DE3214920C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil mit Totmannschal­ tung, insbesondere für die Ausbausteuerung, mit mindestens einem Wegeventil, das mittels eines Handhebels über eine Nockenwelle betätigbar ist, und mit einer die Nockenwelle beim Loslassen des Handhebels selbsttätig in die Nullstel­ lung zurückstellenden Rückstellvorrichtung, die ein auf eine Nockenkurve der Nockenwelle wirkendes belastetes Druck­ glied aufweist, wobei die Nockenkurve so geformt ist, daß die in die Öffnungsstellung des Wegeventils geschwenkte Nockenwelle durch die Kraftwirkung des Druckgliedes in die Nullstellung zurückstellbar ist.

Ein solches Steuerventil ist aus der DE-OS 28 51 937 be­ kannt. Um die Totmannschaltung zu verwirklichen, also beim Loslassen des Handhebels eine selbsttätige Rückstellung der Nockenwelle in die Nullstellung zu erreichen, in der das Wegeventil geschlossen ist, werden bei diesem Steuerventil Rückstellvorrichtungen mit Druckgliedern verwendet, die aus federbelasteten Stößeln bestehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die den Druckgliedern zugeordneten Federn beim Drehen der Nockenwelle vorgespannt werden, so daß sie beim Loslassen des Handhebels die Nockenwelle unter der Federrückstellkraft in die Nullstellung zurückdrehen. Die federbelasteten Stößel arbeiten paarweise mit besonderen Nockenscheiben zusammen, die auf der mehrteiligen Nocken­ welle zusätzlich zu den die Wegeventile betätigenden Schaltnocken angeordnet werden müssen. Insbesondere dann, wenn das Steuerventil eine Gruppe von Wegeventilen in einem Steuerblock aufweist, die einzeln oder paarweise über ge­ sonderte Nockenwellen von Hand geschaltet werden, wie dies bei Steuerblöcken für die Ausbausteuerung der Fall ist, er­ gibt sich für die Verwirklichung der Totmannschaltung ein verhältnismäßig großer Bauaufwand.

Die Erfindung geht von dem Steuerventil nach der DE-OS 28 51 937 aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine funk­ tionssichere Totmannschaltung bei erheblich vermindertem Bauaufwand zu erzielen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem gattungsgemäßen Steuerventil erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Druckglied aus einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben­ glied besteht, welches hydraulisch gegen die das Wegeventil schaltende Nockenkurve der Nockenwelle andrückbar ist.

Vor­ zugsweise ist das Kolbenglied in einer radial zur Nocken­ welle gerichteten Kolbenbohrung dichtend geführt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Steuerventils wird also an­ stelle des federbelasteten Stößelpaares ein kleines, hy­ draulisch betätigtes Kolbenglied verwendet, welches, statt auf eine besondere Nockenscheibe, auf den Schaltnocken des Wegeventils wirkt, wobei das Kolbenglied und die Steuerkurve des Schaltnockens so ausgebildet sind, daß beim Loslassen des Handhebels die Nockenwelle von der Schaltstellung, in der das Wegeventil geschaltet ist, in die Nullstellung zu­ rückgestellt wird, in der das Wegeventil sich ebenfalls in der Nullstellung, z. B. in der Schließstellung, befindet. Der Drehwinkel von der Schaltstellung in die Nullstellung beträgt normalerweise etwa 45°.

Falls das Steuerventil in einem Steuerblock vereinigt meh­ rere Wegeventile aufweist, wie dies vor allem bei Steuer­ blöcken für die Steuerung hydraulischer Ausbaueinheiten, wie Ausbauschilde, Ausbauböcke od. dgl., der Fall ist, weist das Steuerventil, wie aus der DE-OS 28 51 937 bekannt, meh­ rere, axial zueinander angeordnete Nockenwellenteile auf, die mit Schaltnocken zur Schaltung der Wegeventile versehen sind und unabhängig voneinander mittels Handhebel betätigt werden. Bei einem solchen Steuerblock wird jedem Nockenwel­ lenteil ein hydraulisch beaufschlagbares Kolbenglied zur hydraulischen Rückstellung der Nockenwellenteile in die Nullstellung zugeordnet.

