DE10162819B4 - Hydraulisches Steuerventil - Google Patents
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Abstract
Hydraulisches
Steuerventil (12) mit einem Ventilgehäuse (20), einem Ventilschieber
(14) und einem Steuerkolben (16), wobei der Ventilschieber (14)
und der Steuerkolben (16) im Ventilgehäuse (20) axial verschieblich
gelagert sind, wobei der Steuerkolben (16) oder der Ventilschieber
(14) an seinem Außenumfang
mindestens eine Rastnut (22) aufweist, in welche ein Raststößel (24)
einfahrbar ist, dass der Raststößel (24)
in einem Stößelgehäuse (32)
verschieblich gelagert und in Richtung der Rastnut (22) federbelastet
ist, und dass die der Rastnut (22) zugewandte Seite des Raststößels (24)
gegen die Kraft der Feder (38) mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnut (22) als Umfangsnut ausgebildet
ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 94 15 118 U1 ist ein hydraulisches Steuerventil bekannt geworden, mit welchem hydraulische Anlagen und Vorrichtungen, insbesondere Baumaschinen, angesteuert werden können. Der Ventilschieber wird mittels eines Steuerkolbens im Ventilgehäuse verschoben, wobei über den Ventilschieber die entsprechenden Leitungen mit Hydraulikmedien versorgt werden, wohingegen der Steuerkolben lediglich für den Antrieb des Ventilschiebers dient. Zusätzlich zum Steuerkolben ist ein freies Ende des Ventilschiebers auch mit einem Handhebel verbunden, so dass die Verschiebebewegung auch manuell erfolgen kann. - Es hat sich nun gezeigt, dass vor allem bei Baumaschinen, welche extremen Vibrationen ausgesetzt sind (z.B. Rüttelmaschinen), eine Arretierung der Position des Ventilschiebers erforderlich ist, so dass der Ventilschieber, falls dieser manuell betätigt wird, d.h. falls der Ventilschieber nicht über den Steuerkolben angesteuert wird, seine eingestellte Lage beibehält. Hierfür sind am Handhebel mechanische Rastnasen vorgesehen, welche an entsprechenden vorspringenden Rasthalterungen einrasten. Als nachteilig hat sich herausgestellt, dass derartige mechanische Rasten einem großen Verschleiß unterliegen und dass ein derart gerasteter Ventilschieber über den Steuerkolben nicht mehr ansteuerbar ist, da die aufzubringenden Kräfte, um die mechanische Rastung zu überwinden, zu groß sind. Außerdem müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die mechanischen Rasten vor Verschmutzung zu schützen, wofür Gummikappen verwendet werden, die mit einer Fettfüllung versehen sind. Diese sind jedoch relativ kurzlebig und wartungsintensiv.
- Aus der
DE 31 05 203 A1 ist ein Wegeventil bekannt, bei dem ein Schieberfortsatz eine radiale Ausnehmung aufweist, in welche ein Finger einer Rasteinrichtung einrasten kann. Zwar wird dadurch der Schieberfortsatz an einer axialen Verlagerung gehindert, jedoch wird dies dadurch erkauft, dass der Schieberfortsatz nur eine einzige Drehlage in der ihn aufnehmenden Schieberbohrung einnehmen kann. Zudem weist der Schieberfortsatz noch Längsnuten auf, die zum Transport von Druckmedium dienen. Diese Längsnuten sind genau im Bereich der radialen, den Finger der Rasteinrichtung aufnehmenden Ausnehmung angeordnet. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Steuerventil bereitzustellen, das preiswert herstellbar ist und bei dem der Ventilschieber relativ einfach und dennoch sicher in einer Position fixiert werden kann.
- Diese Aufgabe wird bei einem hydraulischen Steuerventil gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 ausweist.
- Das erfindungsgemäße Steuerventil hat den wesentlichen Vorteil, dass es preiswert herstellbar ist, da die Rastnut als Umfangsnut ausgebildet ist. Dadurch wird aber die Möglichkeit geschaffen, dass sich der Steuerkolben und der Ventilschieber drehen können. Außerdem wirkt die Haltekraft direkt auf den Steuerkolben oder den Ventilschieber, indem ein Raststößel in eine am Steuerkolben oder am Ventilschieber vorgesehene Umfangsnut eingreift. Zum Lösen der Rastverbindung ist der Raststößel verschieblich im Stößelgehäuse gelagert und wird hydraulisch gegen die Kraft einer Einrückfeder angehoben. Das unter Druck stehende Hydraulikmedium beaufschlagt die der Rastnut zugewandte Seite des Raststößels. Von Vorteil ist, dass sowohl die Rastnut, da sie am Steuerkolben bzw. am Ventilschieber vorgesehen ist, als auch der Raststößel, da er in einem Stößelgehäuse untergebracht ist, sich im Ölbad befinden, wodurch zum einen eine permanente Schmierung gewährleistet ist, zum anderen kein Verschleiß und keine Verschmutzung zu befürchten sind.
- Um eine automatische Entrastung des Steuerkolbens bzw. des Ventilschiebers zu bewirken, steht die der Rastnut zugewandte Seite des Raststößels, d.h. beim Entrasten die mit Hydraulikmedium zu beaufschlagende Seite des Raststößels, mit einem Druckraum des Steuerkolbens in Verbindung. Wird also in diesem Druckraum das Hydraulikmedium mit Druck beaufschlagt, wodurch der Steuerkolben in Bewegung gesetzt wird, so dass dieser den Ventilschieber verschiebt, dann bewirkt das unter Druck stehende Hydraulikmedium dieses Druckraums auch ein Öffnen der Rastverbindung. Auf diese Weise wird automatisch mit der Ansteuerung des Steuerkolbens auch die Rastverbindung gelöst. Somit wird der Druckraum des Steuerkolbens dann mit Druck beaufschlagt, wenn der Steuerkolben verschoben wird.
- Vorzugsweise wird der Raststößel von einen Rastkolben und einem Stößelfinger gebildet. Dabei ist der Rastkolben verschieblich im Stößelgehäuse gelagert, und der Stößelfinger durchgreift die Wand des Ventilgehäuses. Der Rastkolben besitzt eine relativ große effektive Fläche, so dass bei der Beaufschlagung mit Hydraulikmedium eine rasche Verschiebung und Entrastung erfolgen kann, d.h. der Stößelfinger wird relativ schnell aus der Rastnut ausgehoben.
- Erfindungsgemäß ist der Stößelfinger mit einer Hydraulikmedium vom Ventilschieber zum Rastkolben überleitenden Verbindungsleitung versehen. Diese Verbindungsleitung kann als Nut oder Bohrung ausgebildet sein. Von Vorteil ist dabei, dass die Verbindungsleitung keinerlei Abdichtungen erfordert, da sie aus dem Druckraum des Steuerkolbens ausmündet und direkt in den Kolbenraum des Rastkolbens einmündet.
- Mit Vorzug weist die Verbindungsleitung eine Drosselstelle für das Hydraulikmedium auf, wobei die Drossel vorteilhaft einstellbar ist. Über die Drosselstelle wird eine Verzögerung des Rückflusses des Hydraulikmediums vom Rastkolben in Richtung des Druckraums des Steuerkolbens bewirkt. Auf diese Weise kann der Raststößel zwar relativ schnell aus der Rastnut ausgehoben werden, wohingegen die Verrastung verzögert erfolgt. Dadurch hat der Steuerkolben bzw. der Ventilschieber ausreichend Zeit, seine gewünschte Arbeitslage einzunehmen.
- Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Rastkolben mit einer Hubbegrenzung versehen ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Stößelfinger zu weit vom Steuerkolben bzw. vom Ventilschieber, d.h. von der Rastnut, entfernt wird und dadurch wiederum zu lange braucht, um eine erneute Verrastung herzustellen.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, dass das Stößelgehäuse eine Entlüftungseinrichtung aufweist, über die Luft aus dem Stößelgehäuse entweichen kann. Dabei ist die Entlüftungsvorrichtung jedoch gegen Eindringen von Luft verschlossen. Hierdurch wird vermieden, dass mit der Luft Feuchtigkeit eingeschleust wird, die zu Korrosion führen kann. Außerdem wird vermieden, dass Schmutz angesaugt wird.
- Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass der Raststößel sowohl durch manuelle Bewegung des Steuerkolbens als auch durch Druckbeaufschlagung des Rastkolbens aus der Rastnut aushebbar ist. Hierfür sind die Nutwände in Form von Auflaufschrägen ausgebildet, aus welchen eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Spitze des Raststößels ausgeschoben werden kann.
- Um die erfindungsgemäße Ausgestaltung auf die bereits bestehenden hydraulische Steuerventile implementieren zu können, sind das Stößelgehäuse mit Raststößel und der Steuerkolben mit Rastnut nachrüstbar.
- Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben.
- In der Zeichnung zeigen:
-
1 : eine Prinzipdarstellung einer Hydrauliklage mit einem verrastbaren Steuerkolben; und -
2 : einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des hydraulischen Steuerventils. - Die in der
1 dargestellte Hydraulikanlage besitzt einen Anschluss P, der mit dem Ausgang einer Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) verbunden ist. Mittels eines Druckreglers10 wird die Anlage z.B. auf zweihundert bar abgeriegelt. Mit dem Anschluss T ist der Ausgang der Anlage zu einem Vorratsbehälter bezeichnet. Mit den Anschlüssen A1, B1 und A2 sind die Arbeitsanschlüsse bezeichnet. - Insgesamt sind in
1 zwei Steuerventile12 in ihren Neutralstellungen dargestellt, wobei das Steuerventil12.1 zwei Arbeitsstellungen und das Steuerventil12.2 eine Arbeitsstellung besitzt. Im Steuerventil12 ist jeweils ein Ventilschieber14 angeordnet, welcher über einen Steuerkolben16 hydraulisch bzw. über einen Handhebel18 manuell betätigt, d.h. axial im Ventilgehäuse20 (2 ) verschoben wird. Die genaue Funktionsweise der Hydraulikanlage wird nicht im Detail beschrieben, sondern es wird hierfür auf dieDE 94 15 118 U1 verwiesen, deren Inhalt zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. - Deutlich erkennbar ist, dass am Steuerkolben
16 eine bzw. zwei Rastnuten22 vorgesehen sind, in welche ein Raststößel24 eingreift. Der Aufbau dieses Raststößels24 ist im Einzelnen in2 dargestellt. Durch den Eingriff des Raststößels24 in die Rastnut22 bzw. in eine der Rastnuten22 wird der Ventilschieber14 in seiner Arbeitslage bzw. in einer seiner Arbeitslagen fixiert. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Ventilschieber14 auch dann in dieser Arbeitslage verbleibt, wenn er starken Erschütterungen bzw. Vibrationen ausgesetzt ist. - Aus
1 ist ersichtlich, dass der dem Ventilschieber14 zugewandte Druckraum26 des Steuerkolbens16 über eine Verbindungsleitung28 mit dem Raststößel24 verbunden ist. Wird also der Steuerkolben16 mit dem Hydraulikmedium angesteuert, dann erfolgt gleichzeitig eine Ansteuerung des Raststößels24 , wodurch dieser aus der Rastnut22 ausgehoben wird. - Aus der
2 ist ersichtlich, dass der Druckraum26 ein Ringraum ist und dass die beiden Rastnuten22 des Steuerkolbens16 mit diesem Druckraum26 hydraulisch verbunden sind. - Der Raststößel
24 besitzt einen Rastkolben30 , der in einem Stößelgehäuse32 axial verschieblich gelagert ist. Der Rastkolben30 setzt sich in einem Stößelfinger34 fort, dessen freies Ende mit einer kegelstumpfförmigen Spitze36 versehen ist. Der Stößelfinger34 ist in einer im Ventilgehäuse20 vorgesehenen Querbohrung verschieblich geführt und durch den Druck einer Feder38 in Richtung des Steuerkolbens16 vorgespannt. - Die Verbindungsleitung
28 ist in Form einer Längsnut in den Stößelfinger34 eingeformt, so dass Hydraulikmedium vom Druckraum26 in den Hubraum40 gelangen kann, wodurch der Rastkolben30 unter Komprimierung der Feder38 in das Stößelgehäuse32 geschoben wird. Dadurch wird der Stößelfinger34 vom Steuerkolben16 entfernt, wodurch die kegelstumpfförmige Spitze36 aus der Rastnut22 ausgehoben wird. Der Rastkolben30 ist topfförmig ausgebildet und erstreckt sich über einen Großteil des Zylinderraumes des Stößelgehäuses32 . Durch den Abstand des freien Endes des Kolbens vom Zylinderboden wird der Kolbenhub eingestellt. Vorzugsweise ist das freie Ende des Kolbens mit einer Dichtkante versehen, so dass beim Aufsitzen des freien Endes des Kolbens auf den Zylinderboden der Innenraum des Stößelgehäuses32 sicher nach außen, insbesondere zu einer Entlüftungsbohrung42 hin, abgedichtet ist. Hierfür wird eine Silikonkappe verwendet, die über eine die Entlüftungsbohrung42 umgebende Schulter geklipst wird. Diese Silikonkappe liegt auf der Außenseite der Entlüftungsbohrung42 auf und hebt beim Ablassen von Luft von dieser ab und verschließt diese anschließend, so dass keine Luft angesaugt werden kann. - Diese Verbindungsleitung
28 wirkt als Drossel für das Hydraulikmedium, so dass bei drucklosem Druckraum26 das Hydraulikmedium gedrosselt durch die Federkraft der Feder38 aus dem Kolbenraum40 verdrängt wird, da sich die Feder38 entspannt und den Rastkolben30 sowie den Stößelfinger34 in Richtung des Steuerkolbens16 verschiebt. Dies erfolgt jedoch verzögert, da das Hydraulikmedium mit einem geringeren Druck (Federdruck) durch die Verbindungsleitung28 , die als Drossel wirkt, verdrängt wird. - In
2 ist außerdem das freie Ende des Ventilschiebers14 erkennbar, an welchen der Handhebel18 zur manuellen Betätigung des Ventilschiebers14 angreift. Bei der manuellen Betätigung wird die kegelstumpfförmige Spitze36 mechanisch aus der Rastnut22 ausgeschoben, indem die Spitze36 an den schräg ausgebildeten Nutwänden entlanggleitet. Auf diese Weise ist neben der hydraulischen auch eine manuelle Entrastung möglich.
Claims (13)
- Hydraulisches Steuerventil (
12 ) mit einem Ventilgehäuse (20 ), einem Ventilschieber (14 ) und einem Steuerkolben (16 ), wobei der Ventilschieber (14 ) und der Steuerkolben (16 ) im Ventilgehäuse (20 ) axial verschieblich gelagert sind, wobei der Steuerkolben (16 ) oder der Ventilschieber (14 ) an seinem Außenumfang mindestens eine Rastnut (22 ) aufweist, in welche ein Raststößel (24 ) einfahrbar ist, dass der Raststößel (24 ) in einem Stößelgehäuse (32 ) verschieblich gelagert und in Richtung der Rastnut (22 ) federbelastet ist, und dass die der Rastnut (22 ) zugewandte Seite des Raststößels (24 ) gegen die Kraft der Feder (38 ) mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnut (22 ) als Umfangsnut ausgebildet ist. - Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rastnut (
22 ) zugewandte Seite des Raststößels (24 ) mit einem Druckraum (26 ) des Steuerkolbens (16 ) in Verbindung steht. - Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (
26 ) des Steuerkolbens (16 ) dann mit Druck beaufschlagt ist, wenn der Steuerkolben (16 ) verschoben wird. - Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raststößel (
24 ) von einem Rastkolben (30 ) und einem Stößelfinger (34 ) gebildet wird. - Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastkolben (
30 ) im Stößelgehäuse (32 ) verschieblich gelagert ist und der Stößelfinger (34 ) die Wand des Ventilgehäuses (20 ) durchgreift. - Steuerventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößelfinger (
34 ) mit einer Hydraulikmedium vom, Ventilschieber (14 ) zum Rastkolben (30 ) überleitenden Verbindungsleitung (28 ) versehen ist. - Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (
28 ) eine Drosselstelle für das Hydraulikmedium aufweist. - Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle einstellbar ist.
- Steuerventil nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastkolben (
30 ) mit einer Hubbegrenzung versehen ist. - Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (
32 ) eine Entlüftungseinrichtung (42 ) aufweist, über die Luft aus dem Stößelgehäuse (32 ) entweichen kann. - Steuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (
42 ) gegen Eindringen von Luft verschlossen ist. - Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raststößel (
24 ) sowohl durch manuelle Bewegung des Steuerkolbens (16 ) bzw. des Ventilschiebers (14 ) als auch durch Druckbeaufschlagung des Rastkolbens (30 ) aus der Rastnut (22 ) aushebbar ist. - Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelgehäuse (
32 ) mit Raststößel (24 ) und Steuerkolben (16 ) mit Rastnut (22 ) nachrüstbar sind.
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DE10162819A1 DE10162819A1 (de) | 2003-07-03 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11084159B2 (en) | 2018-06-06 | 2021-08-10 | Caterpillar Inc. | Lubrication system for a hydraulic hammer |
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2001
- 2001-12-14 DE DE2001162819 patent/DE10162819B4/de not_active Expired - Fee Related
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