DE102009058977A1 - locking device - Google Patents
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Abstract
Eine Sperreinrichtung für Hydraulikzylinder wie Aktuatoren für Arbeitsgeräte und/oder Arbeits- und/oder Hilfszylinder für Lenksysteme von Fahrzeugen, wobei der Kolben des Zylinders an beiden Kolbenseiten an mit Hydraulikfluid befüllte Druckräume des Zylinders angrenzt, in denen für Kolbenbewegungen hydraulischer Druck aufbaubar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine einem Druckraum vorgeschaltete Ventilanordnung (51) vorhanden ist, die zwischen einem Öffnungszustand und einem Schließzustand umschaltbar ist, bei dem der Zylinder hydraulisch verriegelt ist, und dass eine Schalteinrichtung (71, 73) vorgesehen ist, die für ein im Wechsel erfolgendes Umschalten der Ventilanordnung (51) zwischen Öffnungszustand und Schließzustand betätigbar is.A locking device for hydraulic cylinders such as actuators for implements and / or working and / or auxiliary cylinders for steering systems of vehicles, wherein the piston of the cylinder adjacent to both sides of the piston filled with hydraulic fluid pressure chambers of the cylinder, in which hydraulic pressure for hydraulic piston piston movements can be built, is characterized characterized in that there is a valve assembly (51) upstream of a pressure chamber, which is switchable between an open condition and a closed condition in which the cylinder is hydraulically locked, and in that a switching device (71, 73) is provided which is adapted to be changed Switching the valve assembly (51) between the open state and closed state is actuated is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Sperreinrichtung für Hydraulikzylinder wie Aktuatoren für Arbeitsgeräte und/oder Arbeits- und/oder Hilfszylinder für Lenksysteme von Fahrzeugen, wobei der Kolben des Zylinders an beiden Kolbenseiten an mit Hydraulikfluid befüllte Druckräume des Zylinders angrenzt, in denen für Kolbenbewegungen hydraulischer Druck aufbaubar ist.The invention relates to a locking device for hydraulic cylinders such as actuators for implements and / or working and / or auxiliary cylinders for steering systems of vehicles, wherein the piston of the cylinder adjacent to both sides of the piston filled with hydraulic fluid pressure chambers of the cylinder in which hydraulic pressure for hydraulic piston piston movements can be built ,
Bei dem Einsatz von Hydraulikzylindern zur Erzeugung von Arbeits- oder Steuerbewegungen ist es für einen sicheren Betrieb der zugeordneten, zu betätigenden oder zu steuernden Einrichtungen unerlässlich, dass Kolbenbewegungen zuverlässig sperrbar sind. Dies gilt insbesondere für Hydraulikzylinder, deren Kolben beidseits durch Fluiddruck beaufschlagbar ist, um Steuer- oder Arbeitsbewegungen in der einen oder anderen Richtung zu erzeugen. Als Beispiele unter einer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für derartige Hydraulikzylinder seien hier lediglich Anwendungen im Bereich von Baumaschinen und Staplern oder bei hydraulischen oder hydraulisch unterstützen Lenksystemen von Fahrzeugen genannt. Bei solchen Anwendungen ist es während bestimmter Betriebsphasen, etwa dem Stillstand der betreffenden Maschine oder des betreffenden Fahrzeuges, erforderlich, dass Kolbenbewegungen des Zylinders sicher unterbunden sind, während in anderen Betriebsphasen eine sichere Freigabe der Arbeits- oder Steuerbewegungen gewährleistet sein muss.With the use of hydraulic cylinders for generating working or control movements, it is essential for safe operation of the associated, to be operated or controlled devices that piston movements are reliably lockable. This applies in particular to hydraulic cylinders whose pistons can be acted upon by fluid pressure on both sides in order to generate control or working movements in one or the other direction. As examples of a variety of applications for such hydraulic cylinder only applications in the field of construction equipment and forklifts or in hydraulic or hydraulic assist steering systems of vehicles are mentioned here. In such applications, during certain phases of operation, such as the stoppage of the machine or the vehicle concerned, piston movements of the cylinder must be reliably prevented, while in other phases of operation safe release of the working or control movements must be ensured.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Sperreinrichtung zur Verfügung zu stellen, die den vorstehend genannten, betrieblichen Anforderungen in besonderem Maße gerecht wird.In view of this problem, the invention has the object to provide a locking device available, which meets the above-mentioned, operational requirements in particular.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Sperreinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this object is achieved by a locking device having the features of
Demgemäß sieht die Erfindung zum einen eine hydraulische Verriegelung des Zylinders vor, wobei auf einfache Weise hohe Haltekräfte realisierbar sind, so dass eine hohe Sicherheit gegen ein ungewolltes Entsperren gewährleistet ist. Dadurch, dass des weiteren dem Zylinder für das Verriegeln und Entsperren eine Ventilanordnung vorgeschaltet ist, die mittels einer Schalteinrichtung steuerbar ist, die derart betätigbar ist, dass ein Umschalten der Ventilanordnung zwischen Öffnungszustand und Schließzustand im Wechsel erfolgt, ist ein sicherer Betrieb der Sperreinrichtung mit geringem Steuerungsaufwand ermöglicht.Accordingly, the invention provides on the one hand a hydraulic locking of the cylinder, wherein in a simple manner high holding forces can be realized, so that a high level of security against unintentional unlocking is ensured. The fact that the cylinder further for locking and unlocking a valve assembly is connected upstream, which is controllable by means of a switching device which is actuated such that a switching of the valve assembly between the open state and closed state alternately, a safe operation of the locking device with low Control effort allows.
