DE3722206A1 - Steuereinrichtung fuer die betaetigung von magnetventilen an nutzfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Be­ tätigung von Magnetventilen zur Beaufschlagung von hydrau­ lischen Stellzylindern und/oder -motoren an Nutzfahrzeugen, insbesondere Ackerschleppern, mit einem aus einer federzen­ trierten Ausgangsstellung bewegbaren Steuerhebel, dessen Bewegung mittels eines Spannungsteilers in eine der Hebel­ bewegung proportionale Spannung umgesetzt wird, die zur An­ steuerung eines Magnetventils dient, welches in der Ausgangs­ stellung des Steuerhebels seine Neutralstellung einnimmt, ge­ meinsam mit dem Steuerhebel in einer vorbestimmten Schaltstel­ lung (Heben) mittels einer Restvorrichtung arretiert ist, die ein unter der aufhebbaren Kraft einer Feder mit einer Nocken­ kurve zusammenarbeitendes Rastelement aufweist, und nach Ent­ lastung des Rastelementes unter dem Einfluß des sich nach be­ endeter Verstellung des Stellzylinders bzw. des Stellmotors aufbauenden Druckes gemeinsam mit dem Steuerhebel in die Neu­ tralstellung zurückkehrt.

Um den Fahrer eines Nutzfahrzeuges bei seiner vielseitigen Tätigkeit wirksam zu entlasten, werden die Steuerhebel zur Betätigung der verschiedensten von dem Nutzfahrzeug mitge­ führten hydraulischen Arbeitsgeräte in ihrer Endstellung arre­ tiert. Der Fahrer ist somit nicht gezwungen, während der Aus­ führung des eingeleiteten Arbeitsvorganges den Hebel ständig in der Betätigungsstellung zu halten und kann sich während die­ ser Zeit auch anderen Tätigkeiten widmen. Nach der Beendigung von Arbeitsvorgängen, für die hydraulische Leistung benötigt wird, wird durch den erfolgenden Druckanstieg das betätigte Steuer­ ventil durch eine integrierte Rastvorrichtung hydraulisch ent­ rastet und in seine Neutralstellung zurückgestellt. Es ist sinnvoll, den Fahrer hiervon unverzüglich zu unterrichten, weil es diesem so erspart bleibt, die Beendigung des Arbeit­ vorganges von der erreichten Position des Arbeitsgerätes bzw. von deren Änderung abzuleiten. Die Unterrichtung erfolgt über die Position des Steuerhebels dadurch, daß der Steuerhebel an­ läßlich der Entrastung des Steuerventils ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird, sofern er vom Fahrer nicht festgehalten wird. In diesem Falle würde allerdings das Steuerventil eingeschaltet bleiben und das Hydrauliköl aufgrund der sich ständig umsetzenden hydraulischen Leistung relativ ho­ he Temperaturen annehmen, was unerwünscht ist.

Bei bekannten Steuereinrichtungen dieser Art erfolgt die Ver­ stellung des Steuerventils über ein mit dem Steuerhebel ver­ bundenes mechanisches Gestänge, das auch die Rückstellung des Steuerhebels bewirkt, wenn das Steuerventil entrastet. Derarti­ ge mechanische Gestänge haben jedoch bei Fahrzeugen mit einer gegenüber dem Fahrzeugchassis relativ weich gelagerten Fahrer­ kabine den Nachteil, daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine unerwünschte Verstellung des Gestänges durch Re­ lativbewegungen der Fahrerkabine zu vermeiden. Außerdem bedingt die notwendige Durchführung des Gestänges durch die Kabinenwand bzw. -boden einen Durchbruch, der die Geräuschisolierung der Fahrerkabine beeinträchtigt und so den Geräuschpegel innerhalb der Fahrerkabine ungünstig beeinflußt.

Um die Geräuschdämmung der Fahrerkabine zu verbessern, aber auch um freier in der Anordnung der Ventile außerhalb der Fahrerka­ bine zu sein, ist man bereits dazu übergegangen, elektrisch betätigte Magnetventile zu verwenden, die jeweils von einem Spannungsteiler (Potentiometer) angesteuert werden, der mit dem Steuerhebel verstellt wird. Bei dieser Steuerungsart ist allerdings keine zwangsläufige Verbindung zwischen dem Steu­ erhebel und dem Schieber des Magnetventils vorhanden, so daß nach erfolgter Entrastung des Schiebers dieser zwar in seine Neutralstellung, nicht jedoch der Steuerhebel in seine Aus­ gangsstellung zurückkehrt. Die Bedienungsperson erhält somit keine direkte Rückmeldung über die Beendigung des eingeleite­ ten Arbeitsvorganges, sondern muß sich diese Information durch aufmerksame Beobachtung des Arbeitsgerätes verschaffen, wenn eine zeitlich möglichst effektive Arbeitsweise erwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der ein­ gangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie sich ver­ hält, als ob eine mechanische Verbindung zwischen dem Steuer­ hebel und dem Magnetventil bestehen würde.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Rastvor­ richtung unmittelbar auf den Steuerhebel einwirkt und durch ein elektrisch betätigbares, in betätigtem Zustand das Rastelement (Rastkugel) entlastendes Stellglied (Hubmagnet) wirkungslos machbar ist, wobei die Ansteuerung des Stellgliedes (Hubmagnet) über einen auf den Arbeitsdruck des Stellzylinders ansprechen­ den Druckschalter erfolgt.

