DE3925771A1 - Wegeventil mit mehreren schaltstellungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wegeventil mit mehreren, insbesondere vier Schaltstellungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Wegeschieberventil mit einem Längs­ schieber (Steuerkolben). Speziell bezieht sich die Erfindung auf ein Wegeventil mit vier Schaltstellungen und einem feder­ zentrierten Steuerkolben, wobei eine der Stellungen, bei­ spielsweise der vierte Schaltstellung mechanische Rast- oder Festlegmittel zugeordnet sind. Ein solches Wegeventil kann insbesondere bei Schaltaufgaben unter Verwendung eines Neutralkanals Anwendung finden, und zwar zur Betätigung von hydraulischen Vorrichtungen.

Es ist bereits ein vier Schaltstellungen vorsehenes Ventil mit mechanischen Rastmitteln (Rastungen) bekannt und zwar unter Verwendung von zwei Kugeln. Wenn bei diesem Ventil die vierte Schaltstellung eingeschaltet wird, so bemerkt der Benutzer bei der Betätigung eines den Steuerkolben bewegenden Handhebels eine Zunahme der Kraft, und wird so über die Schaltstellung informiert. Es ist ferner ein Wegeventil bekannt, bei dem die vierte Schaltstellung durch einen Haftmagneten fixiert wird.

Bei den bekannten Wegeventilen, insbesondere denen mit vier Schaltstellungen, wobei die vierte Schaltstellung insbesondere dazu dient eine sogenannte Schwimmstellung vorzusehen, ist es nachteilig, wenn diese vierte Schaltstellung unbewußt oder versehentlich erreicht werden kann, da dies zu einer Gefähr­ dung von Menschen führt die sich in der Umgebung einer durch das Wegeventil betätigten Vorrichtung aufhalten.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung ein Wegeventil insbesondere ein solches mit vier Schaltstellungen vor, bei dem eine der Schaltstellungen, die im folgenden auch als Spezialschalt­ stellung bezeichnet wird, nur dann erreicht werden kann, wenn dem Betätiger bewußt gemacht ist, daß diese Spezialschalt­ stellung geschaltet werden soll. Die Maßnahmen zur Verhinder­ ung des unbewußten Einschaltens des Spezialschaltstellung sollen in verhältnismäßig einfacher und kostengünstiger Weise realisierbar sein.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Wegeven­ til Festlegmittel vor, welche den Steuerkolben in einer der Schaltstellungen festlegen oder verrasten, um das Erreichen einer weiteren Schaltstellung, der sogenannten Spezialschalt­ stellung nur dann zu ermöglichen, wenn die Festlegmittel durch ein zusätzliches Signal betätigt sind und den Steuerkolben freigeben.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein federzentriertes Wegeventil mit vier Schaltstellungen ausgebildet gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Schaltsymbol des Ventils der Fig. 1;

Fig. 3-6 Ausschnitte der Fig. 1 zur Darstellung der vier verschiedenen Schaltstellungen des Ventils gemäß Fig. 1;

Fig. 7 u. 8 schematisch und im Längsschnitt bzw. in einer Ansicht aus Richtung des Pfeiles 8 in Fig. 7 Einzelheiten der Festlegmittel wie sie beim Ventil gemäß Fig. 1 eingesetzt werden;

Fig. 9 schematisch eine vergrößerte Darstellung der Festlegmittel der Fig. 1;

Fig. 10 einen Längsschnitt ähnlich der Fig. 1 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wegeventils der Erfindung;

Fig. 11 das Schaltsymbol des Ventils der Fig. 10;

Fig. 12 ein Schaltbild eines bevorzugten Anwendungsfalles für ein Wegeventil der Erfindung mit vier Schaltstellungen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 sei zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wegeventils 10 beschrieben.

