EP0073887B1

EP0073887B1 - Hydraulisches Steuergerät

Info

Publication number: EP0073887B1
Application number: EP82105496A
Authority: EP
Inventors: Heribert Dipl.-Landwirt Adams
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1987-02-04
Also published as: EP0073887A3; DE3135273A1; EP0073887A2; DE3275399D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuergerät für einen Hubzylinder o.dergl., mit einem axial in mehrere Schaltstellungen verschiebbaren, von einer Rückstellfeder in Neutralstellung belasteten sowie durch eine im wesentlichen radial dazu angeordnete, federbelastete Raste festlegbaren Steuerschieber, der über Steuernuten und -kanten den Druckflüssigkeitszu- bzw. -rücklauf öffnet bzw. sperrt, in einer den Hubzylinder mit Druckflüssigkeit beaufschlagenden Arbeitsstellung durch Eingriff der Raste in einen Rasteingriff am Steuerschieber festlegbar ist und an dem radial über einen Stößel ein von diesem im Öffnungssinn betätigtes Sitzventil angreift, das im Zylinderanschluß sitzt und vom Zylinderdruck sowie durch Federkraft im Schließsinn belastet ist, mit einem im Sitzventil im gleichen Schließsinn belasteten Entlanstungventil, daß vom Steuerschieber über den Stößel jeweils vor dem Sitzventil im Öffnungssinn betätigt wird, wobei ferner ein bei einem vorgegebenen Arbeitsdruck öffnendes Ventil zur Beaufschlagung des Ausrückkolbens der Raste vorgesehen ist.
Es ist aus der DE-A- 2849 704 ein Steuergerät der geschilderten Gattung bekanntgeworden, das bei hydraulischen Huberinrichtungen insorbendere landwirtschaftlich nutzbarer Arbeitmachinen Verwendung findet. Das Steuergerät hat zur Festlegung des Steuerschiebers in Arbeitsstellung eine an diesem angreifende Raste, die durch Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit entriegelbar ist. Dabei ist das Sitzventil und die Raste zu einer Baueinheit zusammengefaßt und beide haben eine gemeinsame, auf das Sitzventil im Schließsinn einwirkende Feder. Auf das Sitzventil wirkt außer der Federkraft auch der Zylinderdruck im Schließsinn ein, was sich einerseits positiv auf die Dichtwirkung des Ventils auswirkt. Andererseits wird durch die Belastung des Sitzventils dessen Öffnungsbewegung erschwert, so daß die angestrebte leichte Betätigung des Steuerschiebers für eine Feinsteuerung nicht gegeben ist.
Ferner ist durch die US-A- 2,679,263 ein Steuergerät genannter Gattung bekanntgeworden, das zur Verwendung bei hydraulichen Einrichtungen insbesondere landwirtschaftlich nutzbarer Maschinen vorgesehen ist. Dabei ist das Sitzventil im Zylinderanschluß des Steuergeräts angeordnet und gemeinsam mit einem zentral im Sitzventil befindlichen Entlastungsventil durch eine Feder im Schließsinn belastet. Beide Ventile werden durch einen als Raste am Steuerschieber dienenden Stößel bei Axialbewegungen des Steuerschiebers betätigt. Dabei ist die Rastung des Stößels am Steuerschieber so vorgenommen, daß jeweils vor dem Öffnen des Sitztventils das im Querschnitt wesentlich kleinere Entlastungsventil in Offenstellung gelangt. Allerdings ist die gemeinsame Feder, die zugleich das Sitzventil, das Entlastungsventil und den als Raste dienenden Stößel belastet, insbesondere mit Rücksicht auf die Rastung relativ kräftig ausgelegt, so daß eine feinfühlige Betätigung des Steuergerätes kaum möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der eingangs umrissenen Art zu schaffen, das sich neben einer raumsparenden Baumweise insbesondere durch eine feinfühlige Betätigung auszeichnet. Dabei wird angestrebt, die Verrastung bzw. die Regelung des Steuerschiebers von der Betätigung des Sitzventils getrennt ausubilden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Raste vom Stößel des Sitz- und Entlastungventils axial verschiebbar durchsetzt und als ein im Ausfücksinn hydraulisch beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist, daß der Steuerschieber für den Stößel des Sitz- und Entlastungsventils eine in Längsrichtung in einer radialen Ebene bogenförmig verlaufende Steuernug zur Erzeugung der Axialbewegungen des Stößels aufweist und daß die Raste, das Sitzventil sowie das Entlastungsventil mit unabhängig voneinander wirkenden Federn versehen sind.
