliköl versorgt wird. Dadurch vermindert das erste Steuerventil in seiner Funktion als Durchflußmengensteuerung von dem Augenblick an schrittweise die Durchflußmenge zur Verlangsamung des Hydraulikantriebs, in welchem die handbetätigte Steuervorrichtung in Nullstellung zurückgebracht wird. Wenn die Durchflußmengensteuerung die Ölversorgung unterbricht, stoppt auch der Hydraulikantrieb.

Wie oben beschrieben, bremst der Hydraulikantrieb allmählich ab anstatt plötzlich anzuhalten, selbst wenn der als handbetätigte Steuervorrichtung dienende Drehsteuerhebel schnell in Nullstellung zurückgebracht wird. Der Hydraulikantrieb wird auch ohne speziellen Betätigungsvorgang wie das langsame Zurückführen des Drehsteuerhebels in Nullstellung stoßfrei zum Stillstand gebracht, was der Sicherheit förderlich ist.

Wird nun beispielsweise die handbetätigte Steuervorrichtung aus der Vorwärtsdrehungsposition in die Nullstellung zurückgeführt, verbleibt das erste Schaltventil in seiner Ölversorgungsstellung, es sei denn, daß die handbetätigte Steuervorrichtung in Rückwärtsdrehungsposition bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt fließt das Hydrauliköl mit gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit zum ersten Steuerventil, das als Durchflußmengensteuerung fungiert. Somit steuert das erste Steuerventil die Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikantriebs auf ebenso einfache wie genaue Art und Weise.

Das beschriebene System kann - wie in Abb. 5 dargestellt - dadurch abgeändert werden, daß die Pumpe als Flußsteuerung mit variabler Förderungsleistung fungiert, wobei die Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikmotors durch veränderbare Verdrängungsleistung der Pumpe gesteuert wird. Wie das erste Steuerventil kann auch ein lastgesteuertes elektromagnetisches Schaltventil oder ein elektromagnetisch proportionales Minderungsventil für irgendeines der beschriebenen Ausführungsbeispiele gewählt werden. Abb. 6 stellt ein Beispiel dar, wie die Flußsteuerung anstatt durch das Schaltventil im ersten Ausführungsbeispiel durch ein elektromagnetisch proportionales Minderungsventil erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung ersichtlich.

Die Zeichnungen zeigen ein Arbeitsfahrzeug mit einem der vorliegenden Erfindung entsprechenden hydraulischen Funktionssystem.

Abb. 1 stellt eine Seitenansicht eines Tieflöffelbaggers dar.

Abb. 2 stellt ein Systemdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels dar, das ein hydraulisches Funktionssystem mit Hydraulikmotor, Steuerventilen und einem die Strömungsgeschwindigkeit steuernden Schaltventil sowie die gekoppelte Beziehung zwischen dem ersten Handhebel und den Ventilen zeigt.

Abb. 3 zeigt eine graphische Zeitdarstellung eines Ventilöffnungssignals, das vom Steuerteil zum Schaltventil übermittelt wird.

Abb. 4a stellt eine Ansicht der Beziehung zwischen Drehgeschwindigkeit des Drehkranzes und Betriebswinkel des ersten Handhebels im ersten Ausführungsbeispiel dar.

Abb. 4b zeigt eine Ansicht des elektrischen Schaltkreises zur Ermöglichung der in Abb. 4a dargestellten Drehgeschwindigkeit.

Abb. 4c zeigt eine Ansicht einer anderen Beziehung von Drehgeschwindigkeit und Betriebswinkel des ersten Handhebels.

Abb. 4d zeigt eine Ansicht eines elektrischen Schaltkreises zur Ermöglichung der in Abb. 4c dargestellten Drehgeschwindigkeit.

Abb. 5 zeigt eine Abwandlung des hydraulischen Funktionssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Abb. 6 stellt eine weitere Abwandlung des hydraulischen Funktionssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar.

Abb. 7 zeigt das Diagramm eines hydraulischen Funktionssystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sowie die Darstellung einer gekoppelten Beziehung zwischen erstem Handhebel und den Ventilen.

Abb. 8 stellt eine Beziehung zwischen Drehgeschwindigkeit des Drehkranzes und Betriebswinkel des ersten Handhebels im zweiten Ausführungsbeispiel dar.

Abb. 9 zeigt das Diagramm eines hydraulischen Funktionssystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sowie die Darstellung einer gekoppelten Beziehung zwischen erstem Handhebel und den Ventilen.