Um die Nockenwelle unter der Wirkung des hydraulisch beauf­ schlagten Kolbengliedes zuverlässig in die Nullstellung zu­ rückzudrehen, wird es zweckmäßig mit einer an der Nocken­ kurve anliegenden Kegelspitze od. dgl. versehen. Die Nocken­ kurve wird vorzugsweise so ausgebildet, daß das vom Kolben­ glied aufgebrachte Rückstellmoment bei voller Ausschwenkung des Handhebels, also bei voll geschaltetem Wegeventil, am größten ist und daß über dem genannten Drehbereich der Noc­ kenwelle und des Schaltnockens keine Totpunktlage mit dem Rückstellmoment Null gegeben ist.

Vorteilhafterweise wird die Anordnung so getroffen, daß das Kolbenglied nur bei Schaltbetätigung der Nockenwelle vom hydraulischen Druck beaufschlagt wird. Hierbei empfiehlt es sich, das Kolbenglied als Stößelkolben auszubilden, der bei Schaltbetätigung der Nockenwelle ein in einer hydraulischen Druckzuführung angeordnetes Absperrventil öffnet, welches zweckmäßig aus einem federbelasteten Rückschlagventil, z. B. einem Kugelrückschlagventil od. dgl., besteht. Das Absperr­ ventil und der Stößelkolben sind vorteilhafterweise in einer Bohrung angeordnet, die in hydraulischer Verbindung mit dem Eingang des gesteuerten Wegeventils steht. Bei der Schalt­ betätigung der Nockenwelle öffnet das Absperrventil eine hydraulische Verbindung zwischen der hydraulischen Drucklei­ tung und dem gesteuerten Wegeventil, über welches der an­ geschlossene Zylinderraum eines Arbeitszylinders, z. B. ei­ nes hydraulischen Stempels oder einer Stempelgruppe, beauf­ schlagt wird.

Falls in bevorzugter Ausführung das Steuerventil, wie aus der DE-OS 28 51 937 bekannt, mehrere nockengesteuerte Wege­ ventile in einem gemeinsamen Steuerblock aufweist, die über gesonderte Handhebel und koaxiale Nockenwellenteile schalt­ bar sind, kann jedem Nockenwellenteil ein an der Nockenkurve des betreffenden Schaltnockens angreifendes, hydraulisch be­ tätigtes Kolbenglied nebst Absperrventil zugeordnet werden. Sämtliche Absperrventile sind dabei zweckmäßig über eine ge­ meinsame Bohrung an die hydraulische Druckleitung ange­ schlossen, über welche auch die von dem Steuerventil ge­ steuerten Arbeitszylinder vom hydraulischen Druckmedium beaufschlagt werden.

Es empfiehlt sich, den Schaltnocken der mehrteiligen Nocken­ welle federbelastete Rastorgane od. dgl. zuzuordnen, welche die Nockenwelle in der Nullstellung lösbar arretieren.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Steuerventil im Schnitt;

Fig. 2 in größerem Maßstab die Form der Steuerkurve des bei dem Steuerventil nach Fig. 1 vorgesehe­ nen Schaltnockens zusammen mit dem an dieser Steuerkurve anliegenden Kolbenglied.

