HYDRAULIC CONTROL APPARATUS

Abstract: 1. Hydraulic control apparatus for an actuator cylinder (2) or the like, comprising a control slider (1) which is displaceable axially into a plurality of control positions and which is loaded into a neutral position by a return spring and is securable by a spring-loaded detent arranged substantially radially thereto, which slider, by means of control grooves and edges, opens and blocks the pressure fluid admission and return and is capable of being held fast in a working position for charging the actuator cylinder (2) with pressure fluid by engagement of the detent (6) in detent engagement means (18) on the control slider (1), and upon which slider a seating valve (31) actuated in the opening direction by a plunger (14) acts radially through the plunger (14), which valve is seated in the cylinder connection (28) and is loaded in the closing direction by the cylinder pressure and by spring force, there being also a relief valve (37, 38) in the seating valve (31) which is loaded in the same closing direction and which is actuated in the opening direction by the control slider (1) through the plunger (14) on each occasion before the seating valve (31), while furthermore a valve (21) opening at a pre-determined working pressure is provided for loading the release piston of the detent (6), characterised in that the detent (6) is axially and displaceably penetrated by the plunger (14) of the seating and relief valves (31 and 37, 38) and is formed as a piston which is hydraulically loadable in the release direction, that the control slider (1) comprises, for the plunger (14) of the seating and relief valves (31 and 37, 38), a control groove (16) extending arcuately in the longitudinal direction in a radial plane for the generation of the axial movements of the plunger (14), and that the detent (6), the seating valve (31) and the relief valve (37) are provided with mutually independently-acting springs (8, 33, 38).

Description: Hydraulisches Steuergerät Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Steuergerät, das insbesondere zur Versorgung eines Hubzylinders mit Druckfüssigkeit einen axial in mehrere Schaltstellungen verschiebbaren, durch eine im wesentlichen radial dazu angeordnete federbelastete Raste festlegbaren Steuerschieber aufweist, der über Steuernuten und -kanten den Druckfldssig- keitszubzw. -rücklauf öffnet bzw. sperrt, wobei für den druckseitigen Zylinderanschluss ein vom Zylinderdruck und durch eine Federkraft im Schliesssinn federbelastetes Sitzventil dient, das axial zur Raste angeordnet und durch dieÖffnungssinn betätigbar ist. Es ist aus der DE-OS 28 49 704 ein Steuergrät der geschilderten Gattung bekanntgeworden, das bei hydraulischen Hubeinrichtungen insbesondere landwirtschaftlich nutzbarer Arbeitsmaschinen Verwendung findet. Dabei ist das Sitzventil und die Raste zu einer Baueinheit zusammengefasst und beide haben eine gemeinsame, auf das Sitzventil im Schliesssinn einwirkende Feder. Auf das Sitzventil wirkt ausser der Federkraft auch der Zylinderdruck im Schliesssinn ein, was sich einerseits positiv auf die Dichtwirkung des Ventils auswirkt. Andererseits wird durch die Belastung des Sitzventils dessen Öffnungsbewegung erschwert, so dass die angestrebte leichte Betätigung des Steuerschiebers für die Feinsteuerung nicht immer gegeben ist. Ferner ist aus der DE-OS 21 30 656 ein Rückschlagventil bekanntgeworden, das als Doppelventil ausgebildet ist. Innerhalb des ebenfalls im Schliesssinn federbelasteten kegeligen Schliesskörpers des Rückschlagventils ist ein im gleichen Schliesssinn federbelasteter Schliesskörper eines Entlastungsventils angeordnet. An diesem Schliesskörper liegt zu seiner Betätigung ein im Schliesskörper des Rückschlagventils in einer zentralen Längsbohrung geführter Stössel an, der anderenends an einem Betätigungsorgan angreift. Der Stössel ist dabei so beschaffen und angeordnet, dass er bei Betätigung zuerst das den wesentlich kleineren Öffnungsquerschnitt aufweisende Entlastungsventil öffnet, bevor er nach erfolgtem Druckausgleich zwischen den Räumen vor und hinter dem Rückschlagventil dessen Schliesskörper im Öffnungssinn betätigt. Hierdurch lässt sich der einen verhältnismässig grossen Querschnitt aufweisende Verschlusskörper des Rückschlagventils nach Entlastung vom einseitig wirkenden Zylinderdruck mit relativ geringer Kraft feinfühlig öffnen. Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät der eingangs umrissenen Gattung zu schaffen, das einerseits in allen Schaltbereichen feinfühlig betätigbar ist sowie andererseits eine möglichst raumsparende Bauweise aufweist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Steuergerät axial zur Raste bzw. zu dem daran anschliessenden Sitzventil ein zu diesem hydraulisch parallel geschaltetes und im Schliesssinn federbelastetes Entlastungsventil mit wesentlich kleinerem Öffnungsquerschnitt aufweist, das durch den Steuerschieber vor dem Sitzventil im Öffnungssinn betätigbar ist. Bei dieser Anordnung wird bei jeder vom Steuerschieber ausgehenden Öffnungsbewegung des Stössels zuerst das Entlastungsventil und nachfolgend das bereits entlastete Sitzventil geöffnet, so dass eine leichte und damit feinfühlige Betätigungsweise des Steuerschiebers möglich ist. Dabei wird durch die Zusammenfassung des Sitzund Entlastungsventil sowie der Raste und die axiale Anordnung dieser Elemente eine äusserst raumsparende Bauweise erzielt. In Weiterbildung der Erfndung weist das Entlastungsventil einen kugelförmigen Schliesskörper auf, der einschliesslich seiner Belastungsfeder in einer hülsenförmigen Verlängerung am Schliesskörper des Sitzventils angeordnet ist. Gemäss einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Betätigung des Sitzund Entlastungsventils ein an dessen Schliesskörper sowie am Steuerschieber angreifender und die Raste axial verschiebbar durchsetzender Stössel vorgesehen. Dabei ist zweckdienlich, wenn der Stössel mit seinen stirnseitigen Endflächen am Schliesskörper des Ent lastungsventils und am Steuerschieber anliegt und für die Betätigung des Sitzventils einen Bund o. dgl. aufweist, der bei Schliessstellung beider Ventile bezogen auf die Bewegungsrichtung mit Abstand vor dem Schliesskörper des Sitzventils angeordnet ist. Bei einer konstruktiv günstigen Lösung einer solchen Einrichtung weist der Steuerschieber eine in Längsrichtung in einer radialen Ebene bogenförmig verlaufende Steuernut zur Erzeugung der Axialbewegungen des Stössels auf. Schliesslich ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn die die Raststellen für die im Bereich des Steuerschiebers prismenförmige Raste bildenden Vertiefungen bzw. Vorsprünge am Steuerschieber beiderseits der Steuernut angeordnet sind. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 im Schnitt zwei als eine Baueinheit ausgebildete und durch einen Stössel betätigbare Ventile mit einer axial dazu angeordneten Raste, Fig. 2 die Ventilanordnung gemäss Fig. 1 mit geöffnetem Entlastungsventil, Fig. 3 die Ventilanordnung gemäss der Fig. 1 und 2 mit beiden Ventilen in Offenstellung. Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Steuerschiebers 1, der in einem nicht dargestellten Steuergerät zur Versorgng eines hydraulischen Hubzylinders 2 mit Druckflüssigkeit angeordnet und zur Einstellung verschiedener Schaltstufen axial verschiebbar ist. In einem Gehäuseteil 3 des Steuergeräts sitzt in einer radial zum Steuerschieber 1 verlaufenden Stufenbohrung 4/5 mit zwei unterschiedlichen Radien eine als hohler Stufenkolben ausgebildete Raste 6, -deren beide Durchmesser denjenigen der Stufenbohrung 4/5 angepasst sind. Die Raste 6 ist in der Stufenbohrung 4/5 axial verschiebbar gelagert und stützt sich über eine in ihren zylindrischen Hohlraum 7 eingreifende Feder 8 gegenüber einem am Gehäuseteil 3 beispielsweise durch Verschraubung befestigten Deckel 9 ab. Ferner ist die Raste 6 an ihrem aus der Bohrung 4 herausragenden Teil 11 prismenförmig ausgebildet und weist hier zwei Bohrungen 12 zur Druckentlastung ihres Innenraumes auf. Ein die Raste 6 zentral durchsetzender und im prismenförmigen Teil 11 sowie im Deckel 9 axial verschiebbar gelagerter Stössel 14 greift