Abb. 10 stellt ein hydraulisches Funktionssystem gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sowie eine gekoppelte Beziehung zwischen erstem Handhebel und den Ventilen dar.

Abb. 11 zeigt das Diagramm eines hydraulischen Funktionssystems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel und die Darstellung einer gekoppelten Beziehung zwischen erstem Handhebel und den Ventilen.

Abb. 1 stellt einen Tieflöffelbagger als Beispiel eines Arbeitsfahrzeuges dar. Der Tieflöffelbagger besteht aus einem Tieflöffelgerät B, einer Schaufel D und einem Drehkranz TT, die mit Hilfe eines hydraulischen Funktionssystems, welches die vorliegende Erfindung darstellt, gesteuert werden.

Abb. 2 stellt ein hydraulisches Funktionssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Bei diesem System wird Hydrauliköl von einer Pumpe P durch eine Ölleitung 2 zu einem dritten Schieberventil V3 geleitet, welches über drei Schaltstellungen verfügt. Das dritte Steuerventil V3 ist mit einem zweiten doppeltwirkenden Hydraulikzylinder M2 zum Heben und Senken der Schaufel D verbunden. Das dritte Steuerventil V3 wird durch einen dritten Handhebel S3 mechanisch betätigt.

Eine Ölleitung 5 führt von dem dritten Steuerventil V3 zum ersten Steuerventil V1; ein zweites Steuerventil V2 und ein viertes Steuerventil V4 sind in Reihe angeordnet. Das erste Steuerventil V1 fungiert als Durchflußmengenregulierung. Das zweite Steuerventil V2 dient als Flußsteuereinrichtung VV und ist mit einem Hydraulikmotor M1 als hydraulischem Antrieb zum Drehen des Drehkranzes TT verbunden. Das vierte Steuerventil V4 ist mit einem dritten doppeltwirkenden Hydraulikzylinder M3 zum Schwenken des Tieflöffelgerätes B verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel weist ein erstes Steuerventil V1 in Form eines elektromagnetischen Schaltventils auf.

Beim zweiten und vierten Steuerventil V2 und V4 handelt es sich um Schieberventile mit drei Stellungen. Das zweite und vierte Steuerventil V2 und V4 sind mittels der Verbindungsmechanismen 14 und 15 mit dem ersten und zweiten Schalthebel S1 und S2, die als handbetätigte Steuervorrichtungen fungieren, mechanisch verbunden. Der erste Handhebel S1 verfügt über eine maximale Hubstellung R für die Rechtsdrehung bzw. über eine maximale Hubstellung L für die Linksdrehung entsprechend der gegenüberliegenden Hubenden des Schiebers (nicht abgebildet) des zweiten Steuerventils V2. Der zweite Handhebel S2 verfügt über eine maximale Hubstellung R′ für die Rechtsdrehung und über eine maximale Hubstellung L′ für die Linksdrehung entsprechend der gegenüberliegenden Hubenden des Schiebers (nicht abgebildet) des vierten Steuerventils V4.

Nahe den unteren Enden des ersten und zweiten Handhebels S1 und S2 sind zwecks Erfassung ihrer Drehwinkel und zur Übermittlung von Erfassungssignalen zum Steuerteil C Potentiometer 16 und 17 vorgesehen. Das Steuerteil C übermittelt zum wiederholten Öffnen und Schließen ein Steuersignal an das Steuerventil V1. Wie in Abb. 3 dargestellt, wird das Steuersignal intermittierend als ON- Zeitabschnitt der Zeitdauer t 1 und als OFF-Zeitabschnitt der Zeitdauer t 2 übermittelt. Diese intermittierende Funktion des Schaltventils V1 steuert die Flußmenge zum und vom zweiten Steuerventil V2, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikmotors M1 verändert wird.

Wird nun der erste Handhebel S1 aus der Nullstellung N in die linke oder rechte maximale Hubstellung R oder L geführt, wird das zweite Steuerventil V2 in die Rechts- oder Linksschwenkseite geschaltet. Je größer der Winkel, in welchem der erste Handhebel S1 aus der Nullstellung N geführt wird, desto größer wird die Gesamtsumme der ON- Zeitabschnitte mit der Zeitdauer t 1 im Vergleich zur Gesamtsumme der OFF-Zeitabschnitte mit der Zeitdauer t2 innerhalb des festgelegten Zeitablaufs T, wie dies aus Abb. 3 ersichtlich ist. Aus diesem Grunde dreht sich der Drehkranz um so schneller, je größer der Winkel ist, in welchem der erste Handhebel S1 aus der Nullstellung N geführt wird. (Das zweite Steuerventil V2 öffnet sich vollständig zur rechten oder linken Drehrichtung, wenn der erste Handhebel S1 nur leicht aus der Nullstellung N zur linken oder rechten Drehseite versetzt wird.)

