EP2513493A1 - Sperreinrichtung - Google Patents
SperreinrichtungInfo
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- EP2513493A1 EP2513493A1 EP10749803A EP10749803A EP2513493A1 EP 2513493 A1 EP2513493 A1 EP 2513493A1 EP 10749803 A EP10749803 A EP 10749803A EP 10749803 A EP10749803 A EP 10749803A EP 2513493 A1 EP2513493 A1 EP 2513493A1
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- EP
- European Patent Office
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- valve
- valve piston
- piston
- locking device
- pressure actuator
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/26—Locking mechanisms
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/003—Actuating devices; Operating means; Releasing devices operated without a stable intermediate position, e.g. with snap action
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0668—Sliding valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/10—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with additional mechanism between armature and closure member
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- F16K31/44—Mechanical actuating means
- F16K31/52—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
- F16K31/524—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
- F16K31/52475—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a sliding valve
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- F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
- F16K37/0025—Electrical or magnetic means
- F16K37/0033—Electrical or magnetic means using a permanent magnet, e.g. in combination with a reed relays
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- F16K37/0025—Electrical or magnetic means
- F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
Definitions
- 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 on both sides of the piston is filled with hydraulic fluid filled pressure chambers of the cylinder, in which for piston movements Hydraulic pressure is buildable.
- 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 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.
- the invention is 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 the locking device according to the invention during downtime of the vehicle.
- 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, around the valve piston per triggering impulse only one control movement in alternation between open and closed position to grant, so that the directional control valve between trigger pulses each remain bistable in the open or closed state.
- the valve arrangement meets the basic operational requirements for 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 system also fulfills the requirement that energy consumption takes place only during a switching operation.
- the displacement system for moving the valve piston has a coaxial with its movement guided pressure actuator, against the end of the valve piston through
- the switching device comprises an electromagnet which as trigger pulses an actuator body of the displacement system each one axially in the direction of the pressure actuator moving pressure force pulse issued, and wherein the displacement system includes a pressure actuator and the actuator body with each other coupling latching device which controls the axial movements of the Actuator body respectively in movements of the pressure actuator in axial switching positions, which correspond to the change in the open and closed positions of the valve piston.
- 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 Druckbetuschi- gers in changing switching positions, the alternating correspond to the open and the closing Stell ung the valve piston, the generation of the trigger pulse is particularly easy to effect by electromagnetic actuation, for example by means of a so-called dummy magnet.
- the arrangement can advantageously be made so that the valve piston is biased by the force pressing against the pressure actuator pressing spring force into the closed position of the directional control valve, the valve piston may be biased by a coil spring which surrounds the pressure actuator facing the end of the valve piston ,
- a position monitoring device signaling the positions of the valve piston.
- 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.
- 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.
- the signaling device can be formed by a microswitch.
- 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.
- Fig. 1 in a schematically simplified representation in the manner of a circuit diagram an embodiment of the security system according to the invention
- Fig. 2 is a comparison with a practical embodiment slightly enlarged and the insight into the housing interior enabling perspective oblique view of a directional valve of the valve assembly of the embodiment;
- 3A to 3C are schematic diagrams for illustrating the operation of a latching device of the embodiment, wherein 3A a pressure actuator in the opening state of the directional valve corresponding first switching position, 3B show the pressure actuator in an intermediate position and 3C the pressure actuator in a second switching position, the closing state of
- Fig. 4 shows a comparison with a practical embodiment enlarged, schematically simplified and partly broken drawn perspective view of the locking device
- FIGS. 5A to 5C of FIG. 2 are similar, but to a smaller scale, views, with FIGS. 5A, 5B and 5C showing the switch positions corresponding to the respective positions of FIGS. 3A, 3B and 3C of FIG. 3, respectively.
- Fig. 1 shows a simplified overview of a hydraulic system in which the double-acting cylinder. 1 his on both sides of the piston 3 adjacent pressure chambers 5 and 7 is filled with hydraulic fluid.
- the piston rod 9 of the piston 3 is connected to the steering linkage at both (not shown) stub axles of the associated vehicle such that pressure build-up in the pressure chambers 5 and 7 generates steering movements of the wheels.
- the cylinder 1 is connected via leads 15 and 17 with a hydraulic system in connection, of which in Fig. 1, only a specific, the pressure chamber 5 upstream valve assembly 51 is indicated schematically, which is dargestel in detail in Fig.
- the valve arrangement 51 has a 2/2-way valve 53 with an axially displaceable valve piston 55.
