EP1276995A2 - Steuervorrichtung für die manuell- oder fussgeführte steuerung von arbeitsmaschinen - Google Patents

Steuervorrichtung für die manuell- oder fussgeführte steuerung von arbeitsmaschinen

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EP1276995A2
EP1276995A2 EP00991594A EP00991594A EP1276995A2 EP 1276995 A2 EP1276995 A2 EP 1276995A2 EP 00991594 A EP00991594 A EP 00991594A EP 00991594 A EP00991594 A EP 00991594A EP 1276995 A2 EP1276995 A2 EP 1276995A2
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hydraulic
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O&K Orenstein and Koppel GmbH
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Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung für die manuell- oder fussgeführte Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere hydraulischen Arbeitsmaschinen, angegeben mit einem Betätigungselement (1), das in mehrere Richtungen bewegbar ist, insbesondere einem Pedal oder einem Steuerhebel. Hierbei möchte man bei der Verschiebung oder Verstellung des Betätigungselements (1) eine Widerstandskraft spüren, die in der Grössenordnung von direkt wirkenden hydraulischen Kräften liegt. Hierzu wirkt das Betätigungselement (1) mit einer nicht hydraulischen oder vom Hydrauliksystem hydraulisch entkoppelten Gebereinrichtung (3) zusammen, wobei eine Dämpfungseinrichtung (6) mit dem Betätigungselement (1) zusammenwirkt, die mit Hilfe eines durch das Betätigungselement (1) bewegten Fluids für mindestens eine Bewegungsrichtung des Betätigungselements (1) der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt.

Description

Steuervorrichtung für die manuell- oder fußgeführte Steuerung von Arbeitsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die manuell- oder fußgeführte Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere hydraulischen Arbeitsmaschinen, mit einem Betatigungselement, das in mehrere Richtungen be- wegbar ist, insbesondere einem Pedal oder einem Steuerhebel .
Arbeitsmaschinen mit hydraulischen Antrieben, wie beispielsweise Bagger oder Frontlader, werden vielfach über Steuerhebel und -pedale gesteuert, die über Schieber- und Ventilsysteme direkt auf den Hydraulikkreislauf einwirken. Durch die Rückwirkung der Hydraulikflüssigkeit setzen diese Steuerorgane oder Betätigungselemente bei ihrer Betätigung der Hand oder dem Fuß ei- nen gewissen Widerstand entgegen. Hierbei ist jeder Hebel in mindestens zwei Richtungen bewegbar, beispielsweise vor und zurück.
Die Widerstandskraft dient dem Führer der Arbeitsma- schine als Rückkopplung oder Feedback für die von ihm vorgenommenen Handlungen und ermöglicht somit eine leichtere Ausführung von Bewegungen der Maschine. Da zur Auslösung einer Reaktion nach der Bewegung des Steuerorgans Hydraulikflüssigkeit im System verschoben wird, erfolgt weiterhin eine Dämpfung der Bewegungen des Steuerorgans, so daß eine Rückkopplung von nicht kontrollierbaren Maschinenschwingungen und ruckartigen Bewegungen der Arbeitsmaschine auf das Steuerorgan weitgehend verhindert werden kann.
Diese Vorteile entfallen, wenn die Bewegungen des Betätigungselements nicht direkt auf das Hydrauliksystem übertragen werden, sondern eine Steuereinrichtung, beispielsweise ein Steuerrechner, zwischen Betätigungselement und Hydrauliksystem geschaltet wird. In diesem Fall wird die Bewegung des jeweiligen Steuerelements über Zwischenglieder, beispielsweise elektrische Schiebe- oder Drehwiderstände, in ein Signal umgewandelt, beispielsweise ein elektrisches analoges oder digitales Signal. Der Widerstand, den der Maschinenführer bei der Betätigung eines Betätigungselementes, beispielsweise eines derartigen Steuerhebels, fühlt, wird vielfach nur durch eine Rückstellfeder bestimmt und richtet sich im wesentlichen nach der mechanischen Empfindlichkeit des Sensors.
Bei Baggern oder ähnlich stark bewegten Arbeitsmaschi- nen liegen diese Kräfte weit unter Haltekräften, die der Führer der Arbeitsmaschine benötigt, um sich mit Hilfe seiner Hände und Füße in einer stabilen Haltung in der Kabine abzusichern.