Da das erste Schaltventil V1 und das zweite Schaltventil V2 in Reihe geschaltet sind, wird durch das Versetzen des ersten Handhebels S1 zur rechten oder linken Drehseite um den festgelegten Winkel R1 dieselbe Drehgeschwindigkeit erzielt.

Wird der zweite Handhebel S2 während des Stillstandes des Drehkranzes betätigt, wird dieser Vorgang durch das Potentiometer 17 erfaßt. Auch in diesem Falle wird das Schaltventil V1 ebenfalls in die geöffnete Stellung gebracht.

Eine Einstellvorrichtung 19 ist mit dem Steuerteil C verbunden, um den Drehkranz auf die maximale Geschwindigkeit von Vmax einzustellen. Die normale Drehgeschwindigkeit Vmax kann nach Wunsch eingestellt werden (siehe Abb. 4a). Die Drehgeschwindigkeit geht auch dann nicht über die maximale Drehgeschwindigkeit Vmax hinaus, wenn der erste Handhebel S1 um einen größeren Winkel als dem der maximalen Drehgeschwindigkeit Vmax entsprechenden Winkel R1 verstellt wird. Abb. 4b stellt als Beispiel einen elektrischen Schaltkreis dar, der diese Geschwindigkeitseinstellung erlaubt. Wie daraus ersichtlich, umfaßt das Potentiometer 16 entsprechend der rechten und linken Betriebsrichtung rechte und linke Schiebewiderstände 16a und 16b, wobei die Einstellvorrichtung 19 als veränderbarer Widerstand dargestellt ist. Das Steuerteil C umfaßt entsprechend der rechten und linken Hebelstellung Komparatoren Ca, die mit Relaisumschaltern Cb verbunden sind. Dieser Schaltkreis liefert auf der Grundlage der Ausgabedaten der Komparatoren Ca in Abb. 4a die Ausgangsdaten.

Die maximale Drehgeschwindigkeit Vmax kann zur Herbeiführung der maximalen Drehgeschwindigkeit auf unterschiedliche Weise eingestellt werden, wenn der Handhebel S1 in die maximale Betriebsstellung gebracht wird. Abb. 4c stellt gemäß dieser Methode die Beziehung zwischen Schwenkwinkel des Handhebels und Drehgeschwindigkeit dar. Wie in Abb. 4d dargestellt, sind in diesem Falle die Einstellvorrichtung 19 und das Potentiometer 16 in Reihe geschaltet. Der Handhebel und die Einstellvorrichtung stehen in einer derartigen Wechselbeziehung, daß die an das Potentiometer angelegte Spannung variabel ist.

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses Beispiel sieht einen Mechanismus zur Einstellung der Betriebsfolge zwischen erstem Steuerventil V1 und zweitem Steuermechanismus VV vor, was durch die Drehgeschwindigkeitssteuerung eine genauere und zuverlässigere Drehung des Drehkranzes TT ermöglicht.

Wie aus den Abb. 7 und 8 ersichtlich, wird das erste Steuerventil V1 geschlossen und das Ventilöffnungssignal ON nicht zum Ventil V1 weitergeleitet, wenn sich der erste Handhebel S1 in einem festgelegten Winkel R3 zur Nullstellung N befindet. Das Steuerteil C übermittelt das Ventilöffnungssignal ON nur dann, wenn der erste Handhebel S1 über den festgelegten Winkel R3 hinausgeführt wird, d. h. nachdem der zweite Steuermechanismus VV, welcher mit dem ersten Handhebel S1 wirkungsmäßig verbunden ist, einen bestimmten Öffnungsgrad überschreitet. Das erste Steuerventil V1 wird dadurch intermittierend geöffnet, um eine Drehung des Drehkranzes mit einer dem Schwenkwinkel des ersten Handhebels S1 entsprechenden Geschwindigkeit zu ermöglichen.

Demzufolge wird die Flußsteuerung für das erste Steuerventil V1 eingeleitet, nachdem sich der Ölfluß von der Flußsteuereinrichtung VV stabilisiert hat, wodurch wiederum eine gleichbleibende und genaue Flußsteuerung erzielt wird.

