DE1500315B1 - Steuerschieber mit Vorsteuerung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber mit In F i g. 1 ist 10 das Gehäuse des Steuerschiebers

einer durch eine Verstelleinrichtung betätigbaren 40, an dem Einlasse bzw. Auslässe 32, 33; 35, 36 Versteuerung zur Steuerung der Drücke in an vorgesehen sind. Die Konstruktion des Steuerschiegegenüberliegenden Enden eines Hauptsteuerschie- bers wird in Verbindung mit der Beschreibung der bers liegenden Druckkammern, mit einer in beiden 5 F i g. 2 noch näher erläutert werden. Richtungen über Federn erfolgenden Rückkopplung Aus der schematischen Darstellung in F i g. 1 ist

zwischen dem Schieberkolben des Hauptsteuerschie- die grundsätzliche Arbeitsweise des Steuerschiebers bers und einem pendelnd beweglichen Verstellglied ersichtlich. Durch eine Pumpe 172 wird Drucköl aus der Verstelleinrichtung. einem Vorratsbehälter 171 durch eine Leitung 173

Bei einem bekannten Steuerschieber dieser Art io zu dem Einlaß 32 des Gehäuses 10 gefördert. Der (USA.-Patentschrift 2 933 106) wird als nachteilig Abflußweg verläuft von dem Auslaß 33 über die Leiangesehen, daß durch die Verwendung eines Ventils tung 179 zurück zu dem Vorratsbehälter 171. Der mit Düsen zur Vorsteuerung eine Verstopfungsgefahr Steuerschieber 40 steuert den Durchfluß durch die der Düsen gegeben ist. beiden Leitungen 174 und 175, die mit dem Ver-

Es ist ferner ein Umsteuerschieber bekannt (bri- 15 braucher in Form eines Schubkolbentriebs 176, 177 tische Patentschrift 813 698), bei dem die Vorsteue- verbunden sind, über dessen Kolbenstange 178 der rung mit Hilfe eines Vorsteuerschiebers erfolgt. Bei Abtrieb erfolgt. Entsprechend der Lage des Steuerdiesem Steuerschieber wird als nachteilig angesehen, Schiebers 40 wird die Leitung 174 oder die Leitung daß die Abmessungen der Bünde am Schieberkolben 175 Drucköi zugeführt, während die andere der beimöglichst weitgehend mit den entsprechenden Ab- 20 den Leitungen mit dem Auslaß verbunden wird, messungen der zugeordneten Durchlaßöffnungen am Durch Verschiebung des Steuerschiebers 40 in der Gehäuse übereinstimmen sollen, weil dadurch beson- entgegengesetzten Richtung wird die Driickmittelders enge Toleranzen bei der Herstellung eingehalten strömung umgekehrt.

werden müssen und weil sich dabei eine Instabilität Bei dem Ausfiihrungsbeispiel in F i g. 2 ist im Ge-

bei der Umsteuerung ergeben kann. 25 häuse 10 für den Hauptsteuerschieber 40 und den

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Vorsteuerschieber 78 ein weiterer Gehäuseteil 11 vorbesonders robusten Steuerschieber zu schaffen, bei gesehen, in dem als Verstellglied ein Anker 120 eines dem eine Instabilität bei der Umsteuerung ver- Elektromagnets gelagert ist.

mieden ist und der insbesondere für Pumpen in Ge- Das eine Ende der Bohrung 16 des Gehäuses 10

ländewagen oder Erdbewegungsmaschinen verwend- 30 ist durch einen Stopfen 18 verschlossen. Entlang der bar ist. Bohrung 16 sind Rinnkammern 21, 22, 23, 24 und 25

Ein Steuerschieber mit einer durch eine Verstell- vorgesehen, zwischen denen sich stehengebliebene einrichtung betätigbaren Vorsteuerung und Rück- Teile 27, 28. 29 und 30 mit dem Durchmesser der kopplung der eingangs genannten Art ist erfindimgs- Bohrung 16 befinden.

gemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine beidseitige 35 Der Einlaß 32 sieht mit der ersten Ringnut 21 in Totgangverbindung zwischen dem Hauptsteuerschie- Verbindung, während der Auslaß 33 mit der dritten

ber und der Rückkopplung vorgesehen ist. Ringnut 23 i:i Verbindung steht. Die zum Verbrau-

Neben der Vermeidung von Instabilitäten ist ein eher führenden Auslässe 35 und 36 stehen mit den

besonderer Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß Ringnuten 22 bzw. 24 in Verbindung. Zwischen der die Bunde des Hauptsteuerschiebers in Längsrichtung 40 Ringnut 21 und der Ringnut 25 verläuft ein Kanal eine größere Abmessung als die zugeordneten Einlaß- 38, so daß beide Ringnuten mit Drucköl unter För- bzw. Auslaßöffnungen in der Bohrung des Gehäuses derdruck versorgt werden können.

haben können, weshalb die Herstellung des Schieber- Der Schieberkolben des Steuerschiebers 40 befin-

kolbens wirtschaftlicher ist, weil hinsichtlich der Her- det sich in F i g. 2 in der neutralen Lage, in der also Stellungstoleranzen weniger strenge Anforderungen 45 kein Drucköl fließt. In dieser Lage liegt ein am Ende

zu stellen sind. vorhandener Bund 41 am Schieberkolben in der

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Nähe des Stopfens 18 in einem gewissen Abstand

den Unteransprüchen. davon, um eine Kammer 42 zu bilden, in der Drucköl

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Aus- den Schieberkolben nach rechts verschieben kann.

