DE202017001550U1

DE202017001550U1 - Steuereinheit für eine Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für einen Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine Lenkanordnung eines Schwerlast-Fahrzeugs, sowie eine derartige Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202017001550U1
Application number: DE202017001550.1U
Authority: DE
Original assignee: Scheuerle Fahrzeugfabrik GmbH
Current assignee: Scheuerle Fahrzeugfabrik GmbH
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2027-03-24

Abstract

Steuereinheit für eine Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für einen Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine Lenkanordnung eines derartigen Schwerlast-Fahrzeugs, die einen Grundkörper (11) mit mindestens zwei Anschlussöffnungen (12a, 12b; 12c, 12d) besitzt, an die Zuleitungen für ein Hydraulikmedium anschließbar sind, wobei ein erster Kanal (13a; 13c) zu einer ersten Kammer (14a; 14c) und ein weiterer Kanal (13b; 13d) von der zweiten Anschlussöffnung (12b; 12d) zu einer zweiten Kammer (14b; 14d) führt, wobei ein Durchgang (14) zwischen diesen beiden Kammern (14a, 14b; 14c, 14d) durch ein Ventilelement (15a, 15b) öffen- und schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Aufnahmeraum (17) des Grundkörpers (11) der Steuereinheit (10a-10e; 10f) ein auf einer von einem Betätigungsorgan (3) bewegbaren Betätigungswelle (2) angeordnetes Steuerelement (16a-16e; 16f) vorgesehen ist, welches mindestens ein Steuerprofil (20a, 20b) aufweist, welches in Wirkeingriff mit mindestens einem Ventilelement (15a, 15b) steht, und dass bei einer Bewegung des Steuerelements (16a-16e; 16f) das oder die Ventilelemente (15a, 15b) durch das oder die Steuerprofile (20a, 20b) aus ihrer den Durchgang (14) zwischen zwei Kammern (14a, 14b; 14c, 14d) verschließenden ersten Position in eine diesen Durchgang (14) ganz oder teilweise öffnenden zweiten Position bewegbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für eine Baugruppe eines Schwerlast-Fahrzeugs, wie ein Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine Lenkanordnung, sowie eine derartige Steuerungsvorrichtung.
Schwerlast-Fahrzeuge mit einem Schwanenhals werden seit vielen Jahren weitverbreitet beim Transport von schweren und/oder sperrigen Lasten eingesetzt und dienen dazu, ein Zugfahrzeug mit einem von diesem gezogenen Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere ein Schwerlast-Anhänger, zu koppeln. Der Schwanenhals dient hierbei unter anderem auch dazu, die auf ein Chassis des Zugfahrzeugs einwirkende Sattellast zu übertragen, so dass in Abhängigkeit von der vom Schwerlast-Fahrzeug zu befördernden Last eine hinreichend gute Traktion des Zugfahrzeugs gewährleitstet ist. Diese auf das Zugfahrzeug einwirkende Sattellast darf aber auch nicht so groß sein, dass dessen zulässige Achslast überschritten wird. Um nun das Verhältnis zwischen der auf das Zugfahrzeug abgetragenen Last und den Radlasten des vom Zugfahrzeug gezogenen Schwerlast-Fahrzeugs aufeinander abstimmen zu können, ist z. B. bei dem aus der EP 1 816 059 A1 der Anmelderin bekannten Schwerlast-Fahrzeug vorgesehen, dass dem Schwanenhals eine Verdränger-Anordnung zugeordnet ist, deren Hydraulikdrücke auf die vom Schwanenhals auf das Zugfahrzeug abgetragenen Lasten bestimmen. Hierzu müssen einzelne Komponenten des Schwanenhalses dynamisch zueinander bewegt werden. Zu diesem Zweck werden diese Komponenten des Schwanenhalses bewegende Hydraulikzylinder eingesetzt, denen ein entsprechendes Druckmedium gesteuert zugeführt ist. Nicht nur beim Fahrbetrieb, sondern auch beim An- bzw. Absatteln des Schwanenhalses sowie beim Rangierbetrieb ist eine Bewegung des Schwanenhalses erforderlich. Dies bedingt jeweils, dass die einzelnen Komponenten des Schwanenhalses gleichzeitig und in einer definierten Reihenfolge eine gewisse Bewegung ausführen, um die vom Schwanenhals insgesamt zu durchlaufende Bewegung realisieren zu können. Die einzelnen Hydraulikzylinder, die jeweils für die Bewegung einer oder mehrerer Komponenten des Schwanenhalses zuständig sind, müssen folglich in einer definierten Abfolge angesteuert werden. Bis jetzt erfolgt dies dadurch, dass der Fahrer des Schwerlast-Fahrzeugs eine Anzahl von Steuerventilen in einer definierten Reihenfolge öffnet und schließt, so dass die jeweils von einem dieser Steuerventile angesteuerten Hydraulikzylinder eine entsprechende Betätigungsbewegung der entsprechenden Komponenten des Schwanenhalses durchführen. Diese manuelle Korrelation der einzelnen Hydraulikzylinder ist nicht nur zeitaufwendig, sondern aufgrund der Komplexität der meisten der mit dem Schwanenhals durchzuführenden Bewegungen auch anfällig gegen etwaige Fehlbedienungen.