Abb. 9 stellt dieses System in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wobei eine Ölleitung 2 von einer Pumpe P zum ersten die Flußsteuerung regulierenden Steuerventil V1 führt. Dieses Ausführungsbeispiel weist ein erstes Steuerventil in Form eines elektromagnetisch proportionalen Minderungsventils auf. Zwei Ölleitungen 104 und 105 führen von diesem proportionalen Minderungsventil zu einem zweiten Steuermechanismus VV, die als Betriebsrichtungsschaltvorrichtung fungiert. Ferner führen zwei Ölleitungen 107 und 108 von der Flußsteuereinrichtung VV zu einem Hydraulikmotor M1, der als doppeltwirkender Hydraulikantrieb dient. Der Hydraulikmotor M1 treibt den Drehkranz für die Links- und Rechtsdrehung an.

Wie in Abb. 9 dargestellt, umfaßt die Flußsteuereinrichtung VV ein erstes Schaltventil 111 zur Versorgung des Hydraulikmotors M1 mit Hydrauliköl zum Drehen des Drehkranzes TT nach rechts sowie ein zweites Schaltventil 112 zur Versorgung des Hydraulikmotors M1 mit Hydrauliköl zum Drehen nach links. Die Ölleitung 104, bei der es sich um eine vom ersten Steuerventil V1 ausgehende Hydraulikölversorgungsleitung handelt, ist mit dem ersten und zweiten Schaltventil 111 und 112 parallel verbunden. Das erste bzw. zweite Schaltventil 111 bzw. 112 umfaßt die Schieber 111a und 112a, welche die linken bzw. rechten Ölkammern 111b und 111c bzw. 112b und 112c voneinander abgren­ zen. Die beiden Schieber 111a bzw. 112a werden durch die Federn 111d bzw. 112d in die geschlossene Stellung (in der Abbildung linksgerichtet) bewegt.

Ein Balancierarm 113 ist zum Anstoßen und Schieben einer der beiden Schieber 111a und 112a drehbar um eine Achse P1 gelagert. Der Balancierarm 113 ist durch einen Verbindungsmechanismus 14 mit dem ersten Handhebel S1, welcher als handbetätigtes Steuergerät fungiert, funk­ tionsmäßig verbunden. Zwecks Erfassung des Schwenkwinkels des Handhebels S1 sowie zwecks Übermittlung eines Erfas­ sungssignals an das Steuerteil C nahe dem unteren Ende des Handhebels S1 ein Potentiometer angebracht.

Wenn beispielsweise gemäß dem obigen Ausführungsbei­ spiel der erste Handhebel S1 aus der Nullstellung N in eine Rechtsdrehstellung R gebracht wird, schiebt der Ba­ lancierarm 113 den Schieber 111a des ersten Schaltventils 111 - in der Zeichnung gesehen - nach rechts, wodurch das erste Schaltventil 111 sofort in eine vollständig geöffne­ te Stellung gebracht wird. Zu diesem Zeitpunkt sendet das Steuerteil C aufgrund des vom Potentiometer 16 ausgesandte Erfassungssignal ein Steuersignal an das erste Steu­ erventil V1, damit eine Flußsteuerung erfolgt. In je grö­ ßerem Winkel der erste Handhebel S1 in Richtung der rech­ ten Drehstellung R schwenkt, desto schneller dreht sich der Drehkranz TT nach rechts. Dadurch ist die Drehge­ schwindigkeit des Drehkranzes TT entsprechend dem Grad variabel, in welchem die Bedienungsperson den ersten Hand­ hebel S1 verstellt.

Während der Schieber 111a des ersten Schalthebels 111 durch eine rechtsgerichtete Betätigung des ersten Handhe­ bels S1 - in der Zeichnung gesehen - nach rechts geschoben wird, wird aufgrund des daraus resultierenden Unterdrucks Öl aus dem Tank T durch die Ölleitung 119, die Ölkammer 111c des ersten Schaltventils 111 und durch die Ölleitung 120 in die Ölkammer 111b des ersten Schaltventils 111 geleitet. Die Ölleitung 120 ist mit einer Rückschlagklappe ausgestattet, um ein Austreten des Hydrauliköls aus der Ölkammer 111b zu verhindern. Dadurch verbleibt der Schieber 111a des ersten Schaltventils 111 in einer Öl­ versorgungsstellung, wie dies in Abb. 9 dargestellt ist.