führungbeispiele soll die Erfindung näher erläutert 5° Der Schieberkolben weist ferner eine Ringnut 43 in

werden. Es zeigt der Nähe der Ringkammer 21 sowie einen Bund 44

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines mit auf, der sich zwischen den stehengebliebenen Teilen

einer Pumpe und einem Schubkolbenirieb verbun- 27 und 28 erstreckt, um dadurch normalerweise die

denen Steuerschiebers gemäß der Erfindung, Ringkammer 22 abzuschließen. Der Schieberkolben

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Steuerschie- 55 hat eine zweite Ringnut 45, die in der neutralen Lage

ber gemäß der Erfindung, mit der Ringkammer 23 ausgerichtet ist, während ein

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Durchfluß- dritter Bund 46 normalerweise die Ringkammer 24

menge durch den Auslaß in F i g. 2 in Abhängigkeit abschließt. Hinter der Ringnut 25 hat der Steuervon der Eingangsspannung für das elektromagnetisch kolben einen reduzierten Teil, welcher eine dritte betätigte Verstellglied des Ausführungsbeispiels in 60 Ringnut 47 begrenzt, in deren Nähe ein vergrößerter

F i g. 2, radialer Flansch 49 vorgesehen ist, dessen Durchmes-

F i g. 4 einen den Vorsteuerschieber betreffenden ser etwas geringer als derjenige der Bohrung 16 ist,

vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2, um die Druckmittelströmung zwischen dem Flansch

Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes 49 und der Bohrung 16 zu drosseln, wodurch sich

Ausführungsbeispiel eines Steuerschiebers gemäß der 65 eine Dämpfung für die Bewegung des Steuerkolbens

Erfindung und ergibt. Hinter dem Flansch 49 hat der Steuerkolben

F i g. 6 einen Teilschnitt durch eine Einrichtung einen reduzierten Teil 52, der in den reduzierten

zur Übersteuerung des Verstellglieds. Bohrungsteil 17 paßt, mit dem eine Abdichtung über

einen O-Ring 53 erfolgt, um Leckverluste des Druckmittels in den Gehäuseteil 11 zu verhindern.

Die Arbeitsweise und Lage des Schieberkolbens 40 wird durch einen im Gehäuse 10 unter und parallel zu dem Hauptsteuerschieber vorgesehenen Vorsteuerschieber 78 gesteuert. Dieser hat eine Bohrung 55 (Fig. 4), welche an dem von dem Gehäuseteil 11 abgewandten Ende über einen Kanal 56 mit der dritten Ringkammer 23 der Bohrung des Hauptsteuerschiebers in Verbindung steht. Bei einer Bewegung nach rechts gelangt die Bohrung 55 mit einer Ringnut 58 in Verbindung, an deren Außenseite eine vergrößerte Bohrung 59 mit einem Durchmesser vorgesehen ist, der etwas größer als derjenige der Bohrung 55 ist. An der Außenseite der Bohrung 59 ist eine zweite Ringnut 60 vorgesehen, während an dem äußeren Ende eine vergrößerte Gegenbohrung 62 mit dem Gehäuseteil 11 in Verbindung steht.

In die Bohrungen 55 und 59 ist eine Hülse 64 eingepaßt, die mit Hilfe von O-Ringen 65 und 66 dagegen abgedichtet ist. Die Hülse 64 hat an ihrem äußeren Ende einen radialen Flansch 68, der gegen die Unterseite der Gegenbohrung 62 anliegt, um die Hülse axial in dem Gehäuse 10 zu haltern. Die Gegenbohrung 62 ist abgeschlossen, während die Hülse 64 durch einen Stopfen 69 gehaltert wird, der in die Gegenbohrung 62 eingeschraubt ist. In dem Gewindestopfen 69 ist ein Hohlraum 70 vorgesehen, welcher eine Bewegung des Vorsteuerschiebers ermöglicht. In dem Hohlraum 70 ist eine Hülse 71 vorgesehen, welche zusammen mit einer Unterlegscheibe 73 einen O-Ring 74 haltert, um Leckverluste entlang dem Stift 76 zu verhindern, der durch eine Öffnung in dem Stopfen 69 zwischen dem Hohlraum 70 und dem Raum vorragt, in welchem die Verstelleinrichtung angeordnet ist.

Am inneren Ende ist der Stift 76 am Steuerkolben des Vorsteuerschiebers befestigt, welcher in einer Bohrung 79 der Hülse 64 verschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung 79 steht am einen Ende mit dem Hohlraum 70 und an dem anderen Ende mit dem Kanal 56 in Verbindung. Eine Verbindung zwischen den beiden Enden der Bohrung 79 ist zu jeder Zeit durch einen Kanal Sl in dem Kolben 78 gegeben, der sich durch den gesamten Kanal erstreckt, sowie durch Queröffnungen 80,- die eine Verbindung mit dem Raum 70 herstellen. An den Enden weist der Steuerkolben Bunde 82 bzw. 83 auf, die an der Bohrung 79 abdichtend angreifen. Zwischen diesen ist eine Ringnut 84 vorhanden. Die Hülse des Vorsteuerschiebers weist ferner Queröffnungen 86 in der Nähe des Bunds 82 auf, welche mit der ersten Ringkammer 58 in Verbindung stehen, die ihrerseits über einen Kanal 87 mit der Kammer 42 am linken Ende des Hauptschieberkolbens in Verbindung stehen. Eine weitere Öffnung 89 in der Hülse 64 verbindet die Ringnut 84 mit der zweiten Ringkammer 60, die ihrerseits durch einen weiteren Kanal 91 mit dem Ende der Bohrung 16 des Hauptsteuerschiebers in der Nähe des Flansche 49 in Verbindung steht.

Die Verstelleinrichtung für den Vorsteuerschieber weist zwei Seitenplatten 101 und 102 auf, die an ihrem oberen Ende durch zwei Abstandshalter 103 und 104 getrennt sind, die ihrerseits durch einen Lagerbock 106 getrennt sind. Diese Teile werden durch Kopfschrauben zusammengehalten, auf die nicht dargestellte Muttern in der Nähe der Seitenplatte 102 aufgeschraubt sind. Die Verstelleinrichtung wird in dem Gehäuse durch Schrauben gehaltert, beispielsweise durch eine Schraube 109 (Fig. 2), welche durch eine Bohrung 111 verläuft, die sich durch die Seitenplatten 101 und 102, die Abstandshalter 103 und 104 sowie den Lagerbock 106 erstreckt. Die Seitenplatte 102 ist in einem Abstand von dem Gehäuseteil 11 angeordnet, an welchem die Schraube 109 durch einen Abstandshalter 112 angreift, um einen Zwischenraum für die Muttern auf den Kopfschrauben 107 zu bilden. Am unteren Ende wird die gesamte Verstelleinrichtung durch Schrauben 109 gehaltert. Auf ihren Seiten werden die Seitenplatten 101 und 102 durch zwei Permanentmagnete auseinandergehalten, die entlang ihrer Kanten in der Nähe der Seitenplatten magnetisch polarisiert sind. Die Magnete sind in derselben Richtung polarisiert, so daß die Seitenplatten 101 und 102 eine entgegengesetzte Polarität haben.

Als Verstellglied der Verstelleinrichtung dient ein Anker 120, der an seinem oberen Ende verschwenkbar auf einem Schwenkzapfen 121 angeordnet ist, der von dem Lagerbock 106 getragen wird. Es ist ersichtlich, daß der Lagerbock 106 im wesentlichen umgekehrt U-förmig ausgebildet ist und in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise einen Spielraum im Zentrum aufweist, um den Anker aufzunehmen, und der sich nach unten auf jeder Seite erstreckt, um den Schwenkzapfen 121 aufzunehmen und den Anker gegen eine seitliche Bewegung entlang der Achse des Schwenkzapfens abzustützen. Deshalb ist der Anker 120 so gelagert, daß er um den Zapfen 121 verschwenkbar ist und zu der Seitenplatte 101 bzw. 102 bewegt werden kann. Eine Induktionsspule 123 ist um den Anker 120 unter den Abstandshaltern 103 und 104 und innerhalb des Zwischenraums angeordnet, welcher durch die Seitenplatten 101 und 102 und die Permanentmagnete begrenzt wird. Die Induktionsspule 123 ist als Solenoid gewickelt, so daß je nach Richtung des durch die Spule fließenden Stroms das von der Spule erzeugte Magnetfeld in Längsrichtung entlang dem Anker 120 verläuft, um einen Elektromagneten mit einem stabförmigen Eisenkern zu bilden.

Mit der Spule 123 sind zwei Leiter verbunden, die von der Spule zu den Anschlüssen auf einem Anschlußblock 126 verlaufen, welcher auf der Außenseite der Seitenplatte 101 durch Schrauben 127 befestigt ist. Die Verbindung erfolgt von den Anschlüssen auf den Anschlußblock 126 durch zwei Leitungen 129 und 130, die in einem isolierten Kabel 131 verlaufen. Um eine geeignet abgedichtete Einführung für das Kabel 131 in das Gehäuse zu bilden, ist ein Vorsprung 133 an dem Gehäuseteil 11 ausgebildet, der so angeordnet ist, daß er einen Gummiring 134 aufnehmen kann, der so zusammengedrückt ist, daß er zwischen der Wand und dem Kabel 131 abdichtet, wenn die Mutter 136 angezogen wird.

Um das von den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld auf den Anker 120 zu konzentrieren, sind an den unteren Enden der Seitenplatten 101 und 102 Polstücke vorgesehen. Es ist zu beachten, daß zum Schließen des Flußwegs des magnetischen Felds ein Luftspalt an dem oberen Ende und an dem unteren Ende des Ankers erforderlich ist. Da der Luftspalt am oberen Ende an dem Schwenkzapfen 121 angrenzt, wirkt er nur auf einen sehr kurzen Hebelarm und erzeugt praktisch keinen Einfluß auf die Bewegung des Ankers 120. Die Polstücke am unteren Ende bestehen aus zwei im wesentlichen U-förmigen Polschuhen 138 und 139, welche über die Seitenplatten

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101 bzw. 102 passen und durch Kopfschrauben 140 zierten Teil 52 angrenzenden Ende offen ist. In die-

und 141 gehaltert werden. Diese Polschuhe 138 und ser Bohrung 158 ist die Stange 160 angeordnet, deren

139 sind so angeordnet, daß nach ihrer Befestigung anderes Ende in einer Öffnung in dem Anker 120 auf den Seitenplatten 101 und 102 durch diese ein beispielsweise durch Stellschrauben 161 befestigt ist. Spalt gebildet wird, der zwischen 1 und 1,7 mm grö- 5 Die Stange 160 endet in der Mitte der Bohrung 158, ßer als die Breite des Ankers 120 an dieser Stelle ist, wo sie einen Bund 163 trägt. In der Bohrung 158 so daß eine Bewegung des Ankers nur innerhalb sind zwei Schraubenfedern 165 und 166 auf beiden dieses Bereichs möglich ist. Seiten des Bundes 163 angeordnet. Die Feder 165

Um den Anker 120 in dem Spalt zwischen den Pol- liegt zwischen dem Ende der Blindbohrung 158 und

schuhen 138 und 139 zentriert zu halten sowie um io dem Bund 163, während die andere Feder 166 zwi-

den erforderlichen Federwiderstand gegen eine Bewe- sehen der anderen Seite des Bundes 163 und dem

gung des Ankers zu bewirken, wird eine Federvor- äußeren Ende eines mit einer Öffnung versehenen

spannung entsprechend beiden Bewegungsrichtungen Stopfens 168 angeordnet ist. der am äußeren Ende

des Ankers 120 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der Bohrung 158 beispielsweise durch einen Klemm-

jeder der Polschuhe 138 und 139 mit einer Querboh- 15 ring 169 gehaltert ist. Die Federn 165 und 166 sind

rung an dem inneren Teil unter den Kopfschrauben so angeordnet, daß ihre freie Länge etwas kürzer als

140 und 141 versehen. In diese Bohrungen 144 und der Abstand zwischen ihren Anlagestellen ist, wenn 145 sind Kolben 146 bzw. 147 eingepaßt, die gegen der Schieberkolben sich in der neutralen Lage bedie angrenzenden Seiten des Ankers 120 anliegen. Die findet, so daß ein totes Spiel vorhanden ist, wodurch Kolben 146 und 147 werden durch zwei gleich aus- 20 sich der Schieberkolben in jeder Richtung aus der gebildete Schraubenfedern 148 und 149 abgestützt, neutralen Lage um einen gewissen Abstand bewegen die mit ihren äußeren Enden an zwei äußeren Kolben muß, bevor eine der Federn zusammengedrückt

150 und 151 anliegen. Die äußeren Kolben 150 und wird.

151 sind durch Justierschrauben 152 und 153 ein- Zur Betätigung des Steuerschiebers wird ein Einjustierbar, welche in die Polschuhe 138 und 139 ein- 25 gangssignal dem Anker 120 über die Spule 123 zugeschraubt sind. Durch Verdrehen der Justierschrau- geführt. Die Bewegung des Ankers 120 wird dann ben 152 und 153 kann die Vorspannung der angren- über die Stange 76 auf den Schieberkolben des Vorzenden Schraubenfedern geändert werden, so daß die Steuerschiebers 78 übertragen, um den Bund 82 re-Vorspannungskräfte abgeglichen sind, wenn der An- lativ zu der Queröffnung 86 zu verschieben. Da die ker in dem Spalt zwischen den Polschuhen zentriert 30 Ringkammer 23 direkt mit dem Auslaß 33 in Verist. Durch Drehen der beiden Justierschrauben um bindung steht, wird dann wegen der Verbindung den gleichen Betrag kann die Größe der Federvor- durch den Verbindungskanal 56 die an den Kanal 56 spannung einjustiert werden. angrenzende Seite des Bundes 82 immer auf einem

Aus der vorangegangenen Beschreibung geht her- niedrigen Druck gehalten. Wegen der Verbindung vor, daß die Verstelleinrichtung so ausgebildet ist, 35 durch den Einlaß 32 wird die Ringkammer 21 in daß die Polschuhe 138 und 139 normalerweise mit entsprechender Weise stets auf dem Förderdruck geentgegengesetzter Polarität magnetisiert sind. Wenn halten, der über den Kanal 38 eine Verbindung mit also ein elektrischer Strom durch die Spule 123 fließt, der Ringkammer 25 hat. Dieser Förderdruck gelangt wird der Anker 120 polarisiert, wobei das untere zu dem Kanal 91 und zu der Ringkammer 60, die Ende entweder ein Nordpol oder ein Südpol ist, je 4° über die Öffnung 89 mit der Ringnut 84 des Vornachdem, in welche Richtung der Strom in der Spule Steuerschiebers verbunden ist, so daß die andere Seite 123 fließt. Unter diesen Voraussetzungen bewirkt die des Bundes 82 praktisch unter dem gesamten Förder-Polarisation des Ankers 120 durch die Spule 123, daß druck steht.

der Anker von dem gleichnamigen Pol der Polschuhe Der Bund 82 hat eine axiale Länge, die etwas 138 und 139 zurückgestoßen und von dem ungleich- 45 größer als diejenige der Querbohrung 86 ist, so daß namigen Pol angezogen wird, so daß der Anker in bei Zentrierung des Bundes diese sowohl gegenüber Richtung des ungleichnamigen Pols gegen den Wi- einem Abfluß als auch einem Zufluß gesperrt ist. derstand der angrenzenden Feder gedrückt wird. Da Da die Querbohrung 86 gesperrt ist und diese Öffdie auf den Anker 120 ausgeübte magnetische Kraft nung über die Ringkammer 58 und den Kanal 87 mit proportional der Stromstärke in der Spule 123 ist, 5° der Kammer 42 in Verbindung steht, bleibt die wenn die Stromstärke unterhalb der Sättigungsstrom- Druckmittelmenge in diesem Raum konstant, und stärke liegt, und da die Federn eine solche Feder- der Schieberkolben wird in dieser Lage gehalten, konstante haben, daß eine ansteigende Kraft für ein Weil das andere Ende des Kolbens des Hauptsteuerweiteres Zusammendrücken erforderlich ist, kann die Schiebers eine Verjüngung 52 aufweist, die etwa die tatsächliche Bewegung des Ankers 120 in einer im 55 Hälfte der Fläche des in der Kammer 42 freiliegenwesentlichen linearen Weise mit der der Spule 123 den Endes beträgt, ist der Kolben dann abgeglichen, zugeführten Stromstärke erfolgen. wenn der statische Druck in der Kammer 42 etwa

Um die Verstelleinrichtung anschließen zu können, gleich der Hälfte des Förderdruckes ist. Wenn jedoch ist die Stange 76 in dem unteren Ende des Ankers der Vorsteuerschieber in F i g. 2 nach rechts bewegt geführt, wo sie beispielsweise mit Hilfe von 60 wird, wird der Bund 82 so bewegt, daß die Quer-Stellschrauben 156 festgeklemmt ist. Deshalb bewirkt öffnung 86 freigegeben wird, wodurch über die ereine Bewegung des Ankers 120 über die Stange 76 wähnten Kanäle eine Verbindung der Kammer 42 eine Bewegung des Schieberkolbens des Vorsteuer- mit dem Abfluß erfolgt. Wenn dies erfolgt ist, verschiebers 78 entlang der Bohrung 79. schiebt der am anderen Ende des Kolbens des Haupt-

Um eine Rückkopplung zwischen dem Haupt- 65 Steuerschiebers wirksame Förderdruck den Kolben

Steuerschieber 40 und der Verstelleinrichtung zu er- nach links.

möglichen, ist dessen Schieberkolben mit einer Blind- Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß eine Bewegung den

bohrung 158 versehen, welche an dem an den redu- Kolben des Hauptsteuerschiebers nach links bewirkt,

daß der Bund 44 in eine Richtung verschoben wird, in welcher die angrenzende Ringnut 45 mit dem Teil 28 fluchtet, um eine Verbindung zwischen den Ringkammern 22 und 23 zu ermöglichen. Dies dient zur Verbindung der Steueröffnung 35 mit dem Auslaß 33. Wenn der Kolben des Hauptsteuerschiebers 40 sich in dieser Lage befindet, ermöglicht eine Bewegung des anderen Bundes 46, daß die Ringnut 47 mit dem Teil 30 fluchtet, so daß eine Verbindung zwischen den Ringkammern 24 und 25 vorhanden ist. Da die Ringkammer 25 mit dem Förderdruck über den Kanal 38 verbunden ist, ermöglicht dies den Zutritt von Förderdruck von dem Einlaß 32 direkt zu der anderen Steueröffnung 36. Auf Grund der Abschrägungen 48 auf den Bunden 44 und 46 ermöglicht eine Bewegung des Schieberkolbens des Hauptsteuerschiebers 40 eine stoßfreie Drosselung der Druckmittelströmung, weshalb die Anordnung des Schieberkolbens 40 in der neutralen Lage nicht übermäßig kritisch ist und ermöglicht wird, daß die Ringkammern 21 bis 25 dadurch ausgebildet werden, daß sie in ein Gußstück eingebohrt werden können, ohne daß eine besondere Bearbeitung erforderlich ist.

Wenn der Vorsteuerschieber 78 in F i g. 2 nach links verschoben wird, gelangt in entsprechender as Weise der Förderdruck in der Ringkammer 25 über den Kanal 91 mit der Ringkammer 60 in Verbindung und von dort über die Öffnung 89 mit der Ringnut 84 auf dem Kolben des Vorsteuerschiebers. Wenn der Bund 82 nach links bewegt wird, kann das Druckmittel dann von der Ringnut 84 durch die Queröffnung 86 zu der Ringnut 58 und dann durch den Kanal 87 in die Kammer 42 fließen. Da in der Kammer 42 nun der volle Förderdruck vorhanden ist und praktisch die doppelte Fläche der effektiven Fläche auf dem anderen Ende des Kolbens ebenfalls dem Förderdruck ausgesetzt ist, wird der Kolben des Hauptsteuerschiebers 40 nach rechts verschoben. In dieser Lage tritt der umgekehrte Vorgang auf, wobei der Einlaß 32 mit der ersten Steueröffnung 35 über die Ringnut 43 verbunden ist, während die Ringnut 45 zur Verbindung der anderen Steueröffnung 36 mit der Abflußöffnung 33 dient. Wegen der Flansches 49 auf dem Kolben des Hauptsteuerschiebers, welcher ein verhältnismäßig kleines Spiel in der Bohrung 16 hat, wird die Bewegung des Kolbens gedämpft, wodurch ein zu weiter Vorschub des Kolbens verhindert wird, so daß dieser sich in gesteuerter Weise in eine eine neue Lage bewegt.

Wenn der Kolben nach einer der beiden Seitenlagen bewegt wird, würde die Rückführung des Steuerkolbens des Vorsteuerschiebers 78 in die neutrale Lage verursachen, daß der Bund 82 wieder die Queröffnung 86 abschließt und so die Kammer 42 abdichtet, wodurch ein Druckmittelfluß zu oder von diesem Raum verhindert ist und der Kolben des Hauptsteuerschiebers in der ausgewählten Lage gehalten wird.

Da der Kolben des Vorsteuerschiebers 78 über die Stange 76 durch den Anker 120 der Verstelleinrichtung bewegt wird, führt eine Stromzufuhr zu der Spule 123 zu einer Bewegung des Ankers 120 nach links. Dadurch arbeiten der Kolben des Vorsteuerschiebers und der Kolben des Hauptsteuerschiebers in der erwähnten Weise zusammen, um die erste Steueröffnung 35 an Förderdruck und die andere Steueröffnung 36 an den Abfluß anzuschließen. Wenn der Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Spule 123 fließt, bewegt sich entsprechend F i g. 2 der Anker 120 nach links, wodurch die Steueröffnung 35 mit dem Abfluß und die andere Steueröffnung 36 mit dem Förderdruck verbunden wird.

Die erwähnte Steuereinrichtung benötigt jedoch eine Rückkopplung, um die tatsächliche Lage des Kolbens des Hauptsteuerschiebers mit der Befehlslage zu verbinden, welche durch die Kräfte bestimmt ist, welche auf den Anker 120 ausgeübt werden. Diese Rückkopplung erfolgt mit Hilfe der Stange 160, die auf den Anker 120 eine vorspannende Kraft ausübt, welche der Verstellung des Kolbens des Hauptsteuerschiebers aus der zentralen Lage proportional ist. Wenn der Kolben in F i g. 2 nach links bewegt wird, drückt der mit einer Öffnung versehene Stopfen 168 die Schraubenfeder 166 gegen den Bund 163, so daß nach Überwindung des toten Spiels eine weitere Bewegung des Kolbens nach links eine erhöhte vorspannende Kraft ergibt, welche den Anker 120 nach links zu verschieben sucht. Da nach der vorangegangenen Beschreibung der Arbeitsweise der Steuereinrichtung diese Bewegung des Kolbens des Hauptsteuerschiebers nach links durch eine Bewegung des Kolbens des Vorsteuerschiebers nach rechts bewirkt wird, welche durch eine Bewegung des unteren Endes des Ankers 120 nach rechts hervorgerufen wird, ist die über die Stange 160 ausgeübte Rückkopplungskraft entgegengesetzt gerichtet und bewirkt eine Verschiebung des Ankers 120 und damit des Kolbens des Vorsteuerschiebers zurück in die zentrale Lage. Da die Eingangsgröße für den Anker 120 eine Kraft oder ein Drehmoment ist, das den Anker nach rechts zu bewegen versucht, wird diese Lage nur beibehalten, bis der Kolben des Hauptsteuerschiebers sich um einen ausreichenden Abstand nach links bewegt hat, um eine Gegenkraft auf den Anker 120 auszuüben, welche zu dessen Rückbewegung in die zentrale Lage erforderlich ist. Da diese durch die Stange 160 ausgeübte Rückkopplungskraft proportional der Verschiebung des Kolbens ist, und weil das Eingangssignal eine auf den Anker 120 ausgeübte veränderliche Kraft sein kann, ist daraus ersichtlich, daß eine lineare Beziehung zwischen diesen Größen besteht und daß der Kolben sich um so weiter bewegt, um das System in die Gleichgewichtslage zurückzuführen, je größer die auf den Anker 120 ausgeübte Kraft ist, so daß der Durchfluß von dem Einlaß zu der ausgewählten Steueröffnung 36 um so größer ist. Deshalb dient der Steuerschieber als stabiler Proportionalschieber, mit dem der Betrag und die Richtung des Druckmitteldurchflusses zu und von der einen oder der anderen Steueröffnung gesteuert werden kann.

Die Arbeitsweise des Steuerschiebers soll an Hand der F i g. 3 näher erläutert werden. Die Figur zeigt eine graphische Darstellung des aus den beiden Steueröffnungen 35, 36 austretenden Druckmittelflusses (l/min) in Abhängigkeit von der der Spule 123 zugeführten Eingangsspannung (V). Wenn an die Spule eine positive Eingangsspannung angelegt wird, beginnt unter der Annahme, daß der Steuerschieber bei einem Durchfluß Null betätigt wird, die Förderung durch die Steueröffnung 35 zunächst bei 4 Volt und folgt der Linie 182, so daß sich ein erhöhter Durchfluß mit einer erhöhten Spannung ergibt. Die Fläche links der Linie 182 zwischen dieser Linie und der Linie 183 stellt eine Hysteresis dar, wonach die zugeführte Spannung bei einer gegebenen Druckmittelströmung auf die Höhe zu verringern ist, welche durch die Linie 183 gegeben ist, bevor die Strömung

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verringert wird. Wenn das Vorzeichen der Spannung umgekehrt wird, folgt bei ansteigender negativer Spannung die Charakteristik der Linie 184 und kehrt bei abfallender negativer Spannung entlang der Linie 185 zurück. Wenn es gewünscht ist, die Flußrichtung durch die Steueröffnungen umzukehren, wobei angenommen werden soll, daß der Durchfluß durch die Steueröffnung 35 erfolgt, fällt die ausströmende Durchflußmenge auf Null, wenn die Eingangsspan-

tung ist beispielsweise in F i g. 5 dargestellt. Das Gehäuse 10 ist mit einer abgewandelten Deckplatte 190 versehen, die an ihrem unteren Ende einen Vorsprung 191 mit einer axialen Bohrung 192 aufweist. In die 5 Bohrung 192 ist ein Einsatz 194 eingepaßt, der durch eine Stellschraube 195 gehaltert wird. Der Einsatz 194 hat eine Bohrung 196, in welcher zwei Kolben 198 und 199 verschiebbar angeordnet sind, die an einem Stab 200 starr befestigt sind. Der Stab 200

nung auf +2 Volt gefallen ist. Jedoch ist es erf order- ίο weist eine Bohrung auf, in der das eine Ende eines lieh, das Vorzeichen zu ändern und dann auf —4 Volt Steuerseils 202 aufgenommen ist, das ein Bowdenzug zu gehen, bevor irgendein Durchfluß durch die an- sein kann, in welchem Falle die äußere Umhüllung dere Steueröffnung 36 beginnt. Dies kennzeichnet 203 in einer Gegenbohrung 204 im Ende des Eineinen Totgang von insgesamt 6 Volt bei einer Um- satzes 194 beispielsweise durch eine Stellschraube kehr des Durchflusses, was im allgemeinen wün- 15 205 befestigt ist. Das Steuerseil 202 kann in dem Stab sehenswert ist, um dem Operateur einen Spielraum 200 durch eine Stellschraube 207 befestigt sein. Zwizu ermöglichen. Dieser Totgang resultiert von der sehen den beiden Kolben 198 und 199 sind zwei Überlappung der Bunde und Ringnuten auf dem KoI- Schraubenfedern 209 und 210 angeordnet, von denen ben des^Hauptsteuerschiebers mit den Ringkammern das eine Ende gegen einen der Kolben 198 und 199 und stehengebliebenen Teilen in der Bohrung zusam- 20 anliegt, während die anderen Enden durch einen Abmen mit dem toten Spiel auf Grund der Federn 165 standshalter 212 getrennt sind, der in dem Stab 200 und 166. Wenn jedoch der Totgang, bevor eine der verschiebbar angeordnet ist. Der Abstandshalter 212 Federn 165 und 166 zusammengedrückt wird, bis zu hat einen Teil 213 mit verringertem Durchmesser, einer Bewegung des Kolbens zu einer Stelle verlän- welcher mit einem Querschlitz 214 fluchtet, welcher dert würde, bei welcher der Durchfluß beginnt, würde 25 in den Einsatz 194 eingeschnitten ist. Ein Greifer 216 der Steuerschieber die Charakteristik haben, welche ist an dem unteren Ende des Ankers 120 beispielsdurch den gestrichelten Teil zwischen den Linien 186
und 187 dargestellt ist. Ein derartiger Steuerschieber
würde zu einer Instabilität in der Nähe der Spannung Null neigen, und es wäre schwierig, den Durch- 30
fluß auf Null zu bringen, weil es bei der Betätigung
mit einer positiven Spannung erforderlich wäre, das
Vorzeichen zu ändern und eine negative Spannung
zuzuführen, um den Durchfluß auf Null zu reduzieren, und weil eine derartige negative Spannung genau 35 lieh, eine veränderliche Federvorspannung auf den gesteuert werden müßte, um eine Durchflußumkehr Greifer 216 und damit auf den Anker 120 auszudurch die andere Steueröffnung zu vermeiden. Des- üben. Es ist ersichtlich, daß der verjüngte Teil 213 halb bestimmt die genaue Auswahl des toten Spiels eine axiale Länge hat. die beträchtlich größer als für die Federn 165 und 166 die Breite des Totgangs die Länge des gegabelten Teils 219 ist, so daß bei zwischen den Steuerkurven in den beiden Strömungs- 40 einer zentralen Lage des Abstandshalters der Anker richtungen. entlang des vollständigen Bewegungsbereichs in bei-

Die Breite zwischen den benachbarten Linien, bei- den Richtungen bewegt werden kann, ohne daß der spielsweise zwischen den Linien 182 und 183, welche Abstandshalter berührt wird, so daß keine Wechselzu einem Hysteresiseffekt führt, tritt deshalb auf, weil wirkung mit der elektrischen Betätigung der Steuerzum Zwecke der Gewährleistung einer stabilen Ar- 45 einrichtung erfolgt.

beitsweise der Bund 82 auf dem Kolben des Vor- Eine weitere Möglichkeit zur Zufuhr eines Signals

Steuerschiebers etwas breiter als die Queröffnung 86 zu dem Anker 120 ist in F i g. 6 dargestellt, wobei zuist, damit eine zuverlässige Abdichtung der Öffnung sätzlich eine hydraulische oder pneumatische Über- und eine stabile Arbeitsweise gewährleistet ist. Des- steuerung vorhanden ist. In diesem Falle ist ein Greihalb erfordert diese Breite bei einer Verringerung 50 fer 225 an dem Anker 120 mit einer Schraube 226 oder Erhöhung des Durchflusses eine zusätzliche Be- befestigt und weist eine Bohrung auf, in die ein Ende

einer Kolbenstange 227 aufgenommen ist, die darin durch eine Stellschraube 228 gehaltert ist. Das andere Ende der Kolbenstange 227 erstreckt sich durch 55 eine Öffnung 229 in einer Deckplatte 230, die sonst wie die Deckplatte 190 des Ausführungsbeispiels in F i g. 5 ausgebildet ist. Die Deckplatte 230 hat eine axiale Bohrung 213, in welcher ein Kolben 232 gleitend gelagert ist, der starr an dem anderen Ende der 60 Stange 227 befestigt ist. Zur Abdichtung ist ein O-Ring 233 vorgesehen, damit eine Abdichtung zwischen dem Kolben 232 und der Bohrung 231 gewährleistet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kolben 232 normalerweise weg von dem AnSteuerschiebers durch andere Stellgrößen. Beispiels- 65 ker 120 durch eine Schraubenfeder 235 vorgespannt, weise kann eine manuelle Fernsteuerung verwandt Die Vorspannungskraft der Feder 235 kann mit Hilfe werden, um eine veränderliche Vorspannung auf den von Flüssigkeitsdruck auf der anderen Seite des KoI-Anker 120 auszuüben. Eine entsprechende Vorrich- bens 232 überwunden werden. Dies kann dadurch

weise durch eine Schraube 217 befestigt und weist zwei gegabelte Enden 219 auf. welche um den verjüngten Teil 213 des Abstandshalter 212 passen.