Es ist zwar denkbar, diese Korrelation der einzelnen Steuerventile mittels einer elektronischen Steuerung durchzuführen. Dies wird aber von einer Vielzahl von Anwendern nicht favorisiert, da Schwerlast-Transportfahrzeuge oft in einer rauhen Arbeitsumgebung betrieben werden. Außerdem besteht die Befürchtung, dass bei einem Ausfall oder einer Störung der Elektronik die Funktionsweise des Schwanenhalses empfindlich gestört ist.
Von einem Zugfahrzeug gezogene oder selbstfahrende Schwerlast-Fahrzeuge wie Schwerlast-Anhänger werden oft mit einer aktiven Radlenkung ausgestattet, um das Rangieren zu erleichtern, indem einzelne Radanordnungen individuell gelenkt werden können. Um diese Lenkbewegung der Radanordnungen durchführen zu können, werden auch hier Hydraulikzylinder eingesetzt, die an entsprechenden Lenkeinheiten der Radanordnungen ansetzen. Ein Schwerlast-Anhänger weist in der Regel eine Vielzahl von Radanordnungen auf. Um nun eine gewisse Bahnkurve durchlaufen zu können, ist es wiederum erforderlich, die einzelnen Radanordnungen hinsichtlich ihrer Lenkbewegung zu korrelieren. Auch hierzu muss der Fahrer des Fahrzeugs wiederum beim Rangierbetrieb in einer definierten Abfolge eine gewisse Anzahl von Steuerventilen für die Hydraulikzylinder der Radanordnungen betätigen. Die gleiche Problematik wie bei der vorstehend beschriebenen Bewegung eines Schwanenhalses tritt auch hier in entsprechender Art und Weise auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinheit sowie eine Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für eine Baugruppe eines derartigen Fahrzeugs, wie ein Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine aktiv gelenkte Radanordnung, zu schaffen, welche in einfacher Art und Weise eine gleichzeitige Ansteuerung mindestens eines und vorzugsweise mindestens zweier Hydraulikkreise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Steuereinheit dadurch gelöst, dass in einem Aufnahmeraum des Grundkörpers der Steuereinheit ein auf einer von einem Betätigungsorgan bewegbaren Betätigungswelle angeordnetes Steuerelement vorgesehen ist, welches mindestens ein Steuerprofil aufweist, welches in Wirkeingriff mit mindestens einem Ventilelement steht, und dass bei einer Bewegung des Steuerelements das oder die Ventilelemente durch das oder die Steuerprofile aus ihrer den Durchgang zwischen zwei Kammern verschließenden ersten Position in eine diesen Durchgang ganz oder teilweise öffnenden zweiten Position bewegbar sind.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung schlägt vor, dass die oder mindestens eine der Steuereinheiten gemäß der vorstehend definierten Steuereinheit ausgebildet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, welche im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
2 ein Längsschnitt durch die Steuerungsvorrichtung der 1,
3 die Steuerungsvorrichtung der 1 zusammen mit Anschlussleitungen,
4 eine Ausführungsform einer Betätigungswelle der Steuerungsvorrichtung der 1,
5 eine erste Ausführungsform einer hydraulischen Steuereinheit für die Steuerungsvorrichtung der 1,
6 eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers der Steuereinheit der 5,
7 einen Längsschnitt durch die Steuereinheit der 5,
8 einen Querschnitt durch die Steuereinheit der 5 in einer ersten Schaltposition,
9 einen Querschnitt durch die Steuereinheit der 5 in einer zweiten Schaltposition,
10 einen Querschnitt durch die Steuereinheit der 5 in einer dritten Schaltposition,
11 eine Seitenansicht der Steuereinheit der 5,
12 eine perspektivische Ansicht einer Drehdurchführung der Steuereinheit der 5,
13 und 13a eine perspektivische Darstellung des Steuerelements der Steuereinheit der 5,
14 eine zweite Ausführungsform einer Steuereinheit für eine Verwendung als Wegeventil,
15 das Ausführungsbeispiel der 14 in einer ersten Schaltposition,
16 das Ausführungsbeispiel der 14 in einer zweiten Schaltposition,
17 einen Längsschnitt durch die Steuereinheit der 14,
18 einen Querschnitt durch die Steuereinheit der 14,
19 ein Querschnitt durch die Steuereinheit der 14 in einer ersten Schaltposition,
20 ein Querschnitt durch die Steuereinheit der 14 in einer zweiten Schaltposition, und
21 und 21a eine perspektivische Darstellung des Steuerelements der Steuereinheit der 14.

In den 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung 1 dargestellt, welche eine Anzahl von - im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel: fünf - hydraulischen Steuereinheiten 10a-10e aufweist, welche - wie aus der Schnittdarstellung der 2 ersichtlich ist - über eine gemeinsame Betätigungswelle 2 (siehe 4) miteinander gekoppelt sind, die von einem Betätigungsorgan 3 bewegbar ist. Bevor jedoch der genauere Aufbau und die Funktionsweise der Steuerungsvorrichtung 1 im Detail beschrieben wird, wird der Aufbau und die Funktionsweise einer der fünf hydraulischen Steuereinheiten 10a-10e erläutert, aus denen sich die hydraulische Steuerungsvorrichtung 1 der 1 bis 4 zusammensetzt, anhand der 5 bis 13 erläutert.
Die 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Steuereinheit 10a der Steuerungsvorrichtung 1. Vorzugsweise sind die weiteren Steuereinheiten 10b-10e gleich aufgebaut. Die Steuereinheit 10a weist einen Grundkörper 11 auf, der - wiederum im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel - vier Anschlussöffnungen 12a-12d besitzt, über welche - wie aus der 3 ersichtlich - Hydraulikleitungen H anschließbar sind. Wie am besten aus den 8 bis 10 ersichtlich ist, mündet ein von der ersten Anschlussöffnung 12a in einer Oberseite 11a des Grundkörpers 11 ausgehender Kanal 13a in eine erste Kammer 14a. Von der zweiten Anschlussöffnung 12b, welche in einer Seitenfläche 11b des Grundkörpers 11 angeordnet ist, geht ein zweiter Kanal 13b aus, welcher in eine zweite Kammer 14b mündet. In dieser zweiten Kammer 14b ist ein Ventilelement 15a eines Ventils 15 angeordnet, welches - wie nachstehend beschrieben - von dem in 13 perspektivisch dargestellten Steuerelement 16a der Steuereinheit 10a betätigbar ist, so dass durch eine entsprechende Bewegung des Ventilelements 15a in der Kammer 14b ein Durchgang 14 zwischen der ersten und der zweiten Kammer 14a und 14b und somit zwischen dem ersten Kanal 13a und dem zweiten Kanal 13b und folglich zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b ganz oder teilweise geöffnet und geschlossen werden kann. Wird das Ventilelement 15a von dem Steuerelement 16a nach oben bewegt, wird dieser Durchgang 14 geöffnet, so dass ein in den Hydraulikleitungen 20 fließendes Hydraulikmedium zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b fließen kann. Wird das Ventilelement 15a durch eine an ihm ansetzende Feder 15c zurückbewegt, so ist der Durchgang 14 zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b verschlossen, mit der Folge, dass ein Fluss des Hydraulikmediums zwischen den beiden Anschlussöffnungen 12a und 12b unterbunden wird.
In entsprechender Art und Weise ist an einer Unterseite 11c des Grundkörpers 11 eine dritte Anschlussöffnung 12c und an der Seitenfläche 11b eine vierte Anschlussöffnung 12d vorgesehen. Von der Anschlussöffnung 12c führt ein Kanal 13c zu einer dritten Kammer 14c. Von der Anschlussöffnung 12d führt ein Kanal 13d zu einer vierten Kammer 14d, in der ein Ventilelement 15b eines Ventils 15' angeordnet ist welches - wie nachstehend beschrieben - von dem Steuerelement 16a der Steuereinheit 10a betätigbar ist, so dass durch eine entsprechende Verschiebebewegung des Ventilelements 15b in der Kammer 14d ein Durchgang 14' zwischen dem dritten Kanal 13c und dem vierten Kanal 13d und somit zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d ganz oder teilweise geöffnet und geschlossen werden kann. Wird das Ventilelement 15b von dem Steuerelement 16a nach unten bewegt, wird dieser Durchgang geöffnet, so dass ein in den Hydraulikleitungen H fließendes Hydraulikmedium zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d fließen kann. Wird das Ventilelement 15b durch die Kraft einer Feder 15d zurückbewegt, so ist der Durchgang zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d verschlossen, mit der Folge, dass ein Fluss des Hydraulikmediums zwischen den beiden Anschlussöffnungen 12c und 12d unterbunden wird.
Wie am besten aus den 8 bis 10 ersichtlich ist, weisen hierbei die Ventilelemente 15a, 15b jeweils ein Schließelement 15a", 15b" auf, welches mit einem entsprechenden Ventilsitz 19 des Gehäuses der zweiten bzw. vierten Kammer 14b bzw. 14c zusammenwirkt. Wird nun das von der Feder 15c bzw. 15d belastete Ventilelement 15a bzw. 15b vom Steuerelement 16a aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so wird der Durchgang 14 bzw. 14' zwischen der ersten bzw. dritten Kammer 14a bzw. 14c und der zweiten bzw. vierten Kammer 14b bzw. 14d geöffnet. Eine derartige Konstellation ist am besten aus der 9 ersichtlich: Das Ventilelement 15a befindet sich in seiner unteren Position, das Schließelement 15a" sitzt auf dem Ventilsitz 19 auf, so dass der Durchgang 14 zwischen der ersten Kammer 14a und der zweiten Kammer 14b verschlossen ist. Das Ventilelement 15b wurde durch das Steuerelemente 16a nach unten verschoben, es befindet sich somit in seiner geöffneten Position, mit der Folge, dass der Durchgang 14' zwischen der dritten Kammer 14c und der vierten Kammer 14d geöffnet ist, so dass das Hydraulikmedium durch diesen Durchgang 14' strömen und somit ein Fluss dieses Hydraulikmediums zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d ermöglicht ist.
Dem Fachmann ist aus nachfolgender Beschreibung ersichtlich, dass die hier beschriebene Ausgestaltung der Steuereinheit 10 nur exemplarischen Charakter besitzt: So ist es z. B. möglich, dass in eine Kammer 14a-14d mehr als zwei Kanäle 13a-13d münden. Eine derartige Maßnahme ist z. B. dann von Vorteil, wenn das über eine Hydraulikleitung H einer Anschlussöffnung, z. B. der Anschlussöffnung 12a, zugeführte Hydraulikmedium nicht nur zu einem Ausgang, hier der Anschlussöffnung 12b, geführt werden soll, sondern auf mehrere Anschlussöffnung verteilt werden soll. Auch der umgekehrte Fall, nämlich dass mehrere Eingänge für das Hydraulikmedium zu einem Ausgang geleitet werden sollen, ist denkbar, genauso wie die Konstellation, dass mehrere in eine Kammer 14a-14d mündende Kanäle zu mehreren Ausgängen geleitet werden.
