DE1300441B

DE1300441B -

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Publication number: DE1300441B
Application number: DE19641300441
Authority: DE
Priority date: 1963-01-17
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1969-07-31
Also published as: BE651262A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein drehbares Steuerventil für einen hydraulischen Drehmotor mit einem verdrehbaren und dadurch in axialer Richtung verschiebbaren Schieber, der, in einer Hülse mit Radialbohrungen angeordnet, je nach dem Betrag der axialen Verschiebung Öffnungen zum Steuern der Druckflüssigkeit für den hydraulischen Drehmotor ganz oder teilweise freigibt bzw. schließt und der an einer Seite mit einer Schraube versehen ist, die in eine Drehbewegung versetzt wird, die die axiale Verschiebung des Schiebers zur Folge hat, sowie mit einer Rückstellung des Schiebers durch den gesteuerten hydraulischen Drehmotor.The invention relates to a rotatable control valve for a hydraulic rotary motor with a rotatable and thus displaceable in the axial direction Slide, which, arranged in a sleeve with radial bores, depending on the amount the axial displacement openings for controlling the pressure fluid for the hydraulic Rotary motor fully or partially releases or closes and the one on one side a screw is provided, which is set in a rotational movement that the axial Movement of the slide has the consequence, as well as a return of the slide by the controlled hydraulic rotary motor.

Ein Steuerventil dieser Art dient dazu, den Durchfuß einer unter Druck stehenden Flüssigkeit eines hydraulischen Drehmotors derart zu steuern, daß eine Drehbewegung mit einem niedrigen Drehmoment in eine Drehbewegung mit einem vergleichsweise hohen Drehmoment umgesetzt wird und eine Richtungsumkehr in der Drehbewegung vorgenommen werden kann. Außerdem soll beim Anlaufen des hydraulischen Drehmotors zunächst ein erhöhtes Drehmoment abgegeben werden.A control valve of this type is used to control the flow of a pressurized to control standing fluid of a hydraulic rotary motor so that a Rotary motion with a low torque in a rotary motion with a comparatively high torque is implemented and a direction reversal is made in the rotary movement can be. In addition, when the hydraulic rotary motor starts up, a increased torque can be delivered.

Durch die deutsche Patentschrift 962 843 ist eine Steuervorrichtung für gleichzeitige Dreh- und Hubbewegungen bekannt, die das manuelle Öffnen und Schließen von Ventilen oder Schiebern erleichtert. Erreicht wird dies dadurch, daß durch das Drehen eines im Gewinde eines feststehenden Lagers geführten Steuerhandrades ein Kolben axial in einem fest mit dem Gehäuse eines hydraulischen Motors verbundenen Zylinder verschoben, durch die Axialverschiebung des Kolbens in dem Zylinder für die Druckflüssigkeit ein Stück weit der Durchlauf durch den hydraulischen Motor geöffnet und durch die Drehbewegung der Motorwelle die in einer Gewindebuchse geführte Ventilspindel mit erhöhter Kraft gehoben oder gesenkt wird. Dabei macht der hydraulische Motor mitsamt dem Zylinder infolge der starren Kopplung die Axialbewegung der Ventilspindel mit, so daß der Durchlauf der Druckflüssigkeit durch den hydraulischen Motor wieder verringert und schließlich mit Beendigung der Drehbewegung am Steuerhandrad zum Stillstand gebracht wird. Daß zur Erzielung dieser Rückkopplung der hydraulische Motor mitsamt dem Zylinder axial bewegt werden muß, hat als Nachteil zur Folge, daß gesonderte Mittel zum Lagern und Führen des hydraulischen Motors vorgesehen werden müssen, die Ansprechempfindlichkeit und die Gleichmäßigkeit der Rückkopplung ungünstig beeinträchtigt werden, das Zuführen der Druckflüssigkeit erschwert wird und daß der Platzbedarf für die gesamte Vorrichtung besonders groß ist.By the German patent specification 962 843 is a control device known for simultaneous turning and lifting movements that require manual opening and closing facilitated by valves or slides. This is achieved by the Turning a control handwheel guided in the thread of a fixed bearing Piston axially in a fixedly connected to the housing of a hydraulic motor Cylinder shifted by the axial displacement of the piston in the cylinder for the hydraulic fluid a little way through the hydraulic motor opened and guided in a threaded bushing by the rotary movement of the motor shaft Valve spindle is raised or lowered with increased force. The hydraulic Motor together with the cylinder as a result of the rigid coupling, the axial movement of the valve spindle with, so that the passage of the hydraulic fluid through the hydraulic motor again reduced and finally with the completion of the rotary movement on the control handwheel to Is brought to a standstill. That to achieve this feedback the hydraulic The motor and the cylinder must be moved axially, has the disadvantage that that separate means are provided for storing and guiding the hydraulic motor the responsiveness and the smoothness of the feedback are adversely affected, the supply of the hydraulic fluid is made difficult and that the space required for the entire device is particularly large.