Wenn das Steuerseil 202 bewegt wird, verschiebt sich deshalb die Anordnung mit den Kolben 198,199 und dem Stab 200 in der Einsatzbohrung 196 in eine ausgewählte Lage. Da der Abstandshalter 212 durch die Federn 209 und 210 vorgespannt ist, ist es mög-

wegung des Vorsteuerschiebers entlang eines Abstands dieser Überlappung, welche Bewegung eine Änderung des Drehmoments repräsentiert, das durch den Anker 120 ausgeübt wird.

Der Anstieg der Linien 182 bis 187 wird durch die Federkonstante der Federn 148 und 149 (F i g. 2) gesteuert. Die Verwendung leichterer Federn erfordert ein kleineres Drehmoment zur Verschiebung des Vorsteuerschiebers.

Weil die Arbeitsweise des Steuerschiebers durch die Lage des Ankers 120 und durch diesen zugeführte Kräfte bestimmt ist, ermöglicht diese Ausführungsform eine zusätzliche oder alternative Betätigung des

erfolgen, daß die Kammer 236 auf der anderen Seite des Kolbens 232 über einen geeigneten Anschluß 237 und eine Leitung 238 mit einem Druckmittelvorrat verbunden wird, der in einem Kugelkörper 239 vorgesehen sein kann. Deshalb kann der Kugelkörper 239 entweder von Hand oder mit dem Fuß zusammengedrückt werden, um Druckmittel in die Kammer 236 zu drücken, um dadurch den Kolben 232 und die Stange 227 zu verschieben, so daß der Anker 120 nach links gedrückt wird, wie in F i g. 6 dargestellt ist. Eine derartige Einrichtung kann entweder dazu verwendet werden, den Anker 120 in einer Richtung aus der Nullage zu verstellen, oder um diesen in einer Richtung aus der Lage entsprechend maximalem Durchfluß in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, so daß ein verhältnismäßig niedriger Druck benötigt wird, um den Steuerschieber auf den Durchfluß Null durch die beiden Steueröffnungen zu drosseln. Wahlweise kann eine entsprechende Einrichtung vorgesehen werden, um den Anker 120 in die entgegengesetzte Richtung zu verstellen.

Daraus ist ersichtlich, daß der Steuerschieber als drosselbarer Vier-Wege-Längsschieber arbeitet, der durch einen Vorsteuerschieber betätigt wird, wobei dem Vorsteuerschieber nur eine kleine Kraft zügeführt werden muß, um den Hauptsteuerschieber zu betätigen. Der Hauptsteuerschieber übt andererseits eine Rückkopplungskraft auf den Anker aus, welcher den Vorsteuerschieber betätigt, um die Arbeitsweise des Steuerschiebers zu stabilisieren. Der Anker ist so angeordnet, daß mehrere Kräfte auf diesen ausgeübt werden können, so daß mehrere Einrichtungen zur Erzeugung eines Eingangssignals zur Steuerung des Steuerschiebers Verwendung finden können.

Claims (7)

Patentansprüche: 35

1. Steuerschieber mit einer durch eine Verstelleinrichtung betätigbaren Vorsteuerung zur Steuerung der Drücke in an gegenüberliegenden Enden eines Hauptsteuerschiebers liegenden Druckkammern, mit einer in beiden Richtungen über Federn erfolgenden Rückkopplung zwischen dem Schieberkolben des Hauptsteuerschiebers und einem pendelnd beweglichen Verstellglied der Verstelleinrichtung, gekennzeichnet durch eine beidseitige Totgangverbindung zwischen dem Hauptsteuerschieber (40) und der Rückkopplung (160,163,165,166).

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuereinrichtung ein räumlich parallel zum Hauptsteuerschieber (40) angeordneter Vorsteuerschieber (78) ist und daß sowohl der Hauptsteuerschieber (40) als auch der Vorsteuerschieber (78) über je eine Stange (160 bzw. 76) mit dem Verstellglied (120) verbunden ist.

3. Steuerschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgangverbindung durch einen Bund (163) an dem in einer axialen Blindbohrung (158) im Hauptsteuerschieber (40) liegenden Ende der Stange (160) und zwei an gegenüberliegenden Stirnflächen des Bunds (163) lose angeordneten Schraubenfedern (165, 166) gebildet ist.

4. Steuerschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Bunde (44, 46) und Ringnuten am Hauptsteuerschieber (40) sowie der Ringkammern und der stehengebliebenen Teile der Bohrung (16) des Gehäuses auf den Betrag des Totgangs abgestimmt sind.

5. Steuerschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (44, 46) eine Abschrägung (48) aufweisen.

6. Steuerschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied der Anker (120) eines Elektromagnets ist.

7. Steuerschieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (120) über ein Hilfsstellglied (198, 199, 209, 210, 217; 232, 235) durch eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Betätigungseinrichtung (202; 239) übersteuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen