DE4406669C2 - Servohydraulisches Regelsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein servohydraulisches Regelsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige servohydraulische Regelungen finden insbesondere bei Nutzfahrzeugen Anwendung, die mit einem Arbeitsgerät, bspw. einem Hubwerk versehen sind, das über die Hydraulik­ anlage versorgt wird (SHR-Systeme).

So werden derartige SHR-Systeme bspw. bei Ackerschleppern eingesetzt, um die Dreipunktaufhängung mit den daran gekop­ pelten Peripheriegeräten oder einen Frontlader sowie Sei­ tenmähwerke etc. in einer gewünschten Relativposition zum Fahrzeug zu halten.

Die Position der Arbeitsgeräte wird bei den bekannten SHR- Systemen (DE 29 40 403 A1; DE 31 06 086 A1) über ein Hauptregelventil bestimmt, das in die Diagonale einer Wheatstone′schen Meßbrücke mit festen und veränderbaren Drosseln geschaltet ist.

Zur Veränderung der Hubwerksstellung wird eine der Drosseln über einen Sollwerthebel verstellt, wodurch die Meßbrücke aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Daraufhin verschiebt sich der Ventilschieber des Hauptregelventils solange aus seiner Neutralstellung, bis die hydraulische Meßbrücke abgeglichen ist, so daß an beiden Steuerseiten des Haupt­ regelventils wieder gleiche Steuerdrücke anliegen.

Beim Betrieb derartiger SHR-Systeme zeigte es sich, daß es durch ein unbeabsichtigtes Verstellen des Proportionalven­ tils oder des Sollwerthebels, bspw. verursacht durch Vibra­ tionen bei der Schlepperfahrt oder durch eine versehent­ liche Verstellung des Sollwerthebels beim Stillstand des Ackerschleppers, zu unbeabsichtigten Hubwerksabsenkungen oder -anhebungen kommen kann. Dies ist insbesondere dann gefährlich, wenn der Motor des Ackerschleppers in der Park­ position gestartet wird und dann mit Anlaufen der Hydrau­ likpumpe die vorgenannte Hubwerksabsenkung sehr schnell er­ folgt, so daß Personen, die sich im Bereich des Acker­ schleppers aufhalten, gefährdet sind.

In der nachveröffentlichten Anmeldung P 43 12 644 der An­ melderin wird eine Sicherheitsschaltung für ein servohy­ draulisches Regelsystem vorgeschlagen, bei der dem Hauptre­ gelventil eine Sicherheitsschaltung mit zwei Sicherheits­ ventilen vorgeschaltet ist, die ein Heben oder Senken des Hubwerks bei einer Regelabweichung am Kolben des Hauptre­ gelventils erst dann erlauben, wenn die Bedienperson den Stellhebel zur Einstellung des Sollwerts über die Neutral­ stellung hinweg verschoben hat. Erst durch das Durchfahren der Neutralstellung werden die beiden Sicherheitsventile entriegelt und die wirkenden Steuerdrücke an die Steuersei­ ten des Hauptregelventils angelegt. D.h. mit einfachen Wor­ ten, bei einem unbeabsichtigt verstellten Stellhebel kann eine Auslenkung des Hubwerks erst dann erfolgen, wenn der Benutzer den Stellhebel nochmals durch die Neutralstellung hindurch bewegt hat. Auf diese Weise ist ein unbeabsichtig­ tes Absenken oder Anheben des Hubwerks oder der Zusatzein­ richtungen zuverlässig verhindert.

Die vorbeschriebene Sicherheitsschaltung ist jedoch relativ aufwendig, da im Regelsystem zusätzlich noch zwei Sicher­ heitsventile mit den entsprechenden Steuerleitungen vor­ gesehen werden müssen.

Aus der DE 42 16 456 A1 ist ein servohydraulisches Hub­ werksregelsystem bekannt, bei dem einem Hauptregelventil eine Ventileinrichtung vorgeschaltet ist, die eine An­ steuerung des Hauptregelventils bei verstelltem Sollwert­ hebel erst dann erlaubt, wenn der Sollwerthebel nach dem Einschalten des Hydrauliksystems wieder in seine Ursprungs­ lage zurückbewegt wird. Eine Aufhebung der Sperrung er­ folgt somit durch eine gewollte oder ungewollte Bewegung des Sollwerthebels bei eingeschaltetem Hydrauliksystem in seine Ursprungslage.

Die US 4 936 032 offenbart ein Sicherheitsventil für einen Hydraulikkreislauf, mittels dem verhindert wird, daß bei einem Leitungsbruch Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer 1a unkontrolliert ausströmt und somit die Last ungewollt abgesenkt wird, und desweiteren im Fall eines Überdrucks der Kammer Hydraulikflüssigkeit über ein Ventil in den Tank entspannt werden kann. Dieses Ventil ist als Absperr­ einrichtung für den Fall eines Leitungsbruches oder für den Fall eines unbeabsichtigten Überdruckes im System vorgese­ hen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein servohydraulisches Regelsystem und ein damit versehenes Nutzfahrzeug zu schaffen, das bei minimalem schaltungstechnischen Aufwand den bestehenden Sicherheitsanforderungen genügt.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Regelsystems durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich das Nutzfahrzeugs durch die Merkmale des Patentanspruchs 11 gelöst.

Durch die Maßnahme, eine Absperreinrichtung im Steuerkreis des Proportionalventils vorzusehen, wird dieses bei betä­ tigter Absperreinrichtung in seiner Neutralstellung gehal­ ten, auch wenn die Sollwert-Hebeleinrichtung aus der oder durch die Nullage bewegt wird. Der Steuerdruck wirkt nur dann auf das Proportionalventil, wenn die Absperreinrich­ tung manuell aufgehoben wird.