- FIGS. 2 and 5A show the valve piston 55 in the open position, in which the supply line 1 5 to the cylinder 1 is open via the valve connections 57 and 59. In this open position, the valve piston 55 is biased by means of a compression spring 61 located in the valve housing, which surrounds the end region 63 of the valve piston 55.
- a permanent magnet 65 At the end of the valve piston 55 opposite the end region 63 there is a permanent magnet 65 which, in cooperation with a position monitoring device 67, which in the present example has a Hall sensor 69, supplies a position signal indicating the axial position of the valve piston 55.
- the directional control valve 53 is adjustable in two stable states, namely in the opening state shown in FIGS. 2 and 5A and in the in FIG 5C
- the electromagnet 73 is actuated in such a way that an actuating force 75 is exerted on an actuator body 75, see FIGS. 3 to 5, in order to move the actuator body 75 in FIG Direction to move to a located on the end portion 63 of the valve piston 55 pressure actuator 79 back.
- This axial movement is converted by means of a coupling between the actuator body 75 and end portion 63 of the valve piston 55 forming latching device 71 alternately in one of the two stable switching states of the directional control valve 53.
- This locking device 71 is explained in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.
- the inclined surfaces 81 are arranged on the pressure actuator 79 in each case in the same axial positions, while the inclined surfaces 83 and 85 occupy different axial positions on the control body 77, wherein the inclined surfaces 83 are closer to the valve piston 55 than the inclined surfaces 85 and wherein the axial distance between the Sloping surfaces 83 and 85 corresponds to the axial displacement of the valve piston 55 between the open and closed positions.
- the latching device 71 is in the state as shown in the schematic diagram of FIG. 3A is.
- FIGS. 2 and 5A unswitched opening state corresponds.
- 3B illustrates the state in which a trigger pulse for switching the directional control valve 53 in the closed state, which is shown in Fig. 5C, an axial movement of the actuator body 75 in Fig. 3 downwards, ie in Fig. 5B to the left, has caused, whereby the valve piston 55 has performed from the open position out a maximum displacement stroke.
- the torque generated by the cooperating inclined surfaces 81 and 85 leads to a rotational movement of the pressure actuator 79, as indicated in Fig. 3B with a rotation arrow 87, whereby the inclined surface 81 from their abutment against the inclined surface 85 of the control body 77 transitions to the next control surface 83, the latching device 71 therefore changes from the operating state shown in FIG. 3B to the state shown in FIG. 3C, in which the pressure spring 61 controls the pressure actuator 79 and thus the valve piston 55 in FIG. 3C has returned to the top and to the right in FIG. 5C, so that now the directional control valve 53 is in the closed state.
- the steering system is normally operable, the directional control valve 29 is in the supply line 15 in the open position, so that the piston 3 of the cylinder 1 is free to move.
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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.
Description
Sperreinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Sperreinrichtung für Hydraulikzylinder wie Aktu- atoren 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 an- grenzt, in denen für Kolbenbewegungen hydraulischer Druck aufbaubar ist.
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 Kolben- bewegungen 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.
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. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Sperreinrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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.
Aufgrund der hydraulischen Verriegelung des Zyl inders 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.
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 Auslöse-
impuls 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 Grundan- forderungen 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.
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 Druck betätigers in axiale Schaltpositionen umsetzt, die im Wechsel der Offen- und der Schließstellung des Ventilkolbens entsprechen. Dadurch, dass der Betätigerkörper und der Druckbetätiger des Ver- schiebesystems über eine Rasteinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass jeweils ein Druckkraftimpuls, der den Betätigerkörper axial in Richtung auf den Druckbetätiger bewegt, zu Bewegungen des Druckbetäti- gers in wechselnde Schaltpositionen führt, die im Wechsel der Offen- und der Schließstell ung des Ventilkolbens entsprechen, ist die Erzeugung des Auslöseimpulses besonders einfach durch elektromagnetische Betätigung zu bewirken, beispielsweise mittels eines sogenannten Dummymagneten.
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 Ven- tilkolben durch eine Schraubenfeder vorgespannt sein kann, die den dem Druckbetätiger zugewandten Endbereich des Ventilkolbens umgibt.
Um einen besonders sicheren Betrieb der Einrichtung zu gewährleisten, kann eine die Stellungen des Ventilkolbens signalisierende Positionsüber- wachungseinrichtung vorgesehen sein.
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.