Aufgrund der hydraulischen Verriegelung des Zylinders und der damit gebotenen, im Vergleich zu einer mechanischen Arretierung des Zylinders wesentlich erhöhten Sicherheit gegen ungewolltes Entsperren eignet sich die Erfindung auch in besonderem Masse für die Sicherung von lenkbaren Fahrzeugen, etwa gegen Diebstahl oder unerlaubte Inbetriebnahme, indem ein Lenkzylinder oder ein Hilfszylinder des Lenksystems mittels der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung während Stillstandszeiten des Fahrzeuges verriegelt wird.Due to the hydraulic locking of the cylinder and thus offered, compared to a mechanical locking of the cylinder significantly increased security against unwanted unlocking, the invention is also particularly suitable for securing steerable vehicles, such as theft or unauthorized startup by a steering cylinder or an auxiliary cylinder of the steering system is locked by means of the locking device according to the invention during downtime of the vehicle.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Ventilanordnung ein Wegeventil, vorzugsweise in Form eines 2/2-Wegeventils möglicherweise aber auch in Form eines Wege-Sitzventils, auf, und die Schalteinrichtung für das Bewegen des Ventilkolbens des Wegeventils besitzt ein Verschiebesystem, das durch Auslöseimpulse betätigbar ist, um dem Ventilkolben pro Auslöseimpuls jeweils nur eine Steuerbewegung im Wechsel zwischen Offen- und Schließstellung zu erteilen, so dass das Wegeventil zwischen Auslöseimpulsen jeweils bistabil im Öffnungs- oder Schließzustand verbleibt. Dank des bistabilen Zustandes wird die Ventilanordnung den betrieblichen Grundanforderungen bei einem Zylinder eines Lenksystems für ein Fahrzeug gerecht, nämlich dass das Wegeventil während der Fahrt niemals schließen und im Parkzustand niemals öffnen darf. Dadurch, dass das Wegeventil zwischen Auslöseimpulsen jeweils in einem stabilen Zustand verharrt, ist für einen Schaltvorgang jeweils ein Auslöseimpuls erforderlich. Das System wird dadurch auch der Forderung gerecht, dass ein Energieverbrauch nur während eines Schaltvorgangs stattfindet.In advantageous embodiments, the valve arrangement has a directional control valve, preferably in the form of a 2/2-way valve but possibly also in the form of a directional seat valve, and the switching device for moving the valve piston of the directional control valve has a displacement system which can be actuated by trigger pulses, to give the valve piston per trigger pulse only one control movement in alternation between the open and closed positions, so that the directional control valve between trigger pulses each remain bistable in the open or closed state. Thanks to the bistable state, the valve assembly meets the basic operational requirements of a cylinder of a steering system for a vehicle, namely that the directional control valve must never close while driving and never open in the park state. The fact that the directional control valve between trigger pulses each remains in a stable state, a triggering pulse is required for a switching operation in each case. The system also fulfills the requirement that energy consumption takes place only during a switching operation.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Verschiebesystem zum Bewegen des Ventilkolbens einen koaxial zu dessen Bewegung geführten Druckbetätiger auf, gegen dessen Ende der Ventilkolben durch Federkraft vorgespannt ist, wobei die Schalteinrichtung einen Elektromagneten aufweist, der als Auslöseimpulse einem Betätigerkörper des Verschiebesystems jeweils einen diesen axial in Richtung auf den Druckbetätiger bewegenden Druckkraftimpuls erteilt, und wobei das Verschiebesystem eine den Druckbetätiger und den Betätigerkörper miteinander koppelnde Rasteinrichtung enthält, die die Axialbewegungen des Betätigerkörpers jeweils in Bewegungen des Druckbetätigers in axiale Schaltpositionen umsetzt, die im Wechsel der Offen- und der Schließstellung des Ventilkolbens entsprechen. Dadurch, dass der Betätigerkörper und der Druckbetätiger des Verschiebesystems über eine Rasteinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass jeweils ein Druckkraftimpuls, der den Betätigerkörper axial in Richtung auf den Druckbetätiger bewegt, zu Bewegungen des Druckbetätigers in wechselnde Schaltpositionen führt, die im Wechsel der Offen- und der Schließstellung des Ventilkolbens entsprechen, ist die Erzeugung des Auslöseimpulses besonders einfach durch elektromagnetische Betätigung zu bewirken, beispielsweise mittels eines sogenannten Dummymagneten.In particularly advantageous embodiments, the displacement system for moving the valve piston has a coaxial with its movement guided pressure actuator, against the end of the valve piston is biased by spring force, wherein the switching device comprises an electromagnet which as trigger pulses an actuator body of the displacement system each one axially in the direction issued to the pressure actuator moving pressure force pulse, and wherein the displacement system includes a pressure actuator and the actuator body coupled to each other latching device which converts the axial movements of the actuator body respectively in movements of the pressure actuator in axial switching positions corresponding to the change in the open and closed positions of the valve piston. Characterized in that the actuator body and the pressure actuator of the displacement system are coupled to each other via a latching device such that in each case a pressure force pulse, which moves the actuator body axially in the direction of the pressure actuator, to movements of the pressure actuator in changing switching positions, the change in the open and correspond to the closed position of the valve piston, the generation of the trigger pulse is particularly simple by electromagnetic To effect actuation, for example by means of a so-called dummy magnet.
Die Anordnung kann mit Vorteil so getroffen sein, dass der Ventilkolben durch die ihn kraftschlüssig gegen den Druckbetätiger andrückende Federkraft in die Schließstellung des Wegeventils vorgespannt ist, wobei der Ventilkolben durch eine Schraubenfeder vorgespannt sein kann, die den dem Druckbetätiger zugewandten Endbereich des Ventilkolbens umgibt.The arrangement can be made with advantage so that the valve piston is biased by the force pressing against the pressure actuator pressing spring force in the closed position of the directional control valve, wherein the valve piston can be biased by a coil spring surrounding the pressure actuator end portion of the valve piston.
Um einen besonders sicheren Betrieb der Einrichtung zu gewährleisten, kann eine die Stellungen des Ventilkolbens signalisierende Positionsüberwachungseinrichtung vorgesehen sein.In order to ensure a particularly safe operation of the device, a position monitoring device signaling the positions of the valve piston can be provided.
In vorteilhafter Weise kann diesbezüglich so vorgegangen sein, dass die Positionsüberwachungseinrichtung einen Permanentmagneten am Ventilkolben und einen auf das Magnetfeld ansprechenden Hall-Sensor oder Reedschalter aufweist.In this respect, the procedure may advantageously be such that the position monitoring device has a permanent magnet on the valve piston and a Hall sensor or reed switch which responds to the magnetic field.
Alternativ kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass die Positionsüberwachungseinrichtung am Ventilkolben eine eine Markierung bildende Struktur aufweist, die durch eine Signalisiereinrichtung erkennbar ist. Wenn es sich am Ventilkolben um eine physikalisch abtastbare Strukturierung handelt, kann die Signalisiereinrichtung durch einen Mikroschalter gebildet sein. Ebenso kommt eine optische Markierung (hell-dunkel) am Ventilkolben in Betracht, wobei die Signalisiereinrichtung einen optischen Sensor beinhaltet. Eine physikalische Struktur am Ventilkolben kann auch mittels einer einen Permanentmagneten mit zugeordnetem Feldsensor enthaltenden Signalisiereinrichtung erkannt werden.Alternatively, the arrangement can also be made such that the position monitoring device on the valve piston has a structure forming a marking, which can be recognized by a signaling device. If the valve piston is a physically scannable structuring, the signaling device can be formed by a microswitch. Likewise, an optical marking (light-dark) on the valve piston comes into consideration, wherein the signaling device includes an optical sensor. A physical structure on the valve piston can also be detected by means of a signaling device containing a permanent magnet with associated field sensor.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is explained in detail below with reference to the drawing. Show it:
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Beispieles beschrieben, bei dem eine in einem Fahrzeug befindliche Lenkung als Systembestandteil einen Zylinder
Um einen Schaltvorgang des Wegeventils
Wie am deutlichsten aus
Wenn die Sperreinrichtung für den Betrieb des Fahrzeuges nicht aktiviert ist und sich die Ventilanordnung
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |