DE2133715C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feststellen eines in mindestens zwei Arbeitsstellungen verschiebbaren, der Wegsteuerung eines Druckmittels zu und von einem Servomotor dienenden hydraulischen Steuerventils entgegen einer Druckkraft mittels eines mit dem Steuerventil verbundenen verstellbaren Nokkens mit einem Sperrelement, das jeweils in eine Vertiefung im Nocken zur Festlegung der betreffenden Arbeitsstellung des Steuerventils einrastet, sobald das Sperrelement einem vorher bestimmten Mindestdruck ausgesetzt ist, wobei das Sperrelement mit einem mit zwei sich gegenüberliegenden Druckseiten versehenen Kolben verbunden ist, die jeweils dem Druck vor und hinter einem Mengenventil im Hydrauliksystem ausgesetzt sind, und wobei das Steuerventil hinter dem Mengenventil angeschlossen ist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung (JOHN DEKRE Ersatzteilkatalog P. C. 978, Veröffentlicht Juni 1968) sind die Druckflächen des mit dem Sperrelement verbundenen Kolbens gleich groß. Da aber bei Beaufschlagung eines dem Steuerventil nachgeschalteten hydraulischen Zylinders infolge des Mengenventils im System ein

S Druckabfall stattfindet, wirken auf die beiden gleich großen Druckflächen unterschiedliche Drücke. Hierdurch wird zwar das Sperrelement in die entsprechende Vertiefung im Nocken gedrückt, jedoch bei Beaufschlagung des Zylinders eine Verstellung des Steuerventils

ίο von Hand erschwert

Auch ist es bereits bekannt (US-PS 22 76 979), bei einer Feststellvorrichtung ^für ein Steuerventil ein Sperrelement mit differenzdruckbetätigbarem Kolben vorzusehen, der unter einer im wesentlichen konstanten Federkraft steht, die aber bestrebt ist, den Kolben aus seiner Einraststellung zu drücken.

Es liegt die Aufgabe vor, die Feststellvorrichtung der eingangs angegebenen Art derart auszubilden, daß das Steuerventil während der Beaufschlagung des Servomotors leicht verschoben werden kann, wobei jedoch die der Schiebebewegung in die eine Stellung entgegenwirkende Druckkraft das Sperrelement leicht aus seiner Vertiefung im Nocken herausdrücken kann, sobald der Servomotor am Ende seines Hubes angelangt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckseite des Kolbens des Sperrelementes vor dem Mengenventil zusätzlich unter einem konstanten Federdruck steht und die Druckseite hinter dem Mengenventil είπε größere Druckfläche als die Druckseite dieses Kolbens vor dem Mengenventil aufweist, wobei die Dimensionierung der Druckseiten so vorgenommen ist, daß sich die aus den am Kolben angreifenden hydraulischen Drücken stammenden Kräfte während des Arbeitsbetriebes, solange der Servomotor seine Endstellung noch nicht erreicht hat, im wesentlichen aufheben.

Somit kann die Druckseite hin'.er dem Mengenvenlil auch bei Druckgefälle stärker beam schlagt werden als bisher, wobei jedoch bei Druckgefälle die zusätzliche Kraft ein Einrasten des Sperrelementes in den Nocken gewährleistet. Infolge des vergrößerten Druckes auf der Druckseite hinter dem Mengenventil kann das Steuerventil auch während des Einsatzes aus einer Arbeitsstellung heraus leicht verschoben werden.

Zweckmäßig ist die Feder des mit dem Sperrelement verbundenen Kolbens als Schraubenfeder ausgebildet und in einer den Kolben lagernden Bohrung vorgesehen, wobei die Feder einenends gegen den Kolben, anderenends gegen ein die Bohrung verschließendes Absperrglied anliegt.

Die unterschiedlich großen Druckseiten werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Kolbenstange hinter dem Mengenventil einen kleineren Durchmesser als die Kolbenstange vor dem Mengenventil aufweist.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Feststellen des Steuerventils dargestellt.

Im einzelnen ist das Steuersystem mit 10, sein Gehäuse mit 12 und dessen Sumpf mit 14 bezeichnet. Letzterer ist mit der Saugseite einer Pumpe 16 verbunden, deren Auslaß mit einer Leitung 18 in Verbindung sieht, die Kanäle 20, 22, 24 und 26 aufweist.

Diese sind mit Bezug auf den Einlaß der Leitung 18 zunächst sich nach rechts, dann nach unten, dann nach links und dann wieder nach oben erstreckend im Gehäuse 12 angeordnet. Eine erste Bohrung 28

verbindet die Kanüle 22 und 26 zwischen ihren Enden und nimmt einen diruckbeaufschlagbaren Ventilschieber 30 verschiebbar auf, der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen diesen beiden Kanälen verhindert und dessen sich gegenüberliegende Enden dem Druck in den Kanälen 22 und 2Gi ausgesetzt sind. Der Ventilschieber 30 wird nach rechts gegen einen Anschlagstift 31 über eine Steuerfedps 32 gedrückt. Die Bohrung 28 weist ferner einen Auslaß 34 auf, der mit dem Kanal 26 über einen Durchbruch verbunden ist, der durch eine ringförmige Ausdrehung 36 um den Ventilschieber 30 gebildet ist, die mit einer ringförmigen Eindrehung 38 in der Bohrung 28 zusammenwirkt, um einen in ihrem wirksamen Durchmesser veränderbaren Durchtritt zu schaffen, der in seiner Größe abnimmt, wenn der Ventilschieber 30 nach links gegen die Wirkung der Steuerfeder 32 verschoben wird.

Der Kanal 24 verbindet die unten gelegenen Enden der Kanäle 22 und 26 und nimmt ein rohrförmiges Mengenventi! 40 drehbar auf, dessen Einlaß wahlweise so verstellt werden kann, daß der Druckmiaelzufluß zum Kanal 24 variiert werden kann. Dies erfolgt über einen außerhalb des Gehäuses 12 angeordneten Handgriff 44. Somit können also unterschiedlich gewünschte Druckmittelmengen zwischen der Pumpe 16 und dem Auslaß 34 in der Bohrung 28 durch entsprechende Einsteilung des Einlasses 42 mit Bezug auf den Kanal 22 vorgewählt werden. Es wird darauf verwiesen, daß während des Druckmittelflusses ein vorher bestimmter Druckabfall am Mengenventil 40 erfolgt, wenn ein normaler Arbeitsdruck herrscht. Da aber die sich gegenüberliegenden Seiten des VentiL-schiebers 30 dem Flüssigkeitsdruck in den Kanälen 22 und 26 ausgesetzt sind, tritt dieser vorher bestimmte Druckabfall gleichfalls am Ventilschieber 30 auf, der somit eine Stellung einnimmt, in der die gewünschte Flüssigkeitsmenge durch die durch die Ausdrehung 36 und die Eindrehuni; 38 gebildete öffnung durchtritt. Bei im System auftretenden Druckunterschieden, die den vorher bestimmten Druckabfall verändern, wird der Ventilschieber 30 dementsprechend sich verschieben, um die öffnung zu vergrößern oder zu verkleinern, um die gewünschte Flüssigkeitsmenge beizubehalten.

Die somit durch den Ventilschieber 30 und das Mengenveiitil 40 gesteuerte Flüssigkeitsmenge gelangt dann vom Auslaß 34 der Bohrung 28 zu einer Druckleitung 46, urn das Druckmittel einem doppelseitig beaufschlagbaren Servomotor 48 zuzuleiten. Der Servomotor 48 weist zwui Einlaßbohrungen 50 und 52 auf, die jeweils mit Steuerleitungen 54 und 56 in Verbindung·· stehen. Die Druckleitung 46 mündet in ein verschiebbares Steuerventil 58, das seinerseits mit einer Rücklaufleitung 60 und den Steuerleitungen 54 und 56 in Verbindung steht. Die Stellung des Steuerventils kann über einen Stellhebel 62 verändert werden. Dieser ist auf einer Welle 64 angeordnet, die ihrerseits im Gehäuse 12, d. h. an dessen sich gegenüberliegenden Wänden des Sumpfes 14 drehbar gelagert ist. Der Stellhebel 62 ist mit dem Steuerventil 58 über eine in der Zeichnung der Einfachheit halber lediglich schematisch, d. h. in gestrichelten Linien angedeuteten Verbindung 66 verbunden. In der Praxis ist dos Steuerventil 58 im Gehäuse 12 angeordnet, jedo« !1 vvjrde hiervon in der Zeichnung zwecks besserer 1'Lcrsichtlichkcit abgese hen. <>;

In der Zeichnung ist Jas Steuerventil 53 in seiner Mitten- oder Neulralstellung dargestellt, in der kein Druckmittel zu dein Einlaßbohrungcri 50 oder 52 im Servomotor 48 gelangen kann. Wird jedoch der Stellhebel 62 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn aus seiner dargestellten Stellung verschwenkt, so wird das Steuerventil 58 nach rechts in eine erste Arbeitsstellung verschoben, in der die Druckleitung 46 mit der Einlaßbohrung 52 und die Rücklaufieitung 60 mit der Einlaßbohrung 50 in Verbindung stehen. Diese Verbindungen werden wieder umgekehrt, wenn der Stellhebel 62 im Uhrzeigerdrehsinn aus der dargestellten Position verschwenkt wird, wobei dann das Steuerventil nach links in seine zweite Arbeitsstellung verschoben wird.

Um aber das Steuerventil 58 in seinen beiden Arbeitsstellungen automatisch festzuhalten, sobald es von Hand dahin verschoben wurde, ist eine Arretiervorrichtung 68 vorgesehen. Diese besteht im einzelnen aus einem Nocken 70, der im Gehäuse 12 lagert und mit der Welle 64 drehfest verbunden ist, so daß er verstellt werden kann, sobald der Stellhebel 62 verschwenkt wurde, um das Steuerventil 58 wahlv ;ise zu verstellen, Der Nocken 70 selbst hat eine bogenfö. m^;ge Oberfläche 72, in die zwei auf dem Umfang auseinanderliegende, halbkreisförmig ausgebildete Vertiefungen 74 und 76 eingearbeitet sind. Ein Sperrelement 78 wiederum ist in dem Gehäuse 12 hin und her bewegbar gelagert, und zwar kann es auf die Oberfläche 72 hin und von dieser fort bewegt werden. Das Sperrelement 78 ist mit einer Rolle 80 versehen, die auf der Oberfläche 72 des Nockens 70 abrollt. In der Zeichnung befindet sich die Rolle 80 genau mittig zwischen den Vertiefungen 74 und 76 im Nocken 70. Die Rolle 80 rastet immer in eine der Vertiefungen 74 und 76 ein, sobald der Stellhebel 62 entweder im Uhrzeigerdrehsinn oder entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn aus der dargestellten Position verschwenkt wird, um des Steuerventil in eine seiner Arbeitsstellungen zu verschieben. Befindet sich nun aber die Rolle 80 in einer der Vertiefungen 74 und 76 und wirkt eine Kraft, die gleich oder größer ist al·: eine vorher bestimmte Mindestkraft, auf das Sperrelement 78 ein, so verbleibt die Rolle 80 in der zugehörigen Vei .iefung, wodurch der Nocken 70 und somit auch das Steuerventil 58 in den entsprechenden Positionen gehalten werden. Wenn jedoch die auf das Sperrelement 78 einwirkende Kraft unter einen vorher bestimmten Mindestwert fällt, so treten zwei Ausgleichsfedern 82 in Tätigkeit, die auf das Steuerventil einwirken und den Nocken in die in der Zeichnung dargestellte Position zurückschwenken.

Die Arretiervorrichtung 68 ist des weiteren mit einer hydromechanisch wirkenden Einrichtung versehen, um Steuerkräfte auf das Sperrelement einwirken zu lassen.

Im einzelnen besteht die Arretiervorrichtung 68 aus einer Bohrung 84, die im Gehäuse 12 in axialer Ausrichtung zum Sperrelement 78 im Bereich der sich gegenüberliegenden Enden der Kanäle 2?. und 26 vorgesehen ist. Sie nimmt einen Kolben 86 verschiebbar auf, der den ^plüssigkeitsdurchfluß zwischen den Kanälen 22 und 26 unterbindet Somit wirkt, wenn ein Druckabfall am Ve.itilschieber 30 und dem Mepgenventil 40 auftritt, dieser Druckabfall in gleicher Weise auf den Kolben 86 ein. Der Kolben 86 ist koaxial at'f einer Kolbenstange 88 angeordnet, die ihrerseits in in den Enden der Bohrung 84 vorgesehenen Absperrgliedern 90 und 92 geführt ist. Dabei steht das linksseitige Ende der Kolbenstange <*G mit dem Sperrelement 78 in Verbindung, und die Kräfte, die dazu tendieren, den Kolben 86 nach links zu verschieben, werden unmittelbar auf eine ringförmige Anschlagfläche 94 an der Kolbenstange 88 übertragen, gegen di* auch die linke

Seite des Kolbens 86 über eine Feder % gedrückt wird, deren Enden gegen das rechtsseitige Ende des Kolbens 86 und das rechte Absperrglied 90 anliegen. Die Feder 96 bewirkt zusätzlich dazu, daß sie den Kolben 86 in Verbindung mit der Anschlagfläche 94 hält, eine im wesentlichen konstante mechanische Kraft, die über die Kolbenstange 88 auf das Sperrelement 78 übertragen wird.

