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Steuerschieber Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerschieber,
der entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus einer Neutralstellung verschoben
und in mehreren Stellungen durch eine federbelastete Klinke lösbar verriegelt werden
kann, wie sie vielfach in Gruppen zusammengefaßt, zur Steuerung der verschiedenen
Zylinder einer Hydraulikanlage mit einer Mehrzahl von einzeln bewegbaren Komponenten
dienen. Dabei steuert jeweils ein Steuerschieber das einem Hydraulikzylinder zugeordnete
Steuerventil. Die Klinkenanordnung dient dazu, den Steuerschieber jeweils in einer
zuvor festgelegten Arbeitsstellung zu verriegeln, so daß die Bedienungsperson den
Schieber nicht von Hand zu halten braucht und beide Hände frei hat, um andere Schieber
zu betätigen, mit denen die Arbeitszylinder anderer Komponenten der Anlage bedient
werden.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Steuerschieber mit einer
Klinkenanordnung zu schaffen, bei welchem die Klinken teilweise bis zu einem gewünschten
Ausmaß oder auch vollständig außer Betrieb gesetzt und die Härte des Klinkeneingriffs
in einem weiten Bereich verändert werden kann. Diese Aufgabe wird für einen Steuerschieber
der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sperrkörper
der Klinke in einem sich mit dem Steuerschieber bewegenden Klinkenträger radial
verschiebbar sind, und außerdem ein von außen verstellbarer Anschlag am Gehäuse
des Steuerschiebers angebracht ist, auf den das die Sperrkörper beaufschlagende
Widerlager der Klinkenfeder in den durch die Einstellung des Anschlages festgelegten
Stellungen des Steuerschiebers aufläuft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht
es, die Klinke für bestimmte Raststellungen unwirksam zu machen. Außerdem kann die
Eingriffshärte der Klinke nach den Erfordernissen des jeweiligen Fahrers einer Maschine
eingestellt werden. Damit kann die Arbeitsweise des Steuerventils auf einfache Weise
den durch den jeweiligen Fahrer gegebenen persönlichen Betriebsbedingungen angepaßt
werden.
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Eine besondere=-Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, daß als Verriegelungsausnehmungen
ringförmige Rinnen vorgesehen sind, deren Wände zur Erzeugung eines Dosiergefühles
einseitig abgeschrägt sind. Bei dieser Ausführungsform des Steuerschiebers verändert
sich die Vorspannkraft des Schiebers auf Grund der Abschrägung der Verriegelungsrinne
in der Weise, daß dem Fahrer der Anlage bei Betätigung des Steuerschiebers ein Gefühl
vermittelt wird, an Hand dessen er die Stellung des bewegbaren Steuerschiebers innerhalb
des Dosierbereiches bestimmen kann.
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Die Erfindung ist in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung
und den Zeichnungen erläutert, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische
Schnittdarstellung eines Steuerschiebers mit der erfindungsgemäßen Klinkenanordnung,
F i g. 2 einen Schnitt durch die Klinkenanordnung und den verstellbaren Klinkenauslöser
in der Neutralstellung des Steuerschiebers, F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche
Darstellung, bei der sich der Steuerschieber in einer der zuvor festgelegten Steuerstellungen
befindet, in der die Klinken normalerweise verriegelt sind, wobei der Auslöser aber
so eingestellt ist, daß er bei vollem Steuerschieberhub die Klinkenanordnung vollständig
unwirksam macht, F i g. 4 einen der F i g. 2 ähnlichen Schnitt durch eine abgewandelte
Ausführungsform der Erfindung, bei der sich der Steuerschieber in der Neutralstellung
und der Klinkenauslöser in der Arbeitsstellung befindet, F i g. 5 eine der F i g.
4 ähnliche Darstellung, bei der sich der Schieber in der Steuerstellung befindet,
in
der die Klinken eingreifen würden, wären sie nicht durch die Klinkenauslöser außer
Betrieb gesetzt und F i g. 6 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung.
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In F i g. 1 ist ein Abschnitt eines Steuerschiebers 27 dargestellt,
der aus mehreren gleichartigen Abschnitten besteht und z. B. durch die USA.-Patentschrift
2 873 762 bekannt ist. Ein derartiger Steuerschieber kann z. B. zur Steuerung des
Hydraulikzylinders verwendet werden, welcher die Ladeschwinge eines Frontladers
bewegt, wie er zur Erdbewegung verwandt wird.
