DE10064214A1 - Wegeventil - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Wegeventil mit Notsteuerung, bei dem ein Ventilschieber mittels eines Handhebels betätigbar ist. Zwischen diesem und einem mit dem Ventilschieber zusammenwirkenden Übertragungsglied ist eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, die im normalen Betrieb ausrückt, so daß die Verbindung zwischen dem Handhebel und dem Übertragungsglied gelöst ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil mit einer mechanischen Notsteue­ rung, über die ein Steuerkolben des Wegeventils von Hand verschiebbar ist.

In der DE 38 10 227 C2 ist ein Wegeventil offenbart, bei dem ein Ventil­ körper mittels eines Handhebels betätigbar ist. Durch eine derartige mechani­ sche Notsteuerung besteht in jeder Steuerlage des Ventilkörpers die Möglich­ keit, die Hauptsteuerung mittels der von Hand betätigbaren Betätigungseinrich­ tung zu übersteuern. In der Druckschrift ist auch eine Handhebelsteuerung ge­ zeigt, bei der der Handhebel erst niedergedrückt werden muß, um ihn mit dem Ventilkörper des Wegeventils zu koppeln, wobei dies nur in der Ruhestellung des Ventilskörpers möglich ist.

In der DE 195 33 679 A1 ist ein Wegeventil beschrieben, bei dem ein Handhebel über eine Kupplung mit dem Ventilkörper verbindbar ist. Diese Kupplung hat Eingriffselemente, die zur Übertragung der Schwenkbewegung des Handhebels in Eingriff mit einem mit dem Ventilkörper in Wirkverbindung stehenden Übertragungsglied steht. Bei einer durch die hydraulische Haupt­ steuerung bewirkten Axialverschiebung des Ventilkörpers wird das Übertra­ gungsglied in eine Relativposition gebracht, in der die Kupplungselemente der Kupplung nicht mehr einrücken können, so daß eine eventuelle Schwenkbewe­ gung des Handhebels nicht mehr auf das Übertragungsglied übertragen wer­ den kann und somit eine Übersteuerung der hydraulischen Hauptsteuerung durch die Hebelsteuerung ausgeschlossen ist.

Bei den bekannten Wegeventilen läßt sich der Ventilkörper von seiner Ruhestellung aus also durch die hydraulische Hauptsteuerung oder durch die mechanische Hebelsteuerung verschieben. Letztere kann auch als Notsteue­ rung bei Ausfall der Hauptsteuerung dienen.

Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist, daß ein erheblicher mechani­ scher Aufwand erforderlich ist, um die Kupplung mit einer Kulissenführung und den mit dem Übertragungsglied in Eingriff stehenden Kupplungselementen auszubilden oder daß eine Zusatzbewegung des Handhebels für die Einkoppe­ lung notwendig ist.

Dem Gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein von Hand betätigbares Wegeventil zu schaffen, bei dem eine mechanische Notsteuerung mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand realisiert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die den Eingriff zwischen einem mit dem Ventilkol­ ben zusammenwirkenden Übertragungsglied und einer mittels eines Handhe­ bels verschwenkbaren Betätigungswelle steuernde Kupplung hydraulisch über einem Steuerdruck des Wegeventils betätigt. Dabei kann die Kupplung derart ausgebildet sein, daß sie in einer Grundposition eine drehfeste Verbindung zwischen Betätigungswelle und Übertragungsglied herstellt, während sie in ei­ ner Entriegelungsposition den Eingriff zwischen Übertragungsglied und Betäti­ gungswelle löst, so daß eine Verschwenkung des Handhebels nicht auf den Ventilkörper übertragen wird. Eine derartige hydraulisch betätigte Lösung hat einen wesentlich einfacheren Aufbau als die aus dem Stand der Technik be­ kannten Kupplungen, bei denen mehrere relativ zueinander bewegbare Kupp­ lungselemente mit Kupplungsklauen und Kulissen/Kulissenführungen erfor­ derlich sind.

Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel hat die erfindungsgemäße Kupplung einen in einer Ausnehmung der Betätigungswelle geführten Kupplungskolben, an dessen Außenumfang Steuerflächen ausgebil­ det sind, über die zur Steuerung des Eingriffs mit dem Übertragungsglied bei einer Axialverschiebung des Kupplungskolbens Kupplungselemente in Radial­ richtung verschiebbar sind. In kinematischer Umkehr könnten anstelle des zen­ trisch gelagerten Kupplungskolbens auch mehrere hydraulisch betätigbare Elemente im Übertragungsglied gelagert sein, über die die Kupplungselemente in Radialrichtung verschiebbar sind.

Es wird bevorzugt, wenn die Kupplungselemente Kugeln sind, die radial­ verschiebbar in Ausnehmungen der Welle gelagert sind und die in der Entriege­ lungsposition in kugelschalenförmige Ausnehmungen am Außenumfang des Kupplungskolbens eintauchen, so daß der Eingriff mit dem Übertragungsglied gelöst wird.

Bei einem besonders kompakt aufgebauten und einfach zu montierenden Ausführungsbeispiel ist die Welle in einem Gehäuse gelagert und hat stirnseitig eine Sacklochbohrung, in der der Kupplungskolben axialverschiebbar geführt ist. Am Boden der Sacklochbohrung ist eine Druckfeder abgestützt, über die der Kupplungskolben in seine Verriegelungsposition vorgespannt ist. Die von der Druckfeder entfernte Stirnfläche des Kupplungskolbens begrenzt einen Steuerraum, der mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, um den Kupp­ lungskolben derart zu verschieben, daß die Kupplungselemente in die entspre­ chenden Ausnehmungen eintauchen können. Bei dieser Variante ist der die Druckfeder aufnehmende Federraum, vorzugsweise über eine Winkelbohrung des Kupplungskolbens und eine Mantelbohrung der Welle mit einem Tankkanal verbunden.

Das die Schwenkbewegung der Welle in eine Axialverschiebung des Ventilkolbens übertragende Übertragungsglied ist erfindungsgemäß als eine Steuerscheibe ausgeführt, an deren Innenumfangsfläche Eingriffsausnehmun­ gen für die Kupplungselemente ausgebildet sind. Diese Steuerscheibe ist in ih­ rer Grundposition gegen einen Anschlag vorgespannt.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteranspüche.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltsymbol eines erfindungsgemäßen Wegeventils mit me­ chanischer Notsteuerung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die mechanische Notsteuerung des Wege­ ventils aus Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie U-U in Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Schaltsymbol eines stetig verstellbaren Wegeventils 1 dargestellt, das mit einer mechanischen Notsteuerung 2 ausgeführt ist. Das Wegeventil 1 hat zwei Arbeitsanschlüsse A, B, die je nach Ansteuerung eines Ventilschiebers 4 mit einem Druckanschluß P oder einem Tankanschluß T verbindbar sind. Zur Verschiebung des Ventilschiebers 4 sind dessen Stirnseiten über von einer elektrohydraulischen Vorsteuerung S ausgehende Steuerkanäle 6, 8 mit einem Steuerdruck unterschiedlicher Höhe beaufschlagbar.

Die Notsteuerung 2 ist stirnseitig an das Gehäuse des stetig verstellbaren Wegeventils 2 angeflanscht und hat einen Stössel 10, der mit dem Ventilschie­ ber 4 verbunden ist. Der Stössel 10 kann mittels eines Handhebels 12 betätigt werden, so daß der Ventilschieber 4 im Notfall von Hand in eine gewünschte Position, verschiebbar ist. Zwischen Handhebel 12 und Stössel 10 ist eine Kupplungseinrichtung 14 vorgesehen, die mittels eines über eine Steuerleitung 16 zugeführten Steuerdruckes ausrückbar ist, so daß die Verbindung zwischen Handhebel 12 und Stössel 10 unterbrochen ist. Der Steuerleitung 16 kann der­ art an die Steuerung des Wegeventils 1 angeschlossen sein, daß im Falle einer hydraulischen Ansteuerung des Wegeventilschiebers 4 die Kupplung 14 aus­ rückt und somit eine Übersteuerung der hydraulischen Ansteuerung über die Handbetätigung 12 ausgeschlossen ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist jedoch bei einer ordnungsge­ mäßen Funktion in der betätigten Schaltstellung eines elektrisch betätigbaren Wegeventils 15 über dieses die Steuerleitung 16 mit dem durch ein Druckmin­ derventil 17 eingeregelten maximalen Steuerdruck beaufschlagt, so daß die Kupplung 14 ausgerückt und keine Handbetätigung möglich ist. Bei Ausfall der Elektrik gelangt das Wegeventil 15 aufgrund der Feder 19 in seine Ruhestel­ lung, in der die Steuerleitung 16, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Tank von Druck entlastet ist. Es ist dann in jeder Stellung des Ventilschiebers 4 ein Einrücken der Kupplung und anschließend ein Verstellen des Ventilschiebers 4 über den Handhebel 12 möglich. Insofern ist die Handsteuerung eine reine Notsteue­ rung, über die bei normaler Funktion der Elektrik das Wegeventil 1 nicht betä­ tigt werden kann.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Schnittdarstellungen der in Fig. 1 schema­ tisch dargestellten Notsteuerung 2.

Diese hat ein seitlich an das Ventilgehäuse angeflanschtes Gehäuse 18, in dem der Stössel 10 verschiebbar geführt ist. Ein aus dem Gehäuse 18 her­ ausragender Endabschnitt des Stössels 10 ist mit dem Ventilschieber 4 ver­ bunden, so daß die Bewegung des Stössels 10 auf den Ventilschieber 4 übertragbar ist. Am anderen Endabschnitt des Stössels 10 ist eine in Fig. 2 nach unten weisende Aufnahme 20 ausgebildet, in die ein Mitnehmer 22 eines Übertragungsgliedes 24 eintaucht.

Dieses Übertragungsglied 24 ist über die im folgenden noch näher be­ schriebene Kupplungseinrichtung 14 mit einer Betätigungswelle 26 verbindbar, an deren seitlich aus dem Gehäuse 18 vorstehenden Endabschnitt 28 (siehe Fig. 3) der Handhebel 12 befestigt ist, so daß diese von Hand verschwenkbar ist.

Gemäß den Fig. 2 und 3 hat das Gehäuse 18 eine quer zur Zeichen­ ebene in Fig. 2 gelagerte, einseitig verschlossene Lagerausnehmung 32, die sich in der Darstellung gemäß Fig. 3 nach links hin erweitert. In diese Lager­ ausnehmung 32 ist eine Lagerbuchse 30 eingesetzt, so daß die Betätigungs­ welle 26 durch die Lagerbuchse 30 und einen radial zurückgestuften Teil der Lagerausnehmung 32 geführt ist. Die Lagerbuchse 30 ist in das Gehäuse 18 eingeschraubt. Sie hat an ihrer Innenumfangswandung eine Gleitringdichtung 34, so daß die Lagerausnehmung 32 nach außen hin abgedichtet ist.

In dem radial zurückgestuften Teil der Lagerausnehmung 32 mündet die Steuerleitung 16, über die ein Steuerdruck zur Betätigung der Kupplungsein­ richtung 14 abgegriffen wird.

Die Betätigungswelle 26 hat in ihrer in Fig. 3 rechten Stirnfläche eine Sacklochbohrung 34, in der ein Kupplungskolben 36 axialverschiebbar geführt ist. Dieser ist mittels einer Druckfeder 38 gegen einen in die Sacklochbohrung 34 eingesetzten Anschlagring 41 vorgespannt. Die Steuerleitung 16 ist hydrau­ lisch mit demjenigen Raum verbunden, der einerseits durch den Boden der La­ gerausnehmung 32 und andererseits durch die benachbarte Stirnfläche des Kupplungskolbens 36 begrenzt ist. Der Kupplungskolben 36 kann somit über die Steuerleitung 16 mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden, so daß er gegen die Kraft der Druckfeder 38 axial verschoben werden kann.

Die Druckfeder 38 ist in einem vom Boden der Sacklochbohrung 34 und von der in Fig. 3 linken Stirnfläche des Kupplungskolben 36 begrenzten Fe­ derraum 40 aufgenommen. In dieser Stirnfläche mündet eine Winkelbohrung 44 des Kupplungskolbens 36, deren anderer Endabschnitt am Außenumfang des Kupplungkolbens 36 mündet. Der durch die Sacklochbohrung 34 gebildete Mantel der Betätigungswelle 26 ist von einer Mantelbohrung 46 durchsetzt, die mit einem nicht dargestellten Tankkanal verbunden ist. Die Relativanordnung zwischen Mantelbohrung 46 und Winkelbohrung 44 ist so gewählt, daß der Fe­ derraum 40 während der gesamten Axialverschiebung des Kupplungskolbens 36 mit dem Tankkanal verbunden ist.

Am Außenumfang des Kupplungskolbens 36 sind zwei (oder mehrere) diametral zueinander angeordnete kugelschalenförmige Ausnehmungen 48 ausgebildet, denen jeweils ein kugelförmiges Kupplungselement 50 zugeordnet ist. Diese Kupplungselemente 50 sind radial verschiebbar in Manteldurchbrü­ chen 52 der Betätigungswelle 26 geführt, wobei der Druchmesser der Kupp­ lungselemente 50 größer als die Wandstärke des Mantels ist.

In der in Fig. 3 dargestellten Position des Kupplungskolbens 36, die der Ruhestellung des Wegeventils 15 entspricht, sind die Ausnehmungen 48 seit­ lich versetzt zu den Kupplungselementen 50 angeordnet, so daß diese am Aus­ senumfang des Kupplungskolbens 36 anliegen. Der vom Kupplungskolben 36 entfernte, radial außenliegende Bereich der Kupplungselemente 50 taucht in Eingriffsausnehmungen 54 des Übertragungsglieds 24 ein, das auf dem Aus­ senumfang der Betätigungswelle 26 gelagert ist. Das Übertragungsglied 24 ist gemäß Fig. 3 sirnseitig an einer Stützscheibe 56 abgestützt, die die Betäti­ gungswelle 26 umgreift und an einer Stirnfläche 58 einer Führungsausnehmung 60 gelagert ist, in der der Stössel 10 geführt ist.

Wie weiterhin aus Fig. 2 entnehmbar ist, hat das Übertragungsglied 24 an einem vom Mitnehmer 22 entfernten Umfangsabschnitt eine radial vorste­ hende Anschlagfläche 62 die durch Auflaufen auf einen Anschlagbolzen 64 ei­ ne Endposition des Übertragungsgliedes 24 definiert.

Da in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Position die Kupplungs­ elemente 50 in die Eingriffsausnehmungen 54 des Übertragungsgliedes 24 eintauchen ist die Betätigungswelle 26 drehfest mit dem Übertragungsglied 24 verbunden, so daß eine Schwenkbewegung des Handhebels 12 über das Übertragungsglied 24 auf den Stössel 10 übertragen wird und dieser entspre­ chend der Verschwenkung des Handhebels den angekoppelten Ventilschieber 4 mitnimmt, so daß dieser von Hand in eine gewünschte Steuerstellung bring­ bar ist.

In der geschalteten Stellung des Wegeventils 15 wird mittels der Steuerleitung 16 ein Steuerdruck abgegriffen, der dann die Stirnfläche des Kupplungskolbens 36 beaufschlagt, so daß dieser gegen die Kraft der Druckfe­ der 40 in der Darstellung gemäß Fig. 3 nach links bewegt wird. Durch diese Axialverschiebung des Kupplungskolbens 36 gelangen die Ausnehmungen 48 in Überdeckung mit den Manteldurchbrüchen 52, so daß die Kupplungsele­ mente 50 nicht mehr am Außenumfang des Kupplungskolbens 36 aufliegen sondern radial nach innen in die Ausnehmungen 48 hineinbewegbar sind. Wird nun der Hebel bei einer hydraulischen Ansteuerung des Wegeventils betätigt, so werden die Kupplungselemente 50 radial nach innen in die Ausnehmungen 48 verschoben und rücken aus den Eingriffsausnehmungen 54 im Übertra­ gungsglied 24 aus, so daß die drehfeste Verbindung zwischen Betätigungswel­ le 26 und dem Übertragungsglied 24 entriegelt ist - die Verschwenkung der Betätigungswelle 26 wird dann nicht auf das Übertragungsglied 24 übertragen, so daß die hydraulische Steuerung nicht durch die Handsteuerung übersteuert werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen äußerst einfa­ chen und kompakten Aufbau aus, wobei die Funktionssicherheit aufgrund der wenigen Bauelemente und der zuverlässigen hydraulischen Ansteuerung we­ sentlich besser als bei den komplexen eingangs geschilderten bekannten Lö­ sungen ist.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß die hydraulischen Betäti­ gungselemente zur Verschiebung der Kupplungselemente in der Betätigungs­ welle aufgenommen sind - diese könnten in kinematischer Umkehr auch im Übertragungsglied oder an einer sonstigen geeigneten Position vorgesehen sein. 1 Wegeventil
2 Notsteuerung
4 Ventilschieber
5 Elektrohydraulische Vorsteuerung
6 Steuerkanal
8 Steuerkanal
10 Stössel
12 Handhebel
14 Kupplungseinrichtung
15 Wegeventil
16 Steuerleitung
17 Druckminderventil
18 Gehäuse
19 Feder
20 Aufnahme
22 Mitnehmer
24 Übertragungsglied
26 Betätigungswelle
28 Endabschnitt
30 Lagerbuchse
32 Lagerausnehmung
34 Sacklochbohrung
36 Kupplungskolben
38 Druckfeder
40 Federraum
41 Anschlagring
42 Winkelbohrung
44 Winkelbohrung
46 Mantelbohrung
48 Ausnehmung
50 Kupplungselement
52 Manteldurchbruch
54 Eingriffsausnehmungen
56 Stützscheibe
58 Stirnfläche
60 Führungsausnehmung
62 Anschlagfläche
64 Anschlagbolzen

