DE3050606A1

DE3050606A1 - Valve actuator with hydraulic latching

Info

Publication number: DE3050606A1
Application number: DE19803050606
Authority: DE
Inventors: Kenneth F Golan
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1982-11-04
Also published as: GB2094444B; BR8009114A; CA1156536A; AU7076281A; MX154044A; GB2094444A; BE890626A; WO1982001401A1; JPS57501588A; DE3050606C2; AU539201B2

Description

82-S-496O

Ventilbetätigungsvorrichtung mit hydraulischer Verriegelung

Technisches Gebiet. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Ventil zur Verwendung in einem Hydrauliksystem, und insbesondere auf eine Verriegelungsvorrichtung, die integral mit dem Ventil ausgebildet ist und zum hydraulischen Halten eines Schiebers in der betätigten Position dient.

Stand der Technik. Einige Ventile verwenden Rastmittel, die entgegen dem Schieber wirken und hydraulisch durch den Systemdruck in der Position gehalten werden. Andere verwenden einen auf den Systemdruck ansprechenden Kolben, um gegen eine Reihe von Kugelrastmitteln zu wirken, um so den Schieber in einer betätigten Position zu halten. Diese alle machen mehrere zusätzliche Teile erforderlich, um deren Funktion auszuführen, und zudem sind verschiedene externe Leitungen für die Zuleitung des Systemdrucks nötig. Weitere Ventile verwenden ebenfalls Rastmittel, die gegenseitig dadurch in Eingriff kommen, daß man den Schieber verschiebt, und die Freigabe erfolgt infolge eines einen vorbestimmten Pegel erreichenden Drucks oder dann wenn das Werkstück eine

vorbestimmte Position erreicht. Diese Anordnungen machen in gleicher Weise externe Leitungen zur Ingangsetzung des Betriebs erforderlich.

Die Erfindung bezieht sich auf die Überwindung eines oder mehrerer der oben erwähnten Probleme.

Offenbarung der Erfindung. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse vorgesehen, welches eine Bohrung und eine Einlaß- sowie Auslaßöffnung in Verbindung mit der Bohrung aufweist. Ein Schieber ist gleitend innerhalb der Bohrung angeordnet, und zwar bewegbar zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei in der ersten Position die Einlaßöffnung von der Auslaßöffnung blockiert ist, während in der zweiten Position die Einlaßöffnung in Verbindung mit der Auslaßöffnung steht. Betätigungsmittel steuern die Bewegung des Schiebers zwischen den ersten und zweiten Positionen. Ventilmittel verriegeln hydraulisch die Betätigungsmittel in der zweiten Position infolge der Bewegung von Betätigungsmitteln in die zweite Position. Die Ventilmittel sind integral mit den Betätigungsmitteln ausgebildet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen. Die Figur zeigt eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Ventils. .

Bestes Verfahren zur Ausführung der Erfindung. In der Figur ist ein im ganzen mit 10 bezeichnetes Strömungsmittelsystem dargestellt, welches eine Pumpe 12, ein Ventil 14 und eine Strömungsmitteleinheit, wie beispielsweise eine Kupplung 16, aufweist, die jeweils in entsprechender Weise mit dem

14
Ventil /durch Leitungen 18,20 verbunden sind. Die Pumpe wird durch einen nicht gezeigten Hotor angetrieben,'Während die

Kupplung 16 beispielsweise zum Eingriff mit einem Leistungsabgriff (PTO) an einem nicht gezeigten Traktor dient.

Das Steuerventil 14 weist ein eine Bohrung ²4 definierendes Gehäuse 22 auf. Eine Einlaßöffnung 26 ist mit Leitung 18 verbunden und steht mit Bohrung 24 in Verbindung. Eine Auslaßöffnung 28 ist mit Leitung 20 verbunden und steht mit Bohrung 24 in Verbindung.