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Zu diesem Zweck weist der Schieber27 einen offenen Mittelkanal
32 auf, durch den das Strömungsmittel, welches dem Gehäuse von der Pumpe
zugeführt wird, zu einem mit dem Vorratsbehälter verbundenen Auslaß des Gehäuses
schließt, wenn sich alle Schieber in der Neutralstellung befinden, in welcher der
Schieberkolben 30 der F i g. 1 dargestellt ist. Durch Axialverschiebung irgendeines
Schiebers in beliebiger Richtung wird der mittlere Durchflußkanal am Schnittpunkt
mit der Bohrung versperrt, so daß das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel
zu zwei Speiseausnehmungen 34 und 35, welche den Schieber an gegenüberliegenden
Seiten des Mittelkanals 32 umgeben, und weiter zu zwei Druckkammern
36 und 37, die sich in axialer Richtung neben den Ausnehmungen
34 und 35 befinden, geleitet wird. Durch Verschieben des Schiebers
in der einen oder anderen Richtung gegenüber der Neutralstellung ergibt sich über
die Bohrung eine Verbindung der Druckkammer 36 mit der Ausnehmung
34 oder der Druckkammer 37 mit der Ausnehmung 35.
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Die Kammern 36 und 37 sind mit den Motoranschlüssen des Schiebers
verbunden, die dann ihrerseits wieder mit den Zylinderanschlüssen in Verbindung
stehen. Die Kammern 36 und 37, die durch den Schwingensteuerschieber 30 gesteuert
werden, stellen im vorliegenden Fall die Verbindung zu den Senk-und Hebanschlüssen
des Zylinders her, der die Ladeschwinge betätigt. Der Schwingensteuerschieber 30
arbeitet so, .daß die Schwinge abgesenkt wird, wenn man den Schieber nach links
bewegt und angehoben Wird, wenn man den Schieber nach rechts bewegt.
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Bei der Erfindung ist für den Schieber 30 eine Klinkenanordnung
40 vorgesehen, die den Schieber entgegen der Rückstellkraft einer den Schieber
federnd in die Neutralstellung drückenden Zentrier-oder Rückstellfeder 41 lösbar
in einer oder mehreren ; Arbeitsstellungen halten kann. Diese Klinkenanordnung ist
im wesentlichen durch die USA.-Patentschrift 2 848 014 bekannt.
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Die Klinkenanordnung für die einzelnen Schieber besteht aus einem
inneren Rohrkörper 43, der zur ; gemeinsamen Axialbewegung mit dem Schieber verbunden
ist, vom inneren Rohrkörper 43 getragenen, radial geführten Klinken 44, einem
Nockenkörper 45,
der axial verschieblich in dem Rohrkörper gelagert ist und
die Klinken in radialer Richtung beaufschlagt, i einer Druckfeder 46, die
den Nockenkörper 45 in Sperrichtung vorspannt, und einem äußeren Rohrkörper
47, welcher mit dem Gehäuse verbunden ist und an seiner Innenseite eine oder mehrere
Umfangsrinnen 48 aufweist, die von den Klinken in bestimm- i ten Steuerstellungen
des Schiebers beaufschlagt werden können. Wenn die Klinken bei entsprechender Bewegung
des Schiebers in eine der Steuerstellungen radial auf eine der Rinnen 48 ausgerichtet
sind, sorgt die von der Druckfeder 46 am Nockenkörper 45 ausgeübte und zu den Klinken
45 übertragene Kraft dafür, daß die letzteren in der Rinne verrastet werden.
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i Der innere Rohrkörper oder Klinkenträger 43 kann als axialer Fortsatz
des Schiebers an dem vom manuellen Betätigungsorgan abgelegenen Ende ausgebildet
sein. Eine koaxiale Ausnehmung 51 des Klinkenträgers ist nach außen geöffnet, um
mit entsprechendem Spiel die Druckfeder 46 und den Nockenkörper 45 aufzunehmen.
Bei den Klinken 44 kann es sich um eine Gruppe von Kugeln handeln, die lose in radialen
Bohrungen in der Wand des inneren Rohrhörpers geführt sind. Die Achsen der verschiedenen
Bohrungen für die Gruppe von Kugeln liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht
zur Achse des inneren Rohrkörpers ausgerichtet und in der Nähe von dessen Ende angeordnet
ist. Der Nockenkörper 45 kann eine große Zentralkugel sein, die normalerweise von
der Druckfeder 46 gegen die Gruppe von sternförmig angeordneten Kugeln 44 gedrückt
wird. Das andere Ende der Druckfeder stützt sich am Boden der Ausnehmung 51 ab.
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Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 bis 3 liegt die Feder 46 an der von
den Sperrkugeln abgelegenen Seite des Nockenkörpers 45, so daß durch die Sperrkugeln
44 und die Vorspannkraft der Feder 46 ein Herausfallen des Nockenkörpers
45 aus der Ausnehmung 51 verhindert wird.
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Der äußere Rohrkörper 47 kann das Gehäuse der Klinkenanordnung bilden,
das mit seinem einen Ende am Gehäuse 28 befestigt ist und an seinem äußeren Ende
ein koaxial befestigtes Bauelement 49 aufnimmt, das die ringförmigen Sperrinnen
enthält. Das mit den Rinnen versehene Bauelement ist somit auch als Gehäuseteil
anzusprechen. Daher können praktisch die Rinnen 48 als Teil des äußeren Rohrkörpers
47 betrachtet werden. Da der innere Rohrkörper 43 teleskopartig verschiebbar in
dem äußeren Rohrkörper angeordnet ist, dient der letztere in Verbindung mit dem
Schieber als Führung für den inneren Rohrkörper.
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Normalerweise ist die Kraft, die die Druckfeder 46 am Nockenkörper
45 und damit an den Klinken 44
ausübt, groß genug, um die Zentrierfeder
41 daran zu hindern, den Schieber in die Neutralstellung zurückzuführen, sofern
die Sperrkugeln 44 in eine Rinne 48 des Sperrinnenkörpers 49 eingreifen.
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Beim Betrieb eines Frontladers wird der Schaufelinhalt üblicherweise
entladen, wenn die Ladeschwinge angehoben ist. Nach dem Entladen der Schaufel fährt
der Fahrer des Frontladers das Fahrzeug zum Ladeort zurück, wobei er dann unterwegs
den Schwingensteuerschieber 30 so verschieben kann daß die Schwinge mindestens
zum Teil in Richtung auf die normale Schaufelstellung abgesenkt wird.
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Die dem Schwingensteuerschieber 30 zugeordnete Klinkenanordnung (s.
auch F i g. 2 und 3) weist im äußeren Rohrkörper 47 drei Rinnen
48 auf, so daß drei verklinkbare Stellungen für den Schieber vorgesehen sind.
Die mittlere Rinne, mit der die Steuerstellung festgelegt wird, in der das Strömungsmittel
vom Durchflußkanal32 zur Schwingensenkkammer 37 strömt, hat eine stetige Steigung,
die vom Boden in Richtung auf die Neutralstellung verläuft. Auf diese Weise ergibt
sich keine ausgeprägte Einklinkwirkung, wenn man den Schieber aus der Neutralstellung
nach links verschiebt. Die Nockenwirkung,
welche die sternförmig
angeordneten Kugeln 44 am konischen Teil der Rinne durch die Druckfeder 46 ausüben,
ist der Kraft der Zentrierfeder 41 entgegengerichtet. Auf diese Weise fühlt die
Bedienungsperson, wenn sie den Schieber aus der Neutralstellung nach links @-crschiebt,
eine kleine, aber stetig größer werdende Gegenkraft, bis die Klinken den Boden der
mittleren Rinne 48 erreichen. Anschließend ist eine größere Kraft erforderlich,
um den Schieber noch weiter nach links zu verschieben, da die Sperrkugeln 44 aus
der mittleren Rinne 48 ausgehoben werden müssen und die Kraft der Zentnerfeder zu
überwinden ist, wenn man den Schieber in eine »schwimmende« Stellung bewegt. Am
Ende der »schwimmenden« Stellung verklinken die Sperrkugeln in der links gelegenen
Rinne 48.
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Wenn der Schieber entgegen der Kraft der Zentnerfeder aus der Neutralstellung
nach rechts verschoben wird, verklinken die Sperrkugeln 44 normalerweise in der
rechts gelegenen Rinne 48, die präzise die rechts gelegene Steuerstellung des Schiebers
festlegt. Eine Klinkenauslösevorrichtung 162 läßt sich so einregeln, daß der Klinkeneingriff
jede gewünschte Härte erhält oder daß die Klinken in der rechts gelegenen Steuerstellung
des Schiebers abgeschaltet werden.
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Zu der Klinkenauslöse- oder Ausschaltvorrichtung 162 gehört eine Einstellschraube
72, die am offenen Ende des äußeren Rohrkörpers 47 koaxial angeordnet ist und einen
von außen zugänglichen Schraubenschlitz 74 aufweist, den man mit einem Schraubenzieher
od. dgl. beaufschlagen kann. Das innere Ende 75 der Schraube trägt ein Widerlager
70, welches den-Nockenkörper in axialer Richtung an der Seite beaufschlagt,
die der Druckfeder 46 gegenüberliegt. Vorzugsweise ist die Führung 73 für die Einstellschraube
72 der Klinkenabschaltvorrichtung eine mit Ringflansch versehene Mutter in der Gegenbohrung
am äußeren Ende des äußeren Rohrkörpers, die sich über eine Schulter am Rinnenkörper
49 am Boden der Gegenbohrung abstützt. Ein Sprengring, der in eine Rinne
in der Wand der Gegenbohrung eingreift, hält die Mutter und verhindert ein Herausfallen.
Die Mutter kann gegenüberliegende Abflachungen aufweisen, die von außen mit einem
Schlüssel beaufschlagt werden können. Eine Gegenmutter 76 ist auf die Schraube 72
aufgeschraubt und fest mit der Außenseite der Mutter 73 verspannt, um beliebige
axiale Einstellungen festzulegen.
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In der nicht wirksamen Stellung des Widerlagers 70 ist die Klinkenausschaltvorrichtung
genügend weit nach rechts aus der in F i g. 2 und 3 gezeigten Stellung versetzt,
sä daß die Zentralkugel 45 nicht beaufschlagt werden kann und die Klinkenanordnung
eine normale Verklinkung mit der rechts gelegenen Rinne 48 ausführt.
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Wenn die Klinkenabschaltvorrichtung in die Arbeitsstellung der F i
g. 2 und 3 voll nach innen geschraubt ist, beaufschlagt das Widerlager
70 die Zentralkugel 45, nachdem der Schieber einen kleinen Betrag aus der
Neutralstellung heraus nach rechts verschoben ist, um dann die Kugel 45 an einer
weiteren Bewegung durch die Druckfeder 46 zu hindern. Nun können die sternförmig
angeordneten Sperrkugeln 44 nicht mehr federnd in die rechts gelegene Rinne 48 eingreifen,
so daß keine Verklinkung anzeigt, wenn der Schieber die rechts gelegene Steuerstellung
erreicht. Die Kraft der Druckfeder 46 wird nun jedoch über die Nockenkuge145 zur
Klinkenabschaltvorrichtung übertragen, so daß die Druckfeder effektiv zwischen Gehäuse
und Schieber eingespannt ist. Auf diese Wei-e bewirkt die Druckfeder 46 am Schieber
eine Vorspannkraft, die die Kraft der Zentrierfeder 41 vergrößert und ständig ansteigt,
wenn der Schieber über den Dosierbereich in die rechts gelegene Steuerstellung bewegt
wird. Auf diese Weise erhält die Bedier_ungsperson ein »Gefühl«, welches der Strömungsgeschwindigkeit
des Druckmittels zur »Schwingenanheb«-Kammer 36 proportional ist. Das stabförmige
Ende 75 der Klinkenabschaltvorrichtung stellt sicher, daß die Sperrkugeln 44 nicht
nach innen durchfallen und die Querbohrungen des inneren Rohrkörpers verlassen können.