Durch eine solche Anordnung von Bauelementen bei einem Steuergerät dieser Art wird neben einer kompakten Bauweise erricht, daß einerseits die Feder für die Raste unabhägig von anderen Bauelementen so kräftig ausgebildet sein kann, daß sie in der Lage ist, den Steuerschieber in einer gerasteten Stellung sicher zu hatten. Andererseits können die beiden Federn für das Sitzventil und das Entlastungsventil für sich so in ihren Kräften. abgestimmt werden, daß in Verbindung mit der Führung des Stößels in der Steuernug über den gesamten Stellbereich eine sehr feinfühlige Betätigung des Steuergeräts gegeben ist.
In Weiterbildung der Erfindung liegt der Stößel mit seinen stirnseitigen Endflächen am Schließkörper des Entlastungsventils und am Steuerschieber an und weist für die Betätigung des Sitzventils einen Bund o. derg. auf, der bei Schließstellung beider Ventile bezogen auf die Bewegungsrichtung mit Abstand vor dem Schließkörper des Sitzventils angeordnet ist.
Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Lösung sind die die Rastellen für die im Bereich des Steuerschiebers prismenförmige Raste bildenden Vertiefungen bzw. Vorsprünge am Steuerschieber beiderseits der Steuernut für den Stößel angeordnet. Dabei ist es zweckdienlich, wenn der Körper der Raste als Stufenkolben mit hohlem Innenraum ausgebildet ist, der teilweise zur Aufnahme seiner Belastungsfeder dient.
Schließlich ist es im Hinblick auf eine einfache Ausgestaltung des Steuergeräts vorteilhaft, wenn das Entlastungsventil einen kugelförmigen Schließkörper aufweist, der einschließlich seiner Belastungsfedern in einer hülsenförmigen Verlängerung am Schließkörper des Sitzventils angeordnet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 im Schnitt zwei als eine Baueinheit ausgebildete und durch einen Stößel betätigbare Ventile mit einer axial dazu angeordneten Raste,
Fig. 2 die Ventilanordnung gemäß Fig. 1 mit geöffnetem Entlastungsventil,
Fig. 3 die Ventilanordnung gemäß der Fig. 1 und 2 mit beiden Ventilen in Offenstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Steuerschiebers 1, der in einem nicht dargestellten Steuergerät zur Versorgng eines hydraulischen Hubzylinders 2 mit Druckflüssigkeit angeordnet und zur Einstellung verschiedener Schaltstufen axial verschiebbar ist. In einem Gehäuseteil 3 des Steuergeräts sitzt in einer radial zum Steuerschieber 1 verlaufenden Stufenbohrung 4/5 mit zwei unterschiedlichen Radien eine als hohler Stufenkolben ausgebildete Raste 6, deren beide Durchmesser denjenigen der Stufenbohrung 4/5 angepaßt sind. Die Raste 6 ist in der Stufenbohrung 4/5 axial verschiebbar gelagert und stützt sich über eine in ihren zylindrischen Hohlraum 7 eingreifende Feder 8 gegenüber einem am Gehäuseteil 3 beispielsweise durch Verschraubung befestigten Deckel 9 ab. Ferner ist die Raste 6 an ihrem aus der Bohrung 4 herausragenden Teil 11 prismenförmig ausgebildet und weist hier zwei Bohrungen 12 zur Druckentlastung ihres Innenraumes auf. Ein die Raste 6 zentral durchsetzender und im prismenförmigen Teil 11 sowie im Deckel 9 axial verschiebbar gelagerter Stößel 14 greift bei der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung mit seinem vorderen, aus dem prismenförmigen Teil 11 herausragenden Ende 15 in eine in Längsrichtung des Steuerschiebers 1 verlaufende Steuernut 16 ein. Die Steuernut 16 ist in radialer Erstreckung bogen förmig ausgebildet, so daß sich bei axialer Bewegung des Steuerschiebers 1 Axialbewegungen des Stößels 14 ergeben. Der Steuerschieber 1 weist ferner zum Einbzw. Angreifen der Raste für die verschiedenen Schaltstellung eine Ausnehmung 18 sowie einen Vorsprung 19 auf. Ein die Raste 6 umhüllender Ringraum 20 steht über ein federelastetes Rückschlagventil 21 mit einem Kanal 22 im Gehäuseteil 3 des Steuergeräts in Verbindung.
Der Stößel 14 hat unterhalb des Deckels 9 einen Bund 24, der an seinem unteren Ende in einen Stift 25 übergeht. Unterhalb des Kanals 22 befindet sich im Gehäuseteil 3 ein Raum 27, der durch einen Kanal 28 und durch eine daran anschließende Leitung 29 mit einem Arbeitsraum 30 des Hubzylinders 2 in Verbindung steht. Zwischen dem Kanal 22 und dem Raum 27 ist ein dessen Verbindung beherrschendes Sitzventil 31 angeordnet, dessen Schließkörper 32 durch die Kraft einer daran angreifenden Feder 33 und durch den im Raum 27 herrschenden Zylinderdruck im Schließsinn gegen seinen Sitz 34 gedrückt wird. Der Schließkörper 32 hat eine hülsenförmige Verlängerung 36, die z.T. von der Feder 33 umhüllt ist. Innerhalb der hülsenförmigen Verlängerung 36 des Schließkörpers 32 ist ein einen kugelförmigen Schließkörper 37 sowie eine diesen im Schließsinn belastetende Feder 38 aufweisendes Entlastungsventil untergebracht. Im Schließkörper 32 des Sitzventils 31 befindet sich zentral eine Bohrung 39, durch die der Stift 25 des Stößels 14 mit Spiel hindurchragt und sich auf dem kugelförmigen Schließkörper 37 abstützt. Ferner ist im Schließkörper 32 an der dem Bunde 24 des Stößels zugewandten Oberseite eine in der Bildebene verlaufende schlitzförmige Ausnehmung 40 vorgesehen. In der hülsenförmigen Verlängerung 36 des Schließkörpers 32 sind seitlich des kugelförmigen Schließkörpers 37 mehrere radiale Bohrungen 41 angeordnet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Neutralbzw. Ausgangsstellung der Einrichtung befinden sich das Sitzventil 31 sowie das darin enthaltene Entlastungsventil 37, 38 in Schließstellung. Dabei ragt der mit dem Stift 25 auf dem Schließkörper 37 abgestützte Stößel 14 mit seinem vorderen Ende 15 in die Nut 16 hinein. Die Raste 6 liegt beiderseits der Nut 16 am Steuerschieber 1 unter Federkraft an. Im Raum 27 herrscht Zylinderdruck, der den Schließkörper 32 vereint mit der Federkraft auf seinen Sitz 34 drückt. Soll bei dieser Stellung der Einrichtung zum Absenken des Kolbens im Hubzylinder 2 Druckmittel abgelassen werden, wird der Steuerschieber 1 nach rechts verschoben. Dabei wird infolge der bogenförmigen Ausbildung der Nut 16 der Stößel nach unten gedrückt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Stößel 14 drückt dabei mit seinem Stift 25 gegen den kugelförmigen Schließkörper 37 und bringt diesen entgegen der Kraft der Feder 38 in die gezeigte Offenstellung gemäß Fig. 2. In dieser Schaltstellung ist der Kanal 22 durch den Steuerschieber 1 gegenüber dem weiteren Rücklauf zum Vorratsbehälter für Druckflüssigkeit in nicht dargestellter Weise zunächst noch gesperrt, so daß durch Öffnung des Entlastungsventils 37, 38 zwischen dem Raum 27 und dem Kanal 22 ein Druckausgleich erfolgt. Bei weiterer Verschiebung des Steuerschiebers 1 nach rechts in die Schaltstellung gemäß Fig. 3 wird auch das Sitzventil 31 durch den sich nun an dessen Schließkörper 32 abstützenden Bund 24 des Stößels geöffnet. Dabei kann der Steuerschieber 1 relativ feinfühlig betätigt werden, da nach erfolgtem Druckausgleich am Schließkörper 32 zum Offnen des Sitzventils lediglich die Kraft der Feder 33 überwunden werden muß.
Soll dagegen dem Hubzylinder 2 zur Durchführung eines Hubvorganges Druckflüssigkeit zugeführt werden, wird der Steuerschieber 1 in nicht dargestellter Weise nach links verschoben, bis die Raste 6 mit ihrem Teil 11 bei 18 einrastet. Von dieser Schaltstellung ausgehend wird der Kanal 22 über den Steuerschieber 1 mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden, wobei sich vom Öffnungsbeginn bei der Schaltstellung 18 der Zulaufsquerschnitt des Steuerschiebers mit dessen Verschiebung nach links vergrößert. Die Druckflüssigkeit gelangt über das Sitzventil 31, das jetzt hydraulisch aufgestoßen wird, in den Raum 27 und weiter über die Leitung 29 in den Arbeitszylinder 2. Erreicht der Druck im Kanal 22 einen vorbestimmten Wert, dann öffnet das Ventil 21, so daß die Raste 6 durch Beaufschlagung im Bereich der Ringnut 20 in Richtung zur Feder 8 hin verschoben wird. Die Raste 6 löst sich damit aus dem Eingriff 18 und gibt den Steuerschieber 1 frei, so daß dieser durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder wieder in seine Ausgangsbzw. Neutralstellung _- gemäß Fig. 1 zurückgestellt wird. Der Steuerschieber 1 kann aber auch aus der Raststellung 18 jederzeit von Hand in die Ausgangsbzw. Neutralstellung zurückversetzt werden.
Eine derartige Kombination zweier Ventile und einer Raste kann überall dort erfolgreich eingesetzt werden, wo sowohl eine raumsparende Bauweise erforderlich ist als auch ein in Raststellen festlegbarer Steuerschieber trotz dessen Einwirkung im Öffnungssinn auf ein unter hohem Schließdruck stehendes Sitzventil feinfühlig betätigbar sein soll.