Darüber hinaus können rüttel- oder ruckartige Bewegungen sehr leicht in die Steuerung eingetragen werden und die sichere Führung der Arbeitsmaschine unmöglich a- chen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für die manuell- oder fußgeführte Steuerung von Arbeitsmaschinen anzugeben, bei der bei der Ver- Schiebung oder Verstellung des Betätigungselementes eine Widerstandskraft spürbar ist, die in der Größenordnung von herkömmlichen Arbeitsmaschinen liegt.
Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Betätigungselement mit einer nicht hydraulischen oder vom Hydrauliksystem hydraulisch entkoppelten Gebereinrichtung zusammenwirkt, wobei eine Dämpfungseinrichtung mit dem Betätigungselement zusammenwirkt, die mit Hilfe eines durch das Betätigungselement bewegten Fluids für mindestens eine Bewegungsrichtung des Betatigungselements der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt.
Mit der Gebereinrichtung ist es nunmehr möglich, Signa- le, die vom Betätigungselement abgegeben werden, auf mehr oder weniger beliebige Art zu erzeugen. Man ist nicht mehr darauf angewiesen, mit Hilfe des Betätigungselements ein Ventil oder einen Schieber zu verstellen, der unmittelbar auf das Hydrauliksystem der Arbeitsma- schine wirkt. Allerdings fehlt dann, wie oben ausgeführt, die erforderliche Rückwirkungskraft. Aus diesem Grunde ist die Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Die Dämpfungseinrichtung erzeugt mit Hilfe eines Fluids, das beim Betätigen des Betatigungselements bewegt wird, einen Widerstand, der der Bewegung entgegengerichtet ist. Dieser Widerstand ist ein anderer, als er von einer einfachen Rückstellfeder erzeugt wird. Zum einen kann der Widerstand, der mit Hilfe des bewegten Fluids erzeugt wird, wesentlich größer sein als der Widerstand einer einfachen Rückstellfeder. Zum anderen läßt sich der Widerstand über die Bewegungslänge des Betätigungselements wesentlich besser steuern. Würde man eine entsprechend starke Rückstellfeder verwenden, dann würde der Widerstand gegen die Bewegung sehr stark zunehmen müssen. Dies ist bei der Widerstandserzeugung mit Hilfe eines bewegten Fluids nicht zwangsläufig der Fall.
Vorzugsweise setzt die Dämpfungseinrichtung einer Bewegung des Betätigungselements aus seiner Ruhelage heraus einen Grundwiderstand entgegen. Diese Ausbildung hat mehrere Vorteile. Zum einen erhält der Bediener von Anfang der Bewegung an einen entsprechenden Widerstand, der sich nicht erst im Laufe der Bewegung aufbauen muß. Zum anderen wird dafür gesorgt, daß das Betätigungsele- ment aus einer Ruhelage heraus nur dann bewegt werden kann, wenn der Bediener tatsächlich die Absicht hat, es zu bewegen. Zufällige Bewegungen, die etwa durch eine Schwingung der Arbeitsmaschine oder durch andere äußere Einflüsse hervorgerufen werden könnten, werden mit ei- ner relativ großen Zuverlässigkeit vermieden.
Vorzugsweise setzt die Dämpfungseinrichtung einer Bewegung des Betätigungselements aus einer ausgelenkten Position in seine Ruhelage einen verminderten Widerstand entgegen. Dieser Widerstand kann praktisch gleich Null sein. Mit dieser Ausgestaltung stellt man sicher, daß das Betätigungselement schnell und ohne größere äußere Kräfte in seine Ruhelage zurückkehren kann, während es für die Auslenkung des Betätigungselements aus seiner Ruhelage heraus größere Kräfte benötigt. Damit ist unter anderem ein Sicherheitsaspekt verbunden. Das Betätigungselement wird dann, wenn die Bedienungsperson es nicht länger beeinflußt, automatisch in seine Ruhelage zurückgesetzt, so daß auch die durch das Verlagern des Betätigungselements verursachten Bewegungen der Arbeitsmaschine aufhören.
Vorzugsweise verkleinert das Betätigungselement bei ei- ner Bewegung aus seiner Ruhelage heraus einen fluidge- füllten Hohlraum, der einen Ausgang aufweist, der mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der Abströmgeschwindigkeit des Fluids versehen ist. Dies ist eine relativ einfache Möglichkeit, um mit Hilfe eines beweg- ten Fluids einen hohen Widerstand aufzubauen. Die Abströmgeschwindigkeit des Fluids ist ein Maß dafür, wie schnell der Hohlraum verkleinert werden kann. Die Ver- kleinerungsgeschwindigekit des Hohlraums hingegen ist ein Maß dafür, wie schnell das Betätigungselement be- wegt werden kann.
Vorzugsweise steht das Fluid unter Druck. Damit wird bereits zu Beginn der Bewegung des Betätigungselements der definierte Grundwiderstand gegen die Bewegung des Betätigungselements erzeugt.
Auch ist von Vorteil, wenn der Hohlraum in einem Zylinder ausgebildet und teilweise von einem in dem Zylinder verschiebbaren Kolben begrenzt ist, wobei der Kolben unter dem Druck des Fluids am Betätigungselement oder einer damit verbundenen Mitnehmereinrichtung anliegt. Der Kolben wird damit über die gesamte Betätigung des Betatigungselements in Anlage am Betätigungselement gehalten und setzt damit dem Betätigungselement bei Bewe- gung in der entsprechenden Richtung den entsprechenden
Widerstand entgegen. Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Kolben mit einem Endanschlag zusammenwirkt, der an die Ruhelage des Betätigungselements angepaßt ist. Dies ist ein Vorteil insbesondere dann, wenn das Betätigungselement in zwei entgegengesetzte Richtungen bewegt werden kann. Die Widerstandskraft bei der Bewegung in die eine Richtung wird dann nicht überlagert von einer entsprechenden Rückstellkraft in die andere Richtung. Jede Dämpfungseinrichtung wirkt also immer nur in eine Richtung dämp- fend, setzt also der Bewegung in diese Richtung einen entsprechenden Widerstand entgegen, während die Bewegung des Betätigungselements in die andere Richtung von dieser Dämpfungseinrichtung unbeeinflußt bleibt.
Vorzugsweise steht der Ausgang des Hohlraums mit einem Druckspeicher in Verbindung. Im Druckspeicher wird dementsprechend der Druck des Fluids definiert, so daß bereits am Anfang der Bewegung des Betätigungselements der nötige Grundwiderstand erzeugt werden kann. Die Hö- he des Drucks im Druckspeicher ist ein Maß für diesen Grundwiderstand.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß der Druckspeicher eine Gasblase enthält. Mit Hilfe dieser Gasblase kann man eine gewisse Federcharakteristik erreichen, d.h. der Druck steigt an mit zunehmender Auslenkung oder Verschiebung des Betatigungselements. Das Fluid wird nämlich in den Druckspeicher so verdrängt, daß es die Gasblase komprimiert. Die Gasblase erzeugt dabei einen vom Kompressionsgrad abhängigen Gegendruck, der mit zunehmendem Kompressionsgrad ansteigt. In einer alternativen Ausgestaltung steht der Ausgang des Hohlraums mit einem Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine in Verbindung. Das Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine erzeugt den gewünschten höheren Druck, so daß der Betätigung des Betätigungselements auch der gewünschte Widerstand entgegengesetzt wird.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Druck am Ausgang des Hohlraums aus dem Druck im Hydrauliksystem oder einem Steuerkreislauf einer Hydraulikpumpe des Hydrauliksystems abgeleitet ist. Damit kann erreicht werden, daß beispielsweise ein Baggerfahrer einen sich der Schaufel entgegenstellenden Widerstand fühlen kann. Wenn die Schaufel an ein Hindernis stößt, dann steigt der Druck im Hydrauliksystem, was beispielsweise über ein LS-Signal festgestellt werden kann. Wenn nun der Druck des LS-Signals verwendet wird, um den Druck am Ausgang des Hohlraums einzustellen, dann bekommt der Baggerfahrer die gewünschte Information. Bei einem hö- heren Druck ist es für ihn mit einer höheren Kraftanstrengung verbunden, das Betatigungselement zu betätigen.
Vorzugsweise ist das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit. Hydraulikflüssigkeit steht bei den meisten hydraulischen Arbeitsmaschinen in ausreichender Menge zur Verfügung. Die Bevorratung erfordert keinen zusätzlichen Aufwand.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Fluid eine durch Einwirkung einer Steuerkomponente veränderbare Viskosität aufweist. Die Viskosität ist eine der Größen, mit der das Abströmverhalten einer Flüssigkeit veränderbar ist. Wenn man die Viskosität verändert, dann verändert man auch die Abströmgeschwindigkeit.
