WO2006005496A1 - Hubwerksventilanordnung - Google Patents

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WO2006005496A1
WO2006005496A1 PCT/EP2005/007308 EP2005007308W WO2006005496A1 WO 2006005496 A1 WO2006005496 A1 WO 2006005496A1 EP 2005007308 W EP2005007308 W EP 2005007308W WO 2006005496 A1 WO2006005496 A1 WO 2006005496A1
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WO
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pressure
valve
hubwerksventilanordnung
working
directional control
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PCT/EP2005/007308
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Sönke Jessen
Gerhard Keuper
Heinrich Lödige
Reiner Kunz
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Bosch Rexroth Ag
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    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the invention relates to a Hubwerksventilan extract for controlling a double-acting hoist or an attachment of a mobile working device according to the preamble of claim 1.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the working hydraulics of a tractor 1 or other mobile implement.
  • the Trak ⁇ gate 1 is designed according to Figure 1 with a Heckhubwerk 2 and a front lifting 4, the lifting cylinder 6, 8 via a control block 10 with pressure medium of a hydraulic pump 12 are supplied.
  • the control block 10 contains each of the consumers 6, 8, etc. associated electro-hydraulically actuated directional control valves 14, which are controlled by an electrical control unit 16.
  • the setpoints are eg. Via a front panel 18 or a rear control unit 20, which are arranged in the interior of the tractor cabin 22 or via a rear side arranged on the tractor rear switch 22 or a front button (not shown) set.
  • a multiplicity of sensors for example pressure sensors 26, rotational speed sensors 28, position sensors 30, force sensors 32 or speed sensors 34 are provided on the tractor 1, their signals being transmitted via the control unit 16 are processable.
  • the Heckhubwerk 2 is single-acting in most known solutions, wherein the lifting cylinder 6 is extended by supplying pressure medium via the pump 12 and the lowering by the weight of the Heckhubwerks 2 and possibly attached ange ⁇ device such as a plow 36 follows.
  • the Heckhubwerk 2 is brought into a floating position, so that the attachment rests on the ground due to its own weight and overflows any bumps.
  • the previously used pressure sensor for example, in the front lift is arranged on the wear side, there is a relief pressure control - the contact pressure remains unknown or is not used for control.
  • the invention has the object zugrun ⁇ de to provide a Hubtechniksventilan Aunt, which makes it possible to set and limit a contact pressure with minimal effort.
  • the Hubtechniksventilanssen a steadily adjustable directional control valve, the one or more pressure compensators upstream or downstream.
  • Two working ports of the lifting gear valve assembly are connected to the effective in lifting and lowering pressure chambers of the hoist - or more precisely, the lifting cylinder of the hoist.
  • a pressure-limiting valve or the like which can be displaced in an operating line, is provided by means of which the pressure in this working line can be limited to a variable maximum value.
  • the pressure in this working line is limited via the pressure limiting valve as a function of certain operating states, so that the contact pressure can be variably adjusted.
  • hoist is to be understood in general a device over which a mobile working device associated working tool, attachment or the like relative to a reference plane movable or can be pressed against them.
  • the maximum pressure can be adjusted via the pressure limiting valve in a range between 0 and 250 bar.
  • a minimum Auflage ⁇ pressure for example, 5 to 8 bar
  • the function of the running with the Hubtechniksventilan Aunt invention hoist is equal to that of a single-acting hoist.
  • the driver adjusts the pressure relief valve to its maximum value, so that the contact pressure can reach a maximum value accordingly.
  • the setting of the maximum pressure takes place as a function of different operating conditions - for example when lifting the rear axle for Reifen ⁇ change, when pressing a quick-entry switch for a fastest lowering movement, when pressing the Heck ⁇ button, etc., each set appropriate maximum pressures become. In normal operation, the driver sets the maximum pressure.
  • the activation preferably takes place via a control unit, via which the continuously adjustable directional control valve is activated as required.
  • chen of the pressure relief valve in a neutral position (dw) or in a floating position (ew) is adjustable.
  • a secondary pressure relief valve to limit the pressure in the other working line, i. preferably provided in the working direction connected to the working in the direction of "lifting" pressure line a secondary pressure relief valve.
  • a drain module which acts in a Grundpo ⁇ position as a pilot-operated check valve and acts on admission with a control pressure as a discharge pressure balance.
  • the Hubtechniksventilan angelan angel invention is vor ⁇ preferably designed as a LS system, the pressure compensator as an individual pressure compensator is preceded by a continuously variable directional control valve forming a variable metering orifice.
  • the pressure compensator is acted upon in the opening direction by the highest load pressure of the driven consumers. This highest load pressure is also reported to a pump and this regulated so that in the Pumpen ⁇ line is a lying by a predetermined pressure difference above the load pressure pump pressure.
  • the Hubtechniksventilan Aunt can be performed with a manually operated emergency lowering, via which the higher pressure leading working line is connected to the tank.
  • the solution according to the invention is preferably used in a rear lifting gear of a tractor.
  • attachments for example plows and outside of agricultural applications.
  • for operating shields as they are spielmik used in snow clearers.
  • FIG. 1 is a basic diagram of the working hydraulics of a conventional tractor
  • FIG. 2 shows a schematic representation of different operating states of a double-acting rear lift, which is designed with a lifting valve arrangement according to the invention
  • FIG 3 is a hydraulic circuit diagram of the Heckhubwerks, with which the operating conditions are adjustable in accordance with Figure 2;
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the lifting mechanism valve arrangement from FIG. 3;
  • FIG. 5 is a sectional view of a Hubtechniksventil- arrangement, which is used in the circuit according to Figure 3 and
  • FIG. 6 shows a diagram for clarifying the control structure for controlling the lifting gear valve arrangement from FIG. 3.
  • tractor 1 shown in FIG. 1 has a double-acting rear lift 2 instead of a single-acting one, wherein the pressure medium supply supply of the two pressure chambers of the lifting cylinder 6 takes place via a Hubtechniksventilan angel invention, which is zusam ⁇ zusam ⁇ together with the directional control valves for controlling the other consumers of the tractor 1 to a control block 10.
  • a Heckhubwerk 2 according to Figure 1 can be - as shown in Figure 2 - use in different operating conditions.
  • the rear lifting mechanism and optionally attached attachments 36 are either lifted off the ground or are carried in contact with the ground with a predetermined supporting force. This work area occurs, for example, when plowing or when cultivating.
  • the rear lift 2 can be controlled so that a pressure force acting in the direction of the ground is applied. Such an adjustment is required, for example, during active plowing or in a packer. In the working area "pressing", the rear axle of the tractor 1 can also be raised, so that a tire change is possible.
  • the pressure force acting in the working range "pressing” can be limited to different values, this limit value being varied as a function of operating states described in more detail below.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a rear lifting mechanism 2, which is controlled via a hoisting gear arrangement 14 according to the invention.
  • This is accommodated in a disk-type housing and has a pressure port P, a tank port T and two working ports A, B.
  • the pressure port P is connected via a pump line with a variable displacement pump 38, the discharge pressure in response to the highest, the consumers of the Tractor 1 applied load pressure is set.
  • This load pressure is tapped at an LS connection.
  • a LS control is not a prerequisite for the system according to the invention.
  • the pressure port P is connected via an inlet channel 40 to an input port P 1 of an individual pressure compensator 42 whose output port A 'is connected to an input port P 1 ' of a continuously adjustable directional control valve 44.
  • Its return port R is connected via a return passage 46 to the tank port T of Hub ⁇ works valve assembly 14.
  • the directional control valve 44 has two working ports A 1 'and B ", which are connected via working ports 48, 50 to the two working ports A, B of the lifting gear valve assembly 14.
  • a sink module 52, 54 is provided which serves in a basic position as a pilot-operated check valve for leak-free clamping of the lifting cylinder 6 of the rear lifting mechanism 2 and in FIG a control position which flows back from the lifting cylinder 6 the pressure medium volume flow in the sense of a flow control.
  • the working channel 50 can be connected to the tank connection T downstream of the sink module 54 via a pilot-controlled, proportionally adjustable pressure-limiting valve 56.
  • the pressure in the other working channel 48 is limited by a secondary pressure relief valve 58.
  • the lifting cylinder 6 is - as mentioned - double-acting sure ⁇ leads, with an effective in the direction of "lowering" annular space 60 with the working port B and in the direction "lifting" effective pressure chamber 62 is connected to the working port A of Hubtechniksventilan Aunt 14.
  • Hubzy ⁇ cylinder 6 are pivotally mounted on a lifting shaft 64 mounted arm 66 and other coupling elements operated on which, for example, an attachment, such as a Drillma ⁇ machine or a plow 68 is grown.
  • a pressure compensator piston 69 of the pressure compensator 42 is acted upon by a pressure compensator spring 70 and by the pressure in the opening direction tapped via a channel 72 by a load-signaling channel 74 connected to the LS connection and by the pressure in a control channel 76 in the closing direction, which is between the pressure compensator 42 and the directional control valve 44 branches off from the inlet channel 40.
  • the LS channel 74 leads to a control connection LS '' of the directional control valve 44. This has two more control terminals X, the output side control terminals XA and XB are zugeord ⁇ net.
