DE1116954B

DE1116954B - Steuerschieber fuer einen einfach wirkenden Servomotor, insbesondere fuer Kraftheberanlagen auf Ackerschleppern

Info

Publication number: DE1116954B
Application number: DER25041A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Brandt; Erich Reupke
Original assignee: Rheinstahl Hanomag AG
Current assignee: Rheinstahl Hanomag AG
Priority date: 1959-02-26
Filing date: 1959-02-26
Publication date: 1961-11-09

Description

Steuerschieber für einen einfach wirkenden Servomotor, insbesondere für Kraftheberanlagen auf Ackerschleppern An Ackerschleppern angebaute Arbeitsgeräte werden hydraulisch mit Hilfe eines einseitig wirkenden Arbeitszylinders betätigt. Die Betätigung desselben erfolgt über einen Steuerschieber, der je nach der mit einem Handgriff eingestellten Stellung »Heben«, »Halten«, »Senken« das Arbeitsgerät durch Verbinden bestimmter Ölkanäle die gewünschten Manöver ausführen läßt. So ist in der Stellung »Heben« der von der Ölpumpe kommende Druckölkanal mit dem zum Arbeitszylinder führenden Kanal verbunden, in der Stellung »Senken« der zum Arbeitszylinder führende Kanal mit der zum Hydraulikbehälter führenden drucklosen Rücklaufleitung, während in der Stellung »Halten« die Druckölleitung mit der Rücklaufleitung verbunden ist und die Leitung zum Arbeitszylinder verschlossen ist, damit einerseits kein Öl in den Arbeitszylinder hineinfließen kann und andererseits die Ölpumpe fast leistungslos arbeitet. Solche Steuerschieber bestehen aus einem mit verschiedenen Bohrungen für die Ölkanäle versehenen Gehäuse, in dem von Hand verschiebbar ein mit Fräsungen oder Ringnuten auf seiner Oberfläche und einer axialen Bohrung versehener Schieberkolben angeordnet ist, der die verschiedenen Ölkanäle mit Hilfe der Ausnehmungen auf seiner Oberfläche miteinander verbindet, wobei die Axialbohrung durch den Schieberkolben dem Durchiluß von Rücklauföl dient. Betätigt wird der Schieberkolben von Hand über eine Zahnstange und ein mit dem Handhebel verbundenes Zahnrad. Dabei wird der Schieberkolben durch in die Verzahnung greifende Rasten in seiner Stellung gehalten. - Damit nicht Schäden an der Ölpumpe auftreten, wenn der Öldruck in der Stellung »Heben« stark ansteigt, nachdem der Kolben im Hydraulikzylinder seine Hubbegrenzung erreicht hat, ist in dem Ölkreislauf ein Überdruckventil eingebaut, das bei überschreiten des Sperrdruckes aus der Druckleitung Öl in die Rücklaufleitung entweichen läßt. Die Ölpumpe muß dabei gegen den Überströmdruck anarbeiten, wenn der Kolben im Arbeitszylinder seine Hubbegrenzung erreicht hat und verbraucht entsprechend viel Leistung unnütz.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerschieber zu entwickeln, der selbsttätig seinen Schieberkolben aus der Stellung »Heben« in die Stellung »Halten« zurückdrückt, wenn der Kolben des Arbeitszylinders seine Hubbegrenzung erreicht hat.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anordnung eines Kanales im Schiebergehäuse, der die von der Druckmittelquelle kommende Leitung mit dem Raum zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens und der Stirnseite der Gehäusebohrung verbindet und der durch ein Überdruckventil verschlossen ist.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung läßt sich nicht nur eine große Kraftersparnis erzielen, ein Vorteil liegt auch in der vereinfachten Bedienung des Steuerschiebers. Ist z. B. ein erfindungsgemäßer Steuerschieber in ein Fahrzeug mit Frontladegerät eingebaut, so stellt der Fahrer den Steuerschieber in die Stellung »Heben«, sobald er die Last auf seiner Schaufel hat. Noch während des Hebens der Schaufel fährt er zurück, um dann seine Last beispielsweise auf einen seitwärts stehenden Lastwagen zu laden. Bisher mußte er während seines Fahrmanövers den Schieberkolben von Hand in die Stellung »Halten« zurückdrücken, um die für sein Fahrmanöver nötige Kraft nicht unnötig in der Hydraulikpumpe zu vergeuden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung braucht er den Steuerschieber nicht mehr zu bedienen, weil er sich ja von selbst in die Stellung »Halten« zurückstellt und kann seine ganze Aufmerksamkeit dem Fahrmanöver widmen.
