DE1204034B

DE1204034B - Steuereinrichtung fuer einen hydraulischen Arbeitskreis

Info

Publication number: DE1204034B
Application number: DEB67024A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Nonnenmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1962-04-28
Filing date: 1962-04-28
Publication date: 1965-10-28
Also published as: CH402538A; GB972575A; AT239577B

Description

Steuereinrichtung für einen hydraulischen Arbeitskreis Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem mechanisch bewegten Vorsteuerschieber und einem hydraulisch in zwei Endstellungen zu bringenden Hauptsteuerschieber, welche in der Neutralstellung einen drucklosen Umlauf des zugeführten Druckmittels bewirkt und eine Arbeitsleitung von einer Förderleitung abschließt, in anderen Stellungen Druckmittel von der Förderleitung in die Arbeitsleitung leitet oder diese mit einer Rücklaufleitung verbindet.
Ein solches Steuergerät hat den Vorteil, daß auch schon bei kleiner Steuerbewegung des Vorsteuerschiebers der Hauptsteuerschieber jeweils in eine seiner Endstellungen gebracht wird, so daß die von diesem zu steuernden Öffnungen rasch vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen werden. Der Arbeitskreis wird daher auch bei langsamer und kleiner Bewegung des Vorsteuerschiebers kräftig betätigt, wie es besonders bei selbsttätigen Regelanlagen erforderlich ist.
Andererseits treten aber, besonders wenn größere Flüssigkeitsmengen zu steuern sind, starke Schläge auf, insbesondere, wenn der Hauptsteuerschieber den drucklosen Ölumlauf abschließt, was Voraussetzung für das Einleiten von Druckmittel in die Arbeitsleitung ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Steuereinrichtung mit einem vorgesteuerten Hauptschieber, der auf die Verschiebung des Vorsteuerschiebers schnell anspricht, die Gefahr von Schlägen auf die gesteuerte Einrichtung zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Förderleitung und der Rücklaufleitung eine an sich bekannte gedrosselte überströmverbindung besteht, die von Ausnehmungen des Vorsteuerschiebers gesteuert ist und bei geringen Abweichungen des Vorsteuerschiebers von der Neutrallage geöffnet, bei starkem Verschieben des Vorsteuerschiebers in Richtung der die Arbeitsleitung unter Druck setzenden Stellung dagegen verschlossen ist, aber die zum Steuern des Hauptsteuerschiebers benutzten Verbindungen nicht beeinflußt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben. Sie zeigt in F i g. 1. eine erste Ausführungsform einer Steuereinrichtung im Schnitt bei neutraler Stellung, F i g. 2 Vor- und Hauptsteuerschieber der F i g. 1 in Hubstellung, F i g. 3 die Steuerschieber nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in Hubstellung, F i g. 4 die Steuerschieber nach einem dritten Ausführungsbeispiel in neutraler Stellung. Die in F i g. 1 dargestellte Steuereinrichtung hat ein Gehäuse 1. Es ist durch eine Förderleitung 2 mit einer Pumpe 3, durch eine Rücklaufleitung 4 mit einem Behälter 5 und durch eine Arbeitsleitung 6 mit einem Hubzylinder 7 verbunden. In dem Hubzylinder gleitet ein Arbeitskolben 8, der über seine Kolbenstange 9 ein nicht dargestelltes Gerät betätigt. Von dem Behälter 5 führt eine Saugleitung 10 zu der Pumpe 3.
Die Förderleitung 2 mündet in einer Druckkammer 11 des Gehäuses 1. Von dieser führt ein Kanal 12 zu der Ringnut 13 einer Bohrung 14. Das rechte Ende dieser Bohrung mündet in eine Kammer 15; der linke, erweiterte Teil 16 der Bohrung 14 ist mit der Rücklaufleitung 4 verbunden. Von der Kammer 15 führt ein Kanal 17 in den Bohrungsteil 16. Die Druckkammer 11 ist über ein Überdruckventil 18 mit dem Kanal 17 verbunden.
In die Bohrung 14 ist ein Vorsteuerschieber 19 eingesetzt. Er trägt an seinem rechten Ende einen als Anschlag dienenden Bolzen 20. Über der Kammer 15 ist in dem Gehäuse 1 eine Welle 21 gelagert, an welcher ein Stellhebel 22 befestigt ist. An der Welle ist exzentrisch ein Keil 23 angelenkt. Auf einer die Kammer 15 durchdringenden Welle 24 ist ein Hebel 25 befestigt, der an seinem freien Ende einen als Anschlag dienenden Bolzen 26 trägt. Auf .der Welle 24 sitzt außerdem ein Hebel 27, der über eine Stange 28 und einen gehäusefest gelagerten Zwischenhebel 29 mit der Kolbenstange 9 verbunden ist. Jeder Stellung des Arbeitskolbens 8 entspricht daher eine bestimmte Lage des Bolzens 26.