Das dargestellte Steuerventil 1 entspricht in seinem grund­ sätzlichen Aufbau dem Steuerventil nach der DE-OS 28 51 937. Eine ausführliche Erläuterung dieses Steuerventils, welches bevorzugt als Zentralsteuerblock bei schreitenden hydrauli­ schen Ausbaueinheiten, z. B. Ausbauschilden oder Ausbauböcken od. dgl., Verwendung findet, kann sich daher erübrigen. Das Steuerventil 1 weist im Ventilblock 2 eine Gruppe von Wege­ ventilen 3 auf, die aus stößelbetätigten Ventilen bestehen, die jeweils in einer Aufnahmebohrung 4 des Ventilblocks 2 angeordnet sind. Die Wegeventile sind als leicht auswechsel­ bare Ventilpatronen ausgebildet. Ihr Ventilstößel ist mit 5 bezeichnet. Die Schaltbetätigung der Wegeventile 3 erfolgt mittels einer im Ventilblock 2 drehbar gelagerten, mehrtei­ ligen Nockenwelle, die, wie bei der bekannten Ventilausfüh­ rung, aus einer durchgehenden Zentralwelle 6 und mindestens einer die Zentralwelle 6 koaxial umschließenden Hohlwelle 7 besteht. Die Nockenwellenteile 6 und 7 weisen jeweils an ihrem aus dem Ventilblock 2 seitlich herausgeführten Ende einen (nicht dargestellten) Handhebel auf. Mit den Nocken­ wellenteilen 6 und 7 sind in bekannter Weise Schaltnocken verbunden, über welche die Wegeventile 3 einzeln oder paar­ weise geschaltet werden. In Fig. 1 sind lediglich zwei Schaltnocken 8 und 9 erkennbar, die auf dem als Hohlwelle ausgebildeten Nockenwellenteil 7 sitzen, welcher die durch­ gehende Welle 6 auf einer Teillänge umschließt. Der Schalt­ nocken 8 schaltet das dargestellte Wegeventil 3, während der seitlich neben diesem Schaltnocken 8 liegende Schalt­ nocken 9 ein parallel zu dem dargestellten Wegeventil 3 angeordnetes (nicht gezeigtes) Wegeventil steuert.

In Fig. 1 ist der Schaltnocken 9 in einer Drehlage gezeigt, in der das zugeordnete Wegeventil 3 über seinen Stößel 5, der an der äußeren Nockenkurve 10 dieses Schaltnockens an­ liegt, geschaltet ist. In dieser Schaltstellung kann das Wegeventil 3 geöffnet sein, so daß die hydraulische Druck­ mittelverbindung über das Steuerventil und das geöffnete Wegeventil 3 zu dem ausgangsseitig an das Steuerventil 1 angeschlossenen Zylinderraum des betreffenden Arbeitszylin­ ders geöffnet ist. In dieser Schaltposition ist der Schalt­ nocken 8 und demgemäß der an der Nockenwelle 7 endseitig angeordnete Handhebel z. B. um einen Winkel von etwa 45° gegenüber der Nullstellung verschwenkt, in der das zugeord­ nete Wegeventil 3 geschlossen ist.

Zur Verwirklichung der Totmannschaltung, d. h. zur selbst­ tätigen Rückstellung des Schaltnockens 8 und seiner Nocken­ welle 7 in die Nullstellung beim Loslassen des an der Noc­ kenwelle 7 angeordneten Handhebels ist ein Kolbenglied 11 vorgesehen, welches in einer radial zu der Nockenwelle ge­ richteten Kolbenbohrung 12 geführt und in dieser Kolbenboh­ rung mittels einer Kolbendichtung 13 abgedichtet ist. Das Kolbenglied 11 ist nach Art eines Stößelkolbens ausgebil­ det; es weist rückseitig einen axialen Stößel 14 auf. In einer gestuften Bohrung 15 sitzt hinter dem Stößelkolben ein Absperrventil 16, welches aus einem federbelasteten Rückschlagventil besteht, dessen aus einer Ventilkugel be­ stehendes Schließglied 17 unter der Wirkung einer Ventil­ feder 18 gegen den Ventilsitz 19 gedrückt wird. Das Ab­ sperrventil ist ebenfalls nach Art einer Ventilpatrone ausgebildet, die in die gestufte Bohrung 15 eingeschraubt ist. Die Bohrung 15 steht hinter dem Schließglied mit ei­ ner (nicht dargestellten) druckführenden Bohrung des Ven­ tilblocks 2 in Verbindung, an die die hydraulische Druck­ leitung angeschlossen ist.