Vorzugsweise ist das Fluid eine magnetische Flüssig- keit. Eine magnetische Flüssigkeit verändert ihre Viskosität oder ihr Strömungsverhalten dann, wenn sie einem magnetischen Feld ausgesetzt wird. Ein magnetisches Feld läßt sich durch einen Magneten, beispielsweise einen Elektromagneten, erzeugen, um die Abströmgeschwin- digkeit zu verändern.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Fluid ein komprimiertes Gas ist. Auch durch ein Gas läßt sich die entsprechende Dämpfung bewirken.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Abströmgeschwindigkeit eine Drossel aufweist. Damit das Fluid durch die Drossel strömen kann, muß eine gewisse Druck- differenz über die Drossel vorhanden sein, die dadurch erzeugt wird, daß der Bediener über das Betatigungselement den entsprechenden Druck im Hohlraum aufbaut. Durch die Wahl der Größe der Drossel läßt sich das Abströmverhalten des Fluids aus dem Hohlraum gezielt be- einflussen.
Vorzugsweise ist die Drossel in einem Ausströmpfad angeordnet, dem ein Einströmpfad parallel geschaltet ist, in dem ein Abströmsperrventil angeordnet ist. Das Ab- Strömsperrventil öffnet also für das Fluid, das vom
Ausgang wieder in den Hohlraum zurückfließen will. Damit ist das Rückfließen des Fluids in den Hohlraum praktisch ungehindert, während das Abfließen des Fluids aus dem Hohlraum nur durch die Drossel möglich ist. Diese Ausgestaltung hat einerseits den Vorteil, daß man zum Rückstellen des Betätigungselements praktisch keine Kraft benötigt. Zum anderen hat sie den Vorteil, daß ein Druck am Ausgang verwendet werden kann, um das Fluid wieder in den Hohlraum zurückzufordern.
Vorzugsweise ist die Drossel verstellbar. Man kann dann mit geringem Aufwand die Abströmgeschwindigkeit verändern und damit das Widerstandsverhalten verändern. Beispielsweise kann man das Widerstandsverhalten an die Bedürfnisse eines speziellen Fahrzeugs oder eines speziellen Bedieners anpassen.
Vorzugsweise ist das Betätigungselement ein um eine Achse drehbar gelagertes Pedal oder ein Kipphebel. Dies sind die gängigsten Steuervorrichtungen, die sich mit der Dämpfungseinrichtung gut beeinflussen lassen.
Auch ist bevorzugt, daß das Betätigungselement ein kar- danisch gelagerter Steuerhebel ist, der rechtwinklig zu seiner Längserstreckung in der Nähe der kardanischen
Lagerung einen diese umgebenden Mitnehmerring aufweist, der in der Ausgangslage auf den Kolben aufliegt. Damit erfolgt eine Dämpfung in quasi alle Bewegungsrichtungen.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß einem ersten Bewe- gungsrichtungspaar ein anderer Widerstand zugeordnet ist als einem zweiten Bewegungsrichtungspaar , das senkrecht zum ersten Bewegungsrichtungspaar liegt. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, seitlichen Bewegungen einen stärkeren Widerstand entgegenzusetzen als länglichen Bewegungen, um dem Maschinenführer ein Gefühl für die exakte Führung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu übermitteln. Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Steuervorrichtung mit einem einfach wirkenden Pedal,
Fig. 2 eine Steuervorrichtung mit einem als Kipphebel ausgeführten Pedal,
Fig. 3 eine Steuervorrichtung mit einem Betätigungselement in Form eines Steuerhebels mit einer Drossel-Ventil-Kombination und
Fig. 4 eine Steuervorrichtung mit einem Betätigungselement in Form eines Steuerhebels mit mehreren Drossel-Ventil-Kombinationen und einer arbeitskreisabhängigen Drosselsteuerung.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Steuervorrichtung mit einem einfachen Pedal. Anhand dieser Ausführungsform soll die Grundidee der Erfindung dargestellt werden.