Claims

1. Hydralisches Steuergerät für einen Hubzylinder (2) o.derl., mit einem axial in mehrere Schaltstellungen verschiebbaren, von einer Rückstellfeder in Neutralstellung belasteten sowie durch eine im wesentlichen radial dazu angeordnete, federbelastete Raste (6) festlegbaren Steuerschieber (1), der über Steurnuten und -kanten den Druckflüssigkeitzu- bzw. -rücklauf öffnet bzw. sperrt, in einer den Hubzylinder (2) mit Druckflüssigkeit beaufschlagenden Arbeitssellung durch Eingriff der Raste (6) in einen Rasteingriff (18) am Steuerschieber (1) festlegbar ist und an dem radial über einen Stößel (14) ein von diesem im Öffnungssinn betätigtes Sitzventil (31) angreift, das im Zylinderanschluß (28) sitzt und vom Zylinderdruck sowie durch Federkraft im Schließsinn belastet ist, mit einem im Sitzventil (31) im gleichen Schließsinn belasteten Entlastungventil (37, 38), das vom Steuerschieber (1) über den Stößel (14) jeweils vor dem Sitzventil (31) im Öffnungssinn betätigt wird, wobei ferner ein bei einem vorgegebenen Arbeitsdruck öffnendes Ventil (21) zur Beaufschlagung des Ausrückkolbens der Raste (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (6) vom Stößel (14) der Sitz- und Entlastungsventils (31 bzw. 37, 38) axial verschiebbar durchsetzt und als ein im Ausrücksinn hydraulisch beaufschlagbarer Kolben ausgebildet ist, daß der Steuerschieber (1) für den Stößel (14) des Sitz- und Entlastungventils (31 bzw. 37, 38) eine in Längsrichtung in einer radialen Ebene bogenförmig verlaufende Steuernut (16) zur Erzeugung der Axialbewegungen des Strößels (14) aufweist und daß die Raste (6), das Sitzventil (31) sowie das Entlastungsventil (37) mit unabhängig voneinander wirkenden Federn (8, 33, 38) versehen sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel mit seinen stirnseitigen Endflächen am Schließkörper (37) des Entlastungsventils (37, 38) und am Steuerschieber (1) anliegt und für die Betätigung des Sitzventils (31) einen Bund o.dergl. aufweist, der bei Schließstellung beider Ventile (31 und 37, 38) bezogen auf die Bewegungsrichtung mit Abstand vor dem Schließkörper (32) des Sitzventils (31) angeordnet ist.

3. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rastellen für die im Bereich des Steuerschiebers (1) prismenförmige Raste (6) bildenden Vertiefungen (18) bzw. Vorsprünge (19) am Steuerschieber (1) biederseits der Steuernut (16) für den Stößel (14) angeordnet sind.

4. Steuergerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper der Raste (6) als Stufenkolben mit hohlem Innenraum ausgebildet ist, der teilweise zur Aufnahme seiner Belastungsfeder (8) dient.

5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (37,38) einen kugelförmigen Schließkörper (37) aufweist, der einschließlich seiner Belastungsfeder (38) in einer hülsenförmigen Verlängerung (36) am Schließkörper (32) des Sitzventils (31) angeordnet ist.