DE3140800C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydraulische Schaltvorrichtung zur Ausgabe elektrischer Steuersignale in Abhängigkeit von zugeführten Drucksignalen mit einem vom Eingangsdruck beaufschlagbaren ersten Kolben, der ge­ gen den Eingangsdruck federbelastet ist, und mit einem, formschlüssig mit dem ersten Kolben in Verbindung stehen­ den, zweiten Kolben zur Betätigung eines elektrischen Schaltorgans, wobei die Kolben eine eingestellte Strecke axial gegeneinander verschiebbar sind und an der Mantel­ fläche des zweiten Kolbens ein Reibelement zur Erzeugung einer Schalthysterese angreift.

Eine derartige Schaltvorrichtung, die in der DE-OS 30 06 468 beschrieben ist, besteht im wesentlichen aus zwei ko­ axial in einem Gehäuse angeordneten Zylinderbohrungen, von denen die eine Zylinderbohrung mit dem Druck eines Druck­ speichers beaufschlagt ist. In dieser Zylinderbohrung ist ein erster Kolben angeordnet, der entgegen dem Eingangs­ druck durch eine Druckfeder kraftbeaufschlagt ist und mit einem zweiten Ende in die zweite Zylinderbohrung ragt. Zwischen den Zylinderbohrungen befindet sich eine Stirn­ wand mit entsprechendem Dichtmaterial, das einen Druckmit­ telfluß von der ersten zur zweiten Zylinderbohrung verhin­ dern soll.

Bei einer Druckbeaufschlagung der ersten Zylinderbohrung verschiebt sich der erste Kolben gegen die Kraft der Druckfeder solange, bis das in der zweiten Zylinderboh­ rung angeordnete Ende des ersten Kolbens an einer An­ schlagfläche des zweiten Kolbens zur Anlage kommt, um die­ sen bei ausreichendem Druck in der ersten Zylinderbohrung gegen einen elektrischen Schalter zu bewegen und dadurch ein elektrisches Schaltsignal auszulösen.

Bevor der erste Kolben die Anschlagfläche des zweiten Kol­ bens berührt, ist zunächst ein Leerweg zu überwinden. Be­ findet sich der zweite Kolben bei maximalem Speicherdruck in einer Betätigungsstellung, so wird die den Speicher la­ dende Pumpe abgeschaltet, so daß sich der Speicherdruck bei Druckmittelentnahme vermindert. Bei einer Verminderung des Speicherdruckes wird der erste Kolben durch die Druck­ feder allmählich in seine Ruhelage überführt, wobei er wiederum einen Leerweg ausführt, bis er formschlüssig am zweiten Kolben angreift und auf diesem Wege den Kontakt betätigt.

Druckschalter, die nach demselben Prinzip arbeiten, sind auch in der DE-OS 22 01 973 und in der DE-OS 22 19 933 be­ schrieben.

Damit der zweite Körper beim Zurückfahren des ersten Kör­ pers in seiner, den Schalter betätigenden Stellung bleibt, ist ein Reibelement vorgesehen, das den Körper gegen den Reibungswiderstand in seiner Position hält. Bei den beiden zuletzt genannten Schriften ist das Reibelement durch ei­ nen elastischen Ring dargestellt, der in einer Außennut im zweiten Körper liegt und gegen die Wand der zweiten Zylin­ derbohrung gedrückt wird.

Der Druckschalter der DE-OS 30 06 468 weist ein federbela­ stetes Reibelement auf, das in einer Querbohrung zur zwei­ ten Zylinderbohrung geführt ist und mittels einer Feder gegen die Mantelfläche des zweiten Kolbens gepreßt wird.

Die beschriebenen Schaltvorichtungen können also dazu be­ nutzt werden, eine Druckmittelpumpe derart anzusteuern, daß sich der Druck im Druckspeicher zwischen zwei vorgege­ benen Grenzwerten bewegt.

Bei derartigen Schaltvorrichtungen hat es sich allerdings gezeigt, daß ein funktioneller Zusammenhang zwischen den gewünschten Grenzwerten im Druckspeicher und der Betriebs­ temperatur bzw. der Viskosität des Druckmittel besteht, der als nachteilig anzusehen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, eine elektrohydraulische Schaltvorrichtung der ein­ gangs genannten Gattung zu schaffen, die weitestgehend un­ anbhängig von der Betriebstemperatur bzw. der Viskosität des Druckmittels arbeitet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Reibelement eine im wesentlichen dreieckige Innenkontur aufweist, daß zwischen der Innenkontur und dem zweiten Kolben mindestens 3 Berührungspunkte bestehen und daß zwischen einer Außenkontur des Reibelementes und einem dritten Kolben mindestens 3 Berührungspunkte bestehen.

Bei einer derartigen Ausgestaltung bleibt die auf den zweiten Kolben ausgeübte Reibkraft unabhängig von der Be­ triebstemperatur im wesentlichen konstant, so daß auch die eingestellten Grenzwerte bei Veränderung der Randbedingun­ gen konstant bleiben.

Gleichzeitig wird erreicht, daß der zweite Kolben in ein­ fachster Form radial gelagert ist. Selbstverständlich ist auch eine von der Dreieckform abweichende Kontur des Rei­ belements denkbar, doch sind die Kräfte in den Berührungs­ punkten zwischen dem Reibeelement und dem zweiten Kolben in diesen Fällen weniger genau definiert.

Zu einer fertigungstechnisch günstigen Anordnung gelangt man, wenn der dritte Kolben koaxial zum zweiten Kolben an­ geordnet ist. Ferner ist es vorteilhaft, als dritten Kol­ ben einen Ringkolben einzusetzen und zwischen einer in­ neren Mantelfläche des dritten Kolbens und der Mantel­ fläche des zweiten Kolbens das Reibelement zu lagern. In diesem Fall finden einfache Drehteile als Kolben Verwen­ dung. Eine zusätzliche Vorrichtung zur Lagerung des Reib­ elementes wird eingespart. Als Reibelement kann vorteihaf­ terweise ein in einer Innenumfangsnut des dritten Kolbens gelagerter Kunststoff- oder Stahlformring eingesetzt werden.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das Reibelement ein im wesentlichen ringförmiger Körper mit offenem Ende ist.

Bei Erhöhung der Betriebstemperatur erfährt nämlich das Reibelement eine Erwärmung und eine entsprechende Längen­ änderung. Die Längenänderung bleibt jedoch ohne Auswirkung auf die auf den zweiten Kolben ausgeübte Kraft, da die offenen Enden des Reibelementes eine Ausdehnung ohne wei­ teres zulassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schaltvor­ richtung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schaltvor­ richtung nach Fig. 1 längs der Schnittebene II-II in vergrößertem Maßstab.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 mit 1 ein aus den Gehäuseteilen 2, 3 bestehendes Gehäuse bezeichnet. Das Gehäuseteil 2 weist zwei koaxiale Bohrungen 4, 5 auf, wobei in der Bohrung 4 ein Kolbenteil 6 eines ersten Kolbens 7 unter hydraulischer Ab­ dichtung axial verschiebbar gelagert ist. Das in der Dar­ stellung rechte Ende des Kolbenteils 6 ragt in einen Druckraum 8, der mit einem Eingangsdruck P beaufschlagbar ist. Der Druckraum 8 entsteht in Verbindung mit dem Gehäuseteil 3, der auf das Gehäuseteil 2 aufschraubbar ist und über eine vom Druckraum ausgehende axiale Bohrung 9 verfügt. Das Gehäuse­ teil 3 verfügt ferner über ein Außengewinde 10, das ein Einschrauben der Schaltvorrichtung in eine hydraulische Anlage gestattet. Das Verschrauben mit der hydraulischen Anlage geschieht unter Verwendung eines Dichtrings 11.

Im mittleren Abschnitt der Bohrung 5 des Gehäuseteils 2 befinden sich zwei ringförmige Haltekörper 12, 13 die durch einen Spannring 14 und durch einen Bohrungsabsatz 15 im Ge­ häuse 1 ortsfest gelagert sind. Am Haltekörper 13 ist eine Druckfeder 16 gelagert, deren anderes Ende an einem Feder­ teller 17 zur Anlage gebracht ist. Der Federteller 17 ist mit einem Kolbenteil 18 des ersten Kolbens 7 verbunden und liegt in der gezeigten Ruhestellung der Schaltvorrichtung an einer Gehäusewand 19 an. Ferner sind die Kolbenteile 6, 18 des ersten Kolbens 7 aneinander zur Anlage gebracht.

Das in der Darstellung linke Ende des Kolbenteils 18 weist einen im Durchmesser vergrößerten Kopf 20 auf, der in eine Sackbohrung 21 eines zweiten Kolbens 22 eingeführt ist und von Teilen des zweiten Kolbens 22 derart umgriffen wird, daß ein Herausgleiten des Kopfes 20 aus der Sackbohrung 21 des zweiten Kolbens 22 verhindert ist. Auch der zweite Kolben 22 trägt an seinem linken Ende ein im Durchmesser vergrößerten Kopf 23, der als Axialanschlag für einen dritten Kolben 24 dient. Der dritte Kolben 24 ist als Ringkolben ausgebildet, der mit dem zweiten Kolben 22 ein deutliches Radialspiel ein­ schließt. Die dem zweiten Kolben 22 zugewandte Innenmantel­ fläche des dritten Kolbens 24 ist mit einer Innenumfangsnut 25 versehen, in der ein als Reibelement wirkender Stahlform- oder Kunststoffring 26 gelagert ist. Das in der Darstellung linke Ende des dritten Kolbens 24 ist mit einem radial nach außen gerichteten Bund 27 versehen, an dem eine weitere Druckfeder 28 abgestützt ist. Die Druckfeder 28 ist am ge­ häusefesten Haltekörper 13 gegengelagert.

Die Anordnung des im wesentlichen dreieckförmig mit offenen Enden ausgeführten Stahlform- oder Kunststoffrings 26 und der Kolben 22, 24 ist in Fig. 2 deutlich zu erkennen. Der Stahlformring 26 stützt sich mit den Eckpunkten in der Innen­ umfangsnut 25 des dritten Kolbens 24 ab, während die Schenkel in mehrfache Punktberührung mit dem zweiten Kolben 22 treten.

In das linke Ende des Gehäuseteils 2 ist ein, zwei elektrische Schaltorgane 29, 30 aufnehmender Trägerkörper 31 eingeschraubt. Die elektrischen Schaltorgane 29, 30 sind Mikroschalter, die beispielsweise im unbetätigten Zustand einen elektrischen Durchgang haben und mit ihren Betätigungselementen 32, 33 der Stirnflächen 34 des zweiten Kolbens 22 bzw. einer Ring­ fläche 35 des dritten Kolbens 24 gegenüberstehen.

Die den Betätigungselementen 32, 33 abgewandten Enden der elektrischen Schaltorgane 29, 30 sind mit Anschlußfahnen 36, 37 versehen, an denen elektrische Leitungen 38, 39 befestigt sind. Die Bohrung 5 ist an der linken Seite des Gehäuses 1 durch eine rotationssymmetrische Kappe 40 mit einer zentrischen Öffnung 41 abgeschlossen. Die Öffnung 41 endet in einem rohrförmigen Fortsatz 42, durch den die elektrischen Leitungen 38, 39 hindurchgeführt und zum Zwecke einer Zug­ entlastung eingeklemmt sind. Dies kann unter Verwendung eines nicht dargestellten Gummiformteils geschehen.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschrieben Schalt­ vorrichtung näher erläutert, wobei Ausgangspunkt die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage ist, in der der Eingangs­ druck P Null ist, die Stirnfläche 34 des zweiten Kolbens in einem maximalen Abstand S 1 zum Betätigungselement 32, die Ringfläche des dritten Kolbens 24 in einem maximalen Abstand S 2 zum Betätigungselement 33 und eine Stirnfläche 43 des Kolben­ teils 18 in einem maximalen Abstand S 3 zum Boden der Sackbohrung 21 im zweiten Kolben 22 steht. Bei einem Druckaufbau im Druckraum 8 wird der Kolbenteil 6 vom Erreichen eines be­ stimmten Druckniveaus in der Darstellung nach links ver­ schoben, wobei dieser Verschiebeweg auf den Kolbenteil 18 übertragen wird. Bei dieser ersten Verschiebebewegung bleibt der Abstand S 3 zwischen der Stirnfläche 43 des Kolbenteils 18 und dem Boden der Sackbohrung 21 im zweiten Kolben 22 konstant, während der Abstand S 1 zwischen der Stirnfläche 34 und dem Betätigungselement 32 und der Abstand S 2 zwischen der Ringfläche 35 und dem Betätigungselement 33 stetig verkleinert wird. Dies ist dadurch bedingt, daß die Druck­ feder 28 den dritten Kolben 24 in Anlage am Bund 23 des zweiten Kolbens 22 hält, wodurch die Kraft der Druckfeder 28 auch am zweiten Kolben 22 wirksam wird. Das den Kopf 20 des Kolbenteils 18 hintergreifende Ende des zweiten Kolbens 22 bleibt somit in Anlage am Kopf 20.

Nach einem bestimmten Verschiebeweg S 2, der einem Eingangs­ druck P im Druckraum 8 entspricht, der geringer als der erforderliche Mindestdruck in der hydraulischen Anlage ist, hat die Ringfläche 35 des dritten Kolbens 24 das Betätigungs­ element 33 des elektrischen Schaltorgans 29 erreicht, wodurch ein elektrischer Öffner oder Schließer im elektrischen Schaltorgan 29 und eine an der elektrischen Leitung 38 ange­ schlossene, nicht dargestellte Warneinrichtung ausgeschaltet wird. In dieser Stellung hat sich der Abstand S 1 zwischen der Stirnfläche 34 des zweiten Kolbens 22 und dem Betätigungs­ element 32 des elektrischen Schaltorgans 30 verkleinert, wobei das elektrische Schaltorgan 30 allerdings noch unbe­ tätigt ist. Bei einem weiteren Druckaufbau im Druckraum 8 und einer weiteren Verschiebung des ersten Kolbens 1 behält der zweite Kolbens 22 infolge des Kunststoff- oder Stahlform­ rings 26 zunächst seine Lage bei, während sich der Abstand S 3 solange verringert, bis die Stirnfläche des Kolbenteils 18 am Boden der Sackbohrung 21 anschlägt. Eine weitere Erhöhung des Eingangsdrucks P hat zur Folge, daß der zweite Kolben 22 gegen die Reibkraft des Kunststoff- oder Stahlformrings 26 in der Darstellung nach links verschoben wird, bis die Stirn­ fläche 34 des zweiten Kolben 22 am Betätigungselement 32 des elektrischen Schaltorgans 30 zur Anlage kommt und einen elektrischen Kontakt in der Leitung 39 öffnet, wodurch die den Speicher ladende Pumpe außer Betrieb gesetzt wird.

Bei einer Druckverringerung in der am Druckraum 8 ange­ schlossenen hydraulischen Anlage verschiebt sich der erste Kolben 7 in Richtung des Druckraumes 8, wobei der Abstand S 3 zunächst auf seinen maximalen Wert vergrößert wird und der zweite Kolben 22 und der dritte Kolben 24 infolge des Reib­ elementes 26 und der Kraft der Druckfeder 28 ihre Lage bei­ behalten, in der beide elektrische Schaltorgane 29, 30 im Betätigungszustand verharren. Wenn der maximale Abstand S 3 zwischen der Stirnfläche 43 des Kolbenteils 18 und dem Boden der Sackbohrung 21 hergestellt ist, bedingt eine weitere nach rechts gerichtete Verschiebung des ersten Kolbens 7 ein Betätigen des Öffners bzw. Schließers im elektrischen Schaltorgan 30, wodurch der Pumpenantrieb eingeschaltet wird. Bei störungsfrei arbeitender hydraulischer Anlage hat dies wiederum eine Druckerhöhung im Druckraum 8 zur Folge, wodurch der erste und der zweite Kolben bis zum abermaligen Öffnen bzw. Schließen des elektrischen Schaltorgans 30 nach links bewegt werden. Sinkt der Druck im Druckraum 8 trotz einge­ schaltetem Pumpenantrieb weiter ab, so schlägt der Kopf 23 des zweiten Kolbens 22 bei einem eingestellten Druckwert am dritten Kolben an, wodurch auch im elektrischen Schaltorgan 29 der elektrische Öffner bzw. Schließer und eine nicht dargestellte Warneinrichtung betätigt wird.

Hierzu ist es natürlich erforderlich, daß die Kraft der Druck­ feder 28 größer als die Reibkraft des Stahl- bzw. Kunst­ stoffrings 26 ist.

Die Inbetriebnahme der elektrischen Warneinrichtung signalisiert einen Fehlerzustand in der hydraulischen Anlage in dem ein Druckaufbau durch eine Leckage vermieden ist oder der Pumpenantrieb selbst ausgefallen ist.

Claims (5)

1. Elektrohydraulische Schaltvorrichtung zur Ausgabe elektrischer Steuersignale in Abhängigkeit von zuge­ führten Drucksignalen mit einem vom Eingangsdruck beaufschlagbaren ersten Kolben, der gegen den Ein­ gangsdruck federbelastet ist, und mit einem form­ schlüssig mit dem ersten Kolben in Verbindung ste­ henden zweiten Kolben zur Betätigung eines elektri­ schen Schaltorgans, wobei die Kolben eine einge­ stellte Strecke axial gegeneinander verschiebbar sind und an der Mantelfläche des zweiten Kolbens ein Reibelement zur Erzeugung einer Schalthysterese an­ greift, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (26) eine im wesentlichen dreieckige Innenkontur aufweist, daß zwischen der Innenkontur und dem zweiten Kolben (22) mindestens 3 Berührungs­ punkte bestehen und daß zwischen einer Außenkontur des Reibelementes (26) und einem dritten Kolben (24) mindestens 3 Berührungspunkte bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dritte Kolben (24) koaxial zum zweiten Kolben (22) angeordnet und ein Ringkol­ ben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reibelement (26) ein in einer Innenumfangsnut (25) des dritten Kolbens (24) gelagerter Stahlformring ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reibelement (26) ein in einer Innenumfangsnut (25) des dritten Kolbens (24) gelagerter Kunststoffring ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reibelement (26) ein im wesentlichen ringförmiger Körper mit offenen Enden ist.