DE4030950A1 - Hydraulische steuereinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon eine solche hydraulische Steuereinrichtung aus der DE-OS 23 56 607 bekannt, bei der nur eine Druckmittelseite des dop­ peltwirkenden Hydromotors über ein proportional arbeitendes Regel­ wegeventil für einfachwirkende Funktion mit Druckmittel versorgt wird, Während die andere Druckmittelseite über ein Druckminderventil mit Druckmittel versorgt beziehungsweise entlastet wird. Solche Steuereinrichtungen eignen sich vorteilhaft für Kraftheber oder Hub­ werke von Ackerschleppern, wo für die wichtigsten Einsatzfälle wie Pflügen und Tragen von Anbaugeräten einfachwirkende Zylinderfunk­ tionen gefordert werden. Während beim Heben das Regelwegeventil den von der Pumpe kommenden Ölstrom zum Hydromotor steuert, wird beim Senken unter dem Einfluß der angehängten Last das Öl aus dem Hydro­ motor über das Regelwegeventil in den Tank zurückgedrückt. Neben dieser einfachwirkenden Funktion wird in besonderen Anwendungsfällen aber auch eine doppeltwirkende Funktion gefordert, um den Hydromo­ tor hydraulisch nach unten zu drücken. Bei der vorbekannten Steuer­ einrichtung ermöglicht das zusätzliche Druckminderventil auch ein Senken mit hydraulischer Kraft. Diese Bewegung ist jedoch von Rei­ bungseinflüssen und von einer genau angepaßten Abstimmung der wirk­ samen Flächen des Verbrauchers abhängig. In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß bei einer Steuereinrichtung mit einfachwirkendem Regelwegeventil neben der Funktion Senken eine Drücken-Funktion willkürlich überlagerbar ist. Auch ist bei dieser Steuereinrichtung der doppeltwirkende Hydromotor nicht hydraulisch einspannbar. Auch weist das Regelwegeventil keine elektromagnetische Betätigung auf.

Ferner ist es auch bekannt, bei einer hydraulischen Steuereinrich­ tung für das Hubwerk eines Traktors die beiden Anschlüsse des Hub­ werkszylinders mit Hilfe von zwei parallel betätigten 3-Wege-Hähnen umzuschalten. Auf diese Weise wird bei einem einfachwirkenden Be­ trieb eine Seite des doppeltwirkenden Hydromotors mit dem Regelwe­ geventil verbunden, während die andere Seite zum Tank entlastet wird. Für einen doppeltwirkenden Betrieb werden beide 3-Wege-Hähne umgeschaltet und dabei beide Druckmittelseiten des Hydromotors mit den Anschlüssen eines doppeltwirkenden, handbetätigten Ventils ver­ bunden. Gleichzeitig wird mit dieser Umschaltung der Hähne das Re­ gelwegeventil selbst ausgeschaltet. Diese Steuereinrichtung hat den Nachteil, daß diese Umschaltung auf der hydraulischen Seite aufwen­ dig baut und damit teuer ist. Zudem ist der Hydromotor nicht dicht eingesperrt, wenn das doppeltwirkende Ventil keinen Sperrblock aufweist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydraulische Steuereinrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor­ teil, daß sie relativ einfache und damit kostengünstige Bauelemente verwendet, wobei die Umschaltung zwischen den Betriebsarten einfach­ wirkend und doppeltwirkend vollständig auf der elektrischen Seite der Steuereinrichtung vorgenommen wird. Die Verwendung eines Druck­ minderventils für die Funktion Drücken kann daher entfallen; viel­ mehr können bisherige Steuereinrichtungen für hydraulische Hubwerks­ regelungen ohne Änderungen auf der hydraulischen Seite weiterverwen­ det werden. Der Bauaufwand für die Zusatzfunktion Drücken wird daher verringert. Besonders geeignet ist die Steuereinrichtung für elek­ trohydraulische Hubwerks-Regeleinrichtungen, bei denen ohnedies eine Heckbetätigungseinrichtung bereits vorhanden ist. Auch läßt sich der doppeltwirkende Hydromotor in Sperrstellung durch Sitzventile leicht und sicher einspannen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen hydraulischen Teil der erfindungsgemäßen hy­ draulischen Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Hydromotor in vereinfachter Darstellung und Fig. 2 einen elektrischen Teil der Steuereinrichtung nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt von einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 10 im wesentlichen den hydraulischen Teil in vereinfachter Darstellung, wobei die Steuereinrichtung ein Regelwegeventil 11 und einen dop­ peltwirkenden Hubzylinder 12 aufweist.