Claims (9)

1. Wegeventil, dessen Ventilkörper (4) von Hand mittels einer Notsteuerung (2) verschiebbar ist, wobei eine Betätigungswelle (26) über eine Kupplungseinrich­ tung (14) mit einem mit dem Ventilkörper (4) zusammenwirkenden Übertra­ gungsglied (24) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs­ einrichtung (14) hydraulisch durch einen Steuerdruck betätigbar ist.

2. Wegeventil nach Patentanspruch 1, wobei die Kupplungseinrichtung (14) ei­ nen in der Betätigungswelle (26) geführten Kupplungskolben (36) hat, an des­ sen Außenumfang zumindest eine Steuerfläche ausgebildet ist, über die zu­ mindest ein Kupplungselement (50) in eine Eingriffsposition mit dem Übertra­ gungsglied (24) bringbar ist.

3. Wegeventil nach Patentanspruch 2, wobei der Kupplungskolben (36) an sei­ nem Außenumfang Ausnehmungen (48) hat, denen jeweils ein Kupplungsele­ ment (50) zugeordnet ist, wobei in einer federvorgespannten Verriegelungspo­ sition des Kupplungskolbens (36) die Kupplungselemente (50) im Abstand zu den Ausnehmungen (48) angeordnet sind, wobei die Kupplungselemente (50) bei Druckbeaufschlagung des Kupplungskolbens (36) in eine Axialposition ver­ schiebbar sind, in der sie radial nach innen in die Ausnehmungen (48) eintau­ chen.

4. Wegeventil nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei im Übertragungsglied (24) Eingriffsausnehmungen (54) für die Kupplungselemente (50) ausgebildet sind.

5. Wegeventil nach Patentanspruch 3, wobei die Betätigungswelle (26) in ei­ nem Gehäuse (18) gelagert ist und stirnseitig eine Sacklochbohrung (34) zur Aufnahme des Kupplungskolbens (36) hat, der über eine Druckfeder (38) ge­ gen einen Anschlag (41) vorgespannt ist, wobei ein die Druckfeder (38) auf­ nehmender Federraum (40) mit einem Tankkanal und ein sich an die vom Fe­ derraum (40) entfernte Stirnseite des Kupplungskolbens (36) anschließender Steuerraum mit einer Steuerleitung (16) verbunden ist.

6. Wegeventil nach Patentanspruch 5, wobei der Tankkanal über eine Mantel­ bohrung (46) der Betätigungswelle (26) und eine Winkelbohrung (44) des Kupplungskolbens (36) mit dem Federraum (40) verbunden ist.

7. Wegeventil nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei die Kupplungs­ elemente (50) Kugeln sind.

8. Wegeventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Übertragungsglied (24) scheibenförmig ausgebildet ist und mit einem Mitneh­ mer (22) in eine Aufnahme (20) eines mit dem Ventilschieber (4) verbundenem Stössels (10) eingreift und/oder etwa diametral zum Mitnehmer (22) eine An­ schlagfläche (62) hat, die in der Anschlagposition auf einen gehäusefesten An­ schlag (64) aufläuft.

9. Wegeventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (14) bei regulärer Funktion des über dem Wegeventil (1) angesteuerten Hydrauliksystem mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist, so daß die Kupplung außer Eingriff steht.