DE2436942C2 - Steuerventilvorrichtung für einen hydraulischen Spannzylinder - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventilvorrichtung für einen hydraulischen Spannzylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Steuerventilvorrichtung ist z. B. bei einer Baumaschine, speziell bei einem von der Seite her aufschiebbaren Löffelbagger o. dgl., verwendbar und aus der DE-AS 16 34 886 bekannt. Im bekannten Fall wird bei geöffnetem, d. h. entriegeltem Rückschlagventil so der Schieber des Umschaltventils durch eine Sperrklinke in seiner Stellung gehalten, wobei die Sperrklinke mit dem Betätigungshebel des Umschaltventils verbunden ist. Sobald die damit beabsichtigte Lage z. B. einer Drehvorrichtung erreicht ist, wird der Schieber des Umschaltventils mit der Hand in die Ausgangsstellung zurückgeführt.

Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Schieber des Umschaltventils zusätzlichen, durch die Rasteinrichtung bedingten Kräften unterworfen ist, die bei der Betätigung des Umschaltventils neben den den Schieber beaufschlagenden Strömungskräften von der Bedienperson zu überwinden sind. Auch der durch die Anordnung der Sperrklinke erforderliche mechanische Aufwand kann beträchtlich sein.

Aus der DE-OS 21 30 655 ist weiterhin ein Steuersystem für hydraulische Einrichtungen bekannt, bei dem ein Strömungsweg zur Zufuhr von Druckflüssigkeit von der Pumpe zur hydraulisch betätigten Einrichtung vorhanden ist. Der Hubzylinder ist mit einer Ablaufieitung versehen, die durch ein von Hand betätigtes. Hilfsdrosselventil gesteuert wird, um ein Absenken der Last auszuführen und zu regulieren. Diese Einrichtung betrifft also einen konventionellen Hydraulikkreis für die Zu- und Abfuhr von Druckflüssigkeit zwischen der Pumpe und einem Arbeitszylinder, ζ. Β. einen Hubzylinder.

Schließlich ist noch aus der DE-AS 21 00 290 ein hydraulisches Steuerventil bekannt, das mit Kegelflächen zusammenwirkende Kugeln als Rastglieder aufweist. In diesem Fall wird die Rasteinrichtung, die mit dem Schieber des Steuerventils verbunden ist, von der Belastung des durch das Steuerventil betätigten Servomotors wieder entriegelt. Allerdings bedarf es auch hier eines zusätzlichen manuellen Kraftaufwands zur Überwindung der Widerstände der Rasteinrichtung bei deren Verriegelung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventilvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der für die Betätigung des Umschaltventils erforderliche Kraftaufwand möglichst klein ist und der Verriegelungsmechanismus trotzdem sicher arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der Steuerventilvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Dadurch, daß die Haltevorrichtung am Steuerkolben angebracht ist, ergibt sich eine kombinierte hydraulische Halte- und Umschaltvorrichtung. Auch kann auf diese Weise der hydraulische Spannzylinder durch ein Fernsteuersystem gut gesteuert werden, da das nur der Wegesteuerung und nicht der Arretierung dienende Umschaltventil eine entsprechend geringere Betätigungskraft erfordert. Wichtig dabei ist, daß eine hydraulische Rückstellung in definierter Weise durch das Umschaltventil möglich ist.

Im folgenden sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene schematische Darstellung eines die Steuerventilvorrichtung enthaltenden hydraulischen Steuerkreises für einen Löffelbagger,

F i g. 2 und 4 Schnittansichten längs der Linie A-A in Fi g. I sowie Schnittansichten des zur Anlage gehörenden hydraulischen Spannzylinders, wobei die F i g. 2 den Neutralzustand, die F i g. 3 den Zustand mit aufgehobener Spannwirkung und die F i g. 4 den Rückstellzustand der die Klemmung bewirkenden Vorrichtung wiedergeben, und

F i g. 5 bis 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in den drei verschiedenen Betriebszuständen entsprechend den F i g. 2 bis 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Steuerkreis weist einen Ölbehälter 1, einen Antriebsmotor 2, eine Pumpe 3, ein Druckablaß- bzw. Überdruckventil 4 zur Regelung des Öldrucks im Hydraulikkreis und ein Umschaltventil 5 zur Steuerung der Betätigung eines Steuerkolbens 8 in einem hydraulischen Spann- oder Klemmkreis auf. Ein Gehäuse 6 weist einen Unterteil, der Steuerschieber 7a. 7b, 7cund 7c/sowie den Körper 17 eines Sicherheitsventils enthält, und einen Oberteil auf, welcher den Steuerkolben 8, ein Gehäuse 14 eines schieberbetätigten Rückschlagventils 15, einen Auslösekolben 9, eine

zwischen dem Steuerkolben 8 und dem Auslösekolben 9 angeordnete Feder 10, Kugeln 11 und eine Sitzplatte 12 für die Kugeln enthält. Das schieberbetätigte Rückschlagventil 15 wirkt mit einer in seinem Gehäuse 14 vorgesehenen Feder 16 zusammen, und unter dem Gehäuse 14 ist ein Sicherheitsventil 18 vorgesehen, das mit einer in seinem Körper 17 innerhalb des Gehäuses 6 angeordneten Druckregelfeder 19 zusammenwirkt. Eine Druckölkammer 20 kommuniziert mit Leitungen 21 und 22, wenn sich das Schieberventil 5 in seiner Neutralstellung befindet. Außerdem kommuniziert die Druckölkammer 20 im Oberteil des Gehäuses 6 mit einem Hydraulikdurchlaß 29 und im Unterteil des Gehäuses 6 über zentrale Hydraulik-Umgehungsdurchlässe 38, 39, 40 und 41 mit dem Ölbehälter 1 (vgl. Fig. 1). Eine Leitung 23 verbindet einen Zulaß 25 des Ventils 5 mit einem Zulaß 27 eines in das Gehäuse 6 eingeschraubten Stopfens 13. Eine weitere Leitung 24 verbindet einen Zulaß 26 des Umschaltventils 5 mit einem Zulaß 28 des Gehäuses 6. Außerdem sind Hydraulik-Rückströmpfade 30 und 34 vorhanden. Ein Zulaß 31 ist über einen Hydraulikpfad 33 mit Druckölzulässen 35a und 356 für Kolben 36a bzw. 366 verbunden.

Weiterhin ist eine Druckölkammer 32 gezeigt, deren Innendruck in Abhängigkeit von der Umschaltbewegung des Steuerkolbens 8 variiert und die mit dem Durchlaß 29 in Verbindung steht, wenn sich die Vorrichtung im Zustand gemäß F i g. 2 befindet. Auch ist ein verschiebbarer Rahmen 37 eines Löffelbaggers vorgesehen, der einen Schwingmotor 42 aufweist und der weiterhin mit einem Auslegerzylinder 43, e'.nem Löffelstiel- oder -armzylinder 44 und einem Löffelzylinder 45 versehen ist.

Wenn sich das Umschaltventil 5 in der Neutralstellung gemäß F i g. 1 befindet und die anderen Steuerschieber 7a—7d\n ihren Neutralstellungen stehen, wird das Drucköl aus dem Ölbehälter 1 mittels der durch den Motor 2 angetriebenen Pumpe 3 über die Leitungen 21 und 22 zur Druckölkammer 20 gefördert. Das Drucköl strömt dabei über die zentralen Umgehungsdurchlässe 38—41 und wird dann gemäß Fig. 1 zum ölbehälter 1 zurückgeführt. Wenn der Steuerschieber 7a nach innen, d. h. gemäß F i g. 1 nach rechts, gedrückt wird, während das Umschaltventil 5 in seiner Neutralstellung (Fig. 1 oder 2) bleibt, wird der Schwingmotor 42 im Uhrzeigersinn in Drehung versetzt. Gleichzeitig damit steigt der Hydraulikdruck im Durchlaß 29 sowie in der Druckölkammer 32 des mit der Druckö'kammer 20 kommunizierenden Steuerkolbens 8 auf den Wert des Hydraulikdrucks an der Hochdruckseite des Schwingmotors 42 an. Dabei ist das Rückschlagventil 15 bestrebt, sich unter diesem Druck zu öffnen, wodurch das Drucköl über den Zulaß 31 zu den Zulassen 35a und 35b geleitet wird, so daß die Kolben 36a und 36b zum Verklemmen oder Verspannen des bewegbaren Rahmens 37 ausgefahren werden. Wenn nach dieser Betätigung des Schwingmotors 42 der Steuerschieber 7a in seine Neutralstellung zurückgeführt und der Steuerschieber 76 aus seiner Stellung gemäß F i g. 1 und 2 nach innen, d. h. nach rechts, gedrückt wird, wird der Auslegerzylinder 43 ausgefahren. Obgleich dabei die Druckölkammer 20 wie beim vorher beschriebenen Vorgang mit dem Durchlaß 29 und der Kammer 32 in Verbindung steht, öffnet sich das Rückschlagventil 15 nur dann, wenn der Hydraulikdruck des dem Auslegerzylinder 43 zugeführten Drucköls den maximalen Hydraulikdruck übersteigt: der bei der Beschickung des Schwingmotors 42 mit Drucköl erzeugt wurde. Mit anderen Worten: Das Rückschlagventil 15 öffnet nur dann, wenn der in der Kammer 32 herrschende Hydraulikdruck den Spann-Hydraulikdruck übersteigt, der während der vorher beschriebenen Betätigung des Schwingmotors 42 erzeugt wurde und der durch das Rückschlagventil 15 aufrechterhalten wird. An diesem Punkt ist der bei offenem Rückschlagventil 15 die Kolben 36a und 366 beaufschlagende Hydraulikdruck gleich dem den Auslegerzylinder 43 baaufschlagenden Druck. Infolgedessen kann die Spann- oder Klemmwirkung der Kolben 36a und 36b mit dem maximalen Hydraulikdruck erfolgen, der während der Betätigung der durch die Steuerschieber Ta-Td gesteuerten Antriebe erzeugt wird.

Wenn auf die Kolben 36a und 366 eine große äußere Kraft ausgeübt wird, so daß an den Spannzylinder-Zulässen 35a, 35b ein übergroßer Hydraulikdruck hervorgerufen wird, verlagert das Hydrauliköl im Zulaß 31 und in dem mit den Zulassen 35a, 356 in Verbindung stehenden Hydraulikpfad 33 das Sicherheitsventil 18 gegen die geregelte Belastung durch die Feder 19, so daß der Hydraulikpfad 33 mit dem Rückströmpfad 34 in Verbindung gelangt. Bei dieser Vorrichtung sind somit Vorkehrungen getroffen, um die Beaufschlagung der Spannzylinder-Zulässe 35a, 356 mit übergroßen Drükken zu verhindern. Wenn das Umschaltventil 5 gemäß F i g. 3 nach links verschoben ist, sind die Leitungen 21 und 22 voneinander getrennt, wobei das von der Pumpe 3 geförderte Drucköl über die Leitung 21, den Zulaß 25 und die Leitung 23 zum Zulaß 27 des Stopfens 13 geführt wird. Das Drucköl verlagert den Steuerkolben 8 gegen die Kraft der Feder 10 nach links, so daß die im Steuerkolben 8 ausgebildete Druckölkammer 32 vom Durchlaß 29 getrennt und mit dem Rückströmpfad 30 verbunden wird. Außerdem verlagert das linke Ende des Steuerkolbens 8 das Verschlußglied des Rückschlagventils 15 gegen die Kraft der Feder 16 nach links, so daß die mit dem Rückströmpfad 30 kommunizierende Druckölkammer 32 mit dem mit den Zylinder-Zulässen 35a, 356 kommunizierenden Zulaß 31 verbunden wird; infolgedessen wird der Hydraulikdruck in den Zylinder-Zulässen 35a, 356 gesenkt, so daß die Klemm- oder Spannwirkung am verschiebbaren Rahmen 37 aufgehoben wird. Gleichzeitig hat die Linksverschiebung des Steuerkolbens 8 zur Folge, daß die Kugeln 11 in eine Nut in der Umfangsfläche des Steuerkolbens 8 eintreten. In dieser Nut wirken die Kugeln 11 mit einer konischen oder Kegelfläche des Auslösekolbens 9 und einer lotrechten Fläche der Sitzplatte 12 zusammen, so daß der Steuerkolben 8 arretiert wird. Da die den Steuerkolben 8 in Eingriff mit der Halteeinrichtung haltende Kraft größer ist als die Kraft der Federn 10 und 16, welche den Steuerkolben 8 nach rechts zurückzuführen bestrebt sind, kann dann die hergestellte Auslösekonfiguration, in welcher die Spannwirkung aufgehoben wird, beliebig lange aufrechterhalten werden.

Zur Wiederherstellung des Spannzustands wird das Umschaltventil 5 gemäß F i g. 4 nach rechts geschoben. Bei in dieser Position befindlichem Umschaltventil 5 wird Drucköl über die Leitung 21, den Zulaß 26 und die Leitung 24 zum Zulaß 28 geleitet, wodurch der Auslösekolben 9, der an die Kugeln 11 andrückt, nach rechts verschoben wird und sich dabei fester an die Feuer 10 anlegt, so daß die durch den Auslösekolben 9 auf die Kugeln 11 ausgeübte Kraft aufgehoben wird. Der Steuerkolben 8 wird nunmehr durch die Kraft der Feder 10 nach rechts verlagert, da der Zulaß 27 über den Zulaß 25 mit dem Ölbehälter 1 in Verbindung steht, so

daß der in Fig.4 dargestellte Zustand erreicht wird. Durch Rückführung des Umschaltventils 5 in seine Neutralstellung wird dann wieder der Zustand gemäß Fig.2 hergestellt, in welchem die Vorrichtung wieder für die Betätigung zum Verspannen des verschiebbaren Rahmens bereitsteht. Auf diese Weise kann der hydraulische Spann- oder Klemmzylinder durch ein Fernsteuersystem gesteuert werden, das einfach durch das Umschaltventil 5 betätigt wird.

In den Fig.5 bis 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau dieser abgewandelten Vorrichtung entspricht im wesentlichen demjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform, weshalb im folgenden nur die Unterschiede zwischen beiden Ausführungsformen näher erläutert sind. Genauer gesagt, ist bei dieser abgewandelten Ausführungsform die Konstruktion so ausgeführt, daß der Pfad 30 mit der Leitung 24 verbunden und der bei der vorher beschriebenen Ausführungsform vorhandene Zulaß 28 weggelassen ist.

Wenn sich das Umschaltventil 5 gemäß F i g. 5 in der Neutralstellung befindet, wird das Drucköl aus dem Ölbehälter 1 über die Leitungen 21 und 22 durch die vom Motor 2 angetriebene Pumpe 3 zur Druckölkammer 20 gefördert und nach dem Durchlauf durch die zentralen Umgehungsdurchlässe 38—41 der Ventile der Vorrichtung gemäß F i g. 1 zum Ölbehälter 1 zurückgeleitet. Wenn dann die Steuerschieber Ta-Td bei in Neutralstellung gehaltenem Umschaltventil 5 willkürlich betätigt werden, können die Kolben 36a und 36£> auf ähnliche Weise, wie dies in Verbindung mit der vorher beschriebenen Ausführungsform erläutert wurde, mit den maximalen Hydraulikdrücken beaufschlagt werden, die in den Antrieben 42—45 herrschen.

Wenn das Umschaltventil 5 gemäß F i g. 6 nach links verschoben wird, sind die Leitungen 21 und 22 voneinander getrennt, wobei das durch die Pumpe 3 geförderte Drucköl durch die Leitung 21 über den Zukiß 25 und die Leitung 23 zum Zulaß 27 im Stopfen 13 geleitei wird. Durch die Beaufschlagung mit dem Drucköl wird der Steuerkolben 8 gegen die Kraft der Feder 10 nach links verschoben, so daß die Druckölkammer 32 im Steuerkolben 8 vom Durchlaß 29 getrennt wird und stattdessen über den Pfad 30 mit der Leitung 24 in Verbindung gelangt, die ihrerseits über den Zulaß 26 mit dem ölbehälter 1 verbunden ist. Das linke Ende des Steuerkolbens 8 stößt am Verschlußkörper des Rückschlagventils 15 an und öffnet dieses, so daß der an den Zulassen 35 anliegende Hydraulikdruck abfällt und mithin der verschiebbare Rahmen 37 freigegeben wird. Die Ventilkonfiguration, in welcher die Verspannwirkung aufgehoben ist, wird durch die aus dem Auslösekolben 9 und den Kugeln 11 bestehende Halteeinrichtung aufrechterhalten. Anschließend wird zur Wiederherstellung des Spannzustandes das Umschaltventil 5 nach innen, d. h. gemäß F i g. 7 nach rechts, verschoben. In dieser Position kommuniziert die Leitung 21 über den Zulaß 26 mit der Leitung 24, wobei das Drucköl zum Pfad 30 geleitet wird. Wenn sich der Steuerkolben 8 noch in der Stellung gemäß F i g. 6 befindet, wird das Drucköl über die Druckkammer 32 zu den Zylinder-Zulässen 35a, 356 geleitet, während es gleichzeitig eine den Steuerkolben 8 nach rechts verlagernde Schubkraft erzeugt. Diese Schubkraft überwindet die Haltekraft, die durch die aus dem Auslösekoiben 9 und den Kugeln U bestehende Halteeinrichtung ausgeübt wird, und bewirkt eine Verschiebung des Steuerkolbens 8 in seine am weitesten rechts befindliche Stellung, wobei die Konfiguration gemäß F i g. 7 erreicht wird. Anschließend kann durch Rückstellung des Umschaltventils 5 in seine Neutralstellung die Konfiguration gemäß F i g. 5 wieder eingestellt werden, in welcher die Vorrichtung wieder für die Betätigung zum Verspannen oder Verklemmen des verschiebbaren Rahmens 37 bereitsteht.

Da zudem in den Spannzylinderkreis ein eine Überlastung verhinderndes Sicherheitsventil eingeschaltet ist. können z. B. Baggerarbeiten unter sicheren Spannbedingungen des Bagger-Anbaugeräts durchgeführt werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuerventilvorrichtung für einen hydraulischen Spannzylinder, die jeweils einen Strömungsweg zur Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckmittel zum bzw. vom Spannzylinder herstellt und ein in den Strömungsweg eingeschaltetes, zum Spannzylinder hin durch das Druckmittel öffnendes Rückschlagventil sowie einen das Rückschlagventil zu dessen Entriegelung betätigenden Steuerkolben aufweist, wobei der Steuerkolben mit einem als Schiebeventil ausgebildeten Umschaltventil zur Steuerung der Druckmittelwege zum und vom Spannzylinder zusammenwirkt und hierzu hydraulisch betätigbar ist und wobei das Umschaltventil eine Neutralstellung, in der dem Spannzylinder Druckmittel zugeführt wird, sowie eine zweite Stellung, in der der Steuerkolben durch Dniekmittelbeaufschlagung zum öffnen des Rückschlagventils in seine Betätigungsstellung gedrängt ist, und eine dritte Stellung aufweist und wobei ferner eine Haltevorrichtung zur Sicherung der zweiten Stellung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung am Steuerkolben (8) angebracht ist und daß in der dritten Stellung des Umschaltventils (5) der Steuerkolben (8) durch Druckmittelbeaufschlagung der Haltevorrichtung in seine das Rückschlagventil (15) nicht betätigende Stellung zurückgeführt wird.

2. Steuerventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung zum Festhalten des Steuerkolbens (8) eine Kugel (11) aufweist, die in einer Vertiefung in der Umfangsfläche des Steuerkolbens (8) liegt, wenn sich dieser in der Betätigungsstellung befindet.

3. Steuerventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Kugel (11) an einer Kegelfläche eines den Steuerkolben (8) umgebenden Auslösekolbens (9) der Haltevorrichtung anliegt.