Die ringförmige Anschlagfläche 94 befindet sich zwischen einem ersten .Stangenabschnitt 98, der den Kolben 86 aufnimmt und der sich nach rechts von der Anschlagfläche 94 aus erstreckt, und einem zweiten Stangenabschnitt 100, der in seinem Durchmesser etwas kleiner ist als der Stangenabschnitt 98 und der sich von der Anschlagfläche 94 aus gesehen nach links erstreckt. Die Unterschiede im Durchmesser ergeben eine kleinere Druckfläche an der Druckseite des Kolbens 86 üHu der Kο!kens*«"«rc SS ö*£ dem Fitissi^ksiisilr^{1 ιγ}*κ ^αη der rechten Seite des Kolbens ausgesetzt ist, als die Druckfläche der Druckseite des Kolbens und der Kolbenstange, die dem Flüssigkeitsdruck an der linken Seite des Kolbens 86 ausgesetzt ist. Die Durchmesser der Stangenabschnitte 98 und 100 sind derart gewählt, daß bei gleichem Flüssigkeitsdruck auf beide Seilen des Kolbens 86, welcher Druck also in den Kanälen 22 und 26 nur herrscht, wenn der Stellmotor 48 das Ende seines Hubes erreicht, die dann auf den Kolben 86 und die Kolbenstange 88 wirkende Kraft ausreicht, um die Kraft der Feder % auf den Kolben 86 zu neutralisieren. Hierdurch werden die Ausgleichsfedern 82 wirksam, um das Steuerventil 58 in seine Neutralstellung zurückzuverschieben.

Während der Bewegung des Servomotors 48 zwischen seinen beiden Endstellungen eines Hubes wird infolge der unterschiedlich großen Druckflächen des Kolbens 86 die Wirkung reduziert, die der Druckabfall am Kolben 86 auf die auf das Sperrelement ausgeübte Kraft hat, da der größte Druck auf die kleinere Fläche rechts am Kolben 86 wirkt und der kleinere Druck die größere Fläche links am Kolben beaufschlagt. Die von der Feder 96 auf den Kolben 86 ausgeübte Kraft ist etwas größer als die vorher bestimmte Mindestkraft, die erforderlich ist, um das Sperrelement 78 in einer der Vertiefungen 74 und 76 zu halten, wobei die Unterschiede in der Größe der Druckseiten an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 86 derart sind, daß lediglich ein kleiner Wert der Kraft zu oder von der Kraft, die durch die Feder 96 auf den Kolben 86 ausgeübt wird, abgezogen wird. Somit bleibt die Kraft, die auf das Sperrelen.ünt 78 während der Hubbewegung des Servomotors 48 ausgeübt wird, im wesentlichen konstant. Dieses Merkmal ist von Bedeutung, da die Arretiervorrichtung 68 dann manuell ausgeschaltet werden kann, indem man etwa die gleiche Kraft auf den Stellhebe! 62 einwirken läßt, unabhängig von den wechselnden Arbeitsdrücken, die normalerweise an den sich gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 86 auftreten.

Die Wirkungsweise der Arretiervorrichtung 68 ist folgende:

Unter der Voraussetzung, daß das Steuersystem 10 sich in der dargestellten neutralen Stellung befindet, unterbindet das Steuerventil 58 den Druckmittelfluß zum Servomotor 48, und der Stellhebel 62 mit Nocken 70 befindet sich in einer Stellung, in der die Rolle 80 mitten zwischen den Vertiefungen 74 und 76 auf der

ίο Oberfläche 72 steht. Sollte es nun erwünscht sein, den Servomotor 48 auszufahren, so wird der Stellhebel 62 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn verschwenkt, um die Einlaßbohrungen 52 und 50 entsprechend mit der Druckleitung 46 und Rücklaufleitung 60 zu verbinden.

Sodann fließt das Druckmittel über den Einlaß 42 des Mengenventils 40, und es entsteht an diesem ein Druckabfall. Dieser wirkt auf den Kolben 86 ein, und abhängig ^vr>n dpr CImBe des Druckabfalls mit Bezug auf den Druck, der im Kanal 22 herrscht, wird infolge der Drücke, die an den unterschiedlich großen Druckseiten des Kolbens 86 auftreten, eine kleine Kraft hervorgeru fen, die entweder der durch die Feder % auf den Kolben 86 wirkenden Kraft zugezogen oder von ihr abgezogen wird. In jedem Falle reicht die Kraft, die auf das Sperrelement 78 einwirkt, aus, um das Sperrelement 78 in einer der Vertiefungen 74 und 76 so lange zu halten, bis der Scr- r>motor 48 vollständig ausgefahren ist.

Sobald der Servomotor 48 vollständig ausgefahren ist, tritt in die betreffende Einlaßbohrung kein weiteres Druckmittel mehr ein. und der Druck an den sich gegenüberliegenden Seiten des Mengenventils 40 gleicht sich aus. Mit anderen Worten, sobald der Servomotor 48 das Ende seines Hubes erreicht, wird der Druckabfall am Mengenventil 40 gleich null. Sodann aber ruft der Druck, der auf der Druckseite mit der größeren Druckfläche des Kolbens 86, d. h. auf dessen linke Seite wirkt, eine Kraft hervor, die etwas größer ist als die Kraft, die auf die rechtsseitige Druckfläche des Kolbens 86 einwirkt, und diese Kraft ist ausreichend, um die von der Feder auf den Kolben 86 ausgeübte Kraft ' auszugleichen. Eine der Ausgleichsfedern 82 wird dann wirksam und kann über das Steuerventil 58 und die Verbindung 66 den Nocken über die durch das Sperrelement 78 fixierte Stellung verschwenken und das Steuerventil in seine Neutralstellung zurückführen.

Es wird darauf hingewiesen, daß beim Aus- oder Einfahren des Servomotors 48 die Arretiervorrichtung 68 manuell ausgeschaltet werden kann, indem man eine Kraft auf den Stellhebel 62 ausübt. Diese Kraft, die zum Ausrücken des Sperrelementes erforderlich ist, bleib' im wesentlichen konstant, unabhängig von den gewöhnlichen Druckschwankungen, da die Wirkung dieser Schwankungen durch den einzigen Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Durchmessern der Stangenabschnitte 98 und 100 und den normalen Arbeitsdrücken an den sich gegenüberliegenden Seiter des Kolbens 86 verringert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !.Vorrichtung zum Feststellen eines in mindestens zwei Arbeitsstellungen verschiebbaren, der Wegsteuerung eines Druckmittels zu und von einem Servomotor dienenden hydraulischen Steuerventils entgegen einer Druckkraft mittels eines mit dem Steuerventil verbundenen verstellbaren Nockens mit einem Sperrelement, das jeweils in eine Vertiefung im Nocken zur Festlegung der betreffenden Arbeitsstellung des Steuerventils einrastet, sobald das Sperrelement einem vorher bestimmten Mindestdruck ausgesetzt ist, wobei das Sperrelement mit einem mit zwei sich gegenüberliegenden Druckseiten versehenen Kolben verbunden ist, die jeweils dem Druck vor und hinter einem Mengenventil im Hydrauliksystem ausgesetzt sind, und wobei das Sieuerventil hinter dem Mengenventil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite des Kolbens (86) des Sperrelementes (78) vor dem Mengenventil (40) zusätzlich unter einem konstanten Federdruck steht und die Druckseite hinter dem Mengenventil eine größere Druckfläche als die Druckseite dieses Kolbens (86) vor dem Mengenventil aufweist, wobei die Dimensionierung der Druckseiten so vorgenommen ist, daß sich die aus den am Kolben (86) angreifenden hydraulischen Drücken stammenden Kräfte währt.id des Arbeitsbetriebes, solange der Servomotor seine End-tellun? noch nicht erreicht hat, im wesentlichen aufheben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch ^:, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (96) des mit dem Sperrelement (78) verbundenen Kolbens (86) als Schraubenfeder ausgebildet ist und in einer den Kolben (86) lagernden Bohrung (84) vorgesehen ist, wobei die Feder (96) einenends gegen den Kolben (86), anderenends gegen ein die Bohrung (84) verschließendes Absperrglied (90) anliegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jede Druckseite des Kolbens des Sperrelementes mit einer Kolbenstange versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (100) hinter dem Mengenventil (40) einen kleineren Durchmesser als die Kolbenstange (98) vor dem Mengenventil aufweist.