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Steuerschieber Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerschieber
mit einem in einer Gehäusebohrung verschiebbaren Steuerkolben, der einen oder mehrere
verschieden lange, durch Eindrehungen voneinander getrennte, in die Bohrung druckdicht
passende Abschnitte aufweist, deren Kanten zur Steuerung des Druckmediums bzw. zur
Entlastung der Druckpumpe mit den Kanten von Hinterdrehungen in der Gehäusebohrung
zusammenwirken, wobei in der durch eine Feder fixierten Ruhestellung des Steuerkolbens
dessen Steuerkanten von den Gehäusekanten im Abstand gehalten werden.
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Bei derartigen Steuerschiebern tritt bekanntlich während des Betriebes
eine dynamische Reaktionskraft auf, die durch das strömende Druckmedium auf den
Schieberkolben ausgeübt wird, und die es verhindern kann, daß die Steuerkanten der
Abschnitte in richtiger -Weise zur Steuerung des Druckmediums bzw. zur Entlastung
der Druckpumpe mit den Kanten von Hinterdrehungen in der Gehäusebohrung zusammenwirken.
Da die Ruhestellung des Steuerkolbens durch eine Feder fixiert ist, können diese
Reaktionskräfte den Steuerkolben gegen die Einwirkung der Steuerfeder in einer Gleichgewichtslage
halten, in der die entsprechenden Steuerkanten nicht dicht miteinander abschließen.
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Es ist bereits bekannt, bei Steuerschiebern für Öldrucksteuerungen
mit Steuerkanten einen Schubausgleich derart zu bewirken, daß am Steuerschieber
zusätzliche Flächen vorgesehen sind, die von den während der Strömung entstehenden
Isobaren beaufschlagt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Steuerschieber
in der Praxis nicht immer die gewünschten Ergebnisse lieferten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerschieber der
vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die dynamischen Reaktionskräfte erheblich
verkleinert sind, so daß ein sicherer und zufriedenstellender Betrieb gewährleistet
ist.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Stirnfläche
des oder der Kolbenabschnitte eine Ausnehmung vorgesehen ist, die sich in Richtung
der Kolbenachse erstreckt und durch eine Bohrung, die senkrecht zur Kolbenachse
verlaufend in einem Abstand von der Steuerkante des oder der Kolbenabschnitte aus
der Zylinderausnehmung zur zylindrischen Oberfläche des oder der Kolbenabschnitte
hin mündet. In vorteilhafter Weise wird ein getrennter, eine Parallelströmung ermöglichender
Strömungskanal im Kolben ausgebildet, dessen Querschnitt zweckmäßigerweise so bemessen
ist, daß die Axialkomponente der dynamischen Reaktionskraft in jeder Stellung des
Kolbens klein ist.
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Zweckmäßigerweise können an Stelle einer Bohrung eine in Umfangsrichtung
angeordnete Reihe radialer Bohrungen vorgesehen sein.
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Der Abstand der Reihe der radialen Bohrungen von der oder den Steuerkanten
des oder der Kolbenabschnitte kann kleiner sein als der jeweilige Hub des Steuerkolbens.
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Die sich in Achsrichtung erstreckende Ausnehmung kann als konische
Ringnut ausgebildet sein. Der Durchmesser jeder Bohrung kann im Verhältnis zu ihrer
Länge klein sein.
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In den Figuren der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Schnittdarstellung eines Steuerschiebers
gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Steuerschieberabschnittskanten.
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Der in F i g. 1 dargestellte Steuerschieber weist ein Gehäuse
11 auf. In diesem Gehäuse 11 ist eine Gehäusebohrung 12 vorgesehen.
In dieser Gehäusebohrung 12 ist verschiebbar ein Steuerkolben 13 angeordnet. Der
Steuerkolben 13 weist durch Eindrehungen voneinander getrennte, in die Bohrung
12 druckdicht passende Abschnitte 31, 32, 33 und 34 auf. Die Kanten dieser Abschnitte
wirken zur Steuerung
des Druckmediums bzw. zur Entlastung der Druckpumpe
mit den Kanten von Hinterdrehungen 14, 15, 16, 17, 18, 19 und 21 zusammen, die in
der Gehäusebohrung 12 vorgesehen sind.
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Die Hinterdrehungen 16 und 19 sind über Kanäle 23 und 24 mit der Einlaßöffnung
22 verbunden. Im Kanal 23 ist ein Rückschlagventil 25 angeordnet. Die Hinterdrehungen
14, 18 und 21 sind über einen gemeinsamen Rücklaufkana126 mit einer Rücklauföffnung
27 verbunden. Die Hinterdrehungen 15 und 17 stehen mit den Anschlüssen 28 und 29
eines nicht dargestellten umkehrbaren Flüssigkeits- oder Druck-Iuftmotors in Verbindung.
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Der Steuerkolben 13 ist an seinem oberen Ende mit einer Gabel
35 zui Verbindung mit einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung versehen
und trägt an seinem unteren Ende einen Absatz 36 zur Begrenzung des Aufwärtshubes
des Steuerkolbens. Der Abwärtshub des Steuerkolbens wird durch den Gehäusedeckel
37 begrenzt.
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In der durch eine Feder fixierten Ruhestellung des Steuerkolbens werden
dessen Steuerkanten von den Gehäusekanten im Abstand gehalten.
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Wie F i g. 2 zeigt, sind Ausnehmungen 41 in der Stirnfläche der Kolbenabschnitte
33 und 34 vorgesehen, die sich in Richtung der Kolbenachse erstrekken. Weiterhin
sind Bohrungen 42 vorgesehen, die, senkrecht zur Kolbenachse verlaufend, in einem
Abstand von den Steuerkanten 38 und 39 der Kolbenabschnitte 33 und 34 aus den Ausnehmungen
41 zu den zylindrischen Oberflächen der Kolbenabschnitte münden.
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Im Betrieb wird der Eintrittsöffnung 22 von einer nicht dargestellten
Pumpe ein Druckmedium zugeführt. Dieses Druckmedium strömt durch den Kanal 24, die
Hinterdrehungen 19 und 21 und durch den Rücklaufkanal27 zu einem nicht dargestellten
Vorratsbehälter. Zwischen dem Kanal 24 und der Hinterdrehung 19 fließt das Druckmedium
auf zwei getrennten Wegen. Ein Teil des Druckmediums fließt an der Steuerkante 38
des Kolbenabschnittes 33 vorbei und der Rest strömt durch die Bohrungen 42 und durch
die Ausnehmung 41. Ein Teil des in die Eindrehung 21 eintretenden Druckmediums strömt
an der Steuerkante 39 vorbei und der Rest tritt in die Ausnehmung 41. des Kolbenabschnittes
34 ein und strömt durch die Bohrungen 42 des Kolbenabschnittes 34 aus.
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In der dargestellten Betriebslage befindet sich der Steuerschieber
in seiner neutralen Stellung und die Pumpe wird entlastet.
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Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 nähert sich die Steuerkante
39 des Kolbenabschnittes 34 dem Bohrungsabschnitt 20. Dadurch wird die Größe der
einstellbaren Öffnung zwischen den Eindrehungen 19 und 21 verringert. Wenn keine
besonderen Vorkehrungen getroffen wären, würde die Axialkomponente der an diesem
Durchlaß auf den Kolben ausgeiibten Reaktionskraft des Druckmediums der Kraft der
den Kolben betätigenden Federeinrichtung in einer Stellung unmittelbar vor der vollständigen
Unterbrechung der Strömung zwischen den Eindrehungen 19 und 21 das Gleichgewicht
halten. Dieses unvollständige Schließen des Steuerschiebers bewirkt so eine Zwischenstellung
des Steuerkolbens, bei der durch eine kleine noch verbleibende Öffnung Druckmedium
hindurchtreten kann. Dieses Hindurchtreten des Druckmediums kann zu einem Ansteigen
der Temperatur des Druckmediums führen und beeinträchtigt die Steuercharakteristik
des Steuerschiebers.
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Durch die Strömung durch die Ausnehmung 41 und die Bohrungen 42 wird
aber die Axialkomponente der Reaktionskraft an den Steuerkanten wesentlich vermindert,
und es wird dadurch eine Zwischenstellung des Steuerkolbens verhindert. Der gemäß
der Erfindung ausgebildete Steuerkolben 13 bewegt sich so weit nach oben, wie es
der Anschlag 36 gestattet. Die Steuerkante 39 und die Bohrungen 42 gelangen vollständig
mit dem Bohrungsabschnitt 20 zur Dekkung. Wird nun der Steuerkolben 13 nach unten
verschoben, so wirkt dann die Steuerkante 38 des Kolbenabschnittes 33 mit dem Bohrungsabschnitt
20 in der gleichen Weise zusammen, wie vorher für die Steuerkante 39 des Abschnittes
34 beschrieben. Durch die Verschiebung des Steuerkolbens 13 nach oben oder nach
unten wird in an sich bekannter Weise über die Kanäle 28 und 29 ein angeschlossener
Motor gesteuert.
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Da in vielen Anwendungsfällen des Steuerschiebers die Rücklaufleitung
vom Durchlaß 27 zum Vorratsbehälter einen geringen Widerstand aufweist, ist die
Strömung des Druckmediums durch die Eindrehungen 19 und 21 zum Vorratsbehälter verhältnismäßig
hoch, und die dynamische Reaktionskraft wäre sehr groß. Aus diesem Grund wurde vorzugsweise
die erfindungsgemäße Ausbildung beiden Steuerkanten38 und 39 vorgesehen, die mit
diesem Durchlaß zusammenwirken. Es sei jedoch bemerkt, daß die erfindungsgemäße
Ausbildung der Steuerkanten bei allen Abschnitten vorgesehen werden kann.
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Vorzugsweise ist der Abstand der Reihe der radialen Bohrungen 42 von
den Steuerkanten 38 und 39 der Kolbenabschnitte 33 und 34 kleiner als der jeweilige
Hub des Steuerkolbens 13.
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Der Durchmesser jeder Bohrung 42 ist im Verhältnis zu ihrer Länge
klein.
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Es sei bemerkt, daß die Bohrungen 42 nicht unbedingt in radialer Richtung
durch den Abschnitt verlaufen müssen. Es ist lediglich wichtig, daß diese Bohrungen
42 alle in einer Ebene oder in Ebenen liegen, die mit der Achse des Steuerkolbens
13 einen rechten Winkel bilden. Zweckmäßigerweise liegen die Bohrungen 42 von den
entsprechenden Steuerkanten 39 und 38 in axialer Richtung in einem derartigen Abstand,
daß dadurch ein völlig selbständiger Strömungsweg gebildet wird. Die Größe dieses
Abstandes kann sich insbesondre nach dem Spitzenwinkel der als konische Ringnut
ausgebildeten Ausnehmung 41 richten.