Durch die britische Patentschrift 345 639 ist ein Steuerventil mit einem drehbaren Schieber, einem ortsfesten Gehäuse und einem zwischen dem drehbaren Schieber und dem Gehäuse angeordneten, in Längsrichtung verschiebbaren Schieberkolben bekannt, mit dem die Zu- und Abfuhr einer =Druckflüssigkeit beiderseits eines in einem Zylinder geführten Kolbens geändert wird und bei dem eine Rückkopplung in der Weise vorgesehen ist, daß über die Kolbenstange und einen am drehbaren Schieber befestigten Hebel ein Hin- und Herdrehen des Schiebers bewirkt wird. Mit dieser Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, eine als Steuergröße dienende kontinuierliche Drehbewegung in eine kontinuierliche Drehbewegung eines hydraulischen Drehmotors umzusetzen. Außerdem hat das Steuerventil noch den Nachteil eines verhältnismäßig komplizierten Aufbaus.By the British patent 345 639 a control valve is with a rotatable slide, a stationary housing and one between the rotatable one Slide and the housing arranged, displaceable in the longitudinal direction slide piston known, with which the supply and discharge of a = pressure fluid on both sides of an in a cylinder guided piston is changed and in which a feedback in the way it is provided that on the piston rod and a rotatable slide attached lever causes a back and forth rotation of the slide. With this However, it is not possible for a device to be used as a control variable Rotary motion into a continuous rotary motion of a hydraulic rotary motor to implement. In addition, the control valve still has the disadvantage of being relatively complicated structure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sämtliche genannten Nachteile zu vermeiden.The invention is based on all of the disadvantages mentioned to avoid.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nur drehbare, in Längsrichtung festgelegte Hülse von einem ortsfesten Gehäuse umgeben ist, daß der hydraulische Drehmotor in Längsrichtung festliegt und daß die Hülse zentrisch die Gewindebohrung für eine Schraubenspindel des Schiebers aufnimmt.This object is achieved according to the invention in that the only rotatable, in the longitudinal direction fixed sleeve is surrounded by a stationary housing that the hydraulic rotary motor is fixed in the longitudinal direction and that the sleeve is centric the threaded hole for a screw spindle of the slide receives.

Um auch den jeweils verwendeten, die Steuergröße liefernden Drehbewegungsgeber ortsfest an dem drehbaren Steuerventil anordnen zu können, wurde nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zum Übertragen der Drehbewegung auf den Schieber eine aus zwei Zahnrädern bestehende Zahnradübertragung an dem einen aus der Hülse herausragenden Ende des Schiebers angeordnet ist, deren zentrisch auf dem Schieber befestib tes Zahnrad eine dem zulässigen Hub des Schiebers entsprechende Länge besitzt.This also includes the rotary motion encoder used in each case that supplies the control variable To be able to arrange stationary on the rotatable control valve, was after a first advantageous development of the invention provided that for transmitting the rotary movement on the slide a gear transmission consisting of two gears on one is arranged protruding from the sleeve end of the slide, the centric on the slide attaches a gear corresponding to the permissible stroke of the slide Owns length.

Um bei der Einstellung des Steuerventils eine möglichst hohe Genauigkeit und Gleichmäßigkeit zu erzielen, ist eine zweite vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gekennzeichnet durch die Anordnung einer Feder auf der dem Antrieb abgewandten Seite des Schiebers, so daß der tote Gang des Gewindes eliminiert wird.In order to achieve the highest possible accuracy when setting the control valve and to achieve uniformity is a second advantageous development of the Invention characterized by the arrangement of a spring on the one facing away from the drive Side of the slide, so that the backlash of the thread is eliminated.

Nach einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind Sperrmittel zur Beschränkung der axialen Verschiebung des Schiebers vorgesehen, um dadurch den Schieber und die Hülse zu schützen und im Falle einer Überlast eine definierte Ventilstellung beizubehalten.According to a third advantageous development of the invention are Locking means are provided to limit the axial displacement of the slide, in order to protect the slide and the sleeve and in the event of an overload one Maintain a defined valve position.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die F i g. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Gesamtdarstellung dieses Ausführungsbeispiels. Ein Motor 1 liefert die eingangsseitige Drehbewegung, 2 ist ein Zahnrad, welches auf einer Welle befestigt ist, und 3 ist ein anderes Zahnrad, das in das Zahnrad 2 eingreift. Eines der beiden Zahnräder ist länger als üblich gemacht, um das Getriebe im Eingriff zu lassen, wenn der Schieber sich in axialer Richtung verschiebt. Die Schraubenspindel 4 bildet zusammen mit dem Zahnrad 3 und dem Schieber 6 eine Einheit und verschiebt sich in Richtung der Achse, indem sie in dem Gewinde, das in die Innenseite der Hülse 7 eingeschnitten ist, läuft. Wenn man nun annimmt, daß sich der Antrieb 1 in einem Sinne dreht, wie dies in F i g. 2 an dem gebogenen Pfeil erkennbar ist, so dreht sich das Zahnrad 3 sowohl in entgegengesetzter Richtung, als es sich auch in axialer Richtung, hervorgerufen durch die Drehung der Spindel 4, verschiebt. Die Flüssigkeit, die aus der Kammer 16 kommt, fließt dann in den Durchlaß 21. Auf der anderen Seite fließt die Flüssigkeit, die aus dem Durchlaß 24 kommt, durch die Kammer 20 aus. In F i g. 1 passiert die Flüssigkeit, die durch die Durchlässe 21 und 24 fließt, die Nuten 22 und 25 und darauf die Durchlässe 23 und 26, und zuletzt, geführt durch die Leitungen 29 und 30, setzt die Flüssigkeit den hydraulischen Motor 31 und die Ausgangswelle 32 in Bewegung.The F i g. 1 shows an overall representation of this, partly in section Embodiment. A motor 1 supplies the input-side rotary movement, 2 is a gear, which is fixed on a shaft, and 3 is another gear, which meshes with the gear 2. One of the two gears is longer than usual made to keep the gear engaged when the slide is in axial Direction shifts. The screw spindle 4 forms together with the gear 3 and the slide 6 a unit and shifts in the direction of the axis by in the thread cut into the inside of the sleeve 7 runs. if it is now assumed that the drive 1 rotates in a sense as shown in FIG. 2 can be recognized by the curved arrow, the gear 3 rotates in both opposite directions Direction than it is also in the axial direction caused by the rotation the spindle 4 moves. The liquid coming out of the chamber 16 flows then into the passage 21. On the other side the liquid that flows out of the Passage 24 comes out through chamber 20. In Fig. 1 passes the liquid, which flows through the passages 21 and 24, the grooves 22 and 25 and then the passages 23 and 26, and finally, passed through lines 29 and 30, the liquid sets the hydraulic motor 31 and the output shaft 32 in motion.

Die Ausgangswelle 32 bewegt nicht nur eine Last, sondern ist auch mechanisch verbunden mit der Welle 12, welche am anderen Ende der Hülse 7 befestigt ist. Daher dreht sich die Welle 12 in derselben Richtung wie das Zahnrad 3. Es wird mit anderen Worten eine negative Rückkopplung erreicht, die die axiale Verschiebung des Schiebers 6 zu Null machen kann. Aus diesem Grund hält, wenn die Eingangswelle 2 sich mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht, die Ausgangswelle des Motors einen gewissen relativen Winkel zur Eingangswelle ein, nämlich eine Steuergröße. Wenn die Eingangswelle 2 in entgegengesetzter Richtung rotiert, wie es durch den Pfeil in F i g. 3 angedeutet wird, verschiebt sich der Schieber 6, welcher koaxial zum Zahnrad 3 liegt, in axialer Richtung, wie es durch den Pfeil angedeutet wird. Dann fließt die Flüssigkeit durch den Durchlaß 21 herein und durch den Durchlaß 24 heraus in Richtung der Pfeile, und endlich dreht sich die Ausgangswelle des Motors 32 und die Welle 12 der Hülse in F i g. 1 in entgegengesetzter Richtung, wie im Fall von F i g. 2. Die Eingangswelle 2 versetzt also den Schieber 6 nach rechts oder links in axialer Richtung, indem sie sich nach rechts oder links dreht, und veranlaßt die Ausgangswelle des Motors 32, sich nach rechts oder links zu drehen.The output shaft 32 not only moves a load, but also is mechanically connected to the Shaft 12, which at the other end of the Sleeve 7 is attached. Therefore, the shaft 12 rotates in the same direction as that Gear 3. In other words, negative feedback is achieved which reduces the can make axial displacement of the slide 6 to zero. For this reason, when the input shaft 2 rotates at a constant speed, the output shaft of the motor a certain relative angle to the input shaft, namely a control variable. When the input shaft 2 rotates in the opposite direction as indicated by the Arrow in FIG. 3 is indicated, the slide 6, which moves coaxially is to the gear 3, in the axial direction, as indicated by the arrow. Then the liquid flows in through the passage 21 and through the passage 24 out in the direction of the arrows, and finally the output shaft of the motor turns 32 and the shaft 12 of the sleeve in FIG. 1 in the opposite direction, as in Case of FIG. 2. The input shaft 2 thus displaces the slide 6 to the right or left in the axial direction by turning right or left, and causes the output shaft of the motor 32 to rotate right or left.

Mit dem oben angeführten Beispiel erreicht man also eine Verschiebung des Schiebers 6 durch Verwendung von Schrauben und Getrieberädern. Dieser Schieber wird in einem Vierwegeventil verwendet. Weiter kann man eine Stahlkugel 9, eine Halterung 10 und eine Feder 11 auf der anderen Seite des Schiebers anordnen, so daß der tote Gang der Schraube und des Gewindes 4 und 5 eliminiert wird. Die Präzision in der Ausführung der Schraube 4 und des Gewindes 5 wird damit unnötig, und die präzise Erreichung des neutralen Punktes des Schiebers 6 ist somit ganz leicht zu erreichen.With the example given above, a shift is achieved of the slide 6 by using screws and gears. This slide is used in a four-way valve. Next you can have a steel ball 9, a Arrange holder 10 and a spring 11 on the other side of the slide, so that the backlash of the screw and the thread 4 and 5 is eliminated. The precision in the execution of the screw 4 and the thread 5 is thus unnecessary, and the precise reaching of the neutral point of the slide 6 is therefore very easy reach.

Eine der Eigenschaften dieses Systems ist, daß die Eingangsgröße, die in Form einer Drehbewegung gegeben ist, sehr klein wird. Im allgemeinen ist die Kraft durch die Flüssigkeit in einem Vierwegeventil dieser Art vergleichsweise groß. Die Verhältnisse sollen an Hand von Formeln verdeutlicht werden.One of the characteristics of this system is that the input quantity, which is given in the form of a rotary movement, becomes very small. In general is compares the force through the liquid in a four-way valve of this type great. The relationships should be clarified using formulas.

In F i g. 4 soll eine Kraft an dem drehbaren Steuerventil (Vierwegeventil) angreifen, sie ist bezeichnet mit F oder F', die Ganghöhe der Spindel ist p, die Zähnezahl, der Verdrehwinkel und das Drehmoment sind Ni, 01 und T1 bzw. die Größen an der Welle des Schiebers N2, 02 und T2. Das Drehmoment T1, daß an dem rotierenden Eingang angreift, ist: T1 kann sehr klein gemacht werden, indem man P1, N2 und Ni entsprechende Größen gibt. Die Größe der Öffnung S des Schiebers in Beziehung zum Verdrehwinkel 01 ist leicht zu wählen. Ist die Verschiebung des Schiebers l und der Durchmesser des Schiebers d, so ist: Die veränderlichen Größen hierin sind d, P, Ni und N..In Fig. 4 is intended to apply a force to the rotatable control valve (four-way valve), it is designated with F or F ', the pitch of the spindle is p, the number of teeth, the angle of rotation and the torque are Ni, 01 and T1 or the sizes on the shaft of the slide N2, 02 and T2. The torque T1 that acts on the rotating input is: T1 can be made very small by giving P1, N2, and Ni corresponding sizes. The size of the opening S of the slide in relation to the angle of rotation 01 is easy to choose. If the displacement of the slide is l and the diameter of the slide is d, then: The variable quantities here are d, P, Ni and N ..

Die Versetzung des Schiebers 6 in axialer Richtung in F i g. 1 kann so groß wie nötig gemacht werden, in Übereinstimmung damit kann der relative Winkel ebenso so groß wie nötig gemacht werden. Bei Beginn der Drehbewegung oder wenn die Drehzahl der Eingangswelle hoch ist, muß es möglich sein, große Abweichungen hinzunehmen.The displacement of the slide 6 in the axial direction in FIG. 1 can can be made as large as necessary, in accordance with this the relative angle be made as big as necessary. At the start of the rotary movement or when the The speed of the input shaft is high, it must be possible to accept large deviations.

Anschläge 27 und 28 sind zur Beschränkung der Verschiebung des Absperrorgans so eingebaut, daß, wenn die Last am Ausgang 32 über ein bestimmtes Niveau steigt, der Motor 1 gestoppt wird. Steht zu befürchten, daß die Anschläge 27 und 28 sich durch die Keilwirkung festfressen, kann ein Teil an dem Ende der Schieberwelle angebracht werden, welches zusammen mit dem befestigten Teil arbeitet, wie in F i g. 5, 33 und 34. Es können dem Zahnrad 3 auch andere Mittel beigeordnet werden, welche die Bewegung dieses Zahnrads in der axialen Richtung beschränken, wie in F i g. 6, Positionen 35 und 36, ausgeführt ist.Stops 27 and 28 are to restrict the displacement of the shut-off device installed in such a way that when the load at output 32 rises above a certain level, the motor 1 is stopped. It stands to be feared that the stops 27 and 28 seize up by the wedge action, a part may be attached to the end of the pusher shaft which works together with the attached part, as shown in FIG. 5, 33 and 34. It can be assigned to the gear 3 also other means, which the Restrict movement of this gear in the axial direction, as shown in FIG. 6, positions 35 and 36, is executed.

Claims

Claims: 1. Rotatable control valve for a hydraulic Rotary motor with a rotatable and thus displaceable in the axial direction Slide, which, arranged in a sleeve with radial bores, depending on the amount the axial displacement openings for controlling the pressure fluid for the hydraulic Rotary motor fully or partially releases or closes and the one on one side a screw is provided, which is set in a rotational movement that the axial Movement of the slide has the consequence, as well as a return of the slide by the controlled hydraulic rotary motor, d a d u r c h characterized that the only rotatable, longitudinally fixed sleeve (7) from a stationary housing (8) is surrounded that the hydraulic rotary motor (31) is fixed in the longitudinal direction and that the sleeve (7) is centered on the threaded hole (5) for a screw spindle (4) of the slide (6) receives.

2. Rotatable control valve according to claim 1, characterized characterized in that for transmitting the rotary movement to the slide (6) one off two gears (2, 3) existing gear transmission on one, from the sleeve (7) protruding end of the slide (6) is arranged, the center of which on the Slide (6) attached gear (3) a corresponding to the permissible stroke of the slide (6) Owns length.

3. Rotatable control valve according to claim 1 or 2, characterized by arranging a spring (34) on the side of the slide facing away from the drive (6) so that the backlash of the thread is eliminated.

4. Rotatable control valve according to one of claims 1 to 3, marked by locking means (27, 28) for Limitation of the axial displacement of the slide.