Befindet sich die Nockenwelle 7 in ihrer Nullstellung, so ist das Absperrventil 16 unter der Wirkung der Ventilfeder 18 geschlossen, so daß der Stößelkolben 11 nicht vom hy­ draulischen Druck beaufschlagt wird. Wird die Nockenwelle 7 mit Hilfe ihres Handhebels von der Nullstellung in die Schaltstellung geschwenkt, in der das zugeordnete Wegeventil 3 über seinen Stößel 5 umgeschaltet ist, so wird der Stößel­ kolben 11, der mit seinem kegelförmig ausgebildeten Ende 20 an der Nockenkurve 10 anliegt, durch diese in der Kolbenboh­ rung 12 zurückgedrückt, so daß er mit seinem Stößel 14 das Schließglied 17 des Absperrventils 16 gegen die Rückstell­ kraft der Ventilfeder 18 vom Ventilsitz 19 abhebt. Bei ge­ öffnetem Absperrventil 16 wird der Stößelkolben 11 auf der Stößelseite vom hydraulischen Druckmedium beaufschlagt und infolgedessen unter der Wirkung dieser Druckbeaufschlagung sowie unter der Wirkung der schwachen Ventilfeder 18 gegen die am Umfang des Schaltnockens 8 angeordnete Nockenkurve 10 gedrückt.

Die Nockenkurve 10 ist so ausgebildet, daß bei der Schalt­ betätigung der Nockenwelle 7 das zugeordnete Ventil 3 über den an der Nockenkurve anliegenden Ventilstößel 5 geschal­ tet wird. Zugleich ist diese Nockenfläche 10 so geformt, daß die Nockenwelle 7 mit dem daran befestigten Schalt­ nocken 8 durch den hydraulisch beaufschlagten Stößelkolben 11 selbsttätig in die Nullstellung zurückgedreht wird, wenn der an der Nockenwelle 7 angeordnete Handhebel losgelassen wird. Die Rückstellung der Nockenwelle 7 in die Nullstel­ lung, bei der sich auch das zugeordnete Wegeventil 3 in der Nullstellung, z. B. in der Schließstellung, befindet, erfolgt im wesentlichen durch die Druckbeaufschlagung des Stößel­ kolbens 11 und somit durch die Kraftwirkung, die der Stößel­ kolben 11 über seine Kegelspitze 20 auf die Nockenkurve 10 ausübt. Dabei stellt sich am Schaltnocken 8 ein Rückstell­ moment ein, welches den Schaltnocken 8 und dessen Nocken­ welle 7 um den vollen Schaltweg von z. B. 45° zurückdreht. Fig. 2 zeigt den Schaltnocken 8 in der Schaltposition, in der das zugeordnete Wegeventil 3 durch Verschwenken der Nockenwelle 7 um 45° umgeschaltet ist. In dieser Schalt­ position liegt die Kegelspitze 20 des Stößelkolbens 11 an einer höckerartigen Auswölbung 10′ der Nockenkurve 10 an, so daß sich unter der radialen Kolbenkraft das Rückstell­ moment am Schaltnocken 8 ergibt. Die Nockenkurve 10 ist so ausgebildet, daß das von dem Stößelkolben 11 aufgebrachte Rückstellmoment bei voller Ausschwenkung des an der Nocken­ welle 7 angeordneten Handhebels, also bei voll geschaltetem Wegeventil 3, am größten ist und daß über den gesamten Dreh­ bereich der Nockenwelle 7 und ihres Schaltnockens 8 keine Totpunktlage vorhanden ist, bei der das Rückstellmoment gleich Null ist. Diese Totpunktlage ist in Fig. 2 in Dreh­ richtung hinter dem Kurvenabschnitt 10′ der Nockenkurve 10 gegeben. Diese Totpunktlage 21 liegt z. B. um einen Dreh­ winkel X von 12° hinter der dargestellten Schaltposition.

Bei der selbsttätigen Rückstellung des Schaltnockens 8 und der Nockenwelle 7 in die Nullposition schließt das Absperr­ ventil 16 unter der Rückstellkraft seiner Ventilfeder 18, so daß der Stößelkolben 11 in der Nullstellung vom hydrau­ lischen Druckmedium unbelastet ist. Das Absperrventil 16 liegt zweckmäßig in der Druckmittelzuleitung, über die der über das Wegeventil 3 gesteuerte hydraulische Verbraucher beaufschlagt wird.

Falls das Steuerventil in bekannter Weise mehrere Wegeven­ tile oder Paare an Wegeventilen aufweist, die über geson­ derte Nockenwellen und Schaltnocken gesteuert werden, so wird selbstverständlich jeder Nockenwelle ein gesonderter Stößelkolben 11 mit Absperrventil 16 für die selbsttätige Rückstellung des betreffenden Schaltnockens in die Null­ stellung zugeordnet.

Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Schaltnocken in der Nullstellung gerastet sind. Dies läßt sich mit Hilfe federbelasteter Rastorgane 22 verwirklichen, die mit den Schaltnocken zusammenwirken. Die Schaltnocken weisen dabei zweckmäßig am Umfang eine Rastnut oder Rast­ kerbe 23 od. dgl. auf, in die das federbelastete Rastorgan 22 in der Nullstellung einrastet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Rastorgan 22 dem Schaltnocken 9 zuge­ ordnet, der mit dem Schaltnocken 8 auf gemeinsamer Nocken­ welle 9 sitzt.

Claims (9)

1. Steuerventil mit Totmannschaltung, insbesondere für die Ausbausteuerung, mit mindestens einem Wegeventil, das mittels eines Handhebels über eine Nockenwelle betätig­ bar ist, und mit einer die Nockenwelle beim Loslassen des Handhebels selbsttätig in die Nullstellung zurück­ stellenden Rückstellvorrichtung, die ein auf eine Nockenkurve der Nockenwelle wirkendes belastetes Druck­ glied aufweist, wobei die Nockenkurve so geformt ist, daß die in die Schaltstellung des Wegeventils ge­ schwenkte Nockenwelle durch die Kraftwirkung des Druck­ gliedes in die Nullstellung zurückstellbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckglied aus einem hydraulisch beaufschlagbaren Kol­ benglied (11) besteht, welches hydraulisch gegen die das Wegeventil (3) schaltende Nockenkurve (10) der Nockenwelle andrückbar ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kolbenglied (11) in einer radial zur Nockenwelle (6, 7) gerichteten Kolbenbohrung (12) dichtend geführt ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenglied (11) mit einer an der Nockenkurve (10) anliegenden Kegelspitze (20) versehen ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kolbenglied (11) als Stößelkolben ausgebildet ist, der bei Schaltbetätigung der Nockenwelle (6, 7) ein in einer hydraulischen Druckzuführung angeordnetes Absperrventil (16) öffnet.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Absperrventil (16) aus einem federbelasteten Rückschlagventil, vorzugs­ weise einem Kugelrückschlagventil, besteht.

6. Steuerventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (16) und der Stößelkolben (11) in einer Bohrung ange­ ordnet sind, die in hydraulischer Verbindung mit dem Eingang des gesteuerten Wegeventils (3) steht.

7. Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem gemeinsamen Steuerblock mehrere Wegeventile angeordnet sind und die Nockenwelle mehrere koaxial zueinander angeordnete Nockenwellenteile auf­ weist, die mit Schaltnocken zur Schaltung der Wegeven­ tile versehen und unabhängig voneinander mittels eines Handhebels drehbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Nockenwellenteil (6, 7) ein an der Nockenkurve (10) des betreffenden Schalt­ nockens (8, 9) angreifendes, hydraulisch betätigtes Kolbenglied (11) mit Absperrventil (16) zugeordnet ist.

8. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß dem oder den Schaltnocken (8, 9) ein federbelastetes Rastorgan (22) zugeordnet ist, welches die betreffende Nocken­ welle (6, 7) in der Nullstellung lösbar arretiert.

9. Steuerventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenkurve (10) des oder der Schaltnocken (8, 9) so ausgebildet ist, daß das von dem hydraulisch beaufschlagten Kolbenglied (11) ausgeübte Rückstell­ moment bei voller Ausschwenkung des Handhebels am größten ist.