Es ist auch möglich, dass im Grundkörper 11 der Steuereinheit 10a eine Vielzahl von Kammern 14a, 14b, 14c und 14d oder nur zwei Kammern 14a und 14b vorgesehen sind. Dem Fachmann ist aus der hier gegebenen Beschreibung ohne weiteres ersichtlich, wie er diesbezüglich die Steuereinheit 10a auszubilden hat, um eine gewünschte Verteilung der Hydraulikmediums über die einzelnen Eingänge und Ausgänge erzielen kann. Im Folgenden wird aber von der in den Figuren dargestellten Konfiguration ausgegangen, nämlich dass der Grundkörper 11 der Steuereinheit 10a vier Anschlussöffnungen 12a-12d, die über entsprechende Kanäle 13a-13d in vier Kammern 14a, 14b, 14c, 14d münden, und dass in jeder der beiden Kammern 14b, 14d ein Ventilelement 15a, 15b angeordnet ist, welcher durch das Steuerelement 16a beaufschlagt wird. Dem Fachmann sind die Modifikationen, die er bei einer anderen Ausgestaltung der Steuereinheit 10a vorzunehmen hat, ohne weiteres ersichtlich.
Im Grundkörper 11 ist - wie am besten aus 6 ersichtlich - ein Aufnahmeraum 17 vorgesehen, in welchem das Steuerelement 16a angeordnet ist, welches die in den Kammern 14b und 14d angeordneten Ventilelemente 15a und 15b beaufschlagt. Der Aufnahmeraum 17 steht mit Durchtrittsöffnungen 17a und 17b in Stirnflächen 11d bzw. 11e des Grundkörpers 11 in Verbindung, so dass durch diese Durchtrittsöffnungen 17a, 17b die Betätigungswelle 2 in den Grundkörper 11 der Steuereinheit 10a eingebracht werden kann. Diese Betätigungswelle 2 ist in Drehdurchführungen 18 (siehe 12) gelagert, die jeweils in den beiden Durchtrittsöffnungen 17a, 17b angeordnet sind.
Eine derartige Steuerungseinheit 10a dient dazu - wie bereits eingangs aufgeführt - mindestens zwei Hydraulikkreisläufe korreliert zu steuern. Beispielsweise soll eine derartige Steuerungseinheit 10a einen ersten Hydraulikkreislauf einer ersten Hydraulikanordnung, insbesondere einen ersten Hydraulikzylinder, der für eine Bewegung einer ersten Komponente einer hydraulisch angetriebenen Einheit einer Baugruppe des Schwerlast-Fahrzeugs, z. B. einer ersten Komponente eines Schwanenhalses, einer Hubanordnung oder einer aktiven Radlenkung, dient, und korreliert dazu einen zweiten Hydraulikkreislauf, der zur Bewegung einer zweiten Komponente dieser Baugruppe, z. B. einer zweiten Komponente des Schwanenhalses, der Hubanordnung oder der aktiven Radlenkung, dient, steuern. Die erste und die zweite Komponente sollen also in zeitlicher Korrelation gesteuert werden. Hierzu werden die Ventilelemente 15a, 15b der Ventile 15, 15' entsprechend bewegt, so dass durch die Bewegung des Ventilelements 15a der erste Hydraulikkreislauf zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b und durch die Bewegung des zweiten Ventilelements 15b der zweite Hydraulikkreislauf zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d korreliert geöffnet bzw. geschlossen werden.
Um dies zu bewirken, ist vorgesehen, dass - wie am besten aus den 13 und 13a ersichtlich - das auf der Betätigungswelle 2 gelagerte und von dem Betätigungsorgan 3, hier einem Handhebel 3', betätigbare Steuerelement 16a für jedes Ventilelement 15a bzw. 15b ein Steuerprofil 20a bzw. 20b aufweist, durch welche eine Bewegung des vom jeweiligen Steuerprofil 20a bzw. 20b beaufschlagten Ventilelements 15a bzw. 15b in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgans 3 erzielbar ist. Das erste Steuerprofil 20a erstreckt sich - wie in 13a dargestellt - über einen ersten Winkelbereich W1 des Steuerelements 16a und das zweite Steuerprofil 20b über einen zweiten Winkelbereich W2. Jeder Winkelbereich W1 bzw. W2 ist dabei mit dem Bewegungsbereich des Betätigungsorgans 3 korreliert, d. h. der erste Winkelbereich W1 beginnt bei einer ersten Endposition des Betätigungsorgans 3 und endet in seiner zweiten Endposition, während der zweite Winkelbereich W2 in dieser zweiten Endposition des Betätigungsorgans 3 beginnt und in dessen erster Endposition endet. Es kann aber vorkommen, dass sich die Winkelbereiche W1 und W2 und somit die Steuerprofile 20a, 20b des Steuerelements 16a überlagern. Zudem ist es möglich, dass sich die Winkelbereiche W1 und W2 der Steuerprofile 20a und 20b des Steuerelementes 16a in zwei oder mehr Schaltpositionen des Betätigungsorganes 3 aufteilen.
Die Wirkung und Funktion des Steuerelements 16a wird nun anhand der 8, 9 und 10 erläutert.