Ein auf einer Grundplatte 100 in einem Lager 2 gelagertes Betätigungselement 1 in Form eines Pedals ist über eine Koppeleinrichtung 31 mit einer Gebereinrichtung 3 verbunden. Die Gebereinrichtung 3 erzeugt in nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise bei ei- ner Bewegung des Betätigungselements 1 ein Signal, das über eine nicht näher dargestellte Verarbeitungseinheit, beispielsweise einen Steuerrechner, in hydraulische Drücke umgesetzt wird. Hierzu betätigt der Steuerrechner beispielsweise vorbestimmte Ventile in dem hy- draulischen Kreis einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Bagger oder Lader. Die von der Gebereinrichtung 3 abgegebenen Signale liegen in der Regel in elektrischer Form vor, wobei sie analog oder digital ausgestaltet sein können. Es ist aber auch möglich, daß die Ge- bereinrichtung 3 pneumatische, optische oder hydraulische Signale erzeugt, wobei in letztem Fall der Signalweg von dem hydraulischen Arbeitskreislauf entkoppelt ist.
Neben der Gebereinrichtung 3 ist in Betätigungsrichtung des als Pedal ausgebildeten Steuerelements 1 eine Dä p- fungseinrichtung 101 angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung weist einen Zylinder 4 auf, in dem ein Kolben 5 zwischen zwei Endpositionen verschieblich geführt ist. Dabei ist der Kolben 5 so angeordnet, daß er sich in der Ausgangslage des Pedals in seiner oberen Endposition befindet. Diese Endposition wird durch den Anschlag des Kolbens an der Grundplatte 100 definiert. Eine Bewegung des Kolbens 5 über diese Endposition hinaus ist nicht möglich.
Bei Betätigung des Pedals, also bei Betätigung des Betätigungselements 1, wird der Kolben 5 in den Zylinder 4 hineinverschoben.
Im Zylinder 4 ist ein Hohlraum 102 gebildet, der vom Zylinder 4 und dem Kolben 5 begrenzt ist. Wenn der Kolben 5 in den Zylinder 4 hineinverschoben wird, dann wird der Hohlraum 102 verkleinert. Der Hohlraum 102 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Hydraulik- flüssigkeit wird bei der Verkleinerung des Hohlraums 102 über einen Ausgang 103 nach außen verdrängt und gelangt über ein Dämpfungsglied 6 in einen Druckspeicher 7. Das Dämpfungsglied 6 enthält in einem Ausströmpfad 104 eine Drossel 61, die eine Einrichtung zur Beein- flussung der Abströmgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit bildet. Der Drosselwiderstand der Drossel 61 kann gegebenenfalls verstellt werden, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist.
Parallel zum Ausströmpfad 104 ist ein Einströmpfad 105 angeordnet. In dem Einströmpfad 105 ist ein Ventil 62 vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rückschlagventil ausgebildet ist. Das Ventil 62 öffnet zum Hohlraum 102 hin und schließt in die Richtung zum
Druckspeicher 7. Im Druckspeicher 7 herrscht ein vorbestimmter Druck. Dieser Druck herrscht dann, wenn der Kolben 5 in seiner oberen Endposition ist, auch im Hohlraum 102. Durch den im Druckspeicher 7 vorhandenen Druck wird also ein gewisser Grundwiderstand des Betätigungselements 1 eingestellt.
Im Druckspeicher 7 kann eine Gasblase enthalten sein, deren Größe an das Volumen des Hohlraums 102 im Zylin- der 4 angepaßt ist. Bei entsprechender Dimensionierung kann dann der Gegendruck im Druckspeicher 7 bei der Auslenkung des Betatigungselements 1 zunehmen. Der Maschinenführer erhält somit eine Rückkopplung oder ein Feedback über den Betätigungsgrad des Betätigungsele- ments 7.
Die Einstellung der Drossel 61 bewirkt, daß einem schnellen Durchtreten des Pedals ein höherer Widerstand entgegengesetzt wird als das bei langsamem Durchtreten des Pedals der Fall ist. Hiermit wird vor allem ausgeschlossen, daß ruckartige Bewegungen oder Schwingungen der Arbeitsmaschine über das Pedal in die Gebereinrichtung 3 eingetragen werden. Der Widerstand gegen die Bewegung des Betätigungselements 1 wird nur bei Bewegungen in eine Richtung aufgebaut und zwar bei der Bewegung des Betätigungselements
1 aus seiner Ruhelage heraus. Wenn das Betätigungsele- ment 1 in eine andere Richtung bewegt wird, nämlich in die entgegengesetzte Richtung, dann erzeugt die Drosseleinrichtung 6 im Grunde keinen Widerstand. Durch den Druck im Druckspeicher 7 wird die Hydraulikflüssigkeit über das sich dann öffnende Ventil 62 in den Hohlraum 102 zurückgefördert, so daß der Kolben 5 der Bewegung des Betatigungselements 1 unmittelbar folgen kann.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Betätigungseinrichtung 1 als zweiseitig wirkendes Pedal, also als Kipphebel, ausgebildet ist. Gleiche
Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier sind für beide Bewegungsrichtungen Zylinder 4 und Kolben 5 vorgesehen, die jeweils einen Hohlraum 102 umschließen. Jede Kolben-Zylinder-Einheit wirkt nur bei der Bewegung des Betätigungselements 1 aus der in Fig.