  • the actuation of the directional control valve 44 takes place via a pilot valve 78 or a pilot valve shown in FIG. Valve arrangement, which is formed in the illustration of Figure 4 by two electro-hydraulic VorSteueriata 75, 77.
  • the triangle 19 indicates the pressure supply of these pilot control elements 77, 75.
  • control oil can each be fed to a control chamber of the directional control valve 44 until a valve slide 80 assumes a working position. This is detected by a position transducer 128. Once the position transducer 128, the desired position is reported, the pilot element 77, 75 is brought back into its neutral position.
  • the position of the valve slide 80 is maintained in a regulated manner by the pilot elements 77, 75 being controlled in accordance with the signal of the displacement transducer 128.
  • the pilot control elements 77, 75 are connected via control lines 82 and 84 to the pressure supply 79.
  • the valve spool 80 is biased via a centering spring assembly 86 in its illustrated basic position (0), in which the LS channel 74 is connected to the tank channel 46 and all other vor ⁇ called connections are shut off.
  • valve bodies of the two sink modules 52, 54 are each acted upon by a spring 88 and by the individual load pressure tapped at the outlet A 1 'or B' 1 via pressure compensator ducts 90, 92 downstream of the directional control valve 44 into its basic position (a) the sink modules 52, 54 act as check valves, which allow a pressure medium flow to the terminals A, B.
  • the valve bodies of the sink modules 52, 54 are each acted upon by the control pressure applied to the connection XA or XB, which is tapped off via an unlocking channel 94, 96.
  • This control pressure may correspond, for example, to the inlet pressure of the pilot valve arrangement 78.
  • the valve slide 80 of the directional control valve 44 is displaced into one of its control positions designated by (b) via the pilot valve arrangement 78.
  • a metering orifice is opened, which is connected downstream of the individual pressure compensator 42.
  • the pressure compensator 42 adjusts to a control position in which the pressure drop across the orifice plate is kept constant and thus a pressure medium flow rate independent of the load pressure is set. This pressure medium volume flow is regulated in the positions indicated by (b) via the pressure compensator 42, the pressure port P 1 'and the outlet port A ?
  • the directional control valve 44 For pressing on an attachment mounted on the lifting mechanism, the directional control valve 44 is displaced into one of its control positions marked (b), so that the supply of pressure medium via the lowering module 54 in its return function to the annular space 60 takes place the pressurized fluid flowing out of the bottom-side pressure chamber 62 flows via the unlocked drain module 52 and the directional control valve 44 to the tank. Unlocking takes place via the control pressure, which is routed via the control connections X, XA of the directional control valve 44 and the release valve 94 to the control surface of the sink module 52 which is effective in opening direction.
  • the directional control valve 44 is moved into its floating position (end position c) in which both sink modules 52, 54 are unlocked and moved into their through position marked with (b) and the working connections A, B and the control connection LS are connected to the tank connection T. and the input terminal P "is shut off.
  • FIG. 5 shows a section through a valve disc, through which the Hubtechniksventilan Aunt 14 is realized.
  • the valve disc has a disc-shaped housing 98, in which the pressure compensator 42, the directional control valve 44, the two sink modules 52, 54, the pilot valve 78, the secondary pressure relief valve 58 and the proportionally adjustable pressure relief valve 56 are integrated.
  • valve disk 98 shown in FIG. 5 furthermore contains an emergency discharge valve 100 which is shown only schematically and can be actuated manually, by way of which the working conduits 48 and 50 can be connected to the tank T.
  • the emergency drain valve 100 is arranged in a connecting channel 102 between the working channels 48, 50. It has a ball 104, which is biased via an externally accessible grub screw 106 into a closed position in which a connection to the tank channel 46 and thus to the return port R is shut off.
  • the grub screw 106 By releasing the grub screw 106, the previously clamped ball 104 is released and can therefore be brought by the higher pressure in the working channel 48 or 50 in an open position in which the connection to the tank channel 46 is opened - the Druckmit ⁇ tel can from the pressurized working channel 48th or 50 are drained.
  • the pressure in the working channel 48 (port A) is limited to a maximum pressure set below the pump pressure.
  • the construction of such secondary pressure limiting valves is known, so that further explanations are required.
  • the structure of the pilot-operated proportional adjustable pressure relief valve 56 is known per se - a piston 108 of the pressure relief valve 56 is connected via a weak compression spring 110 and through the Pressure in the spring chamber against a valve seat loaded in a closed position. The pressure in the spring chamber is limited by the force applied to a closing cone 114 by means of a proportional magnet 112.
  • the control of the proportional magnet 112 takes place in the manner described below via the control unit 16.
  • the lifting and lowering modules 52, 54 also have a conventional construction, wherein a modulatory piston 116 is prestressed via a closing spring 118 into a closed position.
  • the spring chamber of the closing spring 118 is acted upon by the pressure in the working channel 48 or 50 in the closed position of the module piston 116.
  • a pilot valve body 120 is arranged, which is also biased by the closing spring 118 in its Sch thoroughly ⁇ position and thereby closes a pilot port.
  • the pilot valve body 120 has a projection which can be brought into abutment against a Aufst ⁇ ßkolben 122.
  • This topping piston can be acted upon at the rear by the pressure at the control connection XA (XB), which can be tapped off via the directional control valve 54 and its connection X. That When the poppet piston 122 of the lowering module 52 or 54 is acted upon, the pilot valve body 120 is raised from its pilot seat against the force of the closing spring 118 - the modulo piston 116 is then pressure compensated and can be counterbalanced by the poppet piston 122 against the force of the closing spring 118 be lifted off his seat, so that pressure fluid from the working port A or B to the tank T can flow out.
  • XA control connection XA
  • the reference numerals 124, 126, 130, 132, 134 pressure sensors are referred to, via which the pressures in the working channels 48, 50, the pressure at the pressure port P, the load pressure and other pressures can be detected.
  • the pilot valve 78 according to FIG. 5 is designed as a 4/3-way valve, its output connections being connected to the control lines 82 and 84, which are routed to the frontal control chambers 136 and 138, respectively, of the directional control valve 44.
  • a Wegaufneh ⁇ mer 128 is arranged, via which the valve spool stroke can be detected.
  • the pilot valve 78 is actuated so that in the Steuer syndrome ⁇ men 136, 138 acts a control pressure difference through which the valve spool 80 is shifted from the spring-biased home position shown in Figure 5 to the left, so that pressure fluid from the pressure port P, via the pressure compensator 42, the branching input port P 1 'of the directional control valve 44, the outlet port B'', which is in its check valve opening Senken ⁇ module 54 and the working channel 50 to the working port B and from there to the annular space 60 is promoted.
  • the pressure medium displaced from the bottom-side pressure chamber 62 is returned to the tank T via the working port A, the drain module 52 unlocked in the manner described above, the port A 1 'of the directional control valve 44, the tank passage 46 and the return port R.
  • the maximum contact pressure can be set by suitably setting the pressure limit. 56 limited to a depending on the attached implement or depending on the task to the rear link 2 predetermined value.
  • the pressure-limiting valve 56 can be preceded or followed by a switching valve 140 which can be moved into a throttle position via a magnet, so that the pressure medium can not flow out to the tank via the pressure-limiting valve 56.
  • the switching valve 140 is actuated when the contact pressure is to be set to a value which is above the value which can be set on the pressure limiting valve 56 (for example when changing tires).
  • the rear linkage is operated double-acting.
  • the pressure sensors 124, 126, 130, 132, 134 enable a position / tension control, but the function is also guaranteed without this pressure detection, since a protection in the working range "pressing" via the pressure limiting valve 56 is possible.
  • pressure sensors 124, 126, 130, 132, 134 of Auflage ⁇ pressure / relief pressure can be controlled via the pressure sensors.
  • the protection in the working area "pressing” then takes place again via the pressure limiting valve 56, this then being automatically adjustable as a function of the bearing / relief pressure.
  • the rear lift 2 is to be operated in the working region "pressing" (see FIG. 2) in order, for example, to feed in a plow.
  • the driver By adjusting the rear operating device 20 or another operating element, the driver generates an actuating signal via which the directional control valve 44 is displaced to the left in one of its lowering positions (b) (FIG. 4).
  • the maximum contact pressure in the working channel 50 is limited by suitable adjustment of the pressure limiting valve 56. This maximum pad pressure may vary depending on the attached implement - or as described below - depending on certain operating conditions. It is assumed that the pressure relief valve 56 is set to a pressure of 50 bar.
  • the pressure medium volume flow is conveyed via the working port B into the annular space 60 of the Hubzy ⁇ Linders 6 and returned from the bottom pressure chamber 62 via the controlled drain module 52 and the Wegeven ⁇ til 44 to the tank T - the Heckhubwerk 2 is lowered and retracted, for example, the plow.
  • This lowering takes place according to the regulation which is input via the control unit 16, for example a position control.
  • the control unit 20 Upon reaching a predetermined maximum contact pressure - ie when exceeding the set maximum pressure of for example 50 bar in the working channel 50, opens the pressure relief valve 56 and the pressure medium flows no longer via the working port B to the lifting cylinder 6 but from the tank T down - the Heckhubwerk 2 stops, the control unit 20 is still set to "sinks".
  • the system is initially in the idle state according to FIG. 6, ie the driver has not yet switched over to the "sinks" work area. After switching to lowering, the path and time intervals for motion monitoring are calculated first.
  • the expected normal stroke speed v is first determined via a control map stored in the memory of the control unit 16 on the basis of the control signal output by the control unit 16 to the directional control valve 44 or the pilot valve 78.
  • a further characteristic diagram is used to calculate a suitable path interval dw from this hoist speed v. From the quotient dw / v, a monitoring time interval dt is then determined.
  • the aforementioned maps are tuned so that in the main work area "pressing" a possible constant path interval dw of about 1/30 of the total stroke results.
  • the control recognizes that the rear lift 2 is still lowered. If this moves during the time interval by less than 10% of the calculated path interval (1/30 of the total stroke), the controller recognizes that the rear lift 2 "stops" - the directional control valve 44 is moved to its neutral position (0). posed.
  • the Heckhubwerk can also be operated single acting.
  • the pressure of the pressure limiting valve 56 is set to a minimum value, for example 5 to 8 bar, so that a minimum pressure is set at the working connection B and thus in the annular space 60 of the lifting cylinder 6.
  • a quick-entry switch is actuated, so that the rear lifting mechanism is lowered by double action at maximum speed until the support pressure set on the pressure limiting valve 56 has been reached.
  • the directional control valve 44 is not switched to its neutral position (0), but remains in its lowering position 8b), so that the rear lifting mechanism 2 can immediately follow a further lowering movement.
  • the directional control valve 44 is moved into its neutral position (0) in order to avoid unnecessary pressure medium heating to avoid.
  • the pump of the working hydraulics may be in the saturation region, i. Under certain circumstances, no other consumer can be actuated.
  • the pressure-limiting valve is-preferably automatically-adjusted to a comparatively low pressure of, for example, 5 bar.
  • the stroke of the stern lifting mechanism 2 takes place with a defined load-compensated speed, wherein the speed can be increased in accordance with a ramp, depending on the way.
  • this operating mode is a sensitive coupling / uncoupling attachments possible. The empty hoist can be lowered quickly.
  • the maximum inflation pressure is limited to a comparatively low pressure, for example 50 bar - a tire change is then not possible without further ado.
  • the pressure of the pressure limiting valve 56 must be increased, whereby this mode can be set only after a few queries, so that there is a deliberate operator restriction. Based on these safety queries can be checked, for example, whether the handbrake is tightened, the required pressure on the pressure relief valve (250 bar) is set or the switching valve 140 is moved to its blocking position, if the maximum pressure of the pressure limiting valve 56 is not sufficient (50 bar).
  • the rear hoist 2 can be controlled with high precision and operational reliability in the "pressure" working area with very low control engineering and device technical expenditure.
  • adjustable Druckbe ⁇ delimitation valve 56 can also be a fixed Pressure limiting valve can be used, which, however, a loss of comfort is associated.
  • a proportionally adjustable pressure limiting valve is provided, via which the pressure in this area is be ⁇ limited to a maximum value.
  • the adjustment of the pressure limiting valve preferably takes place as a function of the operating states of the lifting mechanism or the type of attachment.

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Abstract

Offenbart ist eine Hubwerksventilanordnung (14) zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hubwerks (2, 4) oder eines Anbaugerätes mit einem stetig verstellbaren Wegeventil (44) und einer Individualdruckwaage (42), über die ein Druckmittelvolumenstrom zu und von einem Hubzylinder (6) des Hubwerks steuerbar ist. Im Druckmittelströmungspfad zwischen einem Ausgangsanschluss des Wegeventils und einem Arbeitsanschluss (A, B) der Hubwerksventilanordnung ist ein proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil (56) vorgesehen, über das der Druck in diesem Bereich auf einen Maximalwert begrenzbar ist. Die Einstellung des Druckbegrenzungsventils erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Hubwerks oder der Art des Anbaugerätes.

Description

Beschreibung
Hubwerksventilanordnung
Die Erfindung betrifft eine Hubwerksventilanordnung zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Hubwerks oder eines Anbaugerätes eines mobilen Arbeitsgerätes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In modernen Traktoren der mittleren und oberen Lei¬ stungsklasse kommen bei der Arbeitshydraulik zunehmend elektrisch ansteuerbare Wegeventile für die Steuerung von Arbeitsfunktionen angekoppelter Geräte zum Einsatz. Die Steuerung dieser hydraulischen Funktionen erfolgt über einen sehr kompakten Steuerblock, bei dem die Steuerung mit allen wesentlichen Wege- und Regelventilen zu einer Einheit zusammengefasst sind. Ein derartiger Steuerblock ist beispielsweise in dem Katalog 1 987 760 507 (elektronisch-hydraulische Hubwerksregelung für Trakto¬ ren) der Anmelderin beschrieben.
Figur 1, auf die bereits jetzt Bezug genommen wird, zeigt den Grundaufbau der Arbeitshydraulik eines Traktors 1 oder eines sonstigen mobilen Arbeitsgerätes . Der Trak¬ tor 1 ist gemäß Figur 1 mit einem Heckhubwerk 2 und einem Fronthubwerk 4 ausgeführt, deren Hubzylinder 6, 8 über einen Steuerblock 10 mit Druckmittel einer Hydropumpe 12 versorgbar sind. Bei dem dargestellten Stand der Technik sind die beiden Hubwerke 2, 4 einfachwirkend (ew) ausge¬ führt - es sind jedoch auch Lösungen bekannt, bei denen sowohl das Fronthubwerk 4 als auch das Heckhubwerk 2 doppelt wirkend (dw) ausgeführt werden. Der Steuerblock 10 enthält jedem der Verbraucher 6, 8 etc. zugeordnete elektrohydraulisch betätigbare Wegeventile 14, die über ein elektrisches Steuergerät 16 angesteuert werden. Die Sollwerte werden bspw. über ein Frontbedienteil 18 oder ein Heckbedienteil 20, die im Inneren der Traktorkabine 22 angeordnet sind oder über einen rückseitig am Traktor angeordneten Hecktaster 22 oder einen Fronttaster (nicht dargestellt) eingestellt.
Zur Erfassung der auftretenden Kräfte, Drücke, Ge¬ schwindigkeiten und Hubwerkspositionen sind am Traktor 1 noch eine Vielzahl von Sensoren, beispielsweise Drucksen¬ soren 26, Drehzahlsensoren 28, Lagesensoren 30, Kraftsen¬ soren 32 oder Geschwindigkeitssensoren 34 vorgesehen, deren Signale über das Steuergerät 16 verarbeitbar sind.
Wie bereits erwähnt, ist bei den meisten bekannten Lösungen das Heckhubwerk 2 einfachwirkend ausgeführt, wobei der Hubzylinder 6 durch Druckmittelzufuhr über die Pumpe 12 ausgefahren wird und das Absenken durch das Eigengewicht des Heckhubwerks 2 und des daran ggf. ange¬ bauten Gerätes wie beispielsweise eines Pflugs 36 er¬ folgt.
Beispielsweise zum Säen mit einer Drillmaschine wird das Heckhubwerk 2 in eine Schwimmstellung gebracht, so dass das Anbaugerät aufgrund seines Eigengewichtes auf dem Boden aufliegt und eventuelle Bodenunebenheiten überfährt.
Mit den herkömmlichen einfachwirkenden Heckhubwerken lässt sich der Auflagedruck jedoch nicht aktiv verändern, da diese Hubwerke nicht im Arbeitsbereich "Drücken" betrieben werden können. Hierzu sind doppeltwirkende Heckhubwerke erforderlich, deren Grundaufbau demjenigen der üblicher Weise verwendeten doppeltwirkenden Fronthub¬ werke entspricht. Die doppeltwirkenden Heckhubwerke 2 ermöglichen es, den Hubzylinder 6 in Richtung "Drücken" anzusteuern, so dass beispielsweise ein aktives Pflugein¬ ziehen ermöglicht ist. Dieser Betriebszustand kann zum Beispiel auch verwendet werden, um den Traktor zum Wech¬ sel der hinteren, großen Räder rückseitig anzuheben, so dass er auf der pendelnden Vorderachse und auf dem vom Heckhubwerk betätigten Anbaugerät oder direkt auf den Unterlenkern steht.
Der bisher eingesetzte Drucksensor beispielsweise im Fronthubwerk ist auf der Tragen-Seite angeordnet, es erfolgt eine Entlastungsdruckregelung - der Auflagedruck bleibt unbekannt oder wird zur Regelung nicht verwendet.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun¬ de, eine Hubwerksventilanordnung zu schaffen, die es ermöglicht, mit minimalem Aufwand einen Auflagedruck einzustellen und zu begrenzen.
Diese Aufgabe wird durch eine Hubwerksventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß hat die Hubwerksventilanordnung ein stetig verstellbares Wegeventil, dem eine oder mehrere Druckwaagen vor- oder nachgeschaltet sind. Zwei Arbeits- anschlüsse der Hubwerksventilanordnung sind mit den in Heben- bzw. Senkenrichtung wirksamen Druckräumen des Hubwerks - oder genauer gesagt des Hubzylinders des Hubwerks - verbunden. Erfindungsgemäß ist in einer Ar¬ beitsleitung ein - vorzugsweise proportional - verstell¬ bares Druckbegrenzungsventil oder dergleichen vorgesehen, über das der Druck in dieser Arbeitsleitung auf einen veränderbaren Maximalwert begrenzbar ist. Erfindungsgemäß wird der Druck in dieser Arbeitsleitung über das Druckbe¬ grenzungsventil in Abhängigkeit von bestimmten Betriebs- zuständen begrenzt, so dass entsprechend der Auflagedruck variabel einstellbar ist. Unter dem Begriff Hubwerk ist dabei allgemein eine Vorrichtung zu verstehen, über die ein einem mobilen Arbeitsgerät zugeordnetes Arbeitswerkzeug, Anbaugerät oder dergleichen gegenüber einer Bezugsebene bewegbar oder gegen diese drückbar ist.
Diese sehr einfach aufgebaute Hubwerksventilanordnung ermöglicht es, den Auflagedruck durch Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils auf äußerst einfache und kosten¬ günstige Weise an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin¬ dung lässt sich der Maximaldruck über das Druckbegren¬ zungsventil in einem Bereich zwischen 0 bis 250 bar verstellen. Bei der Einstellung eines minimalen Auflage¬ drucks (beispielsweise 5 bis 8 bar) kommt die Funktion des mit der erfindungsgemäßen Hubwerksventilanordnung ausgeführten Hubwerks derjenigen eines einfachwirkenden Hubwerks gleich. Im Normalbetrieb stellt der Fahrer das Druckbegrenzungsventil auf seinen Maximalwert ein, so dass der Auflagedruck entsprechend einen maximalen Wert erreichen kann.
Die Einstellung des Maximaldrucks erfolgt in Abhän¬ gigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen - bei¬ spielsweise beim Anheben der Hinterachse für den Reifen¬ wechsel, bei Betätigung eines Schnelleinzugsschalters für eine schnellste Senkenbewegung, bei Betätigung des Heck¬ tasters, etc., wobei jeweils geeignete Maximaldrücke eingestellt werden. Im Normalbetrieb stellt der Fahrer den Maximaldruck ein.
Bei der erfindungsgemäßen Hubwerksventilanordnung er¬ folgt die Ansteuerung vorzugsweise über ein Steuergerät, über das das stetig verstellbare Wegeventil nach Anspre- chen des Druckbegrenzungsventils in eine Neutralstellung (dw) oder in eine Schwimmstellung (ew) verstellbar ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zur Begrenzung des Drucks in der anderen Arbeitslei¬ tung, d.h. vorzugsweise in der mit dem in Richtung "Heben" wirksamen Druckraum verbundenen Arbeitsleitung ein Sekundärdruckbegrenzungsventil vorgesehen.
In den Arbeitsleitungen ist stromabwärts der beiden Ausgangsanschlüsse des stetig verstellbaren Wegeventils jeweils ein Senkenmodul vorgesehen, das in einer Grundpo¬ sition als entsperrbares Rückschlagventil wirkt und bei Beaufschlagung mit einem Steuerdruck als Ablaufdruckwaage wirkt.
Die erfindungsgemäße Hubwerksventilanordnung ist vor¬ zugsweise als LS-System ausgebildet, wobei die Druckwaage als Individualdruckwaage dem eine veränderliche Mess- blende ausbildenden stetig verstellbaren Wegeventil vorgeschaltet ist. Die Druckwaage ist in Öffnungsrichtung vom höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher beaufschlagt. Dieser höchste Lastdruck wird auch an eine Pumpe gemeldet und diese so geregelt, dass in der Pumpen¬ leitung ein um eine vorbestimmte Druckdifferenz oberhalb des Lastdrucks liegender Pumpendruck anliegt.
Die Hubwerksventilanordnung kann mit einem von Hand betätigbaren Notablass ausgeführt werden, über den die den höheren Druck führende Arbeitsleitung mit dem Tank verbindbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird vorzugsweise bei ei¬ nem Heckhubwerk eines Traktors eingesetzt. Denkbar ist aber auch ein Einsatz bei Anbaugeräten, beispielsweise Pflügen und außerhalb landtechnischer Anwendungen, bei- spielsweise zum Betätigen von Schilden, wie sie bei¬ spielsweise bei Schneeräumern zum Einsatz kommen.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Grundschema der Arbeitshydraulik eines herkömmlichen Traktors;
Figur 2 eine Schemadarstellung unterschiedlicher Be- triebszustände eines doppeltwirkenden Heckhubwerks, das mit einer erfindungsgemäßen Hubwerksventilanordnung ausgeführt ist;
Figur 3 einen Hydraulikschaltplan des Heckhubwerks, mit dem die Betriebszustände gemäß Figur 2 einstellbar sind;
Figur 4 eine Detaildarstellung der Hubwerksventilan¬ ordnung aus Figur 3;
Figur 5 eine Schnittdarstellung einer Hubwerksventil- anordnung, die in der Schaltung gemäß Figur 3 verwendet ist und
Figur 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Steue¬ rungsstruktur zur Ansteuerung der Hubwerksventilanordnung aus Figur 3.
Es sei angenommen, dass der in Figur 1 dargestellte Traktor 1 anstelle eines einfachwirkenden ein doppeltwir¬ kendes Heckhubwerk 2 aufweist, wobei die Druckmittelver- sorgung der beiden Druckräume des Hubzylinders 6 über eine erfindungsgemäße Hubwerksventilanordnung erfolgt, die mit den Wegeventilen zur Ansteuerung der anderen Verbraucher des Traktors 1 zu einem Steuerblock 10 zusam¬ mengesetzt ist.
Ein Heckhubwerk 2 gemäß Figur 1 lässt sich - wie in Figur 2 dargestellt - in unterschiedlichen Betriebszu- ständen einsetzen. Im Arbeitsbereich "Tragen" ist das Heckhubwerk und entsprechend ggf. davon betätigte Anbau¬ geräte 36 entweder vom Boden abgehoben oder wird in Bodenkontakt mit einer vorbestimmten Stützkraft getragen. Dieser Arbeitsbereich tritt beispielsweise beim Pflügen oder beim Grubbern auf.
In Figur 2 links ist der Hubkraftverlauf über der Hubhöhe dargestellt - diese Hubkraft muss vom Hubzylinder 6 des Heckhubwerks 2 aufgebracht werden. Beispielsweise zum Säen mit einer Drillmaschine wird eine .lastfreie Zwischenstellung eingenommen, in der das Heckhubwerk 2 nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist, so dass das Anbaugerät aufgrund seines Eigengewichtes auf dem Boden aufliegt. Eine derartige lastfreie Zwischenstellung wird üblicher Weise - wie im Folgenden beschrieben - durch Verstellen des Wegeventils 14 in eine Schwimmstellung eingestellt.
Wie eingangs erwähnt, kann zum Einstellen des Ar¬ beitsbereiches "Drücken" das Heckhubwerk 2 so angesteuert werden, dass eine in Richtung auf den Boden wirkende Druckkraft aufgebracht wird. Eine derartige Einstellung ist beispielsweise beim aktiven Pflugeinziehen oder bei einem Packer erforderlich. Im- Arbeitsbereich "Drücken" kann auch die Hinterachse des Traktors 1 angehoben wer¬ den, so dass ein Reifenwechsel möglich ist. Durch die im Folgenden näher beschriebene Hubwerks- ventilanordnung 14 kann die im Arbeitsbereich "Drücken" wirksame Druckkraft auf unterschiedliche Werte begrenzt werden, wobei dieser Grenzwert in Abhängigkeit von im Folgenden noch näher beschriebenen Betriebszuständen variiert wird.
In Figur 3 ist ein Schaltschema eines Heckhubwerks 2 dargestellt, das über eine erfindungsgemäße Hubwerksven¬ tilanordnung 14 angesteuert wird. Diese ist in einem in Scheibenbauweise ausgeführten Gehäuse aufgenommen und hat einen Druckanschluss P, einen Tankanschluss T sowie zwei Arbeitsanschlüsse A, B. Der Druckanschluss P ist über eine Pumpenleitung mit einer Verstellpumpe 38 verbunden, deren Förderdruck in Abhängigkeit von dem höchsten, an den Verbrauchern des Traktors 1 anliegenden Lastdruck eingestellt wird. Dieser Lastdruck wird an einem LS- Anschluss abgegriffen. Eine derartige LS-Steuerung ist jedoch keine Voraussetzung für das erfindungsgemäße System.
Der Druckanschluss P ist über einen Zulaufkanal 40 mit einem Eingangsanschluss P1 einer Individualdruckwaage 42 verbunden, deren Ausgangsanschluss A' mit einem Ein¬ gangsanschluss P1 ' eines stetig verstellbaren Wegeventils 44 verbunden ist. Dessen Rücklaufanschluss R ist über einen Rücklaufkanal 46 mit dem Tankanschluss T der Hub¬ werksventilanordnung 14 verbunden. Das Wegeventil 44 hat zwei Arbeitsanschlüsse A1 ' und B' ', die über Arbeitska¬ näle 48, 50 mit den beiden Arbeitsanschlüssen A, B der Hubwerksventilanordnung 14 verbunden sind.