Die Darstellung der 8 zeigt das Steuerelement 16a in einer der ersten Schaltposition des Betätigungsorgans 3 (siehe 1) entsprechenden Stellung. In dieser Stellung des Steuerelements 16a greifen die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b jeweils in eine Vertiefung 21a bzw. 21b in einem ersten Winkelteilbereich W1' bzw. W2' (siehe 13a) des Winkelbereichs W1 bzw. W2 des ersten bzw. zweiten Steuerprofils 20a bzw. 20b des Steuerelements 16a ein. Die beiden Ventilelemente 15a und 15b befinden sich somit in ihrer untersten Stellung, die Durchgänge zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b sowie der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d sind somit geschlossen, es kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a-12d kein Hydraulikmedium strömen, die beiden Hydraulikkreisläufe sind geschlossen.
Wird nun, wie in 9 zu sehen ist, dass das Betätigungsorgan 3 von der ersten Stellung um einen definierten Winkelbereich im Uhrzeigersinn in eine zweite Stellung nach unten bewegt, überträgt sich diese Drehbewegung über die Betätigungswelle 2 auf das drehfest mit der Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16a, welches sich dann in Korrelation zum Betätigungsorgan 3 ebenfalls um diesen Winkelbereich in eine zweite Schaltposition bewegt. Bei dieser Bewegung des Betätigungsorgans 3 und somit des Steuerelements 16a gleiten die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b entlang jeweils eines zweiten Winkelteilbereichs W1" bzw. W2" des Winkelbereichs W1 bzw. W2 der Steuerprofile 20a und 20b des Steuerelements 16a und folgen somit der Kontur dieser Steuerprofile 20a, 20b. In dieser zweiten Stellung des Steuerelements 16a befindet sich der Betätigungszapfen 15a' des Ventilelements 15a in einer Vertiefung 21c des Steuerprofils 20a und der Betätigungszapfen 15b' des Ventilelements 15b auf einer Erhöhung 21d des Steuerprofils 20b. Das Ventilelement 15a befindet sich somit in seiner untersten Stellung während sich das Ventilelement 15b in seiner obersten Stellung befindet. Der Durchgang 14 zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b ist somit geschlossen, während der Durchgang 14' zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d geöffnet ist. Somit kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b kein Hydraulikmedium strömen, während zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d ein Hydraulikmedium strömen kann. Der Hydraulikkreis 12a-12b ist geschlossen und der Hydraulikkreis 12c-12d ist geöffnet.
Wird nun, wie in 10 zu sehen ist, dass das Betätigungsorgan 3 von der zweiten Stellung um einen definierten Winkelbereich, im Uhrzeigersinn in eine dritte Stellung nach unten bewegt, überträgt sich diese Drehbewegung über die Betätigungswelle 2 auf das drehfest mit der Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16a, welches sich dann in Korrelation zum Betätigungsorgan 3 um einen dritten Winkelteilbereich W1'" bzw. W2'" des Winkelbereichs W1 bzw. W2 in eine dritte Schaltposition bewegt. Bei dieser Bewegung des Steuerelements 16a gleiten die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b auf den Steuerprofilen 20a und 20b des Steuerelements 16a auf und folgen somit der Kontur dieser Steuerprofile. In dieser dritten Stellung des Steuerelements 16a befindet sich der Betätigungszapfen 15a' des Ventilelements 15a auf einer Erhöhung 21e des Steuerprofils 20a und der Betätigungszapfen 15b' des Ventilelements 15b in einer Vertiefung 21f des Steuerprofils 20b. Das Ventilelement 15a befindet sich somit in seiner obersten Stellung während sich das Ventilelement 15b in seiner untersten Stellung befindet. Der Durchgang 14 zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b ist somit geöffnet, während der Durchgang 14' zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d geschlossen ist. Somit kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b ein Hydraulikmedium strömen, während zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d kein Hydraulikmedium strömen kann. Der Hydraulikkreis 12a-12b ist geöffnet und der Hydraulikkreis 12c-12d ist geschlossen.
Wird nun das Betätigungsorgan 3 von seiner zuletzt beschriebenen dritten Schaltposition ausgehend in einer der vorstehend beschriebenen Betätigungsrichtung entgegengesetzten zweiten Betätigungsrichtung zurückbewegt, so bewegt sich das drehfest mit dem Betätigungsorgan 3 über die Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16a in einer seiner vorstehend beschriebenen ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung. Die Ventilelemente 15a, 15b gleiten dann auf den Steuerprofilen 20a, 20b zurück. Während der Rückwärtsbewegung des Steuerelements 16a von der dritten in die zweite Schaltposition bewegt sich somit das Ventilelement 15a von seiner durch die Erhöhung 21e bewirkten obersten Position zu der Vertiefung 21c zurück, wodurch der Durchgang 14 zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b wieder geschlossen wird. In entsprechender Art und Weise gelangt das zweite Ventilelement 15b während der Rückwärtsbewegung zwischen der dritten und der zweiten Schaltposition in seine durch die Erhebung 21d des zweiten Steuerprofils 20b bewirkte oberste Stellung, so dass in der zweiten Schaltposition wiederum der Hydraulikkreislauf zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d geöffnet ist. Bei einer Weiterbewegung des Betätigungsorgans 3 von der zweite in die erste Schaltposition gleitet das erste Ventilelement entlang des Steuerprofils 20a von der Vertiefung 21c zu der Vertiefung 21a, während sich das zweite Ventilelement 15b von der Erhöhung 21d zu der Vertiefung 21a bewegt, so dass dann wieder beide Hydraulikkreisläufe zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b bzw. 12c und 12d geschlossen sind.