Alternativ kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass die Positions- überwachungseinrichtung 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 Signalisiereinnchtung 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.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematisch vereinfachter Darstellung in der Art einer Schaltungsskizze ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherungssystems;
Fig. 2 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform leicht vergrößert und den Einblick ins Gehäuseinnere ermöglichende, perspektivische Schrägansicht eines Wegeventils der Ventilanordnung des Ausführungsbeispieles;
Fig. 3A bis 3C Prinzipskizzen zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer Rasteinrichtung des Ausführungsbeispieles, wobei 3A einen Druckbetätiger in einer dem Öffnungszustand des Wegeventils entsprechenden ersten Schaltstellung, 3B den Druckbetätiger in einer Zwischenstellung und 3C den Druckbetätiger in einer zweiten Schaltstellung zeigen, die dem Schließzustand des
Wegeventils entspricht;
Fig. 4 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform vergrößert, schematisch vereinfacht und teils aufgebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung der Rasteinrichtung, und
Fig. 5A bis 5C der Fig. 2 ähnliche, jedoch in kleinerem Maßstab gezeichnete Darstellungen, wobei 5A, 5B und 5C die Schaltstellungen zeigen, die den entsprechenden Positionen von Fig. 3A bzw. 3B bzw. 3C von Fig. 3 ent- sprechen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Beispieles beschrieben, bei dem eine in einem Fahrzeug befindliche Lenkung als Systembestandteil einen Zylinder 1 aufweist. Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter Gesamtübersicht ein hydraulisches System, bei dem der doppelt wirkende Zylinder 1
seinen beidseits an den Kolben 3 angrenzenden Druckräumen 5 und 7 mit Hydraulikfluid befüllt ist. Die Kolbenstange 9 des Kolbens 3 ist mit dem Lenkgestänge an beiden (nicht gezeigten) Achsschenkeln des zugehörigen Fahrzeuges derart verbunden, dass Druckaufbau in den Druckräumen 5 und 7 Lenkbewegungen der Räder erzeugt. Der Zylinder 1 ist über Zuleitungen 15 und 1 7 mit einem Hydrauliksystem in Verbindung, von dem in Fig. 1 lediglich eine spezielle, dem Druckraum 5 vorgeschaltete Ventilanordnung 51 schematisiert angedeutet ist, die jedoch in Fig. 2 und 5A bis 5C näher dargestel lt ist. Als Hauptkomponente weist die Ventilanordnung 51 ein 2/2-Wegeventil 53 mit axial verschiebbarem Ventilkolben 55 auf. Die Fig. 2 und 5A zeigen den Ventilkolben 55 in der Offenstellung, bei der über die Ventilanschlüsse 57 und 59 die Zuleitung 1 5 zum Zylinder 1 offen ist. In diese Offenstellung ist der Ventilkolben 55 mittels einer im Ventilgehäuse befindlichen Druckfeder 61 vorgespannt, die den Endbereich 63 des Ventilkolbens 55 umgibt. An dem dem Endbereich 63 entgegengesetzten Ende des Ventilkolbens 55 befindet sich ein Permanentmagnet 65, der in Zusammenwirkung mit einer Positionsüberwachungseinrichtung 67, die beim vorliegenden Beispiel einen Hall-Sensor 69 aufweist, ein die Axialstellung des Ventilkolbens 55 anzeigendes Positionssignal liefert. Mittels einer Rasteinrichtung 71 , über die der Endbereich 63 des Ventilkolbens 55 mit einem Betätiger in Form eines Elektromagneten 73 gekoppelt ist, ist das Wegeventil 53 in zwei stabile Zustände einstellbar, nämlich in den in Fig. 2 und 5A gezeigten Öffnungszustand und in den in Fig. 5C gezeigten
Schließzustand, in dem die Zuleitung 1 5 gesperrt ist. Bei so geschalteter Ventilanordnung 51 ist der Zylinder 1 hydraulisch verriegelt, das Lenkgestänge somit durch die unbewegliche Kolbenstange gegen Lenkbewegungen gesperrt und das Fahrzeug dadurch gesichert.
Um einen Schaltvorgang des Wegeventils 53 auszulösen, wird der Elektro- magnet 73 so angesteuert, dass auf einen Betätigerkörper 75, siehe Fig. 3 bis 5, ein Druckkraftimpuls ausgeübt wird, um den Betätigerkörper 75 in
Richtung auf einen am Endbereich 63 des Ventilkolbens 55 befindlichen Druckbetätiger 79 hin zu bewegen. Diese Axialbewegung wird mittels einer die Koppelung zwischen Betätigerkörper 75 und Endbereich 63 des Ventilkolbens 55 bildenden Rasteinrichtung 71 abwechselnd in einen der beiden stabilen Schaltzustände des Wegeventils 53 umgesetzt. Die Funktionsweise dieser Rasteinrichtung 71 ist anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert.
Wie am deutlichsten aus Fig. 4 erkennbar ist, findet die Axialbewegung des Betätigerkörpers 75 innerhalb eines Steuerkörpers 77 statt, relativ zu dem der Druckbetätiger 79 am Endbereich 63 des Ventilkolbens 55 drehbar gelagert ist. Am Umfangsbereich des Druckbetätigers 79 befinden sich Schrägflächen 81 , die in einer in Fig. 3 A bis 3B näher erläuternden Art und Weise mit Schrägflächen 83 und 85 am Steuerkörper 77 zusammen wirken. Dabei sind die Schrägflächen 81 am Druckbetätiger 79 jeweils in gleichen Axial- Positionen angeordnet, während die Schrägflächen 83 und 85 am Steuerkörper 77 unterschiedliche Axialpositionen einnehmen, wobei die Schrägflächen 83 dem Ventilkolben 55 näher gelegen sind als die Schrägflächen 85 und wobei der axiale Abstand zwischen den Schrägflächen 83 und 85 dem axialen Verschiebeweg des Ventilkolbens 55 zwischen Offen- und Schließstellung entspricht. Bei dem in Fig. 2, 3A sowie 5A dargestellten Zustand, der dem ungeschalteten Zustand des Wegeventils 53 entspricht, bei dem die Zuleitung 15 zum Zylinder 1 offen ist, befindet sich die Rasteinrichtung 71 in dem Zustand, wie er in der Prinzipskizze von 3A dargestellt ist. Dabei liegt der Druckbetätiger 79 am Endbereich 63 des Ventil- kolbens 55 mit seiner Schrägfläche 81 an der Schrägfläche 85 des Steuerkörpers 77 an, d. h. der Ventilkolben 55 ist in der dem Elektromagneten 73 am stärksten angenäherten Axialposition, die dem in Fig. 2 und 5A gezeigten, ungeschalteten Öffnungszustand entspricht. Fig. 3B verdeutlicht den Zustand, bei dem ein Auslöseimpuls zum Umschalten des Wegeventils 53 in den Schließzustand, der in Fig. 5C dargestellt ist, eine Axialbewegung des Betätigerkörpers 75 in Fig. 3 nach unten, d. h. in Fig. 5B nach links,
bewirkt hat, wodurch der Ventilkolben 55 aus der Offenstellung heraus einen maximalen Verschiebehub durchgeführt hat. Bei Erreichen dieses in Fig. 3B gezeigten Zustandes führt das durch die zusammenwirkenden Schrägflächen 81 und 85 erzeugte Drehmoment zu einer Drehbewegung des Druckbetätigers 79, wie in Fig. 3B mit Drehpfeil 87 angedeutet, wodurch die Schrägfläche 81 von ihrer Anlage an der Schrägfläche 85 des Steuerkörpers 77 auf die an diesem nächstfolgende Steuerfläche 83 übergeht, die Rasteinrichtung 71 daher von dem in Fig. 3B gezeigten Betriebszustand auf den in Fig. 3C gezeigten Zustand übergeht, bei dem die Druck- feder 61 den Druckbetätiger 79 und damit den Ventilkolben 55 in Fig. 3C wieder nach oben und in Fig. 5C nach rechts zurückgestellt hat, so dass nunmehr das Wegeventil 53 im Schließzustand ist. Zwischen Betätigungen der Rasteinrichtung 71 , d. h. zwischen vom Elektromagneten 73 erzeugten Auslöseimpulsen, bei denen jeweils ein Übergang der Schrägfläche 81 des Druckbetätigers 79 auf die sich abwechselnden Schrägflächen 83 und 85 des Steuerköpers 77 übergeht, welcher, um die Abfolge der Schrägflächen 83 und 85 kenntlich zu machen, in Fig. 3A, 3B und 3C jeweils in Abwicklung schematisiert dargestellt ist, befindet sich das Wegeventil 73 jeweils in bistabiler Weise in einem seiner beiden Zustände. Mit anderen Worten ge- sagt, ist jeweils ein positiver Auslöseimpuls erforderlich, um das System zu sperren oder zu entsperren.
Wenn die Sperreinrichtung für den Betrieb des Fahrzeuges nicht aktiviert ist und sich die Ventilanordnung 51 im Freigabezustand befindet, ist das Lenk- System in normaler Weise betreibbar, wobei das Wegeventil 29 in der Zuleitung 15 in der Offenstellung ist, so dass der Kolben 3 des Zylinders 1 frei beweglich ist.
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e
Sperreinrichtung für Hydraulikzylinder wie Aktuatoren für Arbeitsgeräte und/oder Arbeits- und/oder Hilfszylinder für Lenksysteme von Fahrzeugen, wobei der Kolben (3) des Zylinders (1 ) an beiden Kolbenseiten an mit Hydraulikfluid befüllte Druckräume (5, 7) des Zylinders (1) angrenzt, in denen für Kolbenbewegungen hydraulischer Druck aufbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine einem Druckraum (5) vorgeschaltete Ventilanordnung (51 ) vorhanden ist, die zwischen einem Öffnungszustand und einem Schließzustand umschaltbar ist, bei dem der Zylinder (1 ) 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 ist.
Sperreinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (51 ) ein Wegeventil (53) aufweist und dass die Schalteinrichtung (71 , 73) für das Bewegen des Ventilkolbens (55) des Wegeventils (53) ein Verschiebesystem (75, 77, 79) besitzt, das durch Auslöseimpulse betätigbar ist, um dem Ventilkolben (55) pro Auslöseimpuls jeweils nur eine Steuerbewegung im Wechsel zwischen Offen- und Schließstell ung zu erteilen, so dass das Wegeventil (53) zwischen Auslöseimpulsen jeweils bistabil im Öffnungs- oder Schließzustand verbleibt.
Sperreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebesystem zum Bewegen des Ventilkolbens (55) einen koaxial zu dessen Bewegung geführten Druckbetätiger (79) aufweist, gegen dessen Ende der Ventilkolben (55) durch Federkraft (61 ) vorgespannt ist, dass die Schalteinrichtung einen Elektromagneten (73) aufweist, der als Auslöseimpulse einem Betätigerkörper (75) des Verschiebesystems je-
weils einen diesen axial in Richtung auf den Druckbetätiger (79) bewegenden Druckkraftimpuls erteilt, und dass das Verschiebesystem eine den Druckbetätiger (79) und den Betätigerkörper (75) miteinander koppelnde Rasteinrichtung (71 ) enthält, die die Axialbewegungen des Betätigerkörpers (75) jeweils in Bewegungen des Druckbetätigers (75) in axiale Schaltpositionen umsetzt, die im Wechsel der Offen- und der Schließstellung des Ventilkolbens (55) entsprechen.
Sperreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung (71 ) des Verschiebesystems am Umfangsbereich des um die Achse des Ventilkolbens (55) drehbaren Druckbetätigers (79) mindestens eine Schrägfläche (81 ) an einem undrehbar gehaltenen Steuerkörper (77) mehrere mit der jeweiligen Schrägfläche (81 ) des Druckbetätigers (79) zusammenwirkende Schrägflächen (83, 85) aufweist, die in den Schaltpositionen des Druckbetätigers (79) entsprechenden, sich jeweils abwechselnden, unterschiedlichen Axialpositionen gelegen sind und bei den Axialbewegungen des Betätigerkörpers (75) eine Drehung des Druckbetätigers (79) zum Übergang von dessen Schrägfläche (81) auf die im Wechsel jeweils folgende Schrägfläche (83 oder 85) des Steuerkörpers (77) bewirken.
Sperreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (55) durch die ihn kraftschlüssig gegen den Druckbetätiger (79) andrückende Federkraft (61) in die Schließstellung des Wegeventils (53) vorgespannt ist.
Sperreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (55) durch eine Schraubenfeder (61 ) vorgespannt ist, die den dem Druckbetätiger (79) zugewandten Endbereich (63) des Ventilkolbens (55) umgibt.
7. Sperreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Stellungen des Ventilkolbens (55) signalisierende Positionsüberwachungseinrichtung (67) vorgesehen ist. 8. Sperreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsüberwachungseinrichtung (67) einen Permanentmagneten (65) am Ventilkolben (55) und einen auf das Magnetfeld ansprechenden Hallsensor (69) oder Reedschalter aufweist. 9. Sperreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsüberwachungseinrichtung (67) am Ventilkolben (55) eine eine Markierung bildende Struktur aufweist, die durch eine Signalisiereinrichtung erkennbar ist. 10. Sperreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisiereinrichtung durch einen Permanentmagneten mit zugeordnetem Feldsensor (69), einen Mikroschalter oder einen optischen Sensor gebildet ist.
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