In jedem Arbeitskanal 48, 50 ist jeweils ein Senken¬ modul 52, 54 vorgesehen, das in einer Grundstellung als entsperrbares Rückschlagventil zur leckölfreien Einspan¬ nung des Hubzylinders 6 des Heckhubwerks 2 dient und in einer Regelposition den vom Hubzylinder 6 zurückströmen¬ den Druckmittelvolumenstrom im Sinne einer Ablaufregelung steuert.
Der Arbeitskanal 50 ist stromabwärts des Senkenmoduls 54 über ein vorgesteuertes proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil 56 mit dem Tankanschluss T ver¬ bindbar. Der Druck im anderen Arbeitskanal 48 wird über ein Sekundär-druckbegrenzungsventil 58 begrenzt. Der Hubzylinder 6 ist - wie erwähnt - doppeltwirkend ausge¬ führt, wobei ein in Richtung "Senken" wirksamer Ringraum 60 mit dem Arbeitsanschluss B und der in Richtung "Heben" wirksame Druckraum 62 mit dem Arbeitsanschluss A der Hubwerksventilanordnung 14 verbunden ist. Über den. Hubzy¬ linder 6 werden ein schwenkbar an einer Hubwelle 64 gelagerter Arm 66 sowie weitere Koppelelemente betätigt, an denen beispielsweise ein Anbaugerät, wie eine Drillma¬ schine oder ein Pflug 68 angebaut ist.
Einzelheiten der Hubwerksventilanordnung 14 werden anhand der vergrößerten Darstellung in Figur 4 erläutert.
Ein Druckwaagenkolben 69 der Druckwaage 42 ist von einer Druckwaagenfeder 70 sowie von dem über einen Kanal 72 von einem mit dem LS-Anschluss verbundenen Lastmelde- kanal 74 abgegriffenen Druck in Öffnungsrichtung und von dem Druck in einem Steuerkanal 76 in Schließrichtung beaufschlagt, der zwischen der Druckwaage 42 und dem Wegeventil 44 vom Zulaufkanal 40 abzweigt. Der LS-Kanal 74 führt zu einem Steueranschluss LS ' ' des Wegeventils 44. Dieses hat noch zwei weitere Steueranschlüsse X, denen ausgangsseitig Steueran-Schlüsse XA und XB zugeord¬ net sind.
Die Betätigung des Wegeventils 44 erfolgt über ein in Figur 5 dargestelltes Pilotventil 78 bzw. eine Pilot- ventilanordnung, die in der Darstellung gemäß Figur 4 durch zwei elektrohydraulische VorSteuerelemente 75, 77 ausgebildet ist. Das Dreieck 19 deutet die Druckversor¬ gung dieser Vorsteuerelemente 77, 75 an. Über das Pilot¬ ventil 78 bzw. die Vorsteuerelemente 77, 75 kann Steueröl jeweils einem Steuerraum des Wegeventils 44 zugeführt werden, bis ein Ventilschieber 80 eine Arbeitsposition einnimmt. Diese wird über einen Wegaufnehmer 128 erfasst. Sobald vom Wegaufnehmer 128 die gewünschte Position gemeldet wird, wird das Vorsteuerelement 77, 75 wieder in seine Neutralstellung gebracht. Die Position des Ventil¬ schiebers 80 wird geregelt aufrechterhalten, indem ent¬ sprechend dem Signal des Wegaufnehmers 128 die Vorsteuer¬ elemente 77, 75 angesteuert werden. Die Vorsteuerelemente 77, 75 sind über Steuerleitungen 82 bzw. 84 mit der Druckversorgung 79 verbunden. Der Ventilschieber 80 ist über eine Zentrierfederanordnung 86 in seine dargestellte Grundposition (0) vorgespannt, in der der LS-Kanal 74 mit dem Tankkanal 46 verbunden ist und alle anderen vorge¬ nannten Anschlüsse abgesperrt sind.
Die Ventilkörper der beiden Senkenmodule 52, 54 wer¬ den jeweils durch eine Feder 88 und durch den am Ausgang A1 ' bzw. B' 1 über Druckwaagenkanäle 90, 92 abgegriffenen individuellen Lastdruck stromabwärts des Wegeventils 44 in ihre Grundposition (a) beaufschlagt, in der die Sen- ken-module 52, 54 als Rückschlagventile wirken, die eine Druckmittelströmung zu den Anschlüssen A, B zulassen. In Öffnungsrichtung sind die Ventilkörper der Senkenmodule 52, 54 jeweils von dem am Anschluss XA bzw. XB anliegen¬ den Steuerdruck beaufschlagt, der über einen Entsperrka- nal 94, 96 abgegriffen wird. Dieser Steuerdruck kann beispielsweise dem Eingangsdruck der Pilotventilanordnung 78 entsprechen. Der Aufbau der Hubwerksventilanordnung mit der Indi- vidualdruckwaage 42, dem stetig verstellbaren Wegeventil 44 und dem beiden nachgeordneten Senkenmodulen 52, 54 entspricht im wesentlichen der herkömmlichen Lösung des Ventils SB23 LS, so dass in der Folge nur die zum Ver¬ ständnis der Erfindung wesentlichen Elemente beschrieben werden und im übrigen diesbezüglich auf den vorhandenen Stand der Technik zum Wegeventil SB23 LS verwiesen wird.
Soll beispielsweise der Hubzylinder 6 zum Anheben des Pflugs 68 verfahren werden, so wird über die Pilotven¬ tilanordnung 78 der Ventilschieber 80 des Wegeventils 44 in eine seiner mit (b) gekennzeichneten Regelpositionen verschoben. Je nach Position wird dabei eine Messblende aufgesteuert, die der Individualdruckwaage 42 nachge¬ schaltet ist. In Abhängigkeit von der Messblendenöffnung stellt sich die Druckwaage 42 in eine Regelposition ein, in der der Druckabfall über der Messblende konstant gehalten und somit ein lastdruckunabhängiger Druckmittel- volumenstrom eingestellt ist. Dieser Druckmittelvolumen¬ strom wird in den mit (b) gekennzeichneten Regelpositio¬ nen über die Druckwaage 42, den Druckanschluss P1 ' und den Ausgangsanschluss A? ' des Wegeventils 44 zum Ein¬ gangsanschluss PDW des Senkenmoduls 52 und über dessen Ausgangsanschluss ADW zum Arbeitsanschluss A der Hub¬ werksventilanordnung 14 und von dort in den bodensei- tigen Druckraum 62 geführt - der Hubzylinder 6 fährt aus . Das aus dem Ringraum 60 verdrängte Druckmittel strömt über den Arbeitsanschluss B der Hubwerksventilanordnung 14, den Arbeitskanal 50, den Ausgangsanschluss BDW und den Eingangsanschluss PDW des Senkenmoduls 54 zum An- schluss B' ' des Wegeventils 44 und von dort über den Rücklaufanschluss R, den Tankkanal 46 und den Tankan- schluss T zurück zum Tank. Diese Rückströmung wird da¬ durch ermöglicht, dass der an der Pilotventilanordnung 78 anliegende Eingangsdruck über den Steueranschluss X und den Ausgangsanschluss XB des Wegeventils 44 abgegriffen und über den Entsperrkanal 96 den Ventilkörper in Öff- nungsrichtung beaufschlagt, so dass der Senkenmodul 54 entsperrt und die Rückströmung des Druckmittels zum Tank T hin ermöglicht. In diesen mit (b) gekennzeichneten Positionen des Senkenmoduls 54 wirkt dieser als Ablauf¬ druckwaage, über die der ablaufende Druckmittelvolumen¬ strom in gewissem Umfang geregelt wird.
Zum Andrücken eines vom Hubwerk getragenen Anbaugerä¬ tes wird das Wegeventil 44 in eine seiner mit (b) gekenn¬ zeichneten Regelpositionen verschoben, so dass entspre¬ chend die Druckmittelzufuhr über das Senkenmodul 54 in seiner Rückschlagfunktion zum Ringraum 60 erfolgt, wäh¬ rend das aus dem bodenseitigen Druckraum 62 abströmende Druckmittel über das entsperrte Senkenmodul 52 und das Wegeventil 44 zum Tank hin abströmt. Das Entsperren erfolgt dabei über den Steuerdruck, der über die Steuer¬ anschlüsse X, XA des Wegeventils 44 und den Entsperrka¬ nal 94 an die in Öffnungsriehtung wirksame Steuerfläche des Senkenmoduls 52 geführt ist.
Zum lastfreien Auflegen wird das Wegeventil 44 in seine Schwimmstellung (Endstellung c) verfahren, in der beide Senkenmodule 52, 54 entsperrt und in ihre mit (b) gekennzeichnete Durchgangsposition verfahren werden und die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steueranschluss LS mit dem Tankanschluss T verbunden und der Eingangsanschluss P' ' abgesperrt ist.