Wird nun der erste Handhebel S1 aus der in Abb. 9 dargestellten Stellung zurück in Nullstellung gebracht, löst sich lediglich der Balancierarm 113 vom Schieber 111a, so daß das erste Schaltventil 111 in der Ölversor­ gungsstellung bleibt, die in Abb. 9 dargestellt ist. Mit dem Zurückziehen des ersten Handhebels S1 in die Nullstel­ lung N veranlaßt das Steuerteil C eine allmähliche Ver­ stellung des ersten Steuerventils V1 in eine flußreduzie­ rende Richtung bis hin zu einer flußunterbrechenden Stel­ lung. Aufgrund der Rückkehr des ersten Handhebels S1 in Nullstellung N verlangsamt sich die Bewegung des Dreh­ kranzes TT allmählich und hält ohne Stöße an.

Wird der erste Handhebel S1 von der rechten Drehstel­ lung R über die Nullstellung in die linke Drehstellung L geführt, drückt der Balancierarm 113 gemäß Abb. 9 den Schieber 112a des zweiten Schaltventils 112 nach rechts in eine Ölversorgungsstellung. Zu diesem Zeitpunkt fließt das in der Ölkammer 111b des ersten Schaltventils enthaltene Hydrauliköl durch die Ölleitung 122, den Schieber 112a des zweiten Schaltventils 112 und durch die Ölleitung 119 ab. Dann drückt gemäß Abb. 9 die Feder 111d den Schieber 111a des ersten Schaltventils 111 in eine geschlossene Stellung nach links. Derselbe Steuervorgang findet sowohl in der linken Drehstellung L als auch in der rechten Drehstellung R statt.

Nachfolgend wird ein weiteres hydraulisches Funk­ tionssystem zwecks Erreichung des oben genannten Zieles beschrieben. Abb. 10 zeigt dieses System, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie abgebildet sind ein erstes Steuerventil V1, ein zwei­ tes Steuerventil V2 und ein viertes Steuerventil V4 in Reihe mit einer Ölleitung 206 verbunden, welche von der Ölleitung 2 abzweigt. Das erste Steuerventil V1 in dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel ist ein elektromagne­ tisch proportionales Minderungsventil. Wie im obigen Aus­ führungsbeispiel fungiert das zweite Steuerventil 208 als Richtungssteuerung. Insbesondere bestimmt das zweite Steu­ erventil 208 die Drehrichtung des Drehkranzes TT, und zwar durch wechselnden Einsatz der Hydraulikölversorgungs- und -abflußrichtungen des Hydraulikmotors M1, welcher als dop­ peltwirkender Antrieb zum Drehen des Drehkranzes TT nach rechts und links dient. Zwecks Änderung der Drehgeschwin­ digkeit steuert das erste Steuerventil V1 die Ölflußmenge zum zweiten Steuerventil 208.

Es folgt eine Beschreibung eines gekoppelten Systems zur Verbindung des ersten und zweiten Steuerventils V1 bzw. 208 mit dem ersten Handhebel S1, welcher als handbe­ tätigte Steuervorrichtung dient. Wie in Abb. 10 darge­ stellt, ist das zweite Steuerventil 208 durch einen Steu­ ermechanismus 215 schaltbar, der aus einem doppeltwirken­ den Steuerzylinder besteht. Das Vorsteuerventil 216 zur Versorgung und zur Abführung von Vorsteuerhydrauliköl zum bzw. vom Zylinder 215 ist mechanisch durch einen Verbin­ dungsmechanismus 14 mit dem ersten Handhebel S1 verbunden. Der erste Handhebel S1 verfügt über eine rechte maximale Hubstellung R bzw. über eine linke maximale Hubstellung L, welche jeweils den entgegengesetzten Hubenden des Schie­ bers (nicht abgebildet) des Vorsteuerventils 216 entspre­ chen.

Der erste Handhebel S1 weist ein nahe an seinem unte­ ren Ende angebrachtes Potentiometer 16 zur Erfassung des Schwenkwinkels des Handhebels S1 sowie zwecks Übermittlung eines Erfassungssignales an das Steuerteil C auf. Das Steuerteil C übermittelt ein Steuersignal an das erste Steuerventil V1, um eine solche Flußsteuerung zu erzielen, daß die Ölflußmenge zum zweiten Steuerventil 208 um so größer wird, je weiter der Handhebel S1 nach rechts oder links geführt wird. Mit anderen Worten: Je weiter der erste Handhebel S1 nach rechts oder links schwenkt, desto schneller dreht sich der Drehkranz TT. Wird der erste Handhebel S1 auch nur um eine Kleinigkeit aus der Null­ stellung nach rechts oder links geführt, d.h. wird der Schieber des Vorsteuerventils lediglich ein wenig betä­ tigt, fließt Vorsteuerhydrauliköl in den Steuerzylinder 215, um das zweite Steuerventil 208 zu schalten.