Bei dem Regelwegeventil 11 handelt es sich um ein proportional ar­ beitendes 3-Wegeventil für einfache Funktion, wie es an sich bei Hubwerks-Regeleinrichtungen für Ackerschlepper bekannt ist und wo es für die wichtigsten Einsatzfälle wie Pflügen und Tragen von Anbauge­ räten in einfachwirkender Funktion gefordert wird. Das Regelwege­ ventil 11 weist eine Neutralstellung 13 auf, in der es das von einer Pumpe 14 geförderte Druckmittel zurück in einen Tank 15 leitet, während es mit Hilfe eines eingebauten Sitzventils 16 eine zu einem Kolbenraum 17 des doppeltwirkenden Hubzylinders 12 führende Ar­ beitsleitung 18 dicht absperrt. Das Regelwegeventil 11 weist ferner eine Hebenstellung 19 auf, in welcher Druckmittel von der Pumpe 14 zum Kolbenraum 17 gesteuert wird, während zugleich die Verbindung zum Tank unterbrochen ist. Ferner ist eine Senkenstellung 21 vorge­ sehen, in welcher der Kolbenraum 17 zum Tank 15 entlastet wird, wo­ bei zugleich auch die Pumpe 14 ungedrosselt in den Tank 15 fördern kann. Diese Senkenstellung 21 kann zugleich auch als an sich bekann­ te Freigangstellung verwendet werden. Der Schieber des Regelwegeven­ tils 11 wird elektromagnetisch betätigt, wozu ein erster und zwei­ ter, proportional arbeitender Magnet 22 bzw. 23 vorgesehen ist. Im doppeltwirkenden Hubzylinder 12 ist durch einen Differentialkolben 24 vom Kolbenraum 17 ein Ringraum 25 getrennt, in den eine zweite Arbeitsleitung 26 führt. Zwischen die zweite Arbeitsleitung 26 und eine Druckmittelquelle 27 ist ein an sich bekanntes, einfach bauen­ des 3/3-Steuerventil 28 geschaltet, das für einfachwirkende Funk­ tion ausgebildet ist. Dieses Steuerventil 28 weist eine Nullstel­ lung 29 auf, in der es die Druckmittelquelle 27 zum Tank 15 entla­ stet und über ein Sitzventil 31 den Ringraum 25 dicht absperrt. Das Steuerventil 28 hat ferner eine erste Arbeitsstellung 32, in der es die Druckmittelquelle 27 mit dem Ringraum 25 verbindet und die Ver­ bindung zum Tank 15 blockiert. In einer zweiten Arbeitsstellung 33 entlastet das Steuerventil 28 den Ringraum 25 zum Tank 15, wobei zugleich auch die Druckmittelquelle 27 dorthin entlastet wird. Der Schieber des Steuerventils 28 läßt sich mit Hilfe eines Handhebels 34 aus seiner Nullstellung 29 nach beiden Seiten hin in die Arbeits­ stellungen 32 bzw. 33 auslenken. Mit dem Handhebel 34 und damit mit dem Schieber des Steuerventils 28 mechanisch gekoppelt ist eine Be­ tätigungsstange 35, welche in den beiden Arbeitsstellungen 32, 33 zwei Endschalter 36 bzw. 37 betätigt. Davon ist der erste Endschal­ ter 36 als Doppelschalter mit zwei parallel angeordneten Schließern 38, 39 ausgebildet. Die beiden Endschalter 36, 37 sowie die Propor­ tional-Magneten 22, 23 sind in der Steuereinrichtung 10 miteinander elektrisch verschaltet, wie dies im einzelnen in Fig. 2 näher ange­ geben ist.

Die Fig. 2 zeigt den elektrischen Teil der Steuereinrichtung 10 in vereinfachter Darstellung, wobei ein elektronisches Steuergerät mit 41 bezeichnet ist und einen ersten 42 sowie einen zweiten Anschluß 43 aufweist. In dem elektrischen Teil der Steuereinrichtung 10 ist ein Betriebsartenschalter 44 vorgesehen, der aus zwei einzelnen, miteinander mechanisch gekoppelten, jeweils dreipolig ausgeführten Teilschaltern 45 bzw. 46 besteht. Eine vom ersten Anschluß 42 des Steuergeräts 41 abgehende Leitung 47 führt über den ersten Teil­ schalter 45 und danach parallel über die beiden Endschalter 36, 37 und weiter zu den Magneten 22 bzw. 23. Die beiden Endschalter 36, 37 sind dabei parallel zu einer Heckbetätigungsvorrichtung 48 geschal­ tet, die ebenfalls über den Anschluß 42 mit Strom versorgt wird und über deren beide Taster 49, 51 die Magneten 22, 23 zusätzlich an­ steuerbar sind. Ferner führt von dem zweiten Anschluß 43 des Steuer­ geräts 41 eine zweite Leitung 52 über den zweiten Teilschalter 46 des Betriebsartenschalters 44 und anschließend über den zweiten Schließer 39 im ersten Endschalter 36 zu einem elektrischen Bedien­ teil 53, von dem aus die beiden Magneten 22, 23 im Normalbetrieb über das elektronische Steuergerät 41 ansteuerbar sind.

Der Betriebsartenschalter 44 ist entsprechend der dreipoligen Aus­ bildung seiner Teilschalter 45, 46 in drei Schaltstellungen 54 bis 56 verstellbar. Dabei ist die erste, gezeichnete Schaltstellung 54 für eine einfachwirkende Funktion des Hubzylinders 12 vorgesehen, wobei das Steuerventil 28 in Stellung 33 geschaltet sein muß und das Regelwegeventil 11 zur Steuerung des Hubzylinders 12 dient. Wird der Wahlhebel 57 für die Betriebsarten in seine zweite Schaltstellung 55 verstellt, so wird von einem einfachwirkenden auf einen doppeltwir­ kenden ßetrieb des Hubzylinders 12 umgestellt, bei dem die Steuerung mit Hilfe des Handhebels 34 und des Steuerventils 28 erfolgt, wäh­ rend das Regelwegeventil 11 automatisch mit Hilfe der Endschalter 36, 37 und der Heckbetätigungseinrichtung 48 in die erforderliche Stellung gebracht wird. ln der dritten Schaltstellung 56 ist ein elektrischer Teil der Steuereinrichtung 10 über die Leitungen 47 und 52 verriegelt. In dieser dritten Schaltstellung kann ein an einem hydraulischen Abzweig 58 hängender, nicht näher gezeichneter Zylin­ der für eine einfachwirkende Stellfunktion betätigt werden, so daß eine zusätzliche Funktion durchführbar ist.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei auf die Fig. 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen wird und die grundsätzlichen Funktionen des Regelwegeventils 11 von einer Heckbetätigungseinrichtung 48 als an sich bekannt vorausgesetzt wer­ den.

Es sei davon ausgegangen, daß der Betriebsartenschalter 44 seine erste, gezeichnete Schaltstellung 54 einnimmt. In dieser ersten Schaltstellung 54 soll der doppeltwirkende Hubzylinder 12 in ein­ fachwirkender Funktion betrieben werden, wobei die Steuerung allein über das Regelwegeventil 11 mit seiner einfachwirkenden Funktion vorgenommen wird. Bei dieser einfachwirkenden Funktion werden die Magnete 22, 23 über das elektrische Bedienteil 53 der elektrohydrau­ lischen Hubwerks-Regeleinrichtung angesteuert. Um hierbei die Steu­ ereinrichtung 10 betriebsbereit zu machen, muß mit Hilfe des Hand­ hebels 34 das Steuerventil 28 in seine zweite Arbeitsstellung 33 gebracht werden, in welcher es den Ringraum 25 des Hubzylinders 12 zum Tank 15 entlastet. In der zweiten Arbeitsstellung 33 des Steuer­ ventils 28 schließt die Betätigungsstange 35 den ersten Endschalter 36, so daß das elektrische Bedienteil 53 von dem elektronischen Steuergerät 41 über den zweiten Anschluß 43, den zweiten Teilschal­ ter 46 die zweite Leitung 52 und den zweiten Schließer 39 mit elek­ trischer Energie versorgt wird. Befindet sich das Steuerventil 28 nicht in seiner zweiten Arbeitsstellung 33, so bleibt der zweite Schließer 39 im ersten Endschalter 36 offen und das Bedienteil 53 ist elektrisch verriegelt. Damit ist gewährleistet, daß bei einfach­ wirkender Funktion des Hubzylinders 12 bei gleichzeitiger Ansteue­ rung über das Regelwegeventil 11 der Ringraum 25 stets mit dem Tank 15 verbunden ist. Mit dem Regelwegeventil 11 lassen sich somit in den Stellungen 13, 19, 21 die Funktionen Halten, Heben, Senken und Freigang in an sich bekannter Weise durchführen. Zugleich ist in der ersten Schaltstellung 54 des Betriebsartenschalters 44 der erste Teilschalter 45 geöffnet, so daß auch bei geschlossenem ersten Schließer 38 im ersten Endschalter 36 der Magnet 22 über die erste Leitung 47 nicht mit Strom versorgt wird.

Für eine Betriebsart des Hubzylinders 12 in doppeltwirkender Funk­ tion wird der Betriebsartenschalter 44 in seine zweite Schaltstel­ lung 55 gebracht. Dabei unterbricht nun der zweite Teilschalter 46 die elektrische Verbindung über die zweite Leitung 52 zum Bedienteil 53, so daß die normale elektrohydraulische Hubwerks-Regelfunktion ausgeschaltet ist. Bei doppeltwirkender Betriebsart des Hubzylin­ ders 12 lassen sich an ihm ebenfalls die Funktionen Heben, Sperren und Drücken realisieren, wozu mittels Handhebel 34 das Steuerventil 28 betätigt wird. ln der in Fig. 1 gezeichneten Lage des Handhebels 34 befindet sich das Steuerventil 28 in seiner Nullstellung 29 und das Regelwegeventil 11 in seiner Neutralstellung 13, so daß der Hub­ zylinder 12 durch Sitzventile 16, 31 sicher hydraulisch eingespannt ist.

Für eine Funktion Heben am Hubzylinder 12 wird mit dem Handhebel 34 das Steuerventil 28 in seine zweite Arbeitsstellung 33 ausgelenkt, wodurch der Ringraum 25 zum Tank 15 entlastet ist. Gleichzeitig mit dieser Bewegung des Handhebels 34 wird der erste Endschalter 36 be­ tätigt, so daß nun von dem elektrischen Steuergerät 41 über den ersten Anschluß 42, den geschlossenen ersten Teilschalter 45, die erste Leitung 47 und den geschlossenen Schließer 38 der erste Magnet 22 mit Strom versorgt wird. Der Magnet 22 verstellt das Regelwege­ ventil 11 in seine Hebenstellung 19, wodurch Druckmittel von der Pumpe 14 zum Kolbenraum 17 strömen kann und der Differentialkolben 24 seine Hebenfunktion ausführt.

Für eine Funktion Drücken am Hubzylinder 12 wird mit dem Handhebel 34 das Steuerventil 28 in seine erste Arbeitsstellung 32 verstellt, so daß Druckmittel von der Pumpe 27 über die zweite Arbeitsleitung 26 in den Ringraum 25 gefördert wird und der Differentialkolben 24 hydraulisch nach unten gedrückt wird. Bei dieser Schaltbewgung des Handhebels 34 im Uhrzeigersinn, wirkt die Betätigungsstange 35 auf den zweiten Endschalter 37, welcher die elektrische Verbindung vom ersten Anschluß 42 über die erste Leitung 47 zum zweiten Magneten 23 freigibt. Der Magnet 23 verstellt das Regelwegeventil 11 in seine Senkenstellung 21, wodurch der Kolbenraum 17 über das Regelwegeven­ til 11 zum Tank 15 entlastet wird. Zugleich ist auch in dieser Sen­ kenstellung 21 die Pumpe 14 zum Tank 15 entlastet. Nach wie vor ist in der zweiten Schaltstellung 55 des Betriebsartenschalters 44 das elektrische Bedienteil 53 durch den geöffneten zweiten Teilschalter 46 elektrisch verriegelt.

Wird der Wahlhebel 57 des Betriebsartenschalters 44 in seine dritte Schaltstellung 56 verstellt, so werden beide Teilschalter 45, 46 geöffnet und damit das elektrische Bedienteil 53 und auch die End­ schalter 36, 37 elektrisch verriegelt. Mit dem Steuerventil 28 läßt sich dann immer noch ein am Abzweig 58 angeschlossener, einfachwir­ kender Zylinder in vorteilhafter Weise zusätzlich ansteuern.

Bei vorliegender Steuereinrichtung 10 ist somit neben der einfach­ wirkenden Betriebsart des Hubzylinders 12 dessen doppeltwirkende Funktion erzielbar, indem zusätzlich zum Regelwegeventil 11 ein einfaches, handbetätigtes, einfachwirkendes Steuerventil 28 verwen­ det wird. Dabei werden beide einfachwirkenden Ventile 11, 28 automa­ tisch gegensinnig betätigt, wobei die gesamte Umschaltung von ein­ fachwirkend auf doppeltwirkende Betriebsart auf der elektrischen Seite der Steuereinrichtung 10 vorgenommen wird. Bei vorliegender Steuereinrichtung 10 wird für die Betätigung des Regelwegeventils 11 die ohnedies vorhandene Heckbetätigungseinrichtung am Traktor be­ nutzt, welche über Endschalter des handbetriebenen Steuerventils 28 angesteuert wird. Durch diese Ausbildung der Umschaltlogik auf der elektrischen Seite der Steuereinrichtung 10 läßt sich ein relativ großer baulicher Aufwand auf der hydraulischen Seite zur Realisierung einer doppeltwirkenden Funktion vermeiden. Als Steuerventil läßt sich ein serienmäßiges, einfaches und damit kostengünstiges Steuer­ ventil verwenden, das in Verbindung mit einem Sitzventil ein siche­ res hydraulisches Einspannen des Hubzylinders ermöglicht.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Steuereinrichtung Änderun­ gen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Insbeson­ dere kann die Steuereinrichtung 10 auch mit einer einzigen Pumpe arbeiten. Auch läßt sich die Heckbetätigungseinrichtung 48 mit der Schaltlogik durch Betriebsartenschalter 44 und Endschalter 36, 37 so verknüpfen, daß auch für die Heckbetätigung eine Verriegelung unter bestimmten Bedingungen erzielbar ist.

Claims (9)

1. Hydraulische Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Hydro­ motor, insbesondere für ein Hubwerk an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug, mit einem proportional arbeitenden Regelwegeventil, für einfachwirkende Funktion, das Druckmittel von einer Druckmittel­ quelle zu einer Seite des Hydromotors und von dieser zurück in den Tank steuert sowie in einer Neutralstellung diese Seite hydraulisch absperrt und mit einer den Zu- und Rücklauf zu der anderen Seite des Hydromotors steuernden Ventileinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung als ein einfachwirkendes Steuerventil (28) mit einer Betätigungseinrichtung (34, 35) ausgebildet ist, die mit elektrischen Endschaltern (36, 37) gekoppelt ist, welche parallel zu Schaltern (49, 51) einer elektrischen, zur Ansteuerung des Regelwe­ geventils (11) dienenden Heckbetätigungseinrichtung (48) geschaltet sind und denen ein elektrischer Betriebsartenschalter (44) zugeord­ net ist, der zusammen mit den Endschaltern (36, 37) bei Umschaltung von einfachwirkenden (54) auf doppeltwirkenden Betrieb (55) für eine automatisch gegensinnige Betätigung des elektromagnetisch angesteu­ erten Regelwegeventils (11) relativ zum Steuerventil (28) sorgt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartenschalter (44) mit den Endschaltern (36, 37) so ver­ schaltet ist, daß bei dessen zweiter Schaltstellung (55) für dop­ peltwirkenden Betrieb die elektrische Verbindung (43, 46, 52, 39) zu einem das Regelwegeventil (11) elektrisch ansteuernden Bedienteil (53) unterbrochen ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartenschalter (44) eine dritte Schaltstellung (56) aufweist, in der er die Endschalter (36, 37) und das Bedienteil (53) elektrisch verriegelt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer im Steuerventil (28) ausgebildeten Arbeitsstellung (33), in der die andere Seite (25) des Hydromotors (12) zum Tank (15) entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in dieser Arbeitsstellung (33) be­ tätigte, erste Endschalter (36) als Doppelschalter ausgebildet ist, dessen erster Schließer (38) in den Strompfad (42, 45, 47) zum einen Magneten (22) des Regelwegeventils (11) und dessen anderer Schließer (39) in den Strompfad (43, 46, 52) zum Bedienteil (53) des Regel­ wegeventils (11) geschaltet sind.

5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Regelventil (11) und Steuerventil (28) in ihren Sperrstellungen (13, 29) den Hydromotor (12) über Sitzven­ tile (16, 31) absichern.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (35) einen Handhebel (34) aufweist und das Steuerventil (28) als 3/3-Wegeventil ausgebil­ det ist.

7. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartenschalter (44) zwei mit­ einander gekoppelte Teilschalter (45, 46) aufweist, die insbesondere jeweils dreipolig ausgebildet sind.

8. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endschalter (36, 37) parallel zu den Schaltern (49, 51) der Heckbetätigungsvorrichtung (48) geschaltet sind und nur in der zweiten Schaltstellung (55) für doppeltwirkenden Betrieb des Betriebsartenschalters (44) aktivierbar sind.

9. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom einfachwirkenden Steuerventil (28) zum Hydromotor (12) führende Arbeitsleitung (26) einen hydrau­ lischen Abzweig (58) zum Anschließen eines einfachwirkenden Stell­ motors aufweist.