In dem Arbeitsbereich "Drücken" wird - wie im Fol¬ genden noch ausführlich erläutert - der Maximaldruck im Arbeitskanal 50 durch geeignete Einstellung des propor¬ tional verstellbaren Wegeventils 44 auf eine Wert von beispielsweise zwischen 0 bis 250 bar begrenzt. Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilscheibe, durch die die Hubwerksventilanordnung 14 realisiert ist. Die Ventilscheibe hat ein scheibenförmiges Gehäuse 98, in das die Druckwaage 42, das Wegeventil 44, die beiden Senkenmodule 52, 54, das Pilotventil 78, das Sekundär- druckbegrenzungsventil 58 sowie das proportional ver¬ stellbare Druckbegrenzungsventil 56 integriert sind.
Die in Figur 5 dargestellte Ventilscheibe 98 enthält weiterhin ein nur schematisch dargestelltes und von Hand betätigbares Notablassventil 100, über das die Arbeitska¬ näle 48 und 50 mit dem Tank T verbindbar sind.
Bei der in Figur 5 dargestellten Lösung ist das Not¬ ablassventil 100 in einem Verbindungskanal 102 zwischen den Arbeitskanälen 48, 50 angeordnet. Es hat eine Kugel 104, die über eine von außen zugängliche Madenschraube 106 in eine Schließposition vorgespannt ist, in der eine Verbindung zu dem Tankkanal 46 und damit zum Rücklaufan- schluss R abgesperrt ist. Durch Lösen der Madenschraube 106 wird die zuvor eingespannte Kugel 104 frei und kann daher durch den höheren Druck im Arbeitskanal 48 oder 50 in eine Öffnungsstellung gebracht werden, in der die Verbindung zum Tankkanal 46 geöffnet ist - das Druckmit¬ tel kann aus dem druckbeaufschlagten Arbeitskanal 48 oder 50 abgelassen werden.
Über das Sekundärdruckbegrenzungsventil 58 wird der Druck im Arbeitskanal 48 (Anschluss A) auf einen unter¬ halb des Pumpendrucks eingestellten Maximaldruck be¬ grenzt. Der Aufbau derartiger Sekundärdruckbegrenzungs- ventile ist bekannt, so dass weitere Erläuterungen ent¬ behrlich sind. Auch der Aufbau des vorgesteuerten propor¬ tional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 56 ist per se bekannt - ein Kolben 108 des Druckbegrenzungsventils 56 ist über eine schwache Druckfeder 110 und durch den Druck im Federraum gegen einen Ventilsitz in eine Schließstellung belastet. Der Druck im Federraum ist durch die mittels eines Proportionalmagneten 112 auf einen Schließkegel 114 aufgebrachte Kraft begrenzt.
Die Ansteuerung des Proportionalmagneten 112 erfolgt in der nachfolgend beschriebenen Weise über das Steuerge¬ rät 16.
Die Heben- und Senkenmodule 52, 54 haben ebenfalls einen herkömmlichen Aufbau, wobei ein Modulkolben 116 über eine Schließfeder 118 in eine Schließstellung vorge¬ spannt ist. Der Federraum der Schließfeder 118 ist in der Schließstellung des Modulkolbens 116 vom Druck im Ar¬ beitskanal 48 bzw. 50 beaufschlagt. Im Boden des Modul¬ kolbens 116 ist ein Vorsteuerventilkörper 120 angeordnet, der ebenfalls über die Schließfeder 118 in seine Schlie߬ position vorgespannt ist und dabei eine Vorsteueröffnung verschliesst. Der Vorsteuerventilkörper 120 hat einen Vorsprung, der in Anlage an einen Aufstσßkolben 122 bringbar ist. Dieser Aufstoßkolben ist rückseitig mit dem Druck am Steueranschluss XA (XB) beaufschlagbar, der über das Wegeventil 54 und dessen Anschluss X abgreifbar ist. D.h. bei Beaufschlagung des Aufstoßkolbens 122 des Sen¬ kenmoduls 52 oder 54 wird der Vorsteuerventilkörper 120 gegen die Kraft der Schließfeder 118 von seinem Vorsteu¬ ersitz angehoben - der Modulkolben 116 ist dann druckaus¬ geglichen und kann durch den Aufstoßkolben 122 gegen die Kraft der Schließfeder 118 von seinem Sitz abgehoben werden, so dass Druckmittel vom Arbeitsanschluss A bzw. B zum Tank T hin abströmen kann.
Mit den Bezugszeichen 124, 126, 130, 132, 134 sind Drucksensoren bezeichnet, über die die Drücke in den Arbeitskanälen 48, 50, der Druck am Druckanschluss P, der Lastdruck und sonstige Drücke erfassbar sind. Das Pilotventil 78 gemäß Figur 5 ist als 4/3-Wegeven¬ til ausgeführt, wobei dessen Ausgangsanschlüsse an die Steuerleitungen 82 bzw. 84 angeschlossen sind, die zu den stirnseitigen Steuerräumen 136 bzw. 138 des Wegeventils 44 geführt sind. An der in Figur 5 linken Stirnfläche des Ventilschiebers 80 des Wegeventils 44 ist ein Wegaufneh¬ mer 128 angeordnet, über den der Ventilschieberhub er¬ fassbar ist.
Da - wie gesagt - der Grundaufbau der Hubwerksventil- anordnung 14 gemäß Figur 5 - abgesehen vom Druckbegren¬ zungsventil 56, vom Notablass 106 und der Positionierung des Sekundärdruckbegrenzungsventils 58 sowie der Druck¬ sensoren 124, 126, 130, 132, 134 - bereits aus dem be¬ kannten Ventil SB23 LS bekannt sind, kann auf die Be¬ schreibung weiterer konstruktiver Details der vorbe¬ schriebenen Ventilkomponenten verzichtet werden.
Zum Einstellen des Betriebsbereiches "Drücken" wird das Pilotventil 78 so angesteuert, dass in den Steuerräu¬ men 136, 138 eine Steuerdruckdifferenz wirkt, durch die der Ventilschieber 80 aus der in Figur 5 dargestellten federvorgespannten Grundposition nach links verschoben wird, so dass Druckmittel vom Druckanschluss P, über die Druckwaage 42, den sich verzweigenden Eingangsanschluss P1 ' des Wegeventils 44, dessen Ausgangsanschluss B' ' , das sich in seiner Rückschlagventilfunktion öffnende Senken¬ modul 54 und den Arbeitskanal 50 zum Arbeitsanschluss B und von dort zum Ringraum 60 gefördert wird. Das aus dem bodenseitigen Druckraum 62 verdrängte Druckmittel wird über den Arbeitsanschluss A, das in der vorbeschriebenen Weise entriegelte Senkenmodul 52, den Anschluss A1 ' des Wegeventils 44, den Tankkanal 46 und den Rücklaufan¬ schluss R zum Tank T zurückgeführt. Der maximale Auflage¬ druck ist durch geeignete Einstellung des Druckbegren- zungsventils 56 auf einen in Abhängigkeit vom verwendeten Anbaugerät oder in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung an das Heckhubwerk 2 vorbestimmten Wert begrenzt.
Dem Druckbegrenzungsventil 56 kann gemäß Figur 4 ein Schaltventil 140 vor- oder nachgeschaltet sein, das über einen Magneten in eine Drosselstellung verfahrbar ist, so dass das Druckmittel nicht über das Druckbegrenzungsven¬ til 56 zum Tank abströmen kann. Das Schaltventil 140 wird betätigt, wenn der Auflagedruck auf einen Wert einge¬ stellt werden soll, der oberhalb des am Druckbegrenzungs- ventil 56 einstellbaren Werts liegt (beispielsweise beim Reifenwechsel) .
Im Folgenden wird das Steuerkonzept der Hubwerksan¬ steuerung anhand unterschiedlicher Betriebszustände erläutert.
In der Regel wird das Heckhubwerk doppeltwirkend be¬ trieben. Die Drucksensoren 124, 126, 130, 132, 134 ermög¬ lichen dabei eine Lage-/Zugkraftregelung, wobei die Funktion jedoch auch ohne diese Druckerfassung gewährlei¬ stet ist, da eine Absicherung im Arbeitsbereich "Drücken" über das Druckbegrenzungsventil 56 möglich ist. Bei Einsatz der in Figur 5 dargestellten Ausbaustufe mit Drucksensoren 124, 126, 130, 132, 134 kann der Auflage¬ druck/Entlastungsdruck über die Drucksensoren geregelt werden. Die Absicherung im Arbeitsbereich "Drücken" erfolgt dann wiederum über das Druckbegrenzungsventil 56, wobei dieses dann automatisch in Abhängigkeit vom Auf¬ lage-/Entlastungsdruck einstellbar ist. Das Basiskonzept der erfindungsgemäßen Steuerung wird anhand der in Figur 3 dargestellten Ausbaustufe ohne Drucksensoren erläutert - dieses Grundkonzept ist auch bei der in Figur 5 darge¬ stellten Ausbaustufe anwendbar, wobei der wesentliche Unterschied zu den Lösungen ohne Drucksensoren darin liegt, dass die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 56 in Abhängigkeit von dem eingestellten Auflagedruck erfolgt, der über die Druckregelung mittels der Drucksen¬ soren geregelt werden soll. Wie im Folgenden erläutert wird, ermöglichen es beide Ausbaustufen, das Heckhubwerk sowohl doppeltwirkend als auch einfachwirkend zu betrei¬ ben.