bei der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung mit seinem vorderen, aus dem prismenförmigen Teil 11 herausragenden Ende 15 in eine in Längsrichtung des Steuerschiebers 1 verlaufende Steuernut 16 ein. Die Steuernut 16 ist in radialer Erstreckung bogen förmig ausgebildet, so dass sich bei axialer Bewegung des Steuerschiebers 1 Axialbewegungen des Stössels 14 ergeben. Der Steuerschieber 1 weist ferner zum Einbzw. Angreifen der Raste für die verschiedenen Schaltstellung eine Ausnehmung 18 sowie einen Vorsprung 19 auf. Ein die Raste 6 umhüllender Ringraum 20 steht über ein federelastetes Rückschlagventil 21 mit einem Kanal 22 im Gehäuseteil 3 des Steuergeräts in Verbindung. Der Stössel 14 hat unterhalb des Deckels 9 einen Bund 24, der an seinem unteren Ende in einen Stift 25 übergeht. Unterhalb des Kanals 22 befindet sich im Gehäuseteil 3 ein Raum 27, der durch einen Kanal 28 und durch eine daran anschliessende Leitung 29 mit einem Arbeitsraum 30 des Hubzylinders 2 in Verbindung steht. Zwischen dem Kanal 22 und dem Raum 27 ist ein dessen Verbindung beherrschendes Sitzventil 31 angeordnet, dessen Shliesskörper 32 durch die Kraft einer daran angreifenden Feder 33 und durch den im Raum 27 herrschenden Zylinderdruck im Schliesssinn gegen seinen Sitz 34 gedrückt wird. Der Schliesskörper 32 hat eine hülsenförmige Verlängerung 36, die z.T. von der Feder 33 umhüllt ist. Innerhalb der hülsenförmigen Verlängerung 36 des Schliesskörpers 32 ist ein einen kugelförmigen Schliesskörper 37 sowie eine diesen im Schliesssinn belastetende Feder 38 aufweisendes Entlastungsventil untergebracht. Im Schliesskörper 32 des Sitzventils 31 befindet sich zentral eine Bohrung 39, durch die der Stift 25 des Stössels 14 mit Spiel hindurchragt und sich auf dem kugelförmigen Schliesskörper 37 abstützt. Ferner ist im Schliesskörper 32 an der dem Bunde 24 des Stössels zugewandten Oberseite eine in der Bildebene verlaufende schlitzförmige Ausnehmung 40 vorgesehen. In der hülsenförmigen Verlängerung 36 des Schliesskörpers 32 sind seitlich des kugelförmigen Schliesskörpers 37 mehrere radiale Bohrungen 41 angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Neutralbzw. Ausgangsstellung der Einrichtung befinden sich das Sitzventil 31 sowie das darin enthaltene Entlastungsventil 37, 38 in Schliessstellung. Dabei ragt der mit dem Stift 25 auf dem Schliesskörper 37 abgestützte Stössel 14 mit seinem vorderen Ende 15 in die Nut 16 hinein. Die Raste 6 liegt beiderseits der Nut 16 am Steuerschieber 1 unter Federkraft an. Im Raum 27 herrscht Zylinderdruck, der den SchlieBkör- per 32 vereint mit der Federkraft auf seinen Sitz 34 drückt. Soll bei dieser Stellung der Einrichtung zum Absenken des Kolbens im Hubzylinder 2 Druckmittel abgelassen werden, wird der Steuerschieber 1 nach rechts verschoben. Dabei wird infolge der bogenförmigen Ausbildung der Nut 16 der Stössel nach unten gedrückt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Stössel 14 drückt dabei mit seinem Stift 25 gegen den kugelförmigen Schliesskörper 3i und bringt diesen entgegen der Kraft der Feder 38 in die gezeigte Offenstellung gemäss Fig. 2. In dieser Schaltstellung ist der Kanal 22 durch den Steuerschieber 1 gegenüber dem weiteren Rücklauf zum Vorratsbehälter für Druckflüssigkeit in nicht dargestellter Weise zunächst noch gesperrt, so dass durch Öffnung des Entlastungsventils 37, 38 zwischen dem Raum 27 und dem Kanal 22 ein Druckausgleich erfolgt. Bei weiterer Verschiebung des Steuerschiebers 1 nach rechts in die Schaltstellung gemäss Fig. 3 wird auch das Sitzventil 31 durch den sich nun an dessen Schliesskörper 32 abstützenden Bund 24 des Stössels geöffnet. Dabei kann der Steuerschieber 1 relativ feinfühlig betätigt werden, da nach erfolgtem Druckausgleich am Schliesskörper 32 zum Öffnen des Sitzventils 31 lediglich die Kraft der Feder 33 überwunden werden muss. Soll dagegen dem Hubzylinder 2 zur Durchführung eines Hubvorganges Druckflüssigkeit zugeführt werden, wird der Steuerschieber 1 in nicht dargestellter Weise nach links verschoben, bis die Raste 6 mit ihrem Teil 11 bei 18 einrastet. Von dieser Schaltstellung ausgehend wird der Kanal 22 über den Steuerschieber 1 mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden, wobei sich vom Öffnungsbeginn bei der Schalt stellung 18 der Zulaufsquerschnitt des Steuerschiebers mit dessen Verschiebung nach links vergrössert. Die Druckflüssigkeit gelangt über das Sitzventil 31, das jetzt hydraulisch aufgestossen wird, in den Raum 27 und weiter über die Leitung 29 in den Arbeitszylinder 2. Erreicht der Druck im Kanal 22 einen vorbe stimmten Wert, dann öffnet das Ventil 21, so dass die Raste 6 durch Beaufschlagung im Bereich der Ringnut 20 in Richtung zur Feder 8 hin verschoben wird. Die Raste 6 löst sich damit aus dem Eingriff 18 und gibt den Steuerschieber 1 frei, so dass dieser durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder wieder in seine Ausgangsbzw. Neutralstellung gemäss Fig. 1 zurückgestellt wird. Der Steuerschieber 1 kann aber auch aus der Raststellung 18 jederzeit von Hand in die Ausgangsbzw. Neutralstellung zurückversetzt werden. Eine derartige Kombination zweier Ventile und einer Raste kann überall dort erfolgreich eingesetzt werden, wo sowohl eine raumsparende Bauweise erforderlich ist als auch ein in Raststellen festlegbarer Steurschieber trotz dessen Einwirkung im Öffnungssinn auf ein unter hohem Schliessdruck stehendes Sitzventil feinfühlig betätigbar sein soll.

Claims: Patentansprüche 1. Hydraulisches Steuergerät, das insbesondere zur Versorgung eines Hubzylinders mit Druckflüssigkeit einen axial in mehrere Schaltstellungen verschiebbaren, durch eine im wesentlichen radial dazu angeordnete, federbelastete Raste festlegbaren Steuerschieber aufweist, der über Steuernuten und -kanten den Druckflüssigkeitszu- bzw. -rücklauf öffnet bzw. sperrt, wobei für den druckseitigen Zylinderanschluss ein vom Zylinderdruck und durch eine Federkraft im Schliesssinn belastetes Sitzventil dient, das axial zur Raste angeordnet und durch diese im Öffnungssinn betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät axial zur Raste (6) bzw. zu dem daran anschliessenden Sitzventil (31) ein zu diesem hydraulisch parallel geschaltetes und im gleichen Schliesssinn federbelastetes Entlastungsventil (37, 38) mit wesentlich kleinerem Öffnungsquerschnitt aufweist, das durch den Steuerschieber (1) vor dem Sitzventil (31) im Öffnungssinn betätigbar ist. 2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsventil (37, 38) einen kugelförmigen Schliesskörper (37) aufweist, der einschl. seiner Belastungsfeder (38) in einer hülsenförmigen Verlängerung (36) am Schliesskörper (32) des Sitzventils (31) angeordnet ist. 3. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Sitzund des Entlastungsventils (31 bzw. 37, 38) ein an deren Schliesskörper (32 bzw. 37) sowie am Steuerschieber (1) angreifender und die Raste (6) axial verschiebbar durchsetzender Stössel (14) vorgesehen ist. 4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel mit seinen stirnseitigen Endflächen am Schliesskörper (37) des Entlastungsventils (37, 38) und am Steuerschieber (1) anliegt und für die Betätigung des Sitzventils (31) einen Bund o. dgl. aufweist, der bei Schliessstellung beider Ventile (31 und 37, 38) bezogen auf die Bewegungsrichtung mit Abstand vor dem Schliesskörper (32) des Sitzventils (31) angeordnet ist. 5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (1) eine in Längsrichtung in einer radialen Ebene bogenförmig verlaufende Steuernut (16) zur Erzeugung der Axialbewegungen des Stössels (14) aufweist. 6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Raststellen für die im Bereich des Steuerschiebers (1) prismenförmige Raste (6) bildenden Vertiefungen (18) bzw. Vorsprünge (19) am Steuerschieber (1) beiderseits der Steuernut (16) angeordnet sind. 7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper der Raste (6) als Stufenkolben mit hohlem Innenraum ausgebildet ist, der teilweise zur Aufnahme der Belastungsfeder (8) dient.

Inventors: ADAMS, HERIBERT, DIPL.-LANDWIRT
Applicants: KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: F15B13
IPC codes: F15B13