Durch die Erfindung wird eine Sicherheitsschaltung zur Ver­ fügung gestellt, die auf denkbar einfache Weise eine ver­ sehentliche Betätigung der Zusatzaggregate eines Nutzfahr­ zeugs zuverlässig verhindert.

Eine besonders einfache Schaltung erhält man, wenn die Si­ gnaldruckleitung und die Referenzdruckleitung zusammenge­ führt werden, und die Absperreinrichtung in diesem gemein­ samen Leitungsabschnitt angeordnet wird.

Alternativ dazu können jedoch auch getrennte Absperrein­ richtungen in der Signaldruckleitung und in der Referenz­ druckleitung vorgesehen werden.

Der Steuerkreis des Proportionalventils wird vorteilhafter­ weise als Wheatstone′sche Meßbrücke gemäß den Patentan­ sprüchen 4 und 5 ausgebildet, wobei die Steuerdrücke an der Diagonale abgegriffen werden.

Eine besonders einfache Schaltung erhält man, wenn der Pi­ lotdruck als Referenzdruck an eine Teilfläche des Ventil­ schiebers des Proportionalventils geführt ist.

Eine besonders variable Schaltung ermöglicht die Weiter­ bildung, gemäß der die Meßbrücke neben dem Zweig für den Referenzdruck zwei weitere parallel geschaltete Zweige ent­ hält, wobei ein Zweig der Meßbrücke für eine Kraftregelung und der andere Zweig der Meßbrücke für eine Lageregelung vorgesehen sein kann.

Vorteilhafterweise wird als Absperreinrichtung ein Wegeven­ til mit einer Sperr- und einer Durchflußeinrichtung verwen­ det, das bei Abschalten der Stromversorgung selbsttätig in die Sperrstellung gebracht wird und an dessen Steuerseite in der Durchflußstellung der Referenzdruck anliegt, so daß das Ventil bei anliegendem Referenzdruck in der Durchfluß­ stellung bleibt.

Durch die Anordnung der Absperreinrichtung im rückwärtigen Bereich des Bedienplatzes des Fahrers gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11 kann bei Nutzfahrzeugen, bspw. Ackerschleppern, mit einem am Heck angeordneten Arbeits­ gerät die Bediensicherheit wesentlich verbessert werden, da sich der Fahrer zum Außer-Betrieb-Setzen der Sicherheits­ schaltung aus seiner normalen Arbeitsstellung nach hinten drehen muß, um die Absperreinrichtung zu betätigen. Diese nach hinten gerichtete Haltung wird der Fahrer immer dann einnehmen müssen, wenn er mit dem am Heck angeordneten Ar­ beitsgerät arbeiten möchte.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze von Meßbrückenschaltungen, die im erfindungsgemäßen Regelsystem verwendbar sind;

Fig. 2 eine weitere Variante mit einer sog. Halbbrücke;

Fig. 3 eine Teildarstellung eines konkreten erfindungsge­ mäßen Regelsystems und

Fig. 4 einen weiteren Teil des Regelsystems aus Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung für ein Regel­ system wird im folgenden am Beispiel eines Ackerschleppers beschrieben, der mit einem an- oder absenkbaren Zusatz­ aggregat, wie bspw. einem Pflug, versehen ist, das an der Dreipunkt-Aufhängung am Heck des Ackerschleppers befestigt ist.

In den Fig. 1 und 2 sind unterschiedliche Meßbrückensysteme zur Ansteuerung eines Proportionalventils 10 gezeigt.

In Fig. 1 ist mit durchgezogenen Linien eine Schaltung ge­ zeigt, bei der das Proportionalventil 10 in die Diagonale der Meßbrücke geschaltet ist. Die Meßbrücke wird von einem gemeinsamen Leitungsabschnitt 12 gespeist, in dem der Pi­ lotdruck P1 herrscht. Der Leitungsabschnitt 12 verzweigt sich in die beiden Zweige 12a, 12b der Meßbrücke, in denen jeweils zwei Stromregelventile, bspw. Drosseln 16, 18 (im Zweig 12b) und Drosseln 20, 22 (im Zweig 12a) hinter­ einandergeschaltet sind. Die beiden Zweige 12a, 12b sind zu einem Tank T geführt.

Die beiden Drosseln 16, 18 des Zweigs 12b der Meßbrücke sind vorzugsweise einstellbar ausgeführt, so daß sich zwi­ schen den beiden Drosseln ein vorbestimmter Druckabfall ergibt, der bspw. P/2 betragen kann. Dieser voreinstell­ bare Steuerdruck liegt als Referenzdruck X1 an der in Fig. 1 rechten Steuerseite des Proportionalventils 10 an. Durch die Einstellbarkeit ist eine Abgleichung, Justierung der Meßbrücke ermöglicht.

Die Drossel 20 des anderen Zweigs 12a der Meßbrücke ist mit einem Sollwerthebel verbunden, der von der Bedienperson des Nutzfahrzeugs, bspw. zum Anheben oder Absenken einer Last verstellt wird. Die im Zweig 12a der Meßbrücke stromabwärts der Drossel 20 angeordnete Drossel 22 ist mit einem Sensor, im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Lagesensor, gekoppelt, über den die Stellung des Hubwerks erfaßt wird.

Zwischen den beiden Drosseln 20, 22 wird ein Signal- oder Steuerdruck X2 abgegriffen, der zur anderen Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt ist.