Es ist die Möglichkeit vorgesehen, daß das zweite Steuerventil 208 mit Verzögerung in die Nullstellung 208a zurückkehrt, wenn der erste Handhebel S1 in Nullstellung zurückgeführt wird. Wie in Abb. 10 dargestellt, ist im Steuerzylinder 215 ein Federnpaar 215a untergebracht, um eine Kolbenstange 215b, die mit dem zweiten Steuerventil 208 funktionsmäßig verbunden ist, in eine der Nullstellung 208a des zweiten Steuerventils 208 entsprechende Position zu bringen. Zwischen den Ölleitungen 220 und 221, die vom Vorsteuerventil 216 zum Steuerzylinder 215 führen, befin­ det sich eine Bypassleitung 222. Diese Bypassleitung 222 umfaßt als Verzögerungsvorrichtung 223 ein Drosselstück.

Es sei angenommen, daß gemäß Abb. 10 und der obigen Ausführung die Kolbenstange 215b des Steuerzylinders 215 sich in einer linken Stellung befindet, wobei sich der erste Handhebel S1 in der rechten Drehstellung R befindet (zu diesem Zeitpunkt befindet sich das zweite Steuerventil 208 in der rechten Drehstellung 208b). Wird der erste Handhebel S1 in Nullstellung N zurückgeführt, schiebt die Feder 215a im Steuerzylinder 215 die Kolbenstange 215b in die der Nullstellung 208a des zweiten Steuerventils 208 entsprechende Stellung zurück. Dies hat eine Krafteinwir­ kung zur Folge, durch die das in der rechten Hälfte des Steuerzylinders 215 mit der Feder 215a befindliche Vor­ steueröl durch die Bypassleitung 222 in die rechte Hälfte des Zylinders 215 mit der Feder 215a geleitet wird. Das Drosselstück 223 übt jedoch Widerstand auf den Fluß des Vorsteueröls aus. Demzufolge bewegt sich die Kolbenstange 215b relativ langsam gemäß Abb. 10 nach rechts in die der Nullstellung des zweiten Steuerventils 208 entsprechende Position. Durch diese Bewegung kehrt das zweite Steuerven­ til 208 in die Nullstellung 208a zurück.

Es wird solange Hydrauliköl vom zweiten Steuerventil 208 zum Hydraulikmotor M1 geleitet, bis das zweite Steuer­ ventil 208 vollständig in die Nullstellung 208a zurückge­ kehrt ist. Somit veranlaßt das Steuerteil C die allmähli­ che Bewegung des ersten Steuerventils V1 in eine flußver­ mindernde Richtung, und zwar von dem Augenblick an, da der erste Handhebel S1 in die Nullstellung N geführt wird, bis zu dem Augenblick, da das zweite Steuerventil 208 voll­ ständig in die Nullstellung 208a zurückgekehrt ist. Durch die vollständige Rückkehr des zweiten Steuerventils 208 in die Nullstellung 208a wird der Drehkranz TT bis zum voll­ ständigen Stillstand abgebremst. In diesem Ausführungsbei­ spiel besteht der zweite Steuermechanismus VV aus dem zweiten Steuerventil 208, dem Steuerzylinder 215 und dem Vorsteuerventil 216.

Anhand des fünften Ausführungsbeispiels wird ein weiteres System erläutert, das ebenfalls zur Erreichung des oben genannten Zieles entwickelt wurde. Das fünfte Beispiel enthält ein einziges Vorsteuerventil, das dem Vorsteuerstück des zweiten Steuermechanismus im vierten Ausführungsbeispiel entspricht.

Unter Bezugnahme auf Abb. 11 wird - wie im vierten Beispiel - von einer Pumpe P Hydrauliköl durch die Öllei­ tung 2 und die Ölabzweigleitung 306 zum ersten Steuerven­ til V1, das hier ein elektromagnetisch proportionales Minderungsventil ist, sowie zum vorsteuerbetätigten zwei­ ten Steuerventil 308 und zum vierten Steuerventil V4 ge­ leitet, die sämtlich miteinander in Reihe verbunden sind. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bestimmt das zweite Steuerventil 308 durch das wechselnde Schalten der Hydraulikölversorgungs- und -abführrichtung hinsichtlich des Hydraulikmotors M1 die Drehrichtung des Drehkranzes TT. Das zweite Steuerventil 308 wird durch ein Federnpaar 308c in die Nullstellung 308a gebracht. Auch in diesem Beispiel reguliert das erste Steuerventil V1 die Ölfluß­ menge zum zweiten Steuerventil 308, um die Drehgeschwin­ digkeit zu ändern.