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In den Zwischenstellungen -der Klinkenabschaltvorrichtung beaufschlagt
das Widerlager 70 die Nockenkugel45 nur, wenn der Schieber über den letzten
kleinen Teil seines Hubes in die rechts gelegene Steuerstellung bewegt wird, und
verhindert, daß die Druckfeder 46 die Sperrkugeln 44 vollständig bis auf den Boden
der Sperrinne drückt, so daß der Klinkeneingriff weniger hart wird. Durch geeignete
Einstellung der Schraube 72 kann der Klinkeneingriff so weich gemacht werden, daß
die Kraft der Zentrierfeder nicht überwunden wird und der Eingriff der Bedienungsperson
lediglich mitteilt, daß der Schieber die rechts gelegene Steuerstellung erreicht
hat.
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Bei der abgewandelten Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 4
und 5 verhindert die Klinkenabschaltvorrichtung 262 eine volle Verklinkung der Sperrkugeln
44 in der links gelegenen Rinne 48 des äußeren Rohrkörpers. In diesem Falle
ist die mittlere Rinne 48 von der Neutralstellung ausgehend konisch abgeschrägt,
um ein »Dosiergefühl« zu erzeugen, wenn der Schieber aus der Neutralstellung nach
rechts verschoben wird. Die rechte Rinne 48, mit der die Sperrkugeln stets zu einer
Verklinkung kommen, legt eine »schwimmende« Stellung fest. Wenn der Schieber, wie
in F i g. 4 gezeigt, in der Neutralstellung steht, befinden sich die Sperrkugeln
in einer mittleren Lage zwischen der linken und der mittleren Rinne.
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Die Druckfeder 46 stützt sich an einem Stopfen 80
ab, der mit
Schraubgewinde od. dgl. am äußeren Ende des inneren Rohrkörpers angeordnet ist,
um die Mündung der Ausnehmung 51 zu verschließen. Die Feder 46 und der Nockenkörper
45 befinden sich daher rechts von den Sperrkugeln 44. Der Nockenkörper 45
liegt zwischen der Druckfeder und den Sperrkugeln.
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Die Klinkenabschaltvorrichtung 262 besteht aus einer Einstellschraube
172 mit einem stangenartigen Ansatz 175, der axial nach innen durch Bohrungen von
Stopfen 80 und Nockenkörper 45 hindurchragt und am inneren Ende mit einem vergrößerten
Kopf versehen ist, welcher ein nach außen gerichtetes axiales Widerlager
170 bildet, das den Nockenkörper 45 beaufschlagen kann.
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Das Widerlager 170, welches bei der Ausführungsform der Erfindung
gemäß F i g. 4 und 5 nach außen gerichtet ist, arbeitet ähnlich wie das Widerlager
70
bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 2 und 3 mit dem Nockenkörper
45 zusammen. Abweichend ist nur, daß das Widerlager 170 in der am weitesten
nach innen gelegenen Stellung unwirksam ist und eine Vergrößerung der Vorspannkraft
der Zentrierfeder bewirkt, wenn es sich in der axial am
weitesten
außen gelegenen Stellung befindet. In Zwischenstellungen verhindert es, daß die
Sperrkugeln vollständig den Boden der links gelegenen Rinne 48
beaufschlagen,
so daß es zu einem weicheren Klinkeneingriff kommt.
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Eine Möglichkeit zur Ferneinstellung des Widerlagers zeigt F i g.
6. Als Widerlager 70, welches den Nockenkörper oder die Zentralkugel 45 beaufschlagt,
dient in diesem Falle das innere Ende eines Kolbens 470, der in einem Zylinder
471' verschiebbar ist. Der Zylinder 471' wird von dem inneren Rohrkörper
oder Klinkenträger 43 gebildet. Eine Leitung 463', über die der Zylinder
471' mit einer nicht dargestellten Kolbenpumpe od. dgl. verbunden ist, bildet eine
flexible Verbindung, die eine Axialbewegung des Klinkenträgers ermöglicht. Das Druckmittel
in der Leitung 463' und dem Zylinder 471' kann eine nach innen gerichtete
Abschaltbewegung des Kolbens 470
verursachen, wenn ein gesteuertes Bauelement
eine zuvor festgelegte Lage erreicht. Die gleiche Wirkung läßt sich mit einem Bowdenzug
erreichen, der an den Kolben 470 angeschlossen ist.