Dem Fachmann ist aus obiger Beschreibung ersichtlich, dass die hier beschriebenen Fälle - Öffnen und Schließen des Durchgangs zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b bei gleichzeitigem Schließen und Öffnen des Durchgangs zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d bei einer Bewegung des Betätigungsorgans 3 zwischen seinen Steuerpositionen - nur exemplarischen Charakter besitzt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Umfangsprofils des Steuerelements 16a kann eine Vielzahl von Korrelationen zwischen den beiden Durchgängen ausgebildet werden.
Es ist z. B. möglich, dass eines oder mehrere Steuerprofile 20a, 20b derart ausgestaltet sind, dass beim Durchlaufen eines Steuerprofils 20a bzw. 20b das entsprechende Ventilelement 15a bzw. 15b nicht nur - wie vorstehend beschrieben - durch das jeweilige Steuerprofil 20a bzw. 20b von seiner Geschlossen-Position in seine Geöffnet-Position bewegt und während des weiteren Durchlaufens dieses Steuerprofils 20a bzw. 20b in dieser Position verbleibt. Vielmehr kann vorgesehen sein, dass eines oder mehrerer dieser Steuerprofile 20a, 20b segmentiert ausgeführt sind, d. h. dass während des Durchlaufens unterschiedlicher Segmente eines Steuerprofils 20a bzw. 20b das entsprechende Ventilelement 15a bzw. 15b unterschiedliche Bewegungen durchführt. Z. B. kann durch Vorsehen eines aus mehreren halbwellenförmigen, sägezahnförmigen oder dreiecksförmigen Profilsegmenten ein pulsförmiger Verlauf des Fluidstroms erzielt werden.
Die Steuereinheit 10a erlaubt in vorteilhafter Art und Weise die zeitlich korrelierte Steuerung zweier und auch mehrerer Hydraulikkreisläufe, da - wie vorstehend erläutert - es grundsätzlich möglich ist, in einem Grundkörper 11 mehrere Kammern 14a, 14b, 14c und 14d vorzusehen.
In der Praxis kann aber eine derartige Lösung hinsichtlich der dann gegebenen Größe der Steuereinheit 10a nachteilig sein, da die Betätigung der durch die hydraulische Steuereinheit 10a angesteuerten Komponenten in der Regel ein gewisser Fluidstrom erforderlich ist, welcher einen entsprechenden Durchmesser der im Grundkörper 11 verlaufenden Kanäle 13a-13d erfordert.
Die in den 1 bis 4 dargestellte und - im hier gezeigten Fall - aus fünf Steuereinheiten 10a-10e bestehende hydraulische Steuerungsvorrichtung 1 sieht daher vor, dass jede einzelne Steuereinheit 10a-10e nur eine geringe Anzahl von Fluidströmen steuert, bei der in diesen Figuren dargestellten Steuervorrichtung 1 steuert jede Steuereinheit 10a-10e jeweils nur zwei Hydraulikkreisläufe. Geht man nun davon aus, dass die einzelnen Steuereinheiten 10a-10e der Steuerungsvorrichtung 1 derart ausgestaltet sind, dass jede dieser Steuereinheiten 10a-10e zwei Fluidströme steuern kann, so sind durch die Steuerungsvorrichtung 1 grundsätzlich zehn Hydraulikkreisläufe steuerbar, wobei es aber möglich ist, durch eine entsprechende Querverbindung der einzelnen Steuereinheiten 10a-10e weitere Fluidströme zu steuern.
Um nun die Arbeitsweise der einzelnen Steuereinheiten 10a-10e zu korrelieren, ist vorgesehen, dass - wie am besten aus der 2 ersichtlich ist - die einzelnen Steuereinheiten 10a-10e über die gemeinsame Betätigungswelle 2 verbunden sind: Die Betätigungswelle 2 erstreckt sich daher vom Betätigungsorgan 3, welches neben der ersten Steuereinheit 10a angeordnet ist, bis zum Ende der fünften Steuereinheit 10e. Durch eine Betätigung des Betätigungsorgans 3 werden somit über die drehfest mit dem Betätigungsorgan 3 verbundene Betätigungswelle 2 die Steuerelemente 16a-16e der einzelnen Steuereinheiten 10a-10e gleichzeitig bewegt. Jedes Steuerelement 16a-16e der einzelnen Steuereinheiten 10a-10e öffnet oder schließt hierbei entsprechend der auf dem jeweiligen Steuerelement 16a-16e vorgegebenen Steuerprofile 20a-20d.
Die beschriebene Steuerungsvorrichtung 1 erlaubt es somit in vorteilhafter Art und Weise die korrelierte Steuerung einer Vielzahl von Hydraulikkreisläufen mittels einer einzigen Bewegung des Betätigungsorgans 3. Es ist somit in vorteilhafter Art und Weise möglich, durch eine einzige Betätigungsbewegung komplexe Bewegungen der von den jeweiligen Hydraulikanordnungen angetriebenen Komponenten z. B. eines Schwanenhalses einer Hubsteuerung oder einer Radsteuerung, einfach zu steuern. Die beschriebene Steuerungsvorrichtung 1 zeichnet sich somit durch ihre hohe Bediensicherheit aus.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die einzelnen Steuereinheiten 10a-10e als Steuerventile arbeiten. Es ist aber auch möglich, eine derartige Steuereinheit 10a-10e so auszubilden, dass sie als Wegeventil fungiert.