Nachfolgend wird ein gekoppeltes System zur Verbin­ dung des ersten und zweiten Steuerventils V1 und 308 mit dem ersten Handhebel S1 beschrieben, welcher als handbetä­ tigte Steuervorrichtung fungiert. Wie in Abb. 11 darge­ stellt, ist das zweite Steuerventil 308 durch ein Vorsteu­ erventil 316 schaltbar, welches das zweite Steuerventil 308 mit Hydrauliköl versorgt und dieses auch entsorgt. Dieses Vorsteuerventil 316 ist durch einen Verbindungsme­ chanismus 14 mit dem ersten Handhebel S1 mechanisch ver­ bunden. Der erste Handhebel verfügt über eine maximale Hubstellung R für die Rechtsdrehung bzw. über eine maxi­ male Hubstellung L für die Linksdrehung, welche Drehrich­ tungen den entgegengesetzten Hubenden des (nicht abgebil­ deten) Schiebers des Vorsteuerventils 316 entsprechen.

Nahe dem unteren Ende des ersten Handhebels S1 ist ein Potentiometer angebracht, das den Schwenkwinkel des Handhebels S1 erfaßt und ein Erfassungssignal an das Steu­ erteil C übermittelt. Das Steuerteil C sendet ein Steuer­ signal zum ersten Steuerventil V1, so daß eine derartige Flußsteuerung erfolgt, daß die zum zweiten Steuerventil 308 geleitete Ölflußmenge um so größer wird, je weiter der erste Handhebel S1 nach rechts oder links geführt wird. Mit anderen Worten: Je weiter der erste Handhebel S1 nach rechts oder links geführt wird, desto schneller dreht sich der Drehkranz TT. Wird der erste Handhebel S1 lediglich um eine Kleinigkeit aus der Nullstellung N nach rechts oder links geführt, fließt Hydrauliköl in einen der Vorsteuer­ abschnitte 308d und 308e des zweiten Steuerventils 308, um dieses zu schalten.

Als nächstes wird eine Methode beschrieben, welche die verzögerte Rückkehr des zweiten Steuerventils 308 in die Nullstellung 308a bewirkt, wenn der erste Handhebel S1 in die Nullstellung zurückgeführt wird. Wie in Abb. 11 dargestellt, führt ein Ölleitungspaar 315a und 315b vom Vorsteuerventil 316 zu den Vorsteuerabschnitten 308d und 308e des zweiten Steuerventils 308. Die Ölleitungen 315a und 315b sind durch eine Bypassleitung 320 in der Null­ stellung 316a miteinander verbunden. Die Bypassleitung 320 umfaßt ein Drosselstück 321.

Es sei angenommen, daß in der obigen Ausführung Vor­ steuerhydrauliköl in den rechten Vorsteuerabschnitt 308d geleitet und das zweite Steuerventil 308 in eine rechte Drehstellung 308b geschaltet wird, wobei sich der Hand­ hebel S1 in einer rechten Drehstellung R befindet. Wird nun der erste Handhebel S1 in die Nullstellung N zurück­ gebracht, kehrt das Vorsteuerventil 316 sofort in die Nullstellung 316a zurück. Demzufolge wird das zweite Steuerventil 308 durch die linke Feder 308c nach rechts gebracht, wie dies in Abb. 11 dargestellt ist.

Durch die daraus resultierende Krafteinwirkung wird das Vorsteueröl aus dem rechten Vorsteuerabschnitt 308d durch die Ölleitungen 315a und 315b sowie durch die By­ passleitung 320 in den linken Vorsteuerabschnitt 308e ge­ leitet. Das Drosselstück 321 der Bypassleitung 320 bewirkt jedoch einen Widerstand gegen diesen Vorsteuerölfluß. Dem­ zufolge kehrt das zweite Steuerventil 308 relativ langsam in die Nullstellung 308a zurück.

Es wird dem Hydraulikmotor M1 Hydrauliköl vom zweiten Steuerventil 308 zugeführt, bis das zweite Steuerventil 308 vollständig in die Nullstellung 308a zurückgekehrt ist. Das Steuerteil C veranlaßt damit die allmähliche Bewegung des ersten Steuerventils V1 in eine flußvermin­ dernde Richtung, und zwar von dem Augenblick an, da der erste Handhebel S1 in die Nullstellung N geführt wird, bis zu dem Augenblick, da das zweite Steuerventil 308 voll­ ständig in die Nullstellung 308a zurückgekehrt ist. Daher wird der Drehkranz durch die vollständige Rückkehr des zweiten Steuerventils 308 in die Nullstellung 308a bis zum Stillstand abgebremst. Dieses Ausführungsbeispiel weist einen zweiten Steuermechanismus VV in Form eines zweiten Steuerventils 308 und eines Vorsteuerventils 316 auf.