Wenn die Meßbrücke abgeglichen ist, sind die beiden an den Steuerseiten anliegenden Drücke gleich hoch (X1 = X2), so daß sich das Proportionalventil in seiner Neutralstellung N befindet.

Falls der Bediener den Sollwerthebel verstellt, wird der wirksame Durchmesser der Drossel 20 verstellt, wodurch der Steuerdruck X2 verändert wird, während der Referenzdruck X1 konstant bleibt - die Meßbrücke befindet sich im Ungleich­ gewicht. Aufgrund der resultierenden Regelabweichung (X1-X2 = 0) wird der Kolben aus der Neutralstellung, je nach Stellung des Sollwerthebels, in die Absenkstellung S oder in die Hebestellung H gebracht, wodurch die Last abgesenkt bzw. angehoben wird. Der Ventilschieber des Proportional­ ventils 10 wird solange ausgelenkt, bis der über den Soll­ werthebel eingegebene Sollwert am Verbraucher erreicht wird. Die Meßbrücke befindet sich dann wieder im Gleichge­ wicht (X2 = X1), in der sich der Ventilschieber des Propor­ tionalventils 10 in seiner Neutralstellung befindet.

In Fig. 1 ist gestrichelt eine weitere Variante einer Meß­ brücke eingezeichnet, bei der vom gemeinsamen Leitungsab­ schnitt 12 ein dritter Zweig 12c abzweigt. In diesem sind ebenfalls zwei Verstelldrosseln 24, 26 hintereinanderge­ schaltet, wobei die stromaufwärtige Drossel 24 wiederum mit einem oder dem Sollwerthebel verbunden ist. Die Drossel 26 ist mit einem Lagesensor verbunden, der die Lage eines Zusatzaggregats erfaßt.

Durch die beiden parallel geschalteten Zweige 12a, 12c kann sowohl eine Lageregelung (Drosseln 20, 22) als auch eine Kraftregelung (Drosseln 24, 26) durchgeführt werden.

In der Diagonalen zwischen den Zweigen 12a, 12c befindet sich ein Wechselventil 27, das je nach Bauweise entweder den höheren, zwischen den Drosselpaaren 20, 22; 24, 26 herrschenden Druck oder den niedrigeren der beiden Drücke (invertiertes Wechselventil) abgibt. Dieser vom Wechselven­ til 27 abgegebene Druck wird bei der gestrichelt gezeichne­ ten Variante als Steuerdruck X2 zur in Fig. 1 linken Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt.

Bei dieser Variante wird somit je nach Bauart des Wechsel­ ventils 27 entweder der Druck im Lagezweig oder der Druck im Kraftzweig als Steuerdruck X2 zum Proportionalventil 10 geführt.

In Fig. 2 ist eine dritte Variante gezeigt, bei der eine sog. Halbbrücken-Schaltung verwendet ist.

Eine derartige Halbbrücken-Schaltung unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Vollbrücken darin, daß in dem den Re­ ferenzdruck führenden Zweig 12b keine Drosseln angeordnet sind, sondern der Pilotdruck P1 direkt an den Ventil­ schieber des Proportionalventils 10 geführt ist. D.h., bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Referenzdruck X1 gleich dem Pilotdruck P1. Der Referenzdruck X1 wirkt jedoch nicht auf die volle Stirnfläche des Schiebers, sondern nur auf einen Teil der Schieberstirnfläche, bspw. die halbe Schie­ berfläche. Dadurch wird die auf den Ventilschieber des Proportionalventils 10 wirkende Kraft halbiert und wirkt als Referenz gegen die aus dem Steuerdruck X2 resultierende Kraft, der am anderen Schenkel 12a der Meßbrücke abge­ griffen wird.

Diese Schaltungsvariante verlangt einen etwas geringeren schaltungstechnischen Aufwand als die Varianten aus Fig. 1. Selbstverständlich kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auch ein Kraftzweig und ein Lagezweig parallel zu­ einander geschaltet werden.

Gemäß der Erfindung wird nun im gemeinsamen Leitungsab­ schnitt 12 eine Abschalteinrichtung 1 vorgesehen, mittels der der gemeinsame Leitungsabschnitt 12 absperrbar ist.

Vorzugsweise wird hierzu ein 2/2-Wegeventil 28 verwendet, das von Hand gegen Federvorspannung aus seiner Sperrstel­ lung Z in die Durchflußstellung O bringbar ist. Stromab­ wärts des Wegeventils 28 zweigt eine Steuerdruckleitung 29 ab, die zu der gegen die Federvorspannung wirkenden Steuer­ seite des Wegeventils 28 zurückgeführt ist. Sobald das Wegeventil 28 in seine Durchlaßstellung O gebracht ist, wirkt somit der Pilotdruck P1 auf diese Steuerseite des Ventilschiebers, so daß dieser gegen die Federvorspannung in der Durchlaßstellung O gehalten wird. Erst bei der Redu­ zierung des Pilotdrucks P1 überwiegt die auf den Ventil­ schieber wirkende Federkraft die über die Steuerleitung 2a aufgebrachte Kraft, so daß das Wegeventil 28 selbsttätig wieder in seine Sperrstellung Z gebracht wird.

Alternativ zu diesem relativ einfachen Aufbau der Absperr­ einrichtung können entsprechende Schaltventile auch in den Zuleitungen zu den Steuerseiten des Proportionalventils 10 vorgesehen sein. Diese Lösungen bedingen jedoch einen er­ heblich größeren schaltungstechnischen Aufwand.

Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Sicherheitsschal­ tung beschrieben, wie sie bspw. im Hydrauliksystem eines Ackerschleppers mit einem Hubwerk Verwendung findet.

In Fig. 3 ist derjenige Teil der Hydraulikschaltung ge­ zeigt, in dem über eine Sollwert-Hebeleinrichtung 30 eine Veränderung der Druckverhältnisse in der dem Proportional­ ventil 10 vorgeschalteten Meßbrücke herbeiführbar ist.

Im Prinzip entspricht die in Fig. 3 dargestellte Schaltung derjenigen, die in den Fig. 1 und 2 erläutert wurde. Der Pilotdruck P1 wird über den gemeinsamen Leitungsabschnitt 12 hin zum Eingang der strichpunktiert angedeuteten Soll­ wert-Hebeleinrichtung 30 geführt, die einen nicht gezeigten Sollwerthebel hat, der mit der Ventil-/Stromregler-Kombina­ tion der Meßbrücke in Wirkverbindung steht.

Durch die in Fig. 3 gezeigte Sollwert-Hebeleinrichtung 30 mit den dazugehörigen Steuerleitungen ist eine sog. Misch­ regelung ermöglicht, die eine reine Kraftregelung oder eine reine Lageregelung und dazu eine Kombination beider Rege­ lungsarten zuläßt. Dazu kann die Sollwert-Hebeleinrichtung 30 neben dem Sollwerthebel einen weiteren Vorwählhebel haben, in dessen beiden äußersten Stellungen jeweils eine Regelungsart (Kraft/Lage) und in den Zwischenstellungen des Vorwählhebels die Kombination beider Regelungsarten er­ folgt. So kann bei großem Zugwiderstand die eingeschaltete Lageregelung kurzzeitig durch die Kraftregelung überspielt werden. Umgekehrt haben bei normalem Bodenwiderstand (bei der Verwendung eines Pfluges) die Impulse des Kraftsensors der Kraftregelung keinen Einfluß auf die Regelung.

Die Ventil-/Stromregler-Kombination hat eine mechanisch ge­ koppelte Wegeventilkombination mit einem Absperrventil 32, das eine Sperrstellung Z und eine Durchlaßstellung O auf­ weist. Dieses ist mechanisch mit einem 3/2-Wegeventil 34 gekoppelt, das ebenfalls eine Sperrstellung und eine Durch­ laßstellung hat. Im Leitungsabschnitt zwischen dem Absperr­ ventil 32 und dem 3/2-Wegeventi1 34 zweigen zwei Leitungs­ abschnitte 12a, 12c ab, die das 3/2-Wegeventil 34 umgehen. In den Leitungsabschnitten 12a, 12c sind die Stromregel­ einrichtungen der Meßbrücke für eine Lage- bzw. Kraft­ regelung vorgesehen. Von Anschlüssen C, D des Wegeventils 34 ist ein Leitungsabschnitt 36a zum Zweig 12c und ein Leitungsabschnitt 36b zum Zweig 12a der Meßbrücke geführt. D.h., der gemeinsame Leitungsabschnitt 12 verzweigt im Bereich der Sollwert-Hebeleinrichtung 30 in die Zweige 12a, 12c der Meßbrücke, die das Wegeventil 34 umgehen. Ein Zweig des gemeinsamen Leitungsabschnitts 12 ist jedoch auch an den Eingang B des Wegeventils 34 geführt, dessen Anschlüsse C, D mit den Schenkeln 12a, 12c verbunden sind.

Im Bereich zwischen der Abzweigung der Leitungsabschnitte 12a, 12b vom gemeinsamen Leitungsabschnitt 12 und dem Verknüpfungspunkt zwischen den Leitungsabschnitten 36a, 36b mit den entsprechenden Teilabschnitten 12a bzw. 12b sind verstellbare Regelblenden 20, 24 vorgesehen, die mit dem Sollwerthebel (nicht gezeigt) in Wirkverbindung stehen. Dabei ist im Zweig 12a der Meßbrücke die verstellbare Blen­ de 24 und im Zweig 12c der Meßbrücke die verstellbare Blende 20 geschaltet. Stromabwärts der Zusammenführung der Leitungsabschnitte 36a, 36b mit den Zweigen 12a, 12c der Meßbrücke sind die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Stromregeleinrichtungen 22, 26 angeord­ net, die mit Sensoren in Wirkverbindung stehen.

Dabei ist in dem Zweig 12c eine verstellbare Regelblende 22 angeordnet, die mit einem Kraftsensor zur Erfassung der auf das Hubwerk wirkenden Kraft in Wirkverbindung steht. Dieser Kraftsensor kann bspw. ein Dehnungsmeßstreifen sein, der auf dem Gestänge der Dreipunktaufhängung befestigt ist und dessen Verformung erfaßt.

In dem der Lageregelung zugeordneten Zweig 12a der Meß­ brücke ist als Stromregeleinrichtung eine Verstelldrossel 26 angeordnet, die mit einem Sensor zur Erfassung der Hub­ werkslage verbunden ist. Die Verstelldrossel 26 mit dem Lagesensor ist mechanisch gekoppelt mit einem Endschalter 38, der - wie im weiteren noch ausführlich beschrieben wird - bei Erreichen einer Endlage des Hubwerks den Leistungs­ kreis zur Versorgung des Hubwerks mit Druckfluid unter­ bricht.

Der Endschalter 38 hat ein 2/2 Wegeventil, das in eine Steuerleitung 40 eingeschaltet ist. Der von einem Anschluß E des Endschalters 38 wegführende Leitungsabschnitt 40 ist zur Steuerseite einer Druckwaage 48 (Fig. 4) geführt, mit­ tels der der von der Pumpe gelieferte Hydraulikfluiddruck begrenzbar ist.

Der andere Anschluß F des Endschalters 38 führt zum Tank T, in dem auch die Leitungsabschnitte 12a, 12c stromabwärts der Regelblende 22 und der Verstelldrossel 26 münden.

Zwischen dem 2/2-Wegeventil 28 und der Sollwert-Hebelein­ richtung 30 zweigt von dem gemeinsamen Leitungsabschnitt 12 die Referenzdruckleitung 12b ab, die zu einer Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt ist. In der Referenz­ druckleitung 12b sind keine Stromregeleinrichtungen vorge­ sehen, so daß es sich ,bei der vorliegenden Schaltung um eine sog. Halbbrücke (s. Fig. 2) handelt, bei der der Pi­ lotdruck P1 als Referenzdruck X1 verwendet wird.

Von der Referenzdruckleitung 12b zweigt, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, eine Steuerleitung 29 ab, die zur Steuerseite des Wegeventils 28 zurückgeführt ist, so daß dieses in seiner Durchgangsstellung O bleibt, wenn sich der Pilotdruck P1 stromabwärts des Wegeventils 28 aufgebaut hat.

In der Diagonalen zwischen den beiden Zweigen 12a, 12c zur Kraft- bzw. Lageregelung des Hubwerks ist das invertierte Wechselventil 27 geschaltet, dessen Ausgang zur anderen Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß immer der niedrigere Druck an der Steuerseite des Proportionalventils 10 anliegt.

Die Ansteuerung des Proportionalventils 10 mit dem Refe­ renzdruck P1 (X1) und dem in der Steuerleitung 40 herr­ schenden Steuerdruck X2 wird im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, werden über das Proportionalven­ til 10 ein mit einer nicht gezeigten Pumpe in Verbindung stehender Leistungskreis (durchgezogene Linien) und ein Steuerkreis (gestrichelte Linien) geführt.

Das Proportionalventil 10 ist beim gezeigten Ausführungs­ beispiel als 6/3-Wegeventil ausgeführt, dessen Ventilschie­ ber über zwei Federn in die Neutralstellung N (s. Fig. 1 und 2) vorgespannt ist. Desweiteren ist die in Fig. 4 linke Steuerseite des Proportionalventils 10 über eine Steuer­ leitung 42 mit dem Ausgang des Wechselventils 27 verbunden, so daß an dieser Steuerseite der Steuerdruck X2 anliegt. Die andere, in Fig. 4 rechte Steuerseite des Proportional­ ventils 10 ist mit der Referenzdruckleitung 12b verbunden, wobei der Referenzdruck X1 nur auf einen Teilbereich des Ventilschiebers wirkt, während der Steuerdruck X2 auf die volle Fläche des Ventilschiebers wirkt. D.h., bei dieser Variante mit einer Halbbrücke zur Ansteuerung des Propor­ tionalventils 10 verbleibt dieses in seiner Neutralstellung N, wenn die aus den anliegenden Steuerdrücken resultieren­ den Kräfte gleich groß sind.

Die den Pumpendruck führende Leitung P ist mit dem Anschluß 1 des Proportionalventils 10 verbunden und erstreckt sich weiter von dem gegenüberliegenden Anschluß L hin zu einem entsperrbaren Sperrblock 44, der zur Absenkung des Hubwerks entsperrbar ist. Die Pumpenleitung P ist vom Sperrblock 44 weiter hin zum Verbraucher bspw. dem Hubwerk des Acker­ schleppers geführt. Die Aufsteuerung des Sperrblocks 44 erfolgt über eine Steuerleitung 46, die bei der Stellung S des Ventilschiebers des Proportionalventils 10 über die Anschlüsse J, G mit der den Pilotdruck P1 führenden Refe­ renzdruckleitung 12b verbunden ist. Der Steuerdruck zur Aufsteuerung des Sperrblocks 44 wird zwischen zwei Blenden 72a, 72b abgegriffen und über den Leitungsabschnitt 46a zum Sperrblock 44 geführt. Der die Blende 72a enthaltende Lei­ tungsabschnitt 46b ist zum Tank T des Hydrauliksystems ge­ führt.

Stromaufwärts (in Förderrichtung des Fluids gesehen) des Proportionalventils 10 zweigt von der Pumpenleitung P ein Leitungsabschnitt 47 ab, der zur Eingangsseite einer Druck­ waage 48 führt, die gegen Federvorspannung in ihre Absperr­ stellung Z vorgespannt ist. Der Ausgang der Druckwaage 48 ist an den Tank T angeschlossen.

Der Druckwaage 48 ist eine Blende 50 parallel geschaltet, die in der Abzweigungsleitung 52 liegt, die zur Steuer­ leitung 40 abzweigt, in der der Endschalter 38 angeordnet ist. Ein weiterer Abzweigungsabschnitt 54 der Steuerleitung 40 ist über eine Blende 56 hin zu einem Abschnitt der Pumpenleitung P stromaufwärts des Sperrblocks 44 geführt.

Zwischen der Blende 50 und der Abzweigung Y der Abzwei­ gungsleitung 52 von der Steuerleitung 40 wird ein Steuerdruck für die Druckwaage 48 abgegriffen, der diese zusätzlich zu einer Feder in die Absperrstellung vorspannt. Die andere Steuerseite der Druckwaage 48 ist mit dem Pum­ pendruck P beaufschlagt, der vom Leitungsabschnitt 47 abge­ griffen wird. Über den als Steuerdruck wirkenden Pumpen­ druck wird die Druckwaage 48 in Richtung ihrer Öffnungs­ stellung, in der der von der Pumpe kommende Fluidstrom in den Tank T entspannt wird, beaufschlagt.

Zwischen der Blende 56 und der Abzweigung Y zweigt eine Rücklaufleitung 58 ab, die zum Tank T geführt ist. In der Rücklaufleitung 58 ist ein 2/2-Wegeventil 60 angeordnet,das in seiner Durchgangsstellung (Fig. 4) die Rücklaufleitung 58 und damit den Abzweigungsabschnitt 54 mit dem Tank T verbindet. An der in Fig. 4 rechten Steuerseite des Wege­ ventils 60 liegt ein Steuerdruck an, der von der Abzwei­ gungsleitung 52 abgegriffen wird, während die Steuerleitung an der anderen Steuerseite zu einem Anschluß K des Pro­ portionalventils 10 und dann weiter über einen gegenüber­ liegenden Anschluß H zum Tank T geführt ist. Die Anschlüsse K, H des Proportionalventils 10 sind in der Neutralstellung N und in der Absenkstellung S des Ventilschiebers des Proportionalventils 10 miteinander verbunden.

In der Pumpendruckleitung P ist noch eine By-pass-Leitung 62 vorgesehen, die das Proportionalventil 10 umgeht und in der eine Blende 64 mit einem Rückschlagventil vorgesehen ist.

Die Funktionsweise dieses Hydrauliksystems soll im folgen­ den anhand der verschiedenen Schaltstellungen der Sollwert- Hebeleinrichtung 30 erläutert werden.

Bei Inbetriebnahme des Ackerschleppers befinden sich die Ventile 28, 32 und der Endschalter 38 in ihrer Sperr­ stellung. Das Wegeventil 60 ist in der in Fig. 4 gezeigten Durchlaßstellung O, in der die Leitungsabschnitte 56 und 54 zum Tank T hin entspannt sind. An den Steuerseiten des Proportionalventils 10 beträgt die Regelabweichung Null, so daß sich der Steuerschieber in der mittleren, d. h. der Neutralstellung N befindet. Da der an der in Fig. 4 rechten Seite der Druckwaage 48 anliegende Steuerdruck gleich Null ist und an der anderen Steuerseite der Pumpendruck anliegt, befindet sich die Druckwaage 48 in der Öffnungsstellung, in der der Pumpenstrom zum Tank T gefördert wird. In der Neutralstellung N sind die Anschlüsse K und H des Propor­ tionalventils 10 miteinander verbunden, so daß die in Fig. 4 linke Steuerseite des Wegeventils 60 zum Tank T entspannt ist, so daß letzteres in der gezeigten Durchgangsstellung des Ventilschiebers verbleibt.

Da das zur Absperrung des gemeinsamen Leitungsabschnitts 12 dienende Absperrventil 28 (Fig. 3) zunächst in seiner Sperrstellung verbleibt, kann sich im Steuerkreis, insbe­ sondere in der Meßbrücke, kein Steuerdruck aufbauen, der zu einer Verschiebung des Ventilschiebers des Proportional­ ventils 10 führen könnte. In dieser Stellung, d. h. bei ab­ gesperrtem Wegeventil 28 hat die Stellung der Sollwert- Hebeleinrichtung 30 keinerlei Einfluß auf die Regelab­ weichung am Proportionalventil 10.

Erst nachdem das Wegeventil 28 von Hand in die Durchlaß­ stellung O gebracht ist, wird der Steuerkreis des Pro­ portionalventils 10 mit Hydraulikfluid versorgt.

Falls das Absperrventil 32 in seiner Sperrstellung Z ist, ist die Hydraulikfluidzufuhr hin zur Meßbrücke abgesperrt. Über die Referenzdruckleitung 12b liegt der Pilotdruck P1 an der in Fig. 4 rechten Steuerseite des Proportionalven­ tils 10 an, während die andere Steuerleitung 42 drucklos ist. Infolgedessen wird der Ventilschieber des Proportio­ nalventils 10 nach rechts in die Hebestellung gebracht, in der die Anschlüsse 1 und L sowie 1 und K miteinander ver­ bunden sind, während die Anschlüsse J, G und H des Pro­ portionalventils 10 abgesperrt sind. In dieser Hebestellung wird das Hydraulikfluid durch die Pumpenleitung P hin zum Verbraucher gefördert, so daß das Hubwerk angehoben wird, bis der Endschalter 38 tätig wird, um den weiteren Hub des Hubwerks zu begrenzen.

Während des Anhebens des Hubwerks herrscht in der vom Anschluß K des Proportionalventils 10 zur Steuerseite des Wegeventils 60 führenden Steuerleitung der Pumpendruck P, so daß der Ventilschieber des Wegeventils 60 in seine Sperrstellung gebracht wird, so daß eine Entspannung des Drucks in den Steuerleitungen 40, 58 und 52 nicht über die Rücklaufleitung 58 zum Tank T hin erfolgt. Dadurch wird die Druckwaage 48 in ihrer Absperrstellung gehalten, so daß der vollständige Fluidstrom hin zum Verbraucher gefördert wird, bis die Endposition oder eine gewünschte Zwischenposition des Hubwerks erreicht ist.

Bei Erreichen der Endlage wird über die Kopplung des Sensors an den Endschalter 38 dessen Steuerschieber in die Durchlaßstellung gebracht, so daß die Steuerleitung 40 über die Anschlüsse E, F des Endschalters 38 mit dem Tank T ver­ bunden ist. Dadurch wird auch das Fluid in den Leitungsab­ schnitten 52, 54 in den Tank T entspannt, so daß der Ven­ tilschieber der Druckwaage 48 in die Durchlaßstellung ge­ bracht wird, so daß die Pumpe in den Tank T fördert und keine weitere Lageänderung des Hubwerks erfolgt. Das Rück­ strömen des Fluids vom Verbraucher ist durch den Sperrblock 44 verhindert.

Die vorbeschriebene Sperrstellung des Sperrventils 32 wird immer bei Fahrten des Ackerschleppers zwischen zwei An­ wendungsorten eingestellt, so daß das Hubwerk in seiner angehobenen Transportposition verbleibt.

Zum Starten des Regelvorgangs wird das Absperrventil 32 über den Sollwerthebel aus der Absperrstellung in die Durchlaßstellung gebracht, in der der Pilotdruck P1 einer­ seits hin zum 3/2-Wegeventil 34 und zu den Zweigen 12a, 12c der Meßbrücke andererseits geführt ist. In seiner Regel­ stellung befindet sich der Ventilschieber des 3/2-Wege­ ventils 34 in der Sperrstellung, so daß sich der über den gemeinsamen Leitungsabschnitt 12 geförderte Fluidstrom in die Leitungsabschnitte 12a, 12c verzweigt und dadurch die Meßbrücke mit Hydraulikfluid versorgt wird. Bei einer wei­ teren Verstellung des oder der Sollwerthebel(s) werden die Blenden 20 und/oder 24 der Meßbrücke verstellt, so daß diese in ein Ungleichgewicht kommt. Bei einer Verringerung des wirksamen Durchmessers der Blenden 20, 24 wird der an der Diagonalen der Meßbrücke abgegriffene Steuerdruck X1, der über die Steuerleitung 42 hin zur Steuerseite des Pro­ portionalventils 10 geführt ist, vergleichsweise gering sein, so daß der Ventilschieber des Proportionalventils 10 durch die Wirkung des Pilotdrucks P1 in der Steuerleitung 12b in die vorbeschriebene Hebestellung H gebracht wird. In dieser Hebestellung H führt die Steuerleitung 46 keinen Druck, so daß eine Entsperrung des Sperrblocks 44 und somit ein Rückströmen des Hydraulikfluids nicht möglich ist.

Wird über den Sollwerthebel der wirksame Durchmesser der Blenden 20, 24 vergrößert, so wird über die Steuerleitung 42 ein vergleichsweise hoher Druck an die Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt, so daß dessen Steuerschie­ ber gegen die aus dem Pilotdruck P1 resultierende Kraft und die Federvorspannung in die Absenkstellung S gebracht wird. In dieser sind die Anschlüsse K, L mit dem Anschluß H und der Anschluß J mit dem Anschluß G des Proportionalventils 10 verbunden. Der Anschluß 1 ist gesperrt. Damit werden die Steuerleitung 46 und die Leitungsabschnitte 46a, 46b mit dem Pilotdruck P1 versorgt, so daß der Sperrblock 44 ent­ riegelt wird. Der Druck im Verbraucher wird dann über die Pumpenleitung und die Anschlüsse L und H zum Tank T hin entspannt. Der an der linken Seite des Wegeventils 60 an­ liegende Steuerdruck wird über den Anschluß K hin zum Tank T entspannt, so daß das Wegeventil 60 aus der Sperrstellung in die Durchlaßstellung gebracht wird. Dadurch wird der Druck in den Steuerleitungen 52, 40, 54 zum Tank T hin ent­ spannt, so daß die Druckwaage 48 in ihre Öffnungsstellung gebracht wird und das Hydraulikfluid in den Tank T geför­ dert wird.

Durch die Entspannung des Hydraulikdrucks am Verbraucher wird das Hubwerk solange abgesenkt, bis sich die am Ven­ tilschieber des Proportionalventils 10 wirkenden Kräfte ausgeglichen haben und der Ventilschieber sich wieder in seine vorbeschriebene Neutralstellung N zurückbewegt hat.

Desweiteren kann das 3/2-Wegeventil 34 durch die Sollwert- Hebeleinrichtung 30 aus seiner Regelposition, d. h. aus der Absperrstellung in die Durchlaßstellung gebracht werden, in der der Anschluß B des Wegeventils 34 mit den Anschlüssen c und D verbunden ist, so daß der Pilotdruck P1 unter Um­ gehung der Blenden 20, 24 zu den Zweigen 12a, 12c der Meß­ brücke geführt ist. D.h., auch am Ausgang des Wechsel­ ventils 27 wird der Pilotdruck P1 abgegriffen und über die Steuerleitung 42 hin zur in Fig. 4 linken Steuerseite des Proportionalventils 10 geführt, so daß an beiden Steuer­ seiten des Ventilschiebers der Pilot- oder Referenzdruck P1 anliegt. Da der Pilotdruck P1 in der Referenzdruckleitung 12b nur auf einen Teil der Steuerschieberfläche wirkt, ist die resultierende Kraft auf der linken Seite des Ventil­ schiebers größer als auf der rechten Seite, so daß dieser in seine vorbeschriebene Absenkstellung S gebracht wird, in der der Verbraucher zum Tank T hin entspannt ist und somit das Hubwerk vollständig abgesenkt wird.

Wie vorstehend beschrieben, sind mit der Sollwert-Hebel­ einrichtung eine Transportstellung mit angehobenem Hubwerk, eine Absenk- oder Floatstellung mit abgesenktem Hubwerk und sämtliche Zwischenpositionen einstellbar, wobei wahlweise eine Lage und/oder Kraftregelung vorgewählt werden kann. Die Hubwerksregelung ist jedoch nur dann wirksam, wenn das Wegeventil 28 manuell in seine Durchlaßstellung gebracht ist.

Für den Fall, daß ein Ackerschlepper verwendet wird, bei dem die Dreipunktaufhängung üblicherweise am Heck des Fahr­ zeugs angeordnet ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Betätigungsmechanismus für das Absperrventil (2/2- Wegeventil 28) im Heckbereich der Fahrzeugkabine angeordnet ist, während die Sollwert-Hebeleinrichtung im Bereich der Bedienungselemente angeordnet ist, die üblicherweise vom Fahrer in Fahrtrichtung blickend bedient werden. Dadurch ist sichergestellt, daß der Fahrer das Absperrventil 28 nicht versehentlich betätigt, da er sich dazu in der Fah­ rerkabine nach hinten wenden muß. Der Fahrer hat dann das Hubwerk im Blick, so daß eine Fehlbedienung weitestgehend ausgeschlossen ist.

Claims (11)

1. Servohydraulisches Regelsystem zur Steuerung und Be­ tätigung eines Verbrauchers, insbesondere eines Arbeits­ geräts an einem Nutzfahrzeug, bei dem die Ansteuerung des Verbrauchers in Abhängigkeit von der Stellung einer Sollwert-Hebeleinrichtung über ein Proportionalventil er­ folgt, das auf seiner einen Steuerseite von einem Refe­ renzdruck und auf der anderen Steuerseite von einem der Regelabweichung proportionalen Druck beaufschlagt ist, so daß es bei einer Regelabweichung Null eine Neutralstellung einnimmt, in der die zum Verbraucher führende Arbeits­ leitung abgesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis für das Proportionalventil (10) eine Ab­ sperreinrichtung (1, 28) vorgesehen ist, mittels der eine den Referenzdruck (P1) führende Referenzdruckleitung (12b) und eine einen zur Regelabweichung proportionalen Signal­ druck (X1) führende Signaldruckleitung (12a, 12c; 42) un­ abhängig von der Stellung der Sollwert-Hebeleinrichtung (30) absperrbar sind, so daß die Regelabweichung am Propor­ tionalventil (10) Null ist.

2. Servohydraulisches Regelsystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Referenzdruckleitung (12b) und die Signaldruckleitung (12a, 12c; 42) stromaufwärts eines der Sollwert-Hebeleinrichtung (30) zugeordneten Steuerventils von einer den Pilotdruck (P1) führenden Steuerleitung (12) abzweigen, in der die Absperreinrichtung (1, 28) angeordnet ist.

3. Servohydraulisches Regelsystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (1, 28) zwei Absperrventile hat, die in der Signaldruckleitung (12a, 12c; 42) und in der Pilotdruckleitung (12b) ange­ ordnet sind.

4. Servohydraulisches Regelsystem nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Signaldruckleitung (12a, 12c; 42) zwei Stromventile (20, 22; 24, 26), von denen zumindest eines verstellbar als Sollwertgeber (24, 20) ausgebildet ist, hintereinander ge­ schaltet sind und der Signaldruck (X1) zwischen den Strom­ ventilen (20, 22; 24, 26) abgegriffen wird.

5. Servohydraulisches Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Referenzdruckleitung (12b) zwei Stromventile (16, 18) hintereinander geschaltet sind und der Referenzdruck (P1) zwischen den Stromventilen (16, 18) abgegriffen wird.

6. Servohydraulisches Regelsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzdruck (P1) direkt von der Pilotdruckleitung (12b) an eine Teilfläche eines Ventilschiebers des Proportionalventils (10) geführt ist.

7. Servohydraulisches Regelsystem nach einem der An­ sprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signal­ druckleitung (12a) eine weitere Signaldruckleitung (12c) mit zwei Stromventilen (24, 26) parallel geschaltet ist und jeweils ein Signaldruck (X1) zwischen den Stromventilen (24, 26; 20, 22) zu einem Wechselventil (27) geführt ist, von dessen Ausgang der Signaldruck (X1) abgegriffen wird.

8. Servohydraulisches Regelsystem nach einem der An­ sprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperr­ einrichtung (1) ein vorzugsweise manuell betätigbares Wege­ ventil (28) mit einer Sperr- und einer Durchflußstellung ist.

9. Servohydraulisches Regelsystem nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperr­ einrichtung (1, 28) bei Abschalten der Hydraulikversorgung der Sicherheitsschaltung selbsttätig in die Sperrstellung bringbar ist.

10. Servohydraulisches Regelsystem nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Steuerseite des Wege­ ventils (28) in seiner Durchflußstellung ein Druck, vor­ zugsweise der Pilotdruck (P1) anliegt, so daß diese Schalt­ stellung gegen den anliegenden Steuerdruck an der anderen Steuerseite des Wegeventils (28) beibehalten werden kann.

11. Nutzfahrzeug, insbesondere Ackerschlepper, mit einem an dessen Heck angeordneten Arbeitsgerät, das durch ein servohydraulisches Regelsystem mit einer Sicherheitsschal­ tung gemäß einer Merkmalskombination der vorgehenden Ansprüche angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung für die Absperreinrichtung (1, 28) im rückwärtigen Bereich des Bedienplatzes des Fahrers angeordnet ist.