1. Grundfunktion
Es sei angenommen, dass das Heckhubwerk 2 im Arbeits¬ bereich "Drücken" (siehe Figur 2) betrieben werden soll, um beispielsweise einen Pflug einzuziehen. Der Fahrer erzeugt durch Einstellen am Heck-Bediengerät 20 oder an einem sonstigen Bedienelement ein Stellsignal, über das das Wegeventil 44 in eine seiner mit (b) gekennzeichneten Senken-Positionen nach links (Figur 4) verschoben wird. Gleichzeitig wird der Maximalauflagedruck im Arbeitskanal 50 durch geeigneten Einstellung des Druckbegrenzungsven¬ tils 56 begrenzt. Dieser Maximalauflagedruck kann in Abhängigkeit vom angehängten Arbeitsgerät - oder wie im Folgenden beschrieben - in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen variieren. Es sei angenommen, dass das Druckbegrenzungsventil 56 auf einen Druck von 50 bar eingestellt ist. Der Druckmittelvolumenstrom wird über den Arbeitsanschluss B in den Ringraum 60 des Hubzy¬ linders 6 gefördert und aus dem bodenseitigen Druckraum 62 über das aufgesteuerte Ablaufmodul 52 und das Wegeven¬ til 44 zum Tank T zurückgeführt - das Heckhubwerk 2 wird abgesenkt und beispielsweise der Pflug eingezogen. Dieses Absenken erfolgt nach der über das Steuergerät 16 vorge¬ gebenen Regelung, beispielsweise einer Lageregelung. Bei Erreichen eines vorbestimmten maximalen Auflagedruckes - d.h. bei überschreiten des eingestellten Maximaldrucks von beispielsweise 50 bar im Arbeitskanal 50, öffnet das Druckbegrenzungsventil 56 und das Druckmittel strömt nicht mehr über den Arbeitsanschluss B zum Hubzylinder 6 sondern zum Tank T hin ab - das Heckhubwerk 2 bleibt stehen, wobei das Bediengerät 20 immer noch auf "Senken" eingestellt ist. Aus dem "Stehenbleiben" des Heckhubwerks 2 erkennt der Fahrer das Erreichen des gewünschten, voreingestellten Auflagedrucks (50 bar) - das Wegeventil 44 kann auch neutral geschaltet werden, so dass dieser eingestellte, nicht geregelte Druck gehalten wird. Da dieser Druck aufgrund von Bodenunebenheiten etc. oder durch äußere Kräfte variieren kann, wird im Arbeitsbe¬ reich "Drücken" eine Bewegungsüberwachung (motion con- trol) durchgeführt. Dieses Steuerungskonzept wird anhand Figur 6 erläutert.
Das System befindet sich gemäß Figur 6 zunächst im Ruhezustand, d.h. der Fahrer hat noch nicht auf den Arbeitsbereich "Senken" umgestellt. Nach Umschalten auf Senken werden zunächst Weg und Zeitintervalle für die Bewegungsüberwachung berechnet. Hierzu bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei beispielhaft lediglich zwei Methoden herausgegriffen wurden. Bei der in Figur 6 dargestellten Lösung wird zunächst auf der Basis des vom Steuergerät 16 an das Wegeventil 44 bzw. das Pilotventil 78 abgegebenen Stellsignals die erwartete, normale Hub¬ werksgeschwindigkeit v über ein im Speicher des Steuerge¬ räts 16 abgelegtes Kennfeld bestimmt. Über ein weiteres Kennfeld wird aus dieser Hubwerksgeschwindigkeit v ein geeignetes Wegintervall dw berechnet. Aus dem Quotienten dw/v wird dann ein ÜberwachungszeitIntervall dt bestimmt. Die genannten Kennfelder sind so abgestimmt, dass sich im Hauptarbeitsbereich "Drücken" ein möglichst konstantes Wegintervall dw von etwa 1/30 des Gesamthubes ergibt. Solange während des berechneten ZeitIntervalls der ermit¬ telte Weg zumindest etwa 90 % des vorgenannten Weginter¬ valls (1/30 des Gesamthubes) trägt, erkennt die Steue¬ rung, dass das Heckhubwerk 2 immer noch abgesenkt wird. Bewegt sich dieses während des Zeitintervalls um weniger als 10 % des berechneten Wegintervalls (1/30 des Gesamt¬ hubs) , so erkennt die Steuerung, dass das Heckhubwerk 2 "stehen bleibt" - das Wegeventil 44 wird in seine Neu¬ tralposition (0) gestellt.
In dem Fall, in dem weiterhin von der elektrohydrau¬ lischen Hubwerksregelung ein Senken-Sollsignal anliegt
(Solllage noch nicht erreicht) und - wie vorstehend beschrieben - die Senkenbewegung abgeschaltet ist
(Wegeventil 44) in Neutralstellung (O)) wird auf einen Bewegungsüberwachungsmodus umgeschaltet. Dazu wird wäh¬ rend eines vorbestimmten Zeitintervalls, der nicht mit dem eingangs beschriebenen Zeitintervall zur Erfassung des Zustands "Stehenbleiben" identisch sein muss, eine "Druckmessung" durchgeführt. Dazu wird das Wegeventil 44 wieder in eine seiner "Senken"-Position (b) verstellt, d.h. , es wird eine Senkenbewegung über eine festgelegte Rampe aktiviert um das "Druck messen" vorzunehmen. Da¬ durch wird das Heckhubwerk 2 abgesenkt und kann sich an die aktuelle Bodensituation anpassen. Nach dieser Senken¬ bewegung wird das Wegeventil 44 wieder in die Neutral- Stellung (0) zurückgestellt - die Überwachung wird solan¬ ge durchgeführt, bis über das Bediengerät 20 das Senken¬ signal zurückgenommen ist.
In dem Fall, in dem eine Hubwerksbewegung nach oben aufgrund äußerer Kräfte erfolgt (beispielsweise Überfah¬ ren einer Bodenunebenheit, wird die vorbeschriebene erneute Absenkbewegung unmittelbar nach Auftreten dieser nach oben gerichteten Hubwerksbewegung gestartet, wobei diese unabhängig von dem eingestellten Zeitintervall (beispielsweise 5 Sekunden) erfolgen kann. Nach Zurück¬ nehmen des Senkensignals befindet sich das System wieder in seinem in Figur 6 links dargestellten Ruhezustand. Bei dem vorbeschriebenen Steuerungskonzept werden die Zeit- und Wegintervalle aus Kennlinienfeldern bestimmt. Bei einer vereinfachten Lösung kann anstelle dieses relativ aufwendigen Verfahrens zur Ermittlung der Zeit- /Wegintervalle aus Kennlinienfeldern auch die Hubwerksge¬ schwindigkeit verwendet werden, die ohnehin im Rahmen der elektrohydraulisehen Regelung erfasst ist (beispielsweise über den Sensor 30) . Ein "Stehenbleiben" des Heckhubwerks 2 wird dann erkannt, wenn die Senkgeschwindigkeit während eines vorbestimmten Zeitintervalls eine Minimalgeschwin¬ digkeit unterschreitet. D.h. anstelle des Wegintervalls wird direkt die Hubwerksgeschwindigkeit ausgewertet.
2. Einfachwirkende Funktion des Heckhubwerks
Wie erwähnt, kann das Heckhubwerk auch einfachwirkend betrieben werden. Hierzu wird der Druck des Druckbegren¬ zungsventils 56 auf einen Minimalwert, beispielsweise 5 bis 8 bar eingestellt, so dass am Arbeitsanschluss B und damit im Ringraum 60 des Hubzylinders 6 ein minimaler Druck eingestellt ist. Wird nun über die elektrohydrauli- sehe Hubwerksregelung (EHR) ein Senken-Signal abgegeben und die vorbeschriebene Bewegungsüberwachung aktiviert, da die tatsächliche Wegänderung des Hubwerks (Hubwellenwinkel) weniger als 10 % der erwarteten Wegän¬ derung pro Zeiteinheit beträgt (oder die Hubwerksge¬ schwindigkeit unterhalb des Grenzwerts liegt) , so wird das Wegeventil 44 nicht wie in der doppeltwirkenden Funktion in die Neutralstellung (0) sondern in die Schwimmstellung (c) verstellt - das Hubwerk kann sich an eventuelle Unebenheiten des Bodens anpassen. Das einge¬ stellte Verhalten entspricht demjenigen herkömmlicher einfachwirkender Hubwerksventile. 3. Schnelleinzug
Zum Betätigen des Schnelleinzugs wird ein Schnellein¬ zugsschalter betätigt, so dass das Heckhubwerk doppelt¬ wirkend mit maximaler Geschwindigkeit abgesenkt wird, bis der am Druckbegrenzungsventil 56 eingestellte Auflage¬ druck erreicht ist. Bei Erreichen dieses Auflagedrucks wird im Unterschied zur vorbeschriebenen Grundfunktion das Wegeventil 44 nicht in seine Neutralposition (0) umgeschaltet, sondern verbleibt in seiner Senken-Position 8b) , so dass das Heckhubwerk 2 sofort einer weiteren Absenkbewegung folgen kann.