Das beschriebene System kann - wie in Abb. 5 darge­ stellt - dadurch abgeändert werden, daß die Pumpe P als Flußsteuerung mit variabler Förderungsleistung fungiert, wobei die Betriebsgeschwindigkeit des Hydraulikmotors M1 durch veränderbare Verdrängungsleistung der Pumpe P ge­ steuert wird. Wie das erste Steuerventil kann auch ein lastgesteuertes elektromagnetisches Schaltventil oder ein elektromagnetisch proportionales Minderungsventil für ir­ gendeines der beschriebenen Ausführungsbeispiele gewählt werden. Abb. 6 stellt ein Beispiel dar, wie die Flußsteue­ rung anstatt durch das Schaltventil V1 im ersten Ausfüh­ rungsbeispiel durch ein elektromagnetisch proportionales Minderungsventil V10 erfolgt.

Die vorliegende Erfindung ist auch in einem System anwendbar, bei dem anstelle des Hydraulikmotors als Hy­ draulikantrieb M1 ein Hydraulikzylinder verwendet wird.

Claims (5)

1. Hydraulisches Funktionssystem für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Drehkranz für einen verschwenkbaren Fahrzeugteil, wobei das Funktionssystem folgende Teile umfaßt:

• - einen Hydraulikmotor (M1) für die Verschwenkung des Drehkranzes,
• - eine Hydraulikpumpe (P) für die Versorgung des Hydraulikmotors (M1),
• - eine hydraulische Steuereinrichtung mit einer Flußsteuereinrichtung zur Steuerung der Hydrauliköl- Durchflußmenge zum Hydraulikmotor (M1) und mit einer Richtungssteuereinrichtung zur Steuerung der Hydrauliköl- Flußrichtung zum Hydraulikmotor und
• - einen Steuerhebel (S1) für eine manuelle Betätigung der hydraulischen Steuereinrichtung,

wobei die Flußsteuereinrichtung die Hydrauliköl-Durchflußmenge proportional zur Auslenkung des Steuerhebels (S1) aus seiner Nullstellung (N) steuert und wobei die Richtungssteuereinrichtung die Hydrauliköl- Flußrichtung entsprechend der Bewegungsrichtung des Steuerhebels (S1) aus seiner Nullstellung (N) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung zur Festlegung einer maximalen Schwenkgeschwindigkeit des Drehkranzes zwischen dem Steuerhebel (S1) und der hydraulischen Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei die Einstellvorrichtung folgende Teile umfaßt:

• - einen veränderbaren Widerstand (19) für einen maximalen Geschwindigkeitswert,
• - einen Komparator (Ca) zum Vergleichen eines ersten, im veränderbaren Widerstand (19) vorgegebenen Geschwindigkeitswertes mit einem zweiten, vom Steuerhebel (S1) abgegebenen Geschwindigkeitswert und
• - ein Steuerteil (C) mit mit Relaisumschaltern (Cb) verbundenen Komparatoren (Ca), wobei das vom Steuerhebel (S1) abgegebene Steuersignal für die Geschwindigkeit des Drehantriebs mit dem mit dem veränderbaren Widerstand (19) vorgebbaren Steuersignal für eine maximale Drehgeschwindigkeit verglichen wird, um abhängig hiervon über die Relaisumschalter (Cb) eine Umschaltung zwischen dem vom Steuerhebel (S1) abgegebenen Steuersignal und dem von dem veränderbaren Widerstand (19) vorgegebenen Steuersignal vorzunehmen.

2. Hydraulisches Funktionssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungssteuereinrichtung als Richtungssteuerventil ausgebildet ist und daß die Flußsteuereinrichtung erst schaltbar ist, nachdem das Richtungssteuerventil bis zu einem bestimmten Grad geöffnet ist.

3. Hydraulisches Funktionssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußsteuereinrichtung als impulsgesteuertes Schaltventil oder als elektromagnetisch proportionales Minderungsventil ausgebildet ist.

4. Hydraulisches Funktionssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (P) und die Flußsteuereinrichtung integriert als variable Pumpe ausgebildet sind.