Das linke Ende der Bohrung 14 ist von einem Decke130 verschlossen; eine zwischen diesem und dem Vorsteuerschieber 19 eingespannte Druckfeder 31 legt den Vorsteuerschieber mit seinem Bolzen 20 gegen den Keil 23, der sich seinerseits auf dem Bolzen 26 abstützt. Der Vorsteuerschieber hat in seinem links liegenden Teil eine Ringnut 32, welche mit längs des Schiebers verlaufenden Abflachungen 33 verbunden ist. Von diesen führen Bohrungen 34 in eine Längsbohrung 35 des Vorsteuerschiebers, in welcher der Hauptsteuerschieber 36 gleitet. In das rechte Ende der Längsbohrung 35, das sich in die Kammer 15 öffnet, ist ein Stützring 37 eingesetzt. Er bildet einen Endanschlag für den Hauptsteuerschieber, der von einer zwischen diesem Stützring und einer Schulter 38 des Hauptsteuerschiebers eingespannten Druckfeder 39 zu dem inneren Ende der Längsbohrung 35 hin gedrückt wird. Der Hauptsteuerschieber hat eine mit einer Querbohrung 40 verbundene Höhlung 41, welche ebenfalls zu der Kammer 15 hin offen ist. Der Vorsteuerschieber hat Querlöcher 42, welche in der Neutral- und der Senkstellung mit der Querbohrung 40 fluchten.
Die Ringnut 13 ist über ein Rückschlagventil 43 mit der Arbeitsleitung 6 verbunden. Von dieser Arbeitsleitung führt ein Kanal 44 in eine Steuerkammer 45, die über ein Ventil 46 und eine Zwischenkammer 47 mit der Kammer 15 verbunden ist. Das Verschlußstück 48 des Ventils 46 wird von einer Feder 48' auf seinem Sitz zwischen Steuer- und Zwischenkammer gehalten und ist über eine dichte Gleitführung 49 mit einem Stößel 50 verbunden, der im Bereich einer Nase 51 des Vorsteuerschiebers 19 liegt.
In den rechten Teil des Vorsteuerschiebers 19 ist eine flache Ringnut 52 eingedreht, die länger ist als das zwischen der Ringnut 13 und der Kammer 15 liegende Stück der Bohrung 14. In der Mitte dieser Ringnut befindet sich ein Bund 53, dessen Durchmesser nur wenig kleiner als der Durchmesser des Vorsteuerschiebers und der Bohrung ist.
Befinden sich die Schieber in der Stellung nach F i g. 1, so ist die Arbeitsleitung 6 durch das Rückschlagventil 43 und das Ventil 46 .abgeschlossen. Durch die Förderleitung 2 und den Kanal 12 zugeführtes Drucköl kommt in -die Ringnut 13 und durch die Abflachung 33 und die Bohrungen 34 zum inneren Ende der Längsbohrung 35. Es hält daher den Hauptsteuerschieber 36 gegen die Kraft der Druckfeder 39 in der dargestellten Lage, so daß das zugeleitete Öl durch die Querlöcher 42, die Querbohrung 40 und die Höhlung 41 des Hauptsteuerschiebers zu der Kammer 15 und von dort durch den Kanal 17 zur Rücklaufleitung 4 kommen, d. h. so gut wie drucklos zu dem Behälter 5 umlaufen kann.
Wird der Stellhebel 22 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, so schiebt sich der Keil 23 nach unten und bewegt den Vorsteuerschieber 19 nach links. Dadurch kommt die Ringnut 32 in den Bereich des Bohrungsteils 16, das linke Ende der Längsbohrung 35 wird entlastet und der Hauptsteuerschieber 36 wird von der Druckfeder in seine linke Endstellung geschoben (F i g. 2). Der Umlauf des Drucköls wird nun vom Hauptsteuerschieber 36 versperrt. Das Drucköl öffnet das Rückschlagventil 43 und fließt in den Hubzylinder; dadurch wird der Arbeitskolben nach links (in Richtung »Heben«) verschoben.
Solange die Bewegung des Vorsteuerschiebers 19 klein ist, überbrückt die Ringnut 52 die Abdichtung zwischen der Ringnut 13 und der Kammer 15. Der Bund 53 schränkt den Durchlaß auf einen sehr engen Querschnitt ein, so daß Flüssigkeit aus der Ringnut 13 nur stark gedrosselt entweichen kann. Das genügt aber, um eine Druckspitze zu vermeiden, welche bei der Bewegung des Hauptsteuerschiebers 36 in seine linke Endstellung :entstehen würde.
Dieses Umschalten mit Hilfe des Hauptsteuerschiebers 36 bewirkt, daß die Einwirkung auf den Arbeitskolben 8 sofort nach dem Bewegen des Vorsteuerschiebers 19 einsetzt. Die durch die drosselnde Ringnut 52 abströmende Flüssigkeit läßt diese sofort einsetzende Bewegung etwas langsamer verlaufen und verringert dadurch auch etwaige Stöße, die von der Trägheit der zu bewegenden Massen herrühren können. Außerdem wird ein Übersteuern verhindert, d. h. bei nur kurzseitigem Betätigen der Steuerschieber strömt nicht gleich so viel Drucköl in den Hubzylinder 7, daß der Kolben über die gewünschte Lage hinausbewegt wird.
Wird der Vorsteuerschieber 19 weiter verschoben, um ein kräftiges Anheben des Arbeitskolbens 8 zu bewirken, so verliert die Ringnut 52 ihre Verbindung mit der Kammer 15 und der zusätzliche gedrosselte Abfluß wird abgesperrt. Die ganze von -der Pumpe kommende Druckflüssigkeit wird zum Bewegen des Arbeitskolbens benutzt.
Der sich bewegende Arbeitskolben führt über das Gestänge 29, 28, 24 den Hebel 25 mit dem Anschlag 26 nach rechts. Die Druckfeder 31 schiebt daher auch den Vorsteuerschieber nach rechts. Hat der Kolben die durch Einstellen des Stellhebels 22 gewählte Lage erreicht, so ist der Vorsteuerschieber 19 wieder in die Neutrallage zurückgekehrt und die Schieber nehmen die Stellung nach F i g. 1 ein.
Wird der Stellhebel 22 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so hebt sich der Keil 23 und .der Vorsteuerschieber 19 wird nach rechts in die Senkstellung geschoben. Seine Nase 51 stößt das Ventil 46 auf, und von dem Hubzylinder 7 kann Drucköl durch das Ventil 46, die Zwischenkammer 47 und die Kammer 15 zur Abflußleitung strömen. Der Hauptsteuerschieber 36 behält die in F i g. 1 gezeigte Lage bei, so daß die zugelieferte Druckflüssigkeit weiterhin drucklos umläuft. Ist der Kolben 8 der durch das Abfließen des Drucköls ermöglichten Senkbewegung in gewünschtem Maße erfolgt, so führt das Gestänge 24, 28, 29 mit Hilfe des Anschlags 26 den Vorsteuerschieber 19 wieder in die neutrale Lage zurück, so daß .das Ventil 46 geschlossen und der Arbeitszylinder 7 abgesperrt wird.
Weicht der Kolben 8 aus irgendeinem äußeren Anlaß von der Stellung ab, welcher der Lage des Stellhebels 22 entspricht, so wirkt das Gestänge auf den Vorsteuerschieber 19 ein und regelt durch Verstellen in die Hub- oder Senklage den Arbeitskolben 8 wieder in die gewünschte Lage ein. Dabei ist es wichtig, daß auch schon kleine Verschiebungen des Arbeitskolbens zum eindeutigen Umschalten der Steuereinrichtung führen, daß dieses Umschalten aber ohne Stöße und mit weichem Übergang geschieht. Das wird durch den beschriebenen Aufbau und die beschriebenen Vorgänge an der Ringnut 52 erreicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist statt der Ringnut 52 in den Vorsteuerschieber 19a eine kürzere Ringnut 54 eingedreht, und die Bohrung 14 des Steuergeräts hat eine zusätzliche Ringnut 55, welche über eine als Bohrung ausgeführte Drosselstelle 56 mit der Kammer 15 verbunden ist. Die Ringnut 54 bewirkt, ähnlich wie es zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, daß Druckmittel aus der Ringnut 13 gedrosselt abströmen kann, solange der Vorsteuerschieber 19a in der Neutralstellung steht oder nur wenig gegen sie verschoben wurde. Die Drosselstelle 56 kann dabei sehr eng urid genau bemessen, insbesondere auch einstellbar sein. Gemeinsam mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist, daß die Drosselwirkung und die über die Drossel abfließende Menge bis zu einem bestimmten Hub des Vorsteuerschiebers gleich bleibt und daß dann die Verbindung vollständig geschlossen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind in den Vorsteuerschieber 19 b Längsnuten 57 eingearbeitet, deren Tiefe über ihre Länge hinweg verschieden ist. In der dargestellten Neutrallage hat die Drosselung ihren geringsten Wert, so daß der größte Abströmquerschnitt zum Abbauen von Druckspitzen und Ableiten einer Teilmenge zur Verfügung steht. Je mehr der Vorsteuerschieber 19 b verschoben wird, desto mehr verengt sich der Drosselquerschnitt, so daß die Drosselung langsam ansteigt, bis der überströmweg völlig verschlossen ist. Dieses wegabhängige Drosseln trägt dazu bei, die Übergänge beim Schalten des Steuergeräts noch weicher zu machen.
An Stelle des stufenlosen Übergangs in den Längsnuten 57 können auch einfacher herzustellende, treppenartige Absätze treten.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel mit dem Arbeitskolben 8 und dem Rückführgestänge 29, 28, 24 stellt zusammen mit der Steuereinrichtung eine einfache Regeleinrichtung dar. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung kann ebenso vorteilhaft bei Regeleinrichtungen anderer Art verwendet werden, bei denen ein erreichter Ist-Wert auf irgendeinem Weg der Steuereinrichtung zugeführt und mit einem eingestellten Soll-Wert verglichen wird. Die Vorteile der Steuereinrichtung treten aber auch schon dort zu Tage, wo der Vorsteuerschieber unmittelbar bewegt wird und insbesondere nur kleine Wege zurücklegen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für einen hydraulischen Arbeitskreis mit einem mechanisch bewegten Vorsteuerschieber und einem hydraulisch in zwei Endstellungen zu bringenden Hauptsteuerschieber, welche in der Neutralstellung einen drucklosen Umlauf des zugeführten Druckmittels bewirkt und eine Arbeitsleitung von einer Förderleitung abschließt, in anderen Stellungen Druckmittel von der Förderleitung in die Arbeitsleitung leitet oder diese mit einer Rücklaufleitung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderleitung (2) und der Rücklaufleitung (4) eine an sich bekannte gedrosselte Überströmverbindung (52, 54, 57) besteht, die von Ausnehmungen des Vorsteuerschiebers (19) gesteuert ist und bei geringen Abweichungen des Vorsteuerschiebers von der Neutrallage geöffnet, bei starkem Verschieben des Vorsteuerschiebers in Richtung der die Arbeitsleitung (6) unter Druck setzenden Stellung dagegen verschlossen ist, aber die zum Steuern des Hauptsteuerschiebers (36) benutzten Verbindungen (32, 33, 34) nicht beeinflußt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedrosselte überströmverbindung aus einer Ausnehmung (52, 54, 57) des in einer Bohrung (14) gleitend geführten Vorsteuerschiebers (19) besteht, welche eine begrenzte Länge hat, die größer ist als ein Teil der Bohrung (14), welches mit .der Förderleitung (2) und mit der Rücklaufleitung (4) verbundene Räume (13, 15) voneinander trennt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (52) einen größeren Querschnitt hat als für die Drosselwirkung notwendig wäre, und von einem Bund (53) unterbrochen ist, welcher auf das genaue zum Drosseln erforderliche, nur wenig unter dem Durchmesser des Vorsteuerschiebers (19) liegende Maß gebracht ist (F i g. 2).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ausnehmung (54) größer als der zum Drosseln erforderliche Querschnitt ist und daß die Ausnehmung eine Verbindung über eine besondere, im Gehäuse (1) des Steuergeräts liegende Drosselstelle (56) zu der Rücklaufleitung (4) herstellt (F i g. 3).
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der vorzugsweise als Längsnut (57) ausgebildeten Ausnehmung des Vorsteuerschiebers (19) über die Länge des Schiebers hinweg veränderliche Größe hat, so daß die Drosselung beim Verschieben des Vorsteuerschiebers aus der Neutrallage heraus fortschreitend zunimmt (F i g. 4).
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerschieber (36) im Vorsteuerschieber (19) untergebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 314 523, 802 298; deutsche Auslegeschriften Nr. 1024 740, 1027 951, 1074 346, 1097 228, 1101887, 1105 247; britische Patentschrift Nr. 559 410.