2 dargestellten Ruhelage heraus. Einer Bewegung des Betatigungselements 1 aus einer ausgelenkten Position in die Ruhelage zurück wird kein Widerstand entgegengesetzt. Durch die oberen Endanschläge der Kolben 5, die durch die Grundplatte 100 gebildet wird, ist die exakte Einstellung der Grundstellung beim Entlasten des Pedals gewährleistet .
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Steuervorrich- tung, bei der das Betätigungselement 1 als Steuerhebel oder Joystick ausgebildet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Bewegungsrichtungspaar dargestellt, nämlich von links nach rechts und von rechts nach links. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen. Für jede Bewegungsrichtung ist ein Kolben 5 in dem Zylinder 4 vorgesehen, wobei die Ausgänge beider dadurch gebildeten Hohlräume 102 mit einer gemeinsamen Dämp- fungseinrichtung 6 verbunden sind, die genauso aufgebaut ist, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
Das Betätigungselement 1 kann auch kardanisch aufgehängt sein, wobei hier, wie oben ausgeführt, nur eine Achse 2 dargestellt ist.
Um hierbei eine möglichst nur von der Stellgeschwindigkeit des Betätigungselements 1 abhängige Gegenkraft zu haben, ist in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Grunddruck in den Hohlräumen 102 der Zylinder 4 aus dem Steuerkreislauf 71 der Hydraulikpumpe abgeleitet wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem erkennbar ist, daß lediglich der in Bewegungsrichtung befindliche Kolben 5 in den Zylinder 4 hineingeschoben wird, um den darin angeordneten Hohlraum 102 zu verkleinern.
In diesem Beispiel ist jedem Zylinder 4 ein eine Drossel 61 und ein Ventil 62 aufweisendes Dämpfungsglied 6 zugeordnet. Damit können verschiedenen Bewegungsrich- tungen eine unterschiedliche Gegenkraft bei der Bewegung des Betätigungselements zugeordnet werden. Bei- spielsweise kann einer Bewegung nach vorne eine größere
Gegenkraft zugeordnet werden als eine Bewegung nach hinten. Prinzipiell ist eine derartige Ausbildung aber dafür gedacht, daß man mehrere Bewegungsrichtungspaare hat, wobei die Bewegungsrichtungspaare senkrecht zuein- ander gerichtet sind. In diesem Fall kann man einer seitlichen Bewegung eine größere Widerstandskraft entgegensetzen als einer Vorwärts-Rückwärts-Bewegung, so daß es möglich ist, dem Maschinenführer ein Gefühl für die exakte Führung in Vorwärts-Rückwärts-Richtung zu übermitteln.
In Fig. 4 ist weiterhin schematisch dargestellt, daß die Drosseln 61 mit einem Steuerdruck, der über einen Druckwandler 73 aus dem Arbeitskreislauf 72 der hydrau- lischen Maschine abgeleitet wird, gesteuert werden können. In diesem Fall steigt mit dem Ansteigen der Belastung der Arbeitsmaschine, die in den meisten Fällen auch mit erhöhten Schwingungen des Systems einhergehen, automatisch die Dämpfung, d.h. die der Bewegung entge- gengesetzte Widerstandskraft.
Ebenso kann natürlich auch der über einen Druckwandler 73 transformierte Druck des Arbeitskreislaufes 72 verwendet werden, um den Arbeitsdruck im Hohlraum 102 in den Zylindern 4 einzustellen. Hiermit erhält der Maschinenführer eine Rückmeldung über besondere Belastungen der Maschine. Beispielsweise kann sich beim Auf- treffen der Baggerschaufel auf ein Hindernis der Druck im Zylinder 4 soweit erhöhen, daß bei Erreichen der Be- lastungsgrenze nur noch ein Rücknehmen des Hebels möglich wird, so daß eine mutwillige Überlastung der Arbeitsmaschine verhindert werden kann.
In den in Fig. 1 bis 4 erläuterten Ausführungsformen erfolgt die Dämpfung dadurch, daß eine Hydraulikflüssigkeit durch die Drosseln 61 verdrängt wird, wenn die Hohlräume 102 verkleinert werden. Es ist aber genauso gut möglich, daß man anstelle einer Hydraulikflüssigkeit ein Gas verwendet. In diesem Fall wird man die Drossel 61 anders dimensionieren müssen. Wenn man als Fluid eine magnetische Flüssigkeit wählt, dann kann man durch Anordnen eines Elektromagneten im Ausströmpfad die Viskosität der Flüssigkeit verändern, in dem man den Elektromagneten (nicht dargestellt) mit Strom beaufschlagt. Wenn die Viskosität verändert wird, dann ändert sich das Ausströmverhalten, d.h. eine zähflüssigere Flüssigkeit wird durch die Drossel 61 stärker gebremst als eine dünnflüssigere Flüssigkeit.

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung für die manuell- oder fußgeführte Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere hydraulischen Arbeitsmaschinen, mit einem Betätigungselement (1) , das in mehrere Richtungen bewegbar ist, insbesondere einem Pedal oder einem Steuerhebel, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (1) mit einer nicht hydraulischen oder vom Hydrauliksystem hydraulisch entkoppelten Gebereinrichtung (3) zusammenwirkt, wobei eine Dämpfungs- einrichtung (6) mit dem Betätigungselement (1) zusammenwirkt, die mit Hilfe eines durch das Betätigungselement (1) bewegten Fluids für mindestens eine Bewegungsrichtung des Betätigungselements (1) der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (6) einer Bewegung des Betatigungselements (1) aus seiner Ruhelage heraus einen Grundwiderstand entgegensetzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (6) einer Bewegung des Betätigungselements (1) aus einer ausgelenkten Position in seine Ruhelage einen vermin- derten Widerstand entgegensetzt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (1) bei einer Bewegung aus seiner Ruhelage heraus einen fluidgefüllten Hohlraum (102) verkleinert, der einen Ausgang (103) aufweist, der mit einer Einrichtung (6) zur Beeinflussung der Abströmgeschwindigkeit des Fluids versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid unter Druck steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (102) in einem Zylinder (4) ausgebildet und teilweise von einem in dem Zylinder (4) verschiebbaren Kolben (5) begrenzt ist, wobei der Kolben (5) unter dem Druck des Fluids am Betätigungselement (1) oder einer damit verbundenen Mitnehmereinrichtung (11) anliegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) mit einem Endanschlag (100) zusammenwirkt, der an die Ruhelage des Betätigungselements (1) angepaßt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (103) des Hohlraums (102) mit einem Druckspeicher (7) in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (7) eine Gasblase enthält.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (103) des Hohlraums (102) mit einem Hydrauliksystem (71) der Arbeitsmaschine in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck am Ausgang des Hohlraums (102) aus dem Druck im Hydrauliksystem oder einem Steuerkreislauf (72) einer Hydraulikpumpe des Hydrauliksystems abgeleitet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine durch Einwirkung einer Steuerkomponente veränderbare Viskosität aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine magnetische Flüssigkeit ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da- durch gekennzeichnet, daß das Fluid ein komprimiertes Gas ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Abströmgeschwindigkeit eine Drossel (61) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (61) in einem Ausströmpfad (104) angeordnet ist, dem ein Einströmpfad (105) parallel geschaltet ist, in dem ein Abströmsperr- ventil (62) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (61) verstellbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 , dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (1) ein um eine Achse (2) drehbar gelagertes Pedal oder ein Kipphebel ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Betatigungselement (1) ein kardanisch gelagerter Steuerhebel ist, der rechtwinklig zu seiner Längserstreckung in der Nähe der kardanischen Lagerung einen diesen umgebenden Mitnehmerring (11) aufweist, der in der Ausgangslage auf den Kolben (5) aufliegt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Bewegungsrichtungspaar ein anderer Widerstand zugeordnet ist als einem zweiten Bewegungsrichtungspaar, das senkrecht zum ersten Bewegungsrichtungspaar liegt.
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