Dadurch, daß die Rastvorrichtung nunmehr dem Steuerhebel zuge­ ordnet ist, ergibt sich der Vorteil einer technisch einfache­ ren Bauweise der Steuerventile und Reduzierung der zur Verfü­ gung zu stellenden Ventiltypen, da die Magnetventile grundsätz­ lich keine hydraulische Entrastung mehr aufweisen brauchen.

Trotzdem ist bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung eben­ so wie bei den Steuereinrichtungen mit mechanischer Übertragung der Steuerbewegung eine anwenderfreundliche Rückstellung des Steuerhebels nach Beendigung des Arbeitsganges gegeben.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist im Kennzeichen des Anspruches 2 wiedergegeben.

Das Merkmal des Anspruches 3 verhindert, daß das in seine Schaltstellung für Senken geschaltete Magnetventil unbeabsich­ tigt mit dem in die Schaltstellung für Heben geschaltete Mag­ netventil in seine Neutralstellung zurückkehrt.

Eine besonders einfach wirkungslos machbare Rastvorrichtung ist im Kennzeichen des Anspruches 4 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, mit einem kardanisch auf­ gehängten, in vier verschiedene Richtungen verstellbaren Steuerhebel, der mit einer Ku­ gelkalotte zusammenarbeitet, und

Fig. 2 eine Ansicht der in die Ebene projezierten Oberfläche der Kugelkalotte gemäß Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung umfaßt ein zweitei­ liges Gehäuse, bestehend aus einer unteren Gehäusehälfte 1 und einer damit verschraubten oberen Gehäusehälfte 2. Die obere Gehäusehälfte 2 weist in ihrer oberen Wandung einen Durchbruch auf, in dem sich eine kardanische Lagerung für den Steuerhebel 3 befindet. Der Steuerhebel 3 ist dazu mit­ tels einer quer verlaufenden Achse 4 in einem Rahmen 5 ge­ lagert, der seinerseits durch nach außen gerichtete, senk­ recht zur Achse 4 und zur Längsachse des Steuerhebels 3 ver­ laufende Zapfen 6 in Bohrungen der oberen Gehäusehälfte 2 drehbar gelagert ist. Auf diese Weise kann der Steuerhebel 3 ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung um den als Schnittpunkt der Achse 4 mit den Zapfen 6 defi­ nierten Schwenkpunkt 7 nach vorn (in die Zeichenebene hinein) und hinten (aus der Zeichenebene heraus) sowie gleichzeitig nach rechts oder links verschwenkt werden. In der Ausgangs­ stellung ist der Steuerhebel 3 durch mehrere Zugfedern 8, die oberhalb der kardanischen Lagerung und an der Gehäusehälfte 2 angreifen, zentriert. Aus einer ausgelenkten Schwenkstellung heraus wird der Steuerhebel 3 nach seiner Freigabe von den Zugfedern 8 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt. Eine Gumminstulpe 9 sorgt in diesem Bereich dafür, daß kein Schmutz oder dergleichen in das Innere des Gehäuses eindringen kann.

Jede Positionsänderung des Steuerhebels 3 wird über die Achse 4 bzw. die Zapfen 6 einem damit drehfest verbundenen Spannungs­ teiler (Potentiometer 10 bzw. 11) mitgeteilt. Jedes der Poten­ tiometer 10, 11 steht in elektrischer Verbindung mit einem pro­ portional ansteuerbaren Magnetventil, von denen allerdings nur das mit dem Potentiometer 11 zusammenarbeitende Magnetventil 12 gezeigt ist. Das Magnetventil 12 liegt in einer Hydrauliklei­ tung von einer Pumpe 13 des Fahrzeuges zu einem Stellzylinder 14, beispielsweise einem Hubzylinder für einen Frontlader, und besitzt drei Schaltstellungen, von denen die mittlere, fe­ derzentrierte Neutralstellung "N" einen verlustarmen Hydrau­ likbetrieb gewährleistet, während der zweiten Schaltstellung "S" eine Betätigung des Stellzylinders 14 im Sinne eines Sen­ kens und der dritten Schaltstellung "H" eine Betätigung des Stellzylinders 14 im Sinne eines Hebens zugeordnet ist. Wenn also der Steuerhebel 3 um ein bestimmtes Maß gegen die Kraft der Federn 8 aus seiner Ausgangsstellung ausgeschwenkt wird, so wird über das dabei betätigte Potentiometer 10 bzw. 11 das zugehörige Magnetventil 12 entsprechend der Auslenkung des Steuerhebels 3 betätigt.

Der unterhalb der kardanischen Lagerung befindliche Bereich 3 a des Steuerhebels 3 ist rohrförmig und nimmt eine Rastvorrich­ tung mit einer längsverschiebbaren Hülse 15 auf, die in ihrem unteren Endbereich zur Aufnahme einer Rastkugel 16 ausgebildet ist. Auf der anderen Seite der Hülse 15 befindet sich ein Stös­ sel, bestehend aus einer Platte 17 und einer Stange 18, die mit einem ortsfesten Hubmagneten 19 zusammenwirkt. Im entregten Zu­ stand des Hubmagneten 19 liegt die Platte 17 unter der Kraft einer sich am Hubmagneten 19 abstützenden Feder 20 an der Hül­ se 15 an und drückt diese mitsamt der Rastkugel 16 gegen eine Nockenkurve. Im erregten Zustand des Hubmagneten 19 wird die Platte 17 gegen die Kraft der Feder 20 von der Hülse 15 abge­ hoben, so daß die Anpreßkraft der Rastkugel 16 auf die Nocken­ kurve entfällt und die Rastvorrichtung unwirksam ist. Die Steuerung des Hubmagneten 19 erfolgt durch einen Druckschal­ ter 21, der an den Stellzylinder 14 bzw. eine zu diesem füh­ rende Druckmittelleitung angeschlossen ist und bei Erreichen eines bestimmten vorgebbaren Druckes ein elektrisches Ansteu­ ersignal für den Hubmagneten 19 liefert.

Die Nockenkurve, mit der die Rastkugel 16 zusammenarbeitet, ist als Kugelkalotte 22 ausgebildet, die sich in der unte­ ren Gehäusehälfte 1 befindet und deren Mittelpunkt mit dem Schwenkpunkt 7 des Steuerhebels 3 zusammenfällt. Inmitten der Kalottenfläche befindet sich eine aus einer ringwallför­ migen Raste 23 gebildete Vertiefung, in der sich in der Aus­ gangsstellung des Steuerhebels 3 die Rastkugel 16 befindet. Die Höhe der Raste 23 ist so bemessen, daß die Kraft der Fe­ dern 8 ausreicht, den ausgelenkten Steuerhebel 3 nach der Freigabe in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Diese Ra­ ste 23 stellt somit eine Sicherheit dagegen dar, daß aufgrund von Erschütterungen des Fahrzeuges oder dergleichen keine un­ beabsichtigte Verstellung des Steuerhebels 3 erfolgen kann.

Um den Steuerhebel 3 in seiner maximal ausgelenkten Schwenk­ stellung festzusetzen, sind in entsprechender Entfernung vom Mittelpunkt der Kugelkalotte 22 aus wallartigen Rasten 24, 25, 26, 27 gebildete Rastrinnen 24 a, 25 a, 26 a, 27 a vorgesehen. Die Rastrinnen 24 a-27 a sind, wie Fig. 2 an der in die Ebene pro­ jizierte Kugelkalotte 22 zeigt, in quadratischer Weise ange­ legt und für die Rastkugel 16 nur durch einen erhöhten Schalt­ druck am Steuerhebel 3 zugänglich. Dabei wird die Hülse 15 vorrübergehend in den Steuerhebel 3 zurückgeschoben. Zum Ent­ rasten des Steuerhebels 3 wird die Hülse 15 durch eine ent­ sprechende Hubbewegung der Stange 18 soweit freigegeben, daß der Steuerhebel 3 unter der Kraft der Federn 8 in seine Aus­ gangsstellung zurückkehren kann.

Des öfteren ist es notwendig, den einen der Stellzylinder, die von der Steuereinrichtung betätigbar sind, im Sinne eines Hebens und den anderen Stellzylinder im Sinne eines Senkens zu betätigen. In den Fällen, in denen die letztgenannte Betriebsweise auch benutzt wird, um Arbeitsgeräte in ei­ ner sog. Schwimmstellung zu führen, in der sie sich bezüg­ lich ihrer Lage dem Boden anpassen können, ist eine selbst­ tätige Rückstellung des angesteuerten Magnetventils jedoch unerwünscht. Um sicherzustellen, daß das eine in der Schalt­ stellung "S" (Senken) befindliche Magnetventil auch dann in dieser Schaltstellung verbleibt, wenn das andere, zuvor in die Schaltstellung "H" (Heben) geschaltete Magnetventil nach der Beendigung der Hubbewegung in seine Neutralstellung (N) zurückkehrt, sind die Rasten 24-27 mit unterschiedlichen Wirkhöhen versehen. Dabei weisen die Rasten 24, 25, deren Widerstand bei einer Verschwenkung des Steuerhebels 3 im Sin­ ne einer Hubbewegung (H) des zugehörigen Stellzylinders über­ wunden werden muß, eine geringere Wirkhöhe auf als die beiden anderen parallel dazu verlaufenden Rasten 26, 27. Der vom Mag­ neten 19 initiierte Hub der Stange 18 ist mit dieser geringen Wirkhöhe so abgestimmt, daß bei erregtem Hubmagneten 19 die in einem der Eckpunkte der Kugelkalotte 22 eingerastete Rast­ kugel 16 zwar über die niedrigen Rasten 24, 25 (Pfeil (28)) hinwegbewegt wird nicht jedoch über die höheren Rasten 26, 27. Zur Beendigung der Betriebsweise "Schwimmstellung" und Überwindung der Rasten 26, 27 ist der Steuerhebel 3 mit erhöhter Kraft in Richtung Ausgangsstellung zu verschwenken.

Claims (4)

1. Steuereinrichtung für die Betätigung von Magnetventilen zur Beaufschlagung von hydraulischen Stellzylindern und/oder -motoren an Nutzfahrzeugen, insbesondere Ackerschleppern, mit einem aus einer federzentrierten Ausgangsstellung be­ wegbaren Steuerhebel, dessen Bewegung mittels eines Spannungs­ teilers in eine der Hebelbewegung proportionale Spannung um­ gesetzt wird, die zur Ansteuerung eines Magnetventils dient, welches in der Ausgangsstellung des Steuerhebels seine Neu­ tralstellung einnimmt, gemeinsam mit dem Steuerhebel in einer vorbestimmten Schaltstellung (Heben) mittels einer Rastvor­ richtung arretiert ist, die ein unter der aufhebbaren Kraft einer Feder mit einer Nockenkurve zusammenarbeitendes Rastele­ ment aufweist, und nach Entlastung des Rastelementes unter dem Einfluß des sich nach beendeter Verstellung des Stellzylinders aufbauenden Druckes gemeinsam mit dem Steuerhebel in die Neu­ tralstellung zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung unmittelbar auf den Steuerhebel (3) einwirkt und durch ein elektrisch betätigbares, in betätigtem Zustand das Rastelement (Rastkugel (16)) entlastendes Stell­ glied (Hubmagnet (19)) wirkungslos machbar ist, wobei die An­ steuerung des Stellgliedes (Hubmagnet (19)) über einen auf den Arbeitsdruck des Stellzylinders (14) ansprechenden Druck­ schalter (21) erfolgt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines verschwenkbaren, in mehr als zwei Richtungen aus der Ausgangslage bewegbaren Steuerhebels (3) die Rastvorrichtung eine Kugelkalotte (22) aufweist, deren Mittelpunkt mit dem Schwenkpunkt des Steuerhebels (3) zusam­ menfällt, und deren Oberfläche quer zu den Bewegungsrichtun­ gen des Steuerhebels (3) verlaufende , Rastrinnen (24 a-27 a, bildende Rasten 24-27) aufweist, und daß die Rastkugel (16) in dem der Kugelkalotte (22) zugewandten Endbereich des Steu­ erhebels (3) längsverschiebbar gelagert ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei parallel zueinander verlaufende Rasten (24, 26 bzw. 25, 27) unterschiedliche Wirkhöhen aufweisen, wobei die Höhe der der Schaltstellung "Heben" des einen Magnetven­ tils (12) zugeordneten Raste (24) kleiner ist als die der kreuzenden Raste (27), deren Wirkhöhe so beschaffen ist, daß der Steuerhebel (3) bei erregtem Stellglied (Hubmagnet (19)) in seiner das zugeordnete andere Magnetventil in die Schalt­ stellung "Senken" schaltenden Raststellung gerastet bleibt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastkugel (16) in einer im Steuerhebel (3) längsver­ schiebbar geführten Hülse (15) festgelegt ist und über eine mit dem Hubmagneten (19) zusammenwirkende, bei entregtem Hub­ magneten (19) an der Hülse (15) anliegende Platte (17) von ei­ ner vorgespannten Feder (20) in Wirkstellung gehalten ist.