EP0872644B1

EP0872644B1 - Hydraulische Steueranordnung für wenigstens einen doppeltwirkenden Hubzylinder

Info

Publication number: EP0872644B1
Application number: EP98106655A
Authority: EP
Inventors: Manfred Geng
Original assignee: Claas Saulgau GmbH
Current assignee: Claas Saulgau GmbH
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-11
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2018-04-11
Also published as: DE59805756D1; DE19716331A1; EP0872644A1; ATE225464T1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung für wenigstens einen doppeltwirkenden Hubzylinder, worunter eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit zu verstehen ist, deren beide Zylinderkammern Leitungsanschlüsse aufweisen.

Normalerweise werden doppeltwirkende Hubzylinder mit 4Wegeventilen gesteuert, wobei das Steuerventil 4 Anschlüsse aufweist, an denen eine von einer Druckquelle kommende Druckleitung, eine drucklose Rückleitung und die beiden Zylinderkammern angeschlossen sind. Ein solches 4Wege-Ventil hat mindestens drei Stellungen, möglicherweise auch noch eine vierte sogenannte Schwimmstellung, in welcher die beiden Zylinderkammern miteinander verbunden sind, so daß der Kolben frei oder mittels eines Drosselventils gebremst beweglich ist.

Einfachwirkende hydraulische Hubzylinder werden normalerweise mittels eines 3Wege/3Stellungs-Steuerventils betätigt, das über eine Leitung mit nur einer Zylinderkammer verbunden ist. In den drei Stellungen kann diese Verbindungsleitung unter Druck gesetzt, abgesperrt oder zum Zwecke der Rückleitung drucklos gemacht werden.

Doppeltwirkende Zylinder erfordern gewöhnlich im Vergleich zu einfachwirkenden Zylindern einen höheren Aufwand, nämlich wegen der komplizierteren Bauart des Steuerventils, vor allem aber bei der Montage wegen der erforderlichen doppelten Leitungsverbindung zwischen Zylinder und Steuerventil. Bei großen Entfernungen oder anderen Schwierigkeiten der Leitungsinstallation erwächst deshalb gelegentlich das Bedürfnis, einen doppeltwirkenden Zylinder mit nur einer Leitungsverbindung zum Steuerventil zu betreiben.

Ferner gibt es Anwendungsfälle, in denen die hydraulische Versorgungseinheit nicht mit einer ausreichenden Anzahl von 4Wege-Ventilen ausgestattet ist, sondern nur 3Wege-Ventile zur Verfügung stehen, der Einsatz von doppeltwirkenden Zylindern aber erwünscht ist. Dieser Fall tritt bei landwirtschaftlichen Maschinen auf, die für den Betrieb an einem landwirtschaftlichen Schlepper eingerichtet sind, wobei die hydraulischen Komponenten vom Schlepper aus mit Drucköl versorgt und gesteuert werden.

Schließlich gibt es das Problem, daß ein einfachwirkender hydraulischer Hubzylinder zwar seine hydraulische Betätigungsaufgabe löst und dabei durch Schwerkraft oder Federkraft zurückgestellt wird, in der drucklosen Ausgangsstellung jedoch mechanisch verriegelt werden muß, um eine unbeabsichtigte Bewegung infolge von äußeren Kräften zu verhindern. Ein Beispiel hierfür ist die hydraulische Betätigung der Knickdeichsel eines Ladewagens. Aus dem Prospekt mit dem Impressum 8/96 (Rihn) dt. 100/189 280.8 der Anmelderin für die Ladewagen-Baureihe SPRINT, Seite 19 oben, ist es bekannt, durch Ausfahren zweier einfachwirkender hydraulischer Hubzylinder die Deichsel eines Ladewagens nach unten abzuknicken, um unter der Pickup Bodenfreiheit zu gewinnen. Bei der Straßenfahrt mit gestreckter Knickdeichsel müssen die eingefahrenen drucklosen Zylinder aus Sicherheitsgründen mittels eines übergeklappten Bügels mechanisch arretiert werden. Es könnte sonst vorkommen, daß der Ladewagen, wenn er hinten Übergewicht hat, sich unter Abknicken der Deichsel während der Fahrt aufbäumt. Die Betätigung des mechanischen Sicherheitsbügels zwingt jedoch den Fahrer, vor Fahrtantritt auszusteigen und nach hinten zu gehen, was unbequem und zeitaufwendig ist.

Alle drei geschilderten Probleme werden erfindungsgemäß durch eine Steueranordnung für einen doppeltwirkenden Hubzylinder gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist. Bei dieser Steueranordnung ist der Zylinder mit dem Steuerventil über nur eine Leitung verbunden, es wird ein übliches 3Stellungs/3Wege-Steuerventil verwendet, wie es normalerweise bei einfachwirkenden hydraulischen Hubzylindern vorgesehen ist und dabei kann auf eine mechanische Verriegelung im drucklosen Ausgangszustand des Hubzylinders verzichtet werden.

Die Besonderheit dieser Steueranordnung liegt darin, daß ein elastischer Druckspeicher, vorzugsweise in der Nähe des Hubzylinders vorgesehen ist, der mit Druckmittel unter Betriebsdruck gefüllt bzw. gespannt wird und beim Rücklauf des Kolbens auf diejenige Kolbenseite drückt, die der vom Betriebsdruck beaufschlagten Seite gegenüberliegt. Die betreffende Zylinderkammer ist über ein Rückschlagventil in dessen Schließrichtung mit dem Druckspeicher verbunden. Das Rückschlagventil kann zwangsweise mittels des Betriebsdrucks geöffnet werden, um das Füllen des Druckspeichers zu ermöglichen.

Mit Hilfe dieser Steueranordnung ist es somit möglich, an einem Schlepper, dessen Hydraulikanlage nur noch ein freies 3Wege-Steuerventil aufweist, eine landwirtschaftliche Maschine auch dann anzuschließen, wenn ein in dieser Maschine eingebauter doppeltwirkender hydraulischer Hubzylinder gesteuert werden muß.

Ganz besonders vorteilhaft ist die geschilderte Steueranordnung bei Betätigung einer Knickdeichsel an einem Ladewagen mit Hilfe doppeltwirkender hydraulischer Hubzylinder, da infolge des Rückschlagventils das Druckmittel nicht in den Speicher zurückfließen kann, so lange der Betriebsdruck fehlt, was eine mechanische Verriegelung entbehrlich macht. Selbstverständlich können bei entsprechender volumenmäßiger Auslegung des Druckspeichers mehrere doppeltwirkende hydraulische Hubzylinder parallel zueinander mittels eines Steuerventils gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1: ein hydraulisches Schaltbild und
Fig. 2: in schematischer Darstellung einen Längsschnitt des in Fig. 1 verwendeten hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils.

In Fig. 1 sind zwei doppeltwirkende hydraulische Hubzylinder dargestellt, deren kolbenseitige Zylinderkammern durch eine Verbindungsleitung 1 und deren kolbenstangenseitige Zylinderkammern durch eine Verbindungsleitung 2 miteinander verbunden sind. Es ist ein 3Wege/3Stellungs-Steuerventil 3 vorgesehen, an dem eine hydraulische Druckquelle 4 und eine Rückleitung 5 angeschlossen ist. Das Steuerventil 3 ist über eine Verbindungsleitung 6 mit der Verbindungsleitung 1, d. h. mit den kolbenseitigen Kammern der Hubzylinder verbunden.

Ferner ist ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 7 vorgesehen, das drei Anschlüsse aufweist und zur Verdeutlichung seiner Funktion in Fig. 2 getrennt dargestellt ist. Dieses Schaltelement ist zwischen der Verbindungsleitung 2 und einem elastischen hydraulischen Druckspeicher 8, einer sogenannten Speicherblase, eingeschaltet. Die Bauart dieses elastischen Druckspeichers 8 ist unerheblich. Er kann ein über eine Membran abgetrenntes komprimierbares Medium oder einen federbelasteten Kolben enthalten. Die Anordnung des Rückschlagventils ist so getroffen, daß es bei einer Strömung von den kolbenstangenseitigen Zylinderkammern über die Verbindungsleitung 2 zum Druckspeicher 8 sperrt. Schließlich ist der Steueranschluß des Rückschlagventils 7 über eine Verbindungsleitung 9 und über die Verbindungsleitung 6 mit dem Steuerventil 3 verbunden.

In Fig. 2 finden sich wieder der Druckspeicher 8, die Verbindungsleitung 9 und die Verbindungsleitung 2, die alle an dem deutlicher dargestellten Rückschlagventil 7 angeschlossen sind. Es enthält als Ventilkörper eine Kugel 10, die von einer Feder 11 auf ihren konischen Sitz gedrückt wird. Entgegen der Federkraft und eines eventuell zusätzlich auf der Kugel lastenden Druckes kann diese mittels eines Stößels 12 von ihrem Sitz abgehoben werden. Der Stößel ist an einem kleinen Kolben 13 befestigt, der sich in einem Zylinder 14 bewegen kann, an dem die Verbindungsleitung 9 angeschlossen ist. Der Druckspeicher 8 ist an einem Kanal 15 angeschlossen, welcher den Stößel 12 enthält und den Zylinder 14 mit dem Ventilsitz verbindet.