Für den Fall, dass der Fahrer den Schnelleinzugs- Schalter längere Zeit betätigt (länger als beispielsweise 10 Sekunden) und das Heckhubwerk 6 während dieser Zeit stehenbleibt, wird das Wegeventil 44 in seine Neutralpo¬ sition (0) verstellt, um eine unnötige Druckmittelerwär¬ mung zu vermeiden.
Während der Betätigung in Senkenrichtung befindet sich die Pumpe der Arbeitshydraulik evtl. im Sättigungs¬ bereich, d.h. es kann unter Umständen kein anderer Ver¬ braucher betätigt werden.
4. Hecktaster
Bei der Betätigung des Hecktasters 24 (Figur 1) wird das Druckbegrenzungsventil - vorzugsweise automatisch - auf einen vergleichsweise geringen Druck von beispeils- weise 5 bar eingestellt. Dabei erfolgt der Hub des Heck¬ hubwerks 2 mit einer festgelegten lastkompensierten Geschwindigkeit, wobei in Abhängigkeit vom Weg die Ge¬ schwindigkeit nach einer Rampe erhöht werden kann. In diesem Betriebsmodus ist ein feinfühliges An-/Abkuppeln der Anbaugeräte möglich. Das leere Hubwerk kann schnell abgesenkt werden.
5. Traktor anheben
Wie eingangs erläutert, ist es beispielsweise zum Reifenwechsel erwünscht, die Traktorhinterachse über das Heckhubwerk 2 anzuheben, so dass der Traktor 1 auf der pendelnden Vorderachse und einem evtl. nicht standfesten Anbaugerät steht, so dass eine erhebliche Kippgefahr besteht. Um diese zu verringern, wird der Maximalaufläge- druck auf einen vergleichsweise niedrigen Druck, bei¬ spielsweise 50 bar begrenzt - ein Reifenwechsel ist dann ohne weiteres nicht möglich.
Zum Reifenwechsel muss der Druck des Druckbegren¬ zungsventils 56 erhöht werden, wobei dieser Modus erst nach einigen Abfragen eingestellt werden kann, so dass bewusste Bedienungseinschränkung vorliegt. Anhand dieser Sicherheitsabfragen kann beispielsweise überprüft werden, ob die Handbremse angezogen ist, der erforderliche Druck am Druckbegrenzungsventil (250 bar) eingestellt ist oder das Schaltventil 140 in seine Sperrstellung verschoben ist, falls der Maximaldruck des Druckbegrenzungsventils 56 nicht ausreichend ist (50 bar) .
Durch die vorbeschriebenen Steuerungskonzepte im Zu¬ sammenwirken mit der Hubwerksventilanordnung lässt sich mit sehr geringem regelungstechnischen und vorrichtungs- technischen Aufwand das Heckhubwerk 2 im Arbeitsbereich "Drücken" mit hoher Präzision und Betriebssicherheit steuern.
Anstelle des vorbeschriebenen verstellbaren Druckbe¬ grenzungsventils 56 kann auch ein fest eingestelltes Druckbegrenzungsventil verwendet werden, womit allerdings eine Komforteinbuße einher geht .
Offenbart ist eine Hubwerksventilanordnung zur An¬ steuerung eines doppeltwirkenden Hubwerks oder eines Anbaugerätes mit einem stetig verstellbaren Wegeventil und einer Individualdruckwaage, über die ein Druckmittel- volumenstrom zu und von einem Hubzylinder des Hubwerks steuerbar ist. Im Druckmittelströmungspfad zwischen einem Ausgangsanschluss des Wegeventils und einem Arbeitsan- schluss der Hubwerksventilanordnung ist ein proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil vorgesehen, über das der Druck in diesem Bereich auf einen Maximalwert be¬ grenzbar ist. Die Einstellung des Druckbe-grenzungsven- tils erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von den Be- triebszuständen des Hubwerks oder der Art des Anbaugerä¬ tes.
Bezugszeichenliste:
1 Traktor
2 Heckhubwerk
4 Fronthubwerk
6 Hubzylinder
8 Hubzylinder
10 Steuerblock
12 Pumpe
14 Hubwerksventilanordnung
16 Steuergerät
18 Bediengerät
20 Bediengerät
22 Kabine
24 Hecktaster
26 Drucksensor
28 Drehzahlsensor
30 Lagesensor
32 Kraftsensor
34 Geschwindigkeitssensor
36 Anbaugerät
38 Verstellpumpe
40 Zulaufkanal
42 Druckwaage
44 Wegeventil
46 Tankkanal
48 Arbeitskanal
50 Arbeitskanal
52 Senkenmodul
54 Senkenmodul
56 Druckbegrenzungsventil
58 Sekundärdruckbegrenzungsventi1
60 Ringraum
62 Druckraum 4 Hubwelle Arm
Anbaugerät
Druckwaagenkolben
Druckwaagenfeder
Kanal
LS-Kanal
Vorsteuerelement
Steuerkanal
Vorsteuere1ement
Pilotventilanordnung
Steuerölversorgung
Venti1schieber
Steuerleitung
Steuerleitung
Rückstellfederanordnung
Feder
Druckwaagenkanal
Druckwaagenkanal
Entsperrkanal
Entsperrkanal
Ventilscheibe
Notablassventil
Verbindungskanal
Kugel
Madensehraube
Kolben
Druckfeder
Proportionalmagnet
Schließkegel
Modulkolben
Schließfeder
Vorsteuerventilkörper
Aufstosskolben
Drucksensor
Drucksensor
Wegaufnehmer 130 Drucksensor
132 Drucksensor
134 Drucksensor
136 Steuerräum
138 Steuerraum
140 Schaltventil

Claims

Patentansprüche
1. Hubwerksventilanordnung zur Ansteuerung eines dop¬ peltwirkenden Hubwerks (2, 4) oder eines Anbaugerätes von insbesondere einem landwirtschaftlichen Nutzfahr¬ zeug, mit einem stetig verstellbaren, eine Zumess¬ blende ausbildenden Wegeventil (44) , dem eine Indivi- dualdruckwaage (42) zugeordnet ist, über die ein Druckmittelvolumenstrom zu einem Arbeitsanschluss (A, B) , strömt, wobei über einen anderen Arbeitsanschluss
(A, B) rückströmendes Druckmittel über das Wegeventil (44) zu einem Niederdruck- oder Tankanschluss (T) ab¬ strömt, und mit einem Druckbegrenzungsventil, das in einer Arbeitsleitung (48, 50) zwischen dem Wegeventil (44) und dem Arbeitsanschluss (A, B) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsven¬ til (56) - vorzugsweise proportional - verstellbar ausgeführt ist, so dass der Druck in der Arbeitslei¬ tung (38, 50) in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen auf unterschiedliche Maximalwerte begrenzbar ist.
2. Hubwerksventilanordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Druckbegrenzungsventil (56) in der mit einem in Richtung "Senken" wirksamen Druckraum (60) des Hub¬ werks (2, 4) oder des Anbaugerätes verbundenen Ar¬ beitsleitung (50) angeordnet ist.
3. Hubwerksventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Druckbegrenzungsventil (56) auf Werte zwi¬ schen 0 und 250 bar einstellbar ist.
4. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Maximaldruck in Abhängig¬ keit von unterschiedlichen Sollwertge- bern/Bedienteilen (18, 20, 24) unterschiedlich ein¬ stellbar ist.
5. Hubwerksventilanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, mit einem Steuergerät (16) , über die das Wegeventil (44) nach Ansprechen des Druckbegrenzungsventils (56) in eine NeutralStellung (0) oder eine Schwimmstellung (c) verstellbar ist.
6. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in der anderen Arbeitsleitung (48) ein Sekundärdruckbegrenzungsventil (58) angeord¬ net ist.
7. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in den Arbeitsleitungen (48, 50) jeweils ein Senkenmodul (52, 54) zum leckölfreien Absperren des Druckmittels angeordnet ist.
8. Hubwerksventilanordnung nach Patentanspruch 7, wobei das Senkenmodul (52, 54) als Ablaufdruckwaage ausge¬ bildet ist, die von einem Steuerdruck in eine Durch¬ flussposition verstellbar ist.
9. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Individualdruckwaage (42) dem Wegeventil (44) vorgeschaltet ist und in Öff¬ nungsrichtung vom höchsten Lastdruck (LS) und der Kraft einer Druckwaagenfeder (70) und in Schließrich¬ tung vom Druck stromaufwärts des Wegeventils (44) be¬ aufschlagt ist.
10. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem von Hand betätigbaren Not- ablass (100) , über den eine Verbindung der druckfüh- renden Arbeits-Leitung (48, 50) mit dem Tank T auf- steuerbar ist .
11. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Hubwerk ein Heckhubwerk (2) oder ein Fronthubwerk eines Traktors (1) ist.
12. Hubwerksventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem dem Druckbegrenzungsventil (56) vorgeschalteten Schaltventil (140) .
PCT/EP2005/007308 2004-07-09 2005-07-06 Hubwerksventilanordnung WO2006005496A1 (de)

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