Ein Schieber 30 ist gleitend in der Bohrung 24 angeordnet und besitzt eine erste Bohrung 32 an einem Endteil des Kolbens und eine zweite Bohrung 34 am anderen Endteil des Kolbens. Die ersten und zweiten Bohrungen 32,34 sind durch eine dritte hindurchgehende Bohrung 36 verbunden. Der Schieber ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich, wobei in der ersten Position die Einlaßöffnung 26 von der Verbindung mit der Auslaßöffnung 28 blockiert ist, während in der zweiten Position die Einlaßöffnung 26 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 28 steht.

Ein Stopfen 3 8 ist in einem Ende 39 der Bohrung 24 des Gehäuses 22 positioniert und durch einen Schnappring 34 gesichert. Der Stopfen 38 besitzt einen Ringendteil 40, der gleitend und abdichtend die erste Bohrung 32 des Schiebers 30 aufnimmt, um eine auf Druck ansprechende Oberfläche 42 zu erzeugen. Die auf Druck ansprechende Oberfläche 42 steht in Verbindung mit Auslaßöffnung 28, und zwar über einen Rückkopplungsdurchlaß 44, um so ein RückV.opplungssignal für den Schieber 30 vorzusehen. Eine zwischen·dem Stopfen 38 und dem Schieber 30 angeordnete Feder 46 dient zur Vorspannung des Kolbens oder Schiebers 30 in die gezeigte erste; Position. Betätigungsmittel 47 bewegen in steuerbarer Weise den Schieber 30 zwischen den ersten und zweiten Positionen.

Ventilmittel 48 zur hydraulischen Verriegelung der Betätigungsmittel 47 in der zweiten Position infolge der Bewegung der Betätigungsmittel 47 in die zweite Position sind axial in der Bohrung 24 bezüglich des Schiebers 30 psotloniert.

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Ein Durchlaß 50 verbindet die Einlaßöffnung/mit den Ventilini tteln 48 und ein Auslaßdurchlaß oder Kanal 51 verbindet eine Auslaßöffnung 52 mit den Ventilmitteln. Die Auslaßöffnung 52 steht mit einem Tank 54 über eine Leitung 56 in Verbindung. Ventilmittel 48 weisen ein erstes, in der Bohrung 24 befestigtes Glied 58 auf und definieren eine Strömungsmittelkammer 59 am anderen Ende 61 der Bohrung 24. Das erste Glied 58 besitzt eine erste Öffnung 60 in Verbindung mit der Einlaßöffnung 26 durch den Durchlaß 50. Eine zweite Offnung 62 im ersten Glied 58 steht in Verbindung mit der Auslaßöffnung 52, und zwar über einen Ringraum 64 und einen Auslaßdurchlaß 51. Die Ventilmittel 48 weisen ferner ein in einer Bohrung 67 des ersten Glieds 58 gleitend angeordnetes zweites Glied 66 auf. Das zweite Glied 66 weist einen Steuerdurchlaß 68 auf, der in Strömungsmittelverbindung mit der Strömungsmittelkammer 59 am Ende 69 des zweiten Glieds 66 steht, und ferner in Verbindung mit dem Umfang des zweiten Glieds 66 durch ein Paar von Radialöffnungen 71, 73· Das zweite Glied 66 ist zwischen einer gezeigten ersten Position "D" und einer zweiten Position "E" beweglich, und zwar ist in der ersten Position die Strömungsmittelkammer 59 in Verbindung mit der zweiten Öffnung des ersten Glieds 58 und blockiert gegenüber einer Verbindung mit der ersten Öffnung 60 des ersten Glieds 58, und in der zweiten Position "E" ist die Strömungsmittelkammer 59 in Verbindung mit der ersten Öffnung 60 und blockiert gegenüber einer Verbindung mit der zweiten Öffnung 62. Das erste Glied 58 besitzt eine abgestufte Bohrung 70 an einem Ende, um in abdichtender Weise einen vergrößerten Steg 72 des zweiten Glieds 66 aufzunehmen. . .