Liegt an der Verbindungsleitung 9 Druck an, so wird die linke Seite des Kolbens 13 von diesem Druck beaufschlagt und er bewegt sich bis zum Anschlag nach rechts, wobei der Stößel 12 die Kugel zurückdrückt und das Ventil zwangsweise öffnet. Ist die Verbindungsleitung 9 hingegen drucklos, so entspricht die Funktionsweise derjenigen eines normalen Rückschlagventils. Das im Druckspeicher 8 enthaltene Drucköl kann über die Verbindungsleitung 9 nicht entweichen, da dieser Weg durch den Kolben 13 versperrt ist, wenn sich dieser links gegen die Mündung der Verbindungsleitung 9 legt.

Die Anordnung nach Fig. 1 wirkt wie folgt:
Wird die Verbindungsleitung 6 über das Steuerventil 3 mit Druck beaufschlagt, so bewegen sich beide Kolben nach oben. Bei dieser Bewegung wird die beispielsweise erwähnte Knickdeichsel eines landwirtschaftlichen Ladewagens geknickt. Der Druck steht auch am Kolben 13 an, der somit über den Stößel 12 das Rückschlagventil öffnet. Aus diesem Grunde kann das Druckmittel aus den kolbenstangenseitigen Zylinderkammern in den Druckspeicher 8 einfließen.

Wird umgekehrt die Verbindungsleitung 6 drucklos gemacht, so kommt der Speicherdruck zur Wirkung. Er öffnet das Rückschlagventil 7 und beaufschlagt die Kolbenstangenseite der Hubzylinder. Diese bewegen sich somit nach unten. Das Druckmittel aus den kolbenseitigen Kammern wird über die Verbindungsleitungen 1, 6 und die Rücklaufleitung 5 ausgestoßen.

In beiden Bewegungsrichtungen ist eine stufenlose Einstellung der Kolbenstangen möglich, indem das Steuerventil 3 in seine dritte Stellung gebracht wird, bei dem die Verbindungsleitung 6 gesperrt ist. Die Kolben sind dabei förmlich arretiert, wenn man von der Möglichkeit einer gegensinnigen Bewegung infolge der Verbindungsleitungen 1 und 2 einmal absieht, die aber bei der vorgesehenen Anwendung nicht stört. Das Druckmittel in den kolbenseitigen Kammern ist einerseits durch das Steuerventil 3 und andererseits durch den Kolben 13 eingeschlossen. Das Druckmittel in den kolbenstangenseitigen Kammern ist wegen des sperrenden Rückschlagventils eingeschlossen. Damit ist eine ausreichende Sicherheit für die Beibehaltung der jeweiligen Stellung der Kolben gegeben und eine zusätzliche mechanische Sicherung normalerweise entbehrlich.

1: Verbindungsleitung
2: Verbindungsleitung
3: 3Wege/3Stellungs-Steuerventil
4: Druckquelle
5: Rückleitung
6: Verbindungsleitung
7: hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil
8: elastischer Druckspeicher
9: Verbindungsleitung
10: Kugel
11: Feder
12: Stößel
13: Kolben
14: Zylinder
15: Kanal

Claims

Hydraulische Steueranordnung für wenigstens einen doppelwirkenden Hubzylinder, gekennzeichnet durch ein 3Wege/3Stellungs-Steuerventil (3) zur Betätigung des Hubzylinders, einen elastischen Druckspeicher (8) und ein über einen Steueranschluß (9) hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil (7), das öffnet, wenn Betriebsdruck am Steueranschluß (9) anliegt, wobei die kolbenseitige Kammer des Hubzylinders und der Steueranschluß (9) des Rückschlagventils (7) mit dem Steuerventil (3) verbunden sind und die stangenseitige Kammer des Hubzylinders über das Rückschlagventil (7) in Schließrichtung desselben mit dem Druckspeicher (8) verbunden ist.
Anwendung der hydraulischen Steueranordnung nach Anspruch 1 bei einer an einem Schlepper betriebenen landwirtschaftlichen Maschine.
Anwendung der hydraulischen Steueranordnung nach Anspruch 1 zur Betätigung der Knickdeichsel eines Ladewagens.