Eine derartige Ausbildung einer Steuereinheit 10f als Wegeventil mit der Funktion der Steuerung von zwei in Korrelation zueinander befindlicher Hydraulikkreise, ist in den 14 bis 20 dargestellt. In den 21 und 21a ist eine Ausführungsform des Steuerelements 16f dargestellt wie es in den 18 bis 20 zu erkennen ist. Dieses Steuerelement 16f weist wiederum die bereits vorstehend beschriebenen Steuerprofile 20a und 20b auf, welche diametral gegenüberliegend vorgesehen sind, so dass sich in der Mittel- oder Neutralstellung des Betätigungsorgans 3 die beiden Ventilelemente 15a, 15b in ihrer untersten Stellung befinden.
Durch eine geeignete Ausbildung dieser Steuereinheit 10f, vorzugsweise mit einer Federrückstellung des Betätigungsorgans 3 in eine Mittelposition, mit einer entsprechenden Form der Steuerprofile 20a und 20b des Steuerelements 16f kann die Steuereinheit 10f nicht nur, wie oben beschrieben, mit einer Schaltfunktion versehen werden, sondern auch als Wegeventils fungieren.
Die Darstellung der 18 zeigt das Steuerelement 16f in einer ersten, der Schaltposition des Betätigungsorgans 3, wie in 14 zu erkennen, entsprechenden mittleren Stellung. In dieser Stellung des Steuerelements 16f greifen die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b jeweils in eine Vertiefung 22a bzw. 22b (siehe 21) des Steuerelements 16f ein. Die beiden Ventilelemente 15a und 15b befinden sich somit in ihrer untersten Stellung, die Durchgänge zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b sowie der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d sind somit geschlossen, es kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12d kein Hydraulikmedium strömen, die beiden Hydraulikkreisläufe 12a-12b und 12c-12d sind geschlossen.
Wird nun, wie in 15 und 19 zu sehen ist, das Betätigungsorgan 3 von der ersten Stellung in einem definierten Winkelbereich, entgegen dem Uhrzeigersinn, in eine zweite Stellung nach oben bewegt, überträgt sich diese Drehbewegung über die Betätigungswelle 2 auf das drehfest mit der Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16f, welches sich dann in Korrelation zum Betätigungsorgan 3 von einem ersten Winkelteilbereich W1' bzw. W2' der Winkelbereiche W1 bzw. W2 ausgehend um einen zweiten Winkelteilbereich W1" bzw. W2" (siehe 21a) in seine zweite Schaltposition bewegt. Auch in dieser Stellung des Steuerelements 16f gleiten die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b auf den Steuerprofilen 20a und 20b des Steuerelements 16f auf und folgen somit der Kontur dieser Steuerprofile 20a bzw. 20b. In dieser zweiten Stellung des Steuerelements 16f befindet sich der Betätigungszapfen 15a' des Ventilelements 15a auf einer Erhöhung 22c des Steuerprofils 20a und der Betätigungszapfen 15b' des Ventilelements 15b in einer Vertiefung 22d des Steuerprofils 20b. Das Ventilelement 15a befindet sich somit in seiner obersten Stellung während sich das Ventilelement 15b in seiner untersten Stellung befindet. Der Durchgang 14 zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b ist somit geöffnet, während der Durchgang 14' zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d geschlossen ist. Somit kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b ein Hydraulikmedium strömen, während zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d kein Hydraulikmedium strömen kann. Der Hydraulikkreis 12a-12b ist geöffnet und der Hydraulikkreis 12c-12d ist geschlossen. Durch eine Bewegung des Betätigungsorgans 3 von seiner zweiten in seine erste Schaltposition, die bei der vorzugsweise vorgesehenen Federrückstellung des Betätigungsorgans 3 durch ein einfaches Loslassen ausgelöst werden kann, bewegen sich das Betätigungsorgan 3 und somit auch das drehfest mit der Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16f im Uhrzeigersinn wieder in ihre Ausgangslagen gemäß 18 zurück. Die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b folgen dabei wieder den Steuerprofilen 20a und 20b des Steuerelements 16f in die Vertiefungen 22a, 22b der Steuerprofile 20a und 20b. Die Ventilelemente 15a, 15b befinden sich dann wieder in ihrer untersten Stellung und die Verbindungen zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b und 12c und 12d der beiden Hydraulikkreise sind geschlossen und es kann kein Hydraulikmedium strömen.
Wird nun, wie in 16 und 20 zu sehen ist, dass das Betätigungsorgan 3 von der ersten Stellung um einem definierten Winkelbereich, im Uhrzeigersinn in eine zweite Stellung nach unten bewegt, überträgt sich diese Drehbewegung über die Betätigungswelle 2 auf das drehfest mit der Betätigungswelle verbundene Steuerelement 16f, welches sich dann in Korrelation zum Betätigungsorgan 3, ausgehend vom ersten Winkelteilbereich W1' bzw. W2' des Winkelbereichs W1 bzw. W2 der Steuerprofile 20a bzw. 20b des Steuerelements 16f, um einen dritten Winkelteilbereich W1'" bzw. W2'" in seine zweite Schaltposition bewegt. Die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b gleiten auf den Steuerprofilen 20a und 20b des Steuerelements 16f auf und folgen somit der Kontur dieser Steuerprofile 20a, 20b. In dieser zweiten Schaltstellung des Steuerelements 16f befindet sich der Betätigungszapfen 15a' des Ventilelements 15a in einer Vertiefung 22e des Steuerprofils 20a und der Betätigungszapfen 15b' des Ventilelements 15b auf einer Erhöhung 22f des Steuerprofils 20b. Das Ventilelement 15a befindet sich somit in seiner untersten Stellung während sich das Ventilelement 15b in seiner obersten Stellung befindet. Der Durchgang 14 zwischen der ersten Anschlussöffnung 12a und der zweiten Anschlussöffnung 12b ist somit geschlossen, während der Durchgang 14' zwischen der dritten Anschlussöffnung 12c und der vierten Anschlussöffnung 12d geöffnet ist. Somit kann zwischen den Anschlussöffnungen 12a und 12b kein Hydraulikmedium strömen, während zwischen den Anschlussöffnungen 12c und 12d ein Hydraulikmedium strömen kann.
Der Hydraulikkreis 12a-12b ist geschlossen und der Hydraulikkreis 12c-12d ist geöffnet.
Durch eine entsprechende Bewegung des Betätigungsorgans 3, welche bei der bevorzugt eingesetzten Federrückstellung dieses Betätigungsorgans 3 einfach durch ein Loslassen desselben initiiert werden kann, bewegen sich das Betätigungsorgan 3 und somit auch das drehfest mit der Betätigungswelle 2 verbundene Steuerelement 16 entgegen des Uhrzeigersinns wieder in ihre Ausgangslagen gemäß 18 zurück. Die Betätigungszapfen 15a' und 15b' der Ventilelemente 15a und 15b folgen dabei wieder den Steuerprofilen 20a und 20b des Steuerelements 16f in die Vertiefungen 22a, 22b der Steuerprofile 20a und 20b. Die Ventilelemente 15a, 15b befinden sich dann wieder in ihrer untersten Stellung und die Verbindungen zwischen den Anschlussöffnungen 12a-12b und 12c-12d der beiden Hydraulikkreise sind geschlossen und es kann kein Hydraulikmedium strömen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1816059 A1 [0002]

Claims

Steuereinheit für eine Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für einen Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine Lenkanordnung eines derartigen Schwerlast-Fahrzeugs, die einen Grundkörper (11) mit mindestens zwei Anschlussöffnungen (12a, 12b; 12c, 12d) besitzt, an die Zuleitungen für ein Hydraulikmedium anschließbar sind, wobei ein erster Kanal (13a; 13c) zu einer ersten Kammer (14a; 14c) und ein weiterer Kanal (13b; 13d) von der zweiten Anschlussöffnung (12b; 12d) zu einer zweiten Kammer (14b; 14d) führt, wobei ein Durchgang (14) zwischen diesen beiden Kammern (14a, 14b; 14c, 14d) durch ein Ventilelement (15a, 15b) öffen- und schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Aufnahmeraum (17) des Grundkörpers (11) der Steuereinheit (10a-10e; 10f) ein auf einer von einem Betätigungsorgan (3) bewegbaren Betätigungswelle (2) angeordnetes Steuerelement (16a-16e; 16f) vorgesehen ist, welches mindestens ein Steuerprofil (20a, 20b) aufweist, welches in Wirkeingriff mit mindestens einem Ventilelement (15a, 15b) steht, und dass bei einer Bewegung des Steuerelements (16a-16e; 16f) das oder die Ventilelemente (15a, 15b) durch das oder die Steuerprofile (20a, 20b) aus ihrer den Durchgang (14) zwischen zwei Kammern (14a, 14b; 14c, 14d) verschließenden ersten Position in eine diesen Durchgang (14) ganz oder teilweise öffnenden zweiten Position bewegbar sind.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ventilelement (15a, 15b) durch ein Rückstellelement (15c) von seiner zweiten Position in seine erste Position rückstellbar ist.
Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Steuerprofile (20a, 20b) auf einer Umfangsfläche des im Grundkörper (11) drehbeweglich angeordneten Steuerelements (16a-16e; 16f) angeordnet sind.
Steuerungsvorrichtung für ein Schwerlast-Fahrzeug, insbesondere für einen Schwanenhals, eine Hubanordnung oder eine aktiv gelenkte Radanordnung eines derartigen Schwerlast-Fahrzeugs, zur Steuerung und/oder Regelung eines Hydraulikfluid-Stroms, wobei die Steuerungsvorrichtung eine von einem Betätigungsorgan (3) der Steuervorrichtung (1) betätigbare Steuereinheit (10a-10e; 10f) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die oder mindestens eine der Steuereinheiten (10a-10e; 10f) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (1) mindestens zwei Steuereinheiten (10a-10e; 10f) aufweist, und dass jede Steuereinheit (10a-10e; 10f) ein Steuerelement (16a-16e; 16f) besitzt, und dass die mindestens zwei Steuereinheiten (10a-10e; 10f) auf einer gemeinsamen Betätigungswelle (2) angeordnet sind.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steuerelement (16a-16e; 16f) mindestens einer Steuereinheit (10a-10e; 10f) mindestens ein Steuerprofil (20a, 20b) aufweist, das sich über einen definierten Winkelbereich des Steuerelements (16a-16e; 16f) erstreckt, wobei dieser Winkelbereich des Steuerprofils (20a, 20b) mit dem Winkelbereich des Betätigungsorgans (3), der durch eine erste und eine zweite Schaltposition dieses Betätigungsorgans (3) begrenzt ist, korreliert ist.