Die Betätigungsmittel 47 weisen das zweite Glied 66 und eine; in der zweiten Bohrung 34 des Schiebers 30 angeordnete Feder 76 auf, die darin durch ein Abstandselement 78 und einen Schnappring 80 gehalten ist. Das Abstandselement 78 stößt an der Schulter 82 des zwei cen Glieds 66 an. Das zweite Glied 66 weist ebenfalls einen Vorsprung 84 auf, der sich durch die dritte Bohrung 36 des Schiebers 30 aus dem Gehäuse heraus erstreckt.

Industrielle Anwendbarkeit. Die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar bei Hydrauliksystemen mit Ventilen, die betätigt werden müssen und im betätigten Zustand über ausgestreckte Zeitperioden hinweg gehalten werden müssen.

Der Benutzer bewegt das Ventil durch Bewegung des zugehörigen (nicht gezeigten) Gestänges, welches mit der Verlängerung 84 des zweiten Glieds 66 verbunden ist, wobei das zweite Glied 66, wie in der Figur gezeigt, nach rechts bewegt wird. Die Schulter 82 des zweiten Glieds 66 wirkt durch Abstandselement 78 und Feder 76, um den Schieber 30 in seine zweite Position zu bewegen, wobei Strömungsmitteldruck zur Kupplung 16 für deren Eingriff geleitet wird.

Sobald das zweite Glied 66 in die zweite Position "E" bewegt ist, so wird der Strömungsmitteldruck von der Einlaßöffnung· 26 durch den Durchlaß 50, die erste öffnung 60, die erste Radialöffnung 71 und den Steuerdurchlaß 68 zur Strömungsmitte !kammer 59 geleitet. Die zweite Öffnung 62 und die Auslaßöffnung 51 sind gegenüber einer Verbindung mit der Strömungsmittelkammer 59 durch Steg 72 blockiert, der abdichtend mit der abgestuften Bohrung 70 des ersten Glieds 58 in Eingriff steht,und die zweite Radialöffnung 73 ist durch Bohrung 67 abgeschlossen. Der Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelkammer 59 wirkt auf eine effektive Fläche des

zweiten Glieds/um das zweite Glied in der zweiten Position "E" zu halten, und das zweite Glied hält den Schieber 30 in der zweiten Position.

Bei der anfänglichen Bewegung des zweiten Gliedes 66 von der zweiten Position "E" weg wird die erste Radialöffnung 7¹ von der Verbindung mit der ersten Öffnung 60 des ersten Glieds 58 wegbewegt, und gleichzeitig damit bewegt sich die zweite Radialöffnung 73 in Verbindung mit der zweiten Öffnung 62 des ersten Glieds 58 durch die abgestufte Bohrung 70. Während der anfänglichen Bewegung des zweiten Gliedes 66 verbleibt der verbreiterte Steg 72 in abdichtendem Eingriff mit der abgestuften Bohrung70. Wenn die zweite Radialöffnung 73 sich zur zweiten Öffnung 62 hin öffnet, so wird die Strömungsmittelkammer 59 zum Tank 54 hin belüftet, und zwar über Steuerdurchlaß 68, zweite Radialöffnung 73, abgestufte Bohrung 70, zweite Öffnung 62, Ringraum 64, Auslaßdurchlaß 51 und Leitung 56, wodurch gestattet wird, daß sich das zweite Glied 66 in die ersten Position "D" unter der Vorspannung der Federn 46 und 76 bev/egt.

Das zweite Glied 66 bewegt sich automatisch von der verriegelten zweiten Psotion "E" zur ersten Position "D" sobald der Motor abgeschaltet ist. Durch Abschalten des Motors liefert die Pumpe 12 kein unter Druck stehendes Strömungsmittel; infolgedessen fällt der Strömungsmitteldruck im System schnell durch die Pumpe 12 und über die Stege des Schiebers ab. Sobald der Druck in der Strömungsmittelkammer 59 auf einen vorbestimmten Pegel abfällt, bewegt sich das zweite Glied 66 und somit der Schieber 30 aus der zweiten Position in die erste Position, und zwar unter dem Einfluß der Federn 46 und 76.

Dadurch, daß man die Ventilmittel 43 integral mit rfetäti-

gungsmitteln 47 und angeordnet im gleichen Gehäuse 22 mit
dem Ventilschieber 30 vorsieht, ist es möglich, verschiedene Rast komponenten und andere externe Leitungen zu eliminieren.

Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung erhält man aus dem Studium der Zeichnung, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.

Claims

Ansprüche

1. In einem Ventil (14) mit einem Gehäuse (22), einer Bohrung (24) im Gehäuse (22), einer Einlaß- und Auslaßöffnung (26,28) in Verbindung mit der Bohrung (24), einem Schieber (30), gleitend angeordnet in der Bohrung (24) und beweglich zwischen einer ersten Position (D) und einer zweiten Position (E), wobei in der ersten Position die Einlaßöffnung (26) gegenüber der erwähnten Auslaßöffnung (28) blockiert ist, während in der zweiten Position die Einlaßöffnung (26) mit der Auslaßöffnung (28) in Verbindung steht, und wobei Betätigungsmittel (47) zur stuerbaren Bewegung des Schiebers (30) zwischen den ersten und zweiten Positionen (D,E) dienen, wobei die Verbesserung folgendes aufweist:

Ventilmittel (48) zur hydraulischen Verriegelung der Betätigungsmittel (47) in der erwähnten zweiten Position (E) infolge der Bewegung/der Betätigungsmittel (47) zu der erwähnten zweiten Position (E), wobei die Ventilmittel (48) integral mit den Betätigungsmitteln

(47) ausgebildet sind.

2. Das Ventil (14) nach Anspruch 2, wobei die Ventilmittel

(48) in direkter Verbindung mit der Einlaßöffnung (26) stehen und axial in der Bohrung (24) bezüglich des Schiebers (30) angeordnet sind.

3. Das Ventil (14) nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (22) eine Auslaßöffnung (52) in Verbindung mit den Ventilmitteln (48) aufweist.

4. Das Ventil (14) nach Anspruch 3, wobei die Ventil-

mittel (48) erste und zweite Glieder (58,66) aufweisen, wobei das erste Glied (58) eine erste Öffnung (60) in Verbindung mit der Einlaßöffnung (26) und eine zweite öffnung (62) in Verbindung mit der Auslaßöffnung (52) besitzt, und wobei ferner das erste Glied (58) eine Strömungsmittelkammer (59) an einem Ende (39) des ersten Glieds (58) definiert, und wobei das zweite Glied (66) gleitend in dem ersten Glied (58) positioniert ist und einen Steuerdurchlaß (68) in Verbindung mit der Ströraungsmittelkammer (59) aufweist, und wobei ferner das zweite Glied (66) zwischen einer ersten Position (D) und einer zweiten Position (E) bewegbar ist, wobei in der ersten Position (D) die Strömungsmittelkammer (59) in Verbindung mit der zweiten Öffnung (62) des ersten Glieds (58) steht und von der Verbindung mit der ersten Öffnung (60) des ersten Glieds (58) blockiert ist, und wobei in der zweiten Position (E) die Strömungsmittelkanmer (59) in Verbindung mit der ersten Öffnung (60). steht und von der Verbindung mit der zweiten Öffnung (62) blockiert ist.

5. Das Ventil (14) nach Anspruch 4, wobei die Betätigungsinittel (47) das zweite Glied (66) der Ventilmittel (48) aufweisen und eine Feder (76) positioniert zwischen dem Schieber (30) und dem zweiten Glied (66).

6. Das Ventil (14) nach Anspruch 4, wobei der Schieber(30) eine durchgehende Bohrung (36) aufweist, und wobei das zweite Glied (66) eine Verlängerung (84) besitzt, die sich durch die hindurchgehende Bohrung (36) in dem Schieber (30) erstreckt und außerhalb des Gehäuses (22)endet.