Das Wegeventil 10 besitzt vier Schaltstellungen, eine erste Schaltung "0", eine zweite Schaltung "1", eine dritte "2" und eine vierte Schaltung "3". Vgl. dazu die entsprechenden Zahlen in Fig. 1 und Fig. 2. In Fig. 1 befindet sich das Wegeventil 10 in seiner ersten Schaltstellung oder Nullstellung. In der Nullstellung - vgl. dazu auch Fig. 12 - sind die Verbraucher­ anschlüsse A und B und auch der Tankanschluß T gesperrt. Auch der über ein Rückschlagventil 22 von einem Parallelkanal (vgl. Fig. 12) bediente Pumpenanschluß P ist gesperrt. Der soge­ nannte Neutralkanal ist aber geöffnet. Zu Bedeutung des Neutralkanals vgl. die Mannesmann-Rexroth Druckschrift RD 64 122/85.

In der zweiten hier mit "1" bezeichneten Schaltstellung ist der Verbraucheranschluß A mit dem Tank T verbunden und der Verbraucheranschluß B steht mit der Pumpe über das Ventil 22 und mit dem in Fig. 12 gezeigten Parallelkanal in Verbindung.

In der hier mit "2" bezeichneten dritten Schaltstellung ist der Verbraucheranschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden und der Verbraucheranschluß A steht mit der Pumpe über das Ventil 22 und den Parallelkanal in Verbindung. Der Neutralkanal ist gesperrt, wie dies auch bei der zweiten Schaltstellung der Fall war.

Die vierte hier mit "3" bezeichnete Schaltstellung sieht für den Anwendungsfall gemäß Fig. 12 die sogenannte Schwimmstel­ lung vor, d. h. die Verbraucheranschlüsse A und B sind mit Tank und mit dem das Ventil 22 aufweisenden Pumpenanschluß ver­ bunden. Gleichzeitig besteht die Neutralkanalverbindung. Diese vierte Schaltstellung "3" kann erfindungsgemäß nur unter bestimmten Umständen erreicht werden, was nach einer Er­ läuterung des Aufbaus des Ventils 10 im Einzelnen dagetan werden soll.

Das Wegeventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 mit einer Längsbohrung 13 auf, in ein Ventil- oder Steuerkolben 12 hin und her bewegbar angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 11 besitzt ferner an einer Anschlußfläche 18 endende Verbraucheranschluß­ kanäle, den Anschlußkanal 16 mit dem Verbraucheranschluß A und den Anschlußkanal 16 für den Verbraucheranschluß B. Ferner sind im Gehäuse 11 eine Tankverbindung 20 und eine Pumpenver­ bindung 21 vorgesehen, die über entsprechende Kanäle mit der Längsbohrung 13 verbunden sind. Ferner ist das an sich be­ kannte Rückschlagventil 22 ist vorhanden.

Der Steuerkolben 12 wird in seiner in Fig. 1 gezeigten Null­ stellung durch eine Zentrierfeder 24 gehalten, die zwischen zwei Federtellern 25 wirkt und die von einem Deckel 26 um­ schlossen ist.

Der Steuerkolben 12 besitzt eine mit 27 bezeichnete aus dem Ventilgehäuse herausragende Kolbenverlängerung, die von einem Deckel oder Schaltgehäuse 28 umgeben ist. Das Schaltgehäuse 28 ist am Ventilgehäuse 11 befestigt.

Im Schaltgehäuse 28 ist ein Handbetätigungshebel 29 schwenkbar gelagert, der über eine Hebelverlängerung 35 mit einem Ver­ rastungselement in der Form einer Hülse 30 derart in Eingriff steht, daß der Steuerkolben 12 in seine verschiedenen in den Fig. 3-6 näher gezeigten Schaltstellungen bewegt werden kann. Die Hülse 30 ist auf der Kolbenverlängerung 27 mittels eines Schwerspannstiftes befestigt. Das Verrastungselement 30 in der Form der Hülse ermöglicht die Verwendung eines üblichen Steuerkolbens 12.

Die Hülse 30 bildet an ihrem einen Ende ein Kupplungsteil zur Zusammenarbeit mit der Hebelverlängerung 35 und sie bildet ferner an ihrem anderen Ende einen Anschlag oder Bund 31.

Erfindungsgemäß sind Festlegmittel 34 vorgesehen, die den Steuerkolben 12 in einer Schaltstellung, und zwar der dritten mit "2" bezeichneten Schaltstellung derart festlegen, daß eine in Fig. 6 gezeigte mit "3" bezeichnete vierte Schaltstellung (auch als Spezialstellung bezeichnet) nur dann erreicht werden kann, wenn die Festlegmittel 34 den Steuerkolben 12 für eine solche Bewegung freigeben.

Die erfindungsgemäßen Festlegmittel 34 müssen vom Benutzer durch ein zusätzliches Signal aktiviert werden, bevor der Übergang von der dritten Schaltstellung (Fig. 5) in die vierte Schaltstellung (Fig. 6) möglich ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein elektri­ sches Signal gewählt um die Festlegmittel 34 zu aktivieren. Es ist auch denkbar anstelle eines elektrischen Signals ein hydraulisches Signal oder ein mechanisches Signal zu verwen­ den.

Im folgenden werden die Festlegmittel 34 beschrieben, die das Verrasten und das Entrasten des Steuerkolbens 12 ermöglichen.

Die Festlegmittel 34 - vgl. dazu Fig. 9 - bestehen aus einem Elektromagneten 40, der mit seinem Gehäuse 41 am Deckel 28 befestigt ist. Der Elektromagnet 40 hat einen Anker 42, der von einer Spule 43 umgeben ist. Am Anker 42 ist ein Magnet­ stößel 44 befestigt, der in eine Bohrung 56 des Gehäuses 28 ragt. In der Bohrung 56 sitzt hin und her beweglich ein Rastelement 46 welches mit einem verjüngten Ende in der Form eines Rastbolzens 32 durch eine Bohrung 52 im Deckel 28 in eine Längsbohrung 55 des Deckels 28 ragt um mit einem Anschlagbund 31 einer noch zu erläuternden Hülse 30 zusammen­ arbeiten zu können.

Das Rastelement 46 besitzt seinerseits eine Bohrung 57 in die hinein sich der Stößel 44 erstreckt. Am Stößel 44 ist eine An­ lagescheibe 51 befestigt, die mit einem Anlagering 50 be­ festigt im Rastelement 46 zusammenarbeitet. Eine Längsbohrung 49 verbindet zum Druckausgleich die Bohrung 57 mit der Bohrung 55, wobei noch eine Nut 149 am freien Ende des Stößels 44 diese Verbindung vervollständigt.

Eine Schraubenfeder 48 verläuft zwischen einer durch eine Ausnehmung 47 gebildeten Anlagefläche und der Unterseite der Anlagescheibe 51 um so bei nicht erregtem Magneten 40 den Rastbolzen 32 in die in Fig. 9 gezeigte Position vorzuspannen. In dieser auch als Rastposition zu bezeichnenden Stellung ist, wie man in Fig. 5 erkennt, ein Umschalten des Steuerkolbens 12 nur zur "0" Stellung hin nicht aber in die in Fig. 6 gezeigte vierte Schaltstellung "3" hin möglich.

Die Umschaltung von der dritten Schaltstellung "2" gemäß Fig. 5 in die vierte Schaltstellung "3" gemäß Fig. 6 ist nur dann möglich, wenn der Benutzer den Elektromagneten nur kurz­ zeitig erregt, sodaß dadurch das Rastelement 46 nach unten gezogen wird und den Bund 31 freigibt, was eine Bewegung in die Schaltstellung gemäß Fig. 6 ermöglicht.

Nachdem der Elektromagnet kurzfristig erregt wurde, kehrt der Rastbolzen 32 wieder in die in Fig. 6 gezeigte Position infol­ ge der Wirkung der Feder 48 zurück und macht ein unbeabsich­ tigtes Schalten des Steuerkolbens 12 von der in Fig. 6 gezeig­ ten Stellung in die in Fig. 5 gezeigte Stellung unmöglich. Erst dann, wenn wieder ein Steuersignal kurzzeitig an den Elektromagneten 40 angelegt wird, kann eine solche Umschal­ tung, von der Stellung gemäß Fig. 6 in die Stellung gemäß Fig. 5 erfolgen.

Die Verwendung einer Hülse 30 als Verrastungselement gestattet eine Anpassung an den jeweiligen Kolbenhub, wobei in der Praxis ein Standardsteuerkolben verwendet werden kann auf den einfach diese Hülse 30 aufgeschoben und durch einen Scher­ spannstift befestigt wird.

Obwohl hier vorzugsweise die Erfindung in Zusammenhang mit einem Wegeventil mit vier Schaltstellungen beschrieben wurde, so sei doch bemerkt, daß die Grundidee der Erfindung nämlich eine bestimmte sozusagen codierte Stellung oder Spezialstellung nur dann erreichbar zu machen, wenn noch zusätzlich ein elektrisches Signal gegeben wird auch bei anderen Wegeventilen einsetzbar ist. Dabei ist noch darauf hinzuweisen, daß das elektrische Signal nur kurzzeitig ansteht, sodaß nach Erreichen der codierten Stellung der Rastbolzen 32 das Verlassen der codierten Stellung verhindert.

Zu den Zahlen "5, 7, 7,", die oberhalb der Bezeichnungen der Schaltstellungen in einigen Figuren angegeben sind, sei noch bemerkt, daß sich diese auf Millimeter Hub bei einer konkreten Ausbildung des Wegeventils 10 beziehen. Von der Nullstellung sind jeweils 7 mm Hub vorgesehen und beim Übergang von der dritten Schaltstellung gemäß Fig. 5 in die vierte Schalt­ stellung gemäß Fig. 6 sind 5 mm Hub vorhanden.

In den Fig. 5 und 6 erkennt man, daß die dem Rastbolzen 32 zugekehrte Anschlagfläche des Anschlagbundes 31 die dritte Schaltstellung "2" begrenzt, und die den Rastbolzen 32 abge­ kehrte Anschlagfläche des Anschlagbundes 31 nach Anheben und Zurückstellen des Rastbolzens 32 die vierte Schaltstellung "3" (Fig. 6) begrenzt. Ferner wird wie in Fig. 4 gezeigt die zweite Schaltstellung "1" durch Anlage an eine gehäusefeste Anschlagfläche begrenzt. Der federbelastete Rastbolzen 32 ist im Deckel 28 des Ventilgehäuses 11 geführt und wird von dem federbelasteten Magnetstößel 44 in seiner in den Fig. 1-9 gezeigten Raststellung gehalten, um bei erregtem Magneten 40 in seine Freigabestellung verschoben zu werden. Vorzugsweise wird der Magnetstößel 44 über ein dem Magneten 40 zugeordnetes Zeitglied in seiner Freigabestellung nur solange gehalten, bis der Steuerkolben 12 die vierte Schaltstellung erreicht hat. Danach kehrt der Rastbolzen 32 wieder in die in den Fig. 1-9 gezeigte Raststellung zurück. Man erkennt, daß die Festleg­ mittel 34 einschließlich der Rastmittel 31, 32 am Ende der Kopfseite (Betätigungsseite) des Steuerkolbens 12 angeordnet sind. Die Rastmittel umfassen erfindungsgemäß die am Steuer­ kolben 12 befestigte mit einem Anschlagbund 31 versehene Hülse 30 und den federbelasteten senkrecht zur Steuerkolbenachse verlaufenden betätigbaren Rastbolzen 32.

In den Fig. 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches sich von dem Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 und 2 lediglich dadurch unterscheidet, daß hier eine hydraulische Betätigung des Steuerkolbens 12, zusätzlich zur mechanischen, von beiden Seiten her möglich ist.

Fig. 12 veranschaulicht ein bevorzugtes Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Wegeventils 10 im Zusammenhang mit weiteren Verbraucher mit Druckmittel versorgenden Wegeventilen unter Verwendung eines an sich bekannten Neutralkanals 70 und Parallelkanals 71. Durch die Verwendung des sogenannten Neutralkanals oder Neutralumlaufes ist es möglich, daß das Öl von der Pumpe drucklos zum Tank durchläuft. Dies hat zur Folge, daß bei der Bewegung des Kolbens nach links oder rechts aus der Nullstellung heraus das Öl zum Parallelkanal 71 hin abgedrosselt wird, was die Feinfühligkeit bei der Betätigung eines solchen Sechswegeventils 10 ermöglicht.

Claims (13)

1. Wegeventil mit mehreren, insbesondere vier Schaltstellungen,
einem Gehäuse (11),
einem im Gehäuse (11) zwischen den Schaltstellungen hin und her bewegbaren Steuerkolben (12), und
Festlegmitteln (34) zum Festlegen des Steuerkolbens (12) in einer der Schaltstellungen derart, daß die Umschaltung in mindestens eine benachbarte Schaltstellung nur dann möglich ist, wenn ein zusätzliches Signal an die Festleg­ mittel (34) angelegt wird, sodaß diese den Übergang in eine benachbarte zunächst gesperrte Schaltstellung gestatten.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Signal ein elektrisches Signal ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal nur kurzzeitig angelegt wird um den Über­ gang von der zunächst gesperrten Stellung in die benach­ barte Stellung zu gestatten.

4. Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) federzentriert ist.

5. Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem vier Schaltstellungen aufweisenden Ventil der Übergang von der Nullstellung in die dritte Stellung (2) durch die Festleg­ mittel gesperrt ist, und daß ferner der Übergang von der dritten Stellung (2) in die Nullstellung (0) gesperrt ist.

6. Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegmittel (34) mechanische Rastmittel aufweisen, die durch einen Elektromagneten (40) betätigbar sind.

7. Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegmittel (34) der vierten Schaltstellung zugeordnete mechanische Rastmittel aufweisen, die ihrerseits eine Raste (Anschlagbund 31) am Steuerkolben (12) sowie einen zugeordneten Rastbolzen (32) aufweisen.

8. Wegeventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerkolben eine Hülse (30) befestigt ist, die einen als Raste dien­ enden Anschlagbund (31) aufweist, und daß der Rastbolzen (32) federbelastet und senkrecht zur Steuerkolbenachse angeordnet ist.

9. Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rastbolzen (32) zugekehrte Anschlagfläche des Anschlagbunds (31) die dritte Schaltstellung (Fig. 5) begrenzt, und daß die dem Rastbolzen (32) abgekehrte Anschlagfläche des Anschlag­ bunds (31) nach Anheben und Zurückstellen des Rastbolzens (32) die vierte Schaltstellung begrenzt.

10. Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rastbolzen (32) abgekehrte Anschlagfläche des Anschlagbunds (31) in die andere Schaltrichtung die zweite Schaltstellung durch Anlage an einer gehäusefesten Anschlagfläche begrenzt.

11. Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastete Rastbolzen (32) im Deckel (28) des Ventilgehäuses (11) geführt ist und von einem federbelasteten Magnetstößel (44) in seiner Raststellung gehalten wird und bei erregtem Magneten (40) in seine Freigabestellung verschoben wird.

12. Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (40) in seiner Freigabestellung solange gehalten wird bis der Steuerkolben (12) seine vierte Schaltstellung (Fig. 6) erreicht hat.

13. Wegeventil, dadurch gekennzeichent, daß die Raste vorzugs­ weise in der Form eines Anschlagbunds (31) am Ende der Kopfseite (Betätigungsseite) des Steuerkolbens angeordnet ist.