Der erfindungsgemäße Steuerschieber hat eine besondere Bedeutung als Schaltelement in einer hydraulischen Folgeschaltung. Erfindungsgemäß wird das Druckmittel im Steuerschieber in den Schaltstellungen, in denen das Druckmittel nicht in den Arbeitszylindern geleitet wird, also in den Stellungen »Halten« oder »Senken«, in einen besonderen Kanal geleitet, der als Druckmittelkanal in einen nachgeschalteten Steuerschieber führt. Werden mehrere dieser Steuerschieber hintereinandergeschaltet und deren Schieberkolben von Hand in die Stellung »Heben« gebracht, so laufen die von dem Steuerschieber gesteuerten Bewegungsvorgänge der den einzelnen Steuerschiebern zugeordneten Hydraulikzylinder in der Reihenfolge der Hintereinanderschaltung nacheinander ab, wobei jeweils für den zu betätigenden Arbeitszylinder die gesamte Förderpumpenleistung zur Verfügung steht. Der letzte der hintereinandergeschaltenen Steuerschieber ist so geschaltet, daß das Drucköl in den Stellungen »Halten« und »Senken« drucklos in die Rücklaufleitung fließt.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken ist neben der Stellung »Senken« noch eine andere Stellung des Steuerschiebers für »Langsames Senken« vorgesehen. In dieser Stellung hat der Schieberkolben einen bestimmten von Hand zu verändernden Abstand von der Stirnseite der Gehäusebohrung, gegen die das rücklaufende Druckmittel fließt. In dieser Stellung wird die Axialbohrung des Schieberkolbens durch einen an der genannten Stirnseite der Gehäusebohrung befestigten Stift je nach dem eingestellten Abstand verschieden stark verschlossen. Dadurch wird eine Drosselstelle für das aus dem Arbeitszylinder zurücklaufende Öl gebildet. Je nach der Stärke der Drosselung strömt das öl mehr oder weniger schnell aus dem Arbeitszylinder und läßt das Arbeitsgerät mehr oder weniger schnell in die Arbeitsstellung absinken. Die Stärke der Maximaldrosselung ist mit Hilfe einer Schraube zur Einstellung des Abstandes Stirnseite der Gehäusebohrung und Stirnseite des Schieberkolbens einstellbar.
Die Zeichnung dient der Erläuterung. Es zeigt Fig. 1 den Steuerschieber in der Stellung »Heben«, Fig. 2 den Steuerschieber in der neutralen Stellung »Halten«, Fig. 3 den Steuerschieber in der Stellung »Senken«, Fig.4 den Steuerschieber in der Stellung »Langsames Senken«.
Der Steuerschieber besteht aus einem Gehäuse 1 und einem darin verschiebbar angeordneten Schieberkolben 2. Das Gehäuse 1 weist mehrere Bohrungen auf, so die Zentralbohrung für die Aufnahme des Schieberkolbens 2, die Bohrung 3 für den Anschluß der von der ölpumpe kommenden Druckleitung, die Bohrung 4 für den Anschluß der Rücklaufleitung, die Bohrung 5 für den Anschluß der zum Servomotor führenden Leitung und die Bohrung 6 für den Anschluß der zu einem nachgeschalteten Steuerschieber führenden Leitung bzw. für den Anschluß der Rücklaufleitung, wenn kein weiterer Steuerschieber nachgeschaltet ist. Der Schieberkolben 2 weist eine Ringnut 7 auf, mit deren Hilfe bestimmte Kanäle in den verschiedenen Stellungen miteinander verbunden werden. Mit Hilfe eines nicht gezeichneten Handhebels, der auf das Zahnrad 8 und damit auf die Verzahnung 9 des Schieberkolbens 2 wirkt, ist der Schieberkolben 2 von Hand in dem Gehäuse 1 zu verschieben. Der Schieberkolben 2 wird in seinen verschiedenen Stellungen durch eine federnde Raste 10, die in die Verzahnung 11 des Zahnrades 8 eingreift, gehalten.
In der Stellung »Heben«, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Schieberkolben 2 in seinem Gehäuse 1 nach rechts geschoben. Das aus der Leitung 3 einströmende Druckmittel, z. B. Öl, wird durch den zwischen der Gehäusewand und der Ringnut 7 gebildeten Kanal in die zum Servomotor führende Druckleitung 5 geleitet. Hat der Kolben des Servomotors seine Hubbegrenzung erreicht, so steigt der Druck in der Druckleitung 5 stark an, weil die Pumpe weiter fördert, ohne daß weiteres Druckmittel in den Servomotor fließen kann. Durch den sich aufbauenden Druck wird ein Überdruckventil 12 geöffnet, das einen von der Leitung 3 an die Stirnseite der Zentralbohrung des Gehäuses 1 führenden Kanal 13 verschließt. Dadurch tritt Druckmittel in den Raum 14 zwischen der Stirnseite des Schieberkolbens 2 und der Stirnseite der Gehäusebohrung. Die Axialbohrung 15 des Schieberkolbens 2 ist durch den Stift 16 an der Gehäusestirnwand verschlossen. Das Druckmittel drückt den Schieberkolben 2 gegen die Kraft der federnden Raste 10 in die neutrale Stellung :>Halten« (Fig. 2), in der der Stift 16 die Axialbohrung 15 des Schieberkolbens 2 nicht mehr verschließt, wobei das Druckmittel aus dem Raum 14 zwischen der Stirnseite des Schieberkolbens 2 und der Stirnseite der Gehäusebohrung durch die Axialbohrung 15 drucklos in die Rücklaufleitung 4 fließen kann, so daß sich das überdruckventi112 wieder schließt. Auf diese Weise stellt sich der Schieberkolben automatisch aus der Stellung »Heben« in die Stellung »Senken«, wenn der Servomotor seine Hubbegrenzung erreicht hat.
In der neutralen Stellung »Halten« (Fig.2) fließt das aus der Leitung 3 einströmende Druckmittel durch die Ringnut 7 in den Kanal 6, der bei hintereinandergeschalteten Steuerschiebern in den nachgeschalteten Steuerschieber führt und der, wenn kein weiterer Steuerschieber nachgeschaltet ist, in die Rücklaufleitung führt. Die zum Servomotor führende Druckleitung ist durch den Schieberkolben 2 verschlossen.
In der Stellung »Senken« (Fig. 3) ist der Schieberkolben 2 nach links verschoben. Das aus der Leitung 3 einströmende Druckmittel fließt ebenfalls in die Leitung 6. Die zum Servomotor führende Leitung 5 ist über die Axialbohrung 15 mit der Rücklaufleitung 4 verbunden, so daß das Druckmittel aus dem Servomotor drucklos abfließen kann.
Auch in der Stellung »Langsames Senken« (Fig. 4), in der der Schieberkolben 2 noch weiter nach links verschoben ist, fließt das aus der Leitung 3 einströmende Druckmittel in die Leitung 6. Die zum Servomotor führende Druckleitung 5 ist auch hier über die Axialbohrung 15 des Schieberkolbens 2 mit der Rüeklaufleitung 4 verbunden. Jedoch ist der Schieberkolben 2 hier so weit nach links verschoben, daß er gegen den Stift 16 a an der linken Stirnseite der Gehäusebohrung drückt und dadurch den Abfluß von Druckmittel aus dem Servomotor drosselt, so daß sich das Arbeitsgerät nur langsam senkt. Die Drosselwirkung ist von dem Abstand zwischen der Stirnseite des Schieberkolbens 2 und der Stirnseite der Gehäusebohrung abhängig. Der Minimalabstand und damit die Maximaldrosselung ist mit Hilfe der Schraube 17 einstellbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuerschieber für einen einfach wirkenden Servomotor, in dem ein von Hand verschiebbar, in seinen drei Steuerstellungen durch federnde Rasten gehaltener Schieberkolben angeordnet ist, durch dessen Axialbohrung die Rücklaufleitung führt, gekennzeichnet durch einen mit einem überdruckventil (12) versehenen Kanal (13), zwischen der von der Druckmittelquelle kommenden Leitung (3) und der Stirnseite (14) der den Schieberkolben (2) aufnehmenden Bohrung des Gehäuses (1), an der ein feststehender Stift (16) angeordnet ist, der in der die Druckleitung (5) zum Servomotor mit der von der Druckmittelquelle kommenden Leitung (3) verbindenden Stellung des Schieberkolbens (2), in dessen Axialbohrung (15) zum Verschluß derselben und zur Gewährleistung eines bestimmten Abstandes zwischen der Stirnseite der Gehäusebohrung und der Stirnseite des Schieberkolbens (2) eingreift.
2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (2) in der Stellung, in der Druckmittel aus dem Servomotor in die Rücklaufleitung (4) fließt, einen bestimmten von Hand zu verändernden Abstand von der Stirnseite der Gehäusebohrung hat, gegen die das rücklaufende Druckmittel fließt, und daß seine Axialbohrung (15) durch einen feststehenden Stift (16a) an dieser Stirnseite je nach dem eingestellten Abstand verschieden stark verschlossen wird, wobei die Drosselwirkung durch eine Anschlagschraube (17) für den Schieberkolben (2) einstellbar ist.
3. Steuerschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagschraube (17) von Hand oder durch ein Tastorgan einstellbar ist.
4. Verfahren zur Steuerung von einfach wirkenden Servomotoren mit Hilfe eines Steuerschiebers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von Hand in die die Druckleitung (5) zum Servomotor mit der von der Druckmittelquelle kommenden Leitung (3) verbindende Stellung geschobene und in dieser Stellung in bekannter Weise durch federnde Rasten (10) festgehaltene Schieberkolben (2) selbsttätig mit Hilfe des Druckmittels, das durch den mit dem überdruckventil (12) verschlossenen Nebenkanal (13) von der von der Druckmittelquelle kommenden Leitung (3) in einen vor der Stirnseite des Schieberkolbens (2) gelegenen Raum (14) gelangt, in die Neutralstellung zurückgeführt wird, wenn der Kolben des Servomotors seine Hubbegrenzung erreicht hat und der Öffnungsdruck des überdruckventiles (12) erreicht wird.
5. Verfahren zur Steuerung von Servomotoren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Arbeitsstellung des Steuerschiebers der Schieberkolben (2) so weit über die durch die federnde Raste (10) markierte Arbeitsstellung zu verschieben ist, daß der Schieberkolben (2) mit seiner in bekannter Weise die Rücklaufleitung bildenden Axialbohrung (15) gegen einen feststehenden Stift (16a) der Gehäusebohrung zu drücken ist, wodurch eine Drosselung des durch die Axialbohrung (15) fließenden rücklaufenden Druckmittels bewirkt wird, deren Drosselwirkung durch eine Anschlagschraube (17) einstellbar ist.
6. Verfahren zur Steuerung von Servomotoren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Neutralstellung und in der Arbeitsstellung des Schieberkolbens (2), in der kein Druckmittel in den Servomotor geleitet wird, das Druckmittel in einen besonderen Kanal (16) für die Weiterleitung in parallel geschaltete Steuerschieber od. dgl. für weitere Verbraucher, aber nach dem letzten Steuerschieber od. dgl. das Druckmittel in die Rücklaufleitung geleitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 738; Patentschrift Nr. 7652 des Amtes für Erftndungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; französische Zusatzpatentschrift Nr. 64 738, Zusatz zum Patent Nr. 986 439; französische Patentschrift Nr. 983 807; britische Patentschrift Nr. 535 369; USA.-Patentschriften Nr. 994 544, 2 542 082, 2 547 254, 2 610 022, 2 617 257, 2 634 750, 2 694 544, 2 765 808.