DE1955926A1

DE1955926A1 - Mit Steuerdruck arbeitende Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE1955926A1
Application number: DE19691955926
Authority: DE
Inventors: Walter Kropp; Rudolf Richter
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-11-06
Filing date: 1969-11-06
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1303258A; US3748967A; FR2069149A5

Description

( A 4o9) LINDEAKTIENGESELLSCHAFT

den 27. Juni 1969

Nit Steuerdruck arbeitende stelleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine mit willkürlich wählbarem Steuerdruck arbeitende stelleinrichtung zum willkürlichen Verstellen einer Vorriohtung» beispielsweise eines Ventils,eines Schiebers, oder der Stellvorrichtung eines Antriebes« vorzugsweise eines stufenlos verstellbaren« insbesondere hydrostatischen Getriebes· Die Stelleinrichtung arbeitet mit einem vom Steuerdruck beaufschlagten Kolben« der gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist· Bei den bisher bekannten Einrichtungen ist der Kolben mit der zu verstellenden Vorriohtung verbundene Am Kolben und dessen Führung selbst oder an der Verbindung mit der zu verstellenden Vorrichtung können dabei Reibungskräfte auftreten· Ferner können an der zu verstellenden Vorriohtung selbst Widerstandskräfte gegen Verstellbewegingen oder im Sinne einer Verstellbewegung wirkende Kräfte« beispielsweise Rück-

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stellkräfte, auftreten. Diese Kräfte wirken mit der Kraft der Feder zusammen Einem bestimmten Steuerdruck entspricht Jedoch nur dann eine bestimmte Verschiebung des Kolbens und somit eine bestimmte Zusammendrückung der Feder« bei der die Kraft der Feder der vom Steuerdruck hervorgerufenen Kraft das Gleichgewicht hält« wenn nicht zusammen mit der Kraft der Feder weitere Kräfte auf den Kolben einwirken» Bei den bisher bekannten Einrichtungen war es Jedoch nicht möglich« diese Kräfte auszuschalten·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde« eine stelleinrichtung zu schaffen« die von Reibkräften in der stelleinrichtung oder im übertragungsgestänge und von Rückstellkräften an der zu verstellenden Vorrichtung unabhängig ist·

Bei der Stelleinrichtung gemäß der Erfindung betätigt der vom Steuerdruck beaufschlagte Kolben ein Ventil« welches den Zu- und Abfluß aus einem Verdrängungsraum steuert« in den ein mit der zu verstellenden Vorrichtung verbundener Arbeitskolben eintaucht« wobei das zweite Widerlager der Feder« also dasjenige Widerlager der Feder« welches nicht mit dem vom Steuer·* druok beaufschlagten Kolben zusammenwirkt« abhängig von der Lage des Arbeltskolbens verschiebbar ist. Bei dieser Anordnung befindet sich der vom Steuerdruck beaufschlagt« Kolben bei Jedem Betriebs zustand« in dem die vom Steuerdruck auf den Kolben

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ausgeübte Kraft der Federkraft das Gleichgewicht hält, in der gleichen Lage im Gehäuse, nämlich in der Lage, in der das mit dem Kolben verbundene Ventil geschlossen ist oder eine andere vorbestimmte Lage einnimmt. Die Lage des Arbeitskolbens ist jedoch von der Größe des Steuerdrucks abhängig und bestimmt die Zusammendrückung der Feder, die auf den vom Steuerdruck beaufschlagten Kolben - der im folgenden Steuerkolben genannt wird wirkt. Die Lage des Arbeitskolbens wird wiederum durch das Flüssigkeitsvolumen bestimmt, das mittels des vom Steuerkolben gesteuerten Ventils in den Verdrängungsraum eingelassen oder aus diesem abgelassen wird. Kräfte, die auf den Arbeitskolben einwirken, werden von diesem Flüssigkeitsvolumen aufgenommen, haben jedoch keinen Einfluß auf den Steuerkolben.

Ein wesentlicher weiterer Schritt der Erfindung löst die Aufgabe, einen einfachen Aufbau aus wenigen Bauteilen zu erzielen. Gemäß diesem wesentlichen Schritt der Erfindung ist vorgesehen, daß der vom Steuerdruck beaufschlagte Kolben derart mit Ringnuten versehen ist, die mit Ringnuten in der Bohrung, in der der Kolben verschiebbar ist, zusammenwirken, daß er einen Steuerschieber bildet, wobei das Ventil, welches den Zufluß oder Abfluß aus dem Ver-

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drängungsraum steuert, durch diesen Steuerschieber gebildet ist. Die Verbindung zwischen dem vom Steuerdruck beaufschlagten. Kolben und dem Ventil besteht somit darin, daß der Kolben und das bewegliche Bauteil des Ventiles ein einheitliches Werkstück bilden. Dadurch ist der geringstmögliche Bauaufwand erzielt. Gleichzeitig wird die größtmögliche Punktionszuverlässigkeit erzielt, da alle Bauteile entfallen, die zu irgendwelchen Störungen Anlaß geben könnten.

Ruht auf dem Arbeitskolben von der zu verstellenden Vorrichtung her eine Last und soll dieser nur ausgehend von einer Endlage verstellt werden, genügt ein Steuerkolben mit einer Feder gemäß der Erfindung. Ruht auf dem Arbeitskolben nicht schon von der Vorrichtung her eine Last, muß eine Last durch eine zweite Feder aufgebracht werden. Soll der Arbeitskolben ausgehend von einer Neutrallage aus nach beiden Richtungen durch je einen aufgebrachten Steuerdruck verstellbar sein, ist es zweckmäßig, wenn beiderseits des Arbeitskolbens je ein Steuerkolben mit einem Ventil gemäß der Erfindung, einem Verdrängungsraum und einer Feder angeordnet ist. Zur Vereinfachung des Bauaufwandes kann jedoch auch auf

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einer Seite des Arbeitskolbens ein entsprechend beaufschlagter Steuerkolben vorgesehen sein, der ein entsprechendes (Vierkanten-) Ventil beaufschlagt, wobei dann der Arbeitskolben entsprechend beiderseits von Federn belastet ist·

In Weiterausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Federn vorgespannt sind und in einer der Neutrallag· der zu verstellenden Vorrichtung zugeordneten Lage des Arbeitskolbens ihre Lage kleinster gespeicherter Energie einnehmen·

Zum Verdrängen des Arbeitskolbens gegen die Kraft der Feder und die Kraft der zu verstellenden Vorrichtung muß ein Druckölstrom zur Verfügung stehen, der durch das Ventil gesteuert wird und von einer Druokmittelquelle, beispielsweise einer Hilfspump·, zur Verfügung gestellt wird·

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele,teils im Schnitt« teils sohematiseh, dargestellt· Figur 1 zeigt eine Stellvorrichtung »it mechanischer Rückführung in die Neutralstellung

Figur 2 zoigt eine Stelleinrichtung mit hydraulischer Rückführung in die Neutraleteilung.

Die Pumpe 1 saugt aus einem Tank 2 an und fördert in eine

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Leitung 3« die durch ein Druckbegrenzungsventil 4 abgesichert ist. Sind alle Abflüsse aus der Leitung 3 verschlossen« fördert die Pumpe im Umlauf über das Druckbegrenzungsventil 4 in den

Tank zurück· An die Leitung 3 sind zwei willkürlieh zu betätigende steuerdruokregler 5 und 6 angeschlossen« deren in

der Zeichnung nicht mehr näher dargestellte Betätigungsvorsein können, richtungen derart miteinander verbunden MlÄJft* daß Jeweils nur einer der beiden Steuerdruokregler 5 oder 6 betätigt werden kann· Bei Betätigung des üteuerdruokreglers 5 wird der Druck in der Leitung 7 auf ein willkürlich wählbares Maß eingestellt und entsprechend wird bei Betätigung des Steuer·· druokreglers 6 der Druck in der Leitung 8 auf eia willkürlich verstellbares Maß eingestellt· Die Leitung 7 mündet in einen Steuerzylinder 9« in dem ein Steuerkolben Io verschiebbar ist· Der Steuerkolben Io ist unmittelbar mit dem Ventilschieber 11 verbunden« der zwei Kanten 12 und 13 aufweist und in der Ventilbohrung 14 verschiebbar ist· Die Ringkammer 13 steht über eine Zweigleitung 16 mit der Leitung 3 in Verbindung. In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Steuerkolbens Io ist dieser so weit naeh in der Zeichnung rechts verschoben, daß die Kante 13 die Verbindung des Ringraumes 15 mit dem Abflußkanai 17 freigibt, der in den Verdrängungsraum 18 führt· Ist der Steuerkelben Io etwas weiter nach in der Zeichnung links verschoben, verschließen die beiden Kanten 12 und 13 die Bohrung 14« so daß in den Kanal 17 weder Flüssigkeit ein«

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strömen noch aus diesem Flüssigkeit abströmen kann. Ist der Steuerkolben Io nooh weiter nach in der Zeichnung links verschoben, gibt die Steuerkante 12 die Verbindung zwisohen dem Kanal 17 und dem Raun 19 frei, der über die Leitung 2o mit dem druoklosen Tank 2 in Verbindung steht· Zn den Verdrängungsraum 18 tauoht der Arbeitskolben 21 ein, dessen in der Zeiehnung nleht mehr dargestelltes mittleres Teil mit der zu verstellenden Vorrichtung verbunden ist· Der Arbeitskolben 21 liegt gegen einen Federteller 22 an, gegen den sieh eine Feder 23: abstützt, die sieh mit ihrem anderen Ende gegen einen anreiten Federteller 24 abstützt. In der in der Zeichnung dargestellten Lage, in der beide Federteller 22 und 24 gegen das Gehäuse anliegen, nimmt die vorgespannte Feder 23 ihre Lage geringster, im Betrieb möglicher gespeicherter Energie ein·

Verschiebungen des Steuerkolbens Io werden durch einen Druckbolzen 25 auf den Federteller 24 übertragen«! Weil die in der Zeichnung linke Seite des Druckbeizens 25 von dem Druck, der in der Verdrängungskammer 18 herrseht, beaufschlagt 1st, jedoch eine Kraftwirkung durch diesen auf die Stirnfläche des Bolzens 25 wirkenden Druck vermieden werden soll, ist der Bolzen mit einem Schulterten 26 versehen, dessen Ringfläche genau gleich der Stirnfläche des Bolzens 25 ist· Durch eine Bohrung in dem Druokbolzen 25 wird der Zylinderraum 28 mit dem gleichen

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Druck beaufschlagt, wie er in dem Verdrängungsraum 18 herrscht, während der gegenüberliegende Zylinderraum 29 durch die Zweigleitung 3o, die an die Leitung 2o angeschlossen ist, drucklos gehalten wird· Somit werden die durch den Druck der Flüssigkeit in dem Verdräng ungsraum 18 auf die Stirnfläche des Druokbelzens 25 wirkenden Kräfte ausgeglichen·

Auf der in der Zeichnung lixiken Seite des Arbeitskolbens 21 sind die gleichen Bauteile angeordnet, wie die beschriebenen auf der rechten Seite des Arbeitskolbens 21 angeordneten· Die auf der linken Seite aage ordne ten Bauteile sind mit Bezugs· zeichen versehen, die um den Wert Einhundert größer sind als die entsprechenden Bauteile auf der in der Zeichnung rechten Seite des Arbeltskolbens 21·

Die Wirkungsweise ist folgendeι

Sind beide Steuerdruckregler 5 und 6 unbetätigt oder ifet die gesamte Anlage drucklos, weil die Pumpe 1 nicht fördert, sind die Leitungen 7 und 8 drucklos. Folglich herrscht in den Verdrängungsräumen 18 und 118 auch kein Druok, so daß der Arbeitskolben 21 zwischen den Federn 22 und 123 eingespannt ist· Die Länge des Arbeitskolbens 21 ist auf die im Gehäuse vorgesehenen Anschläge für die Federteller 22 und 122 ent«* sprechend abgestimmt· Wird über den Steuerdruokregler 5 und die Leitung 7 der Zylinder 9 mit Druok beaufschlagt, so wird

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der Steuerkolben la aus dem Zylinder 9 verdrängt· Daduroh wird durch das Ventilteil 11 die Verbindung zwischen dem Kanal 17 und dem Raum 19 und damit der Abflußleitung 2o hergestellt· Ba gleichzeitig der Kanal 117 über das Ventilteil 111 mit dem Kanal 116 in Verbindung steht« wird der Arbeitskolben 21 duroh die in den Verdrängungsraum 118 strömende Flüssigkeit naoh in der Zeichnung rechts verdrängt und verdrängt aus dem Arbeitsraum 18 duroh den Kanal 17 und die Leitung 2o Flüssigkeit· Da· ^ duroh wird aber die Feder 22 zusammengedrückt, so daß nunmehr die Feder fi5 mit einer erhöhten Kraft über den Druokbolzen 25 auf den Steuerkolben Io wirkt· sobald diese Kraft der Kraft das Gleichgewicht hält, die durch den Steuerdruck im Zylinder auf den Steuerkolben Io ausgeübt wird, nimmt der Steuerkolben eine Lage ein derart» daß er mit den Kanten 12 und 15 seines Ventilteils 11 die Bohrung 14 abschließt und somit den Abfluß und den Zufluß aus dem Verdrängungsraum 18 abschließt· Damit hat der Arbeitskolben 21 die Lage erreicht, die duroh den μ

Steuerdruck in der Leitung 7 bestimmt ist· Wird der Druck in der Leitung 7 nunmehr abgesenkt« verschiebt sich der Steuer· kolben Io naoh in der Zeichnung rechts« so daß die Pump· 1 über die Leitungen 3 und 16, das Ventilteil 11 und den Kanal Flüssigkeit in den Verdrängungeraum 18 fördert, so daß dor Arbeitekolbon 21 aus diesem verdrängt wird· Dabei nimmt die Zusaanoadrüokung de# Feder 2? ab« Infolgedessen verschiebt sich trotz des verringerten Druckes in dt» Zylinder 9 dor üteuer-

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kolben wieder naeh links« bis die Kanten 12 und 13 die Bohrung 14 abahließen. Damit kommt dann der Arbeitskolben 21 wiederum zur Ruhe in einer Lage« in der die Kraft der Feder der Tom ^Steuerdruck auf den Steuerkolben Io ausgeübten Kraft das Gleichgewicht hält·

Bei der in Figur 2 dargestellten Auagestaltungsform ist der Arbeitskolben 21 auf seiner in der Zeichnung linken üeite mit einem Fortsatz 31 versehen« der in einer Büchse 32 verschiebbar ist« die ihrerseits in der Zylinderbohrung 34 verschiebbar ist ο Die Feder 123 liegt dabei gegen einen JPederteller 35 an« der gegen die Büchse 32 anliegt« aber gegenüber der inneren Bohrung der Büchse 32« in der der Fortsatz 31 verschiebbar ist« vor· springt« so daß der Kolbenfortsat* 31 sich gegen den Feder·· teller 35 legen kann· In der Neutrallage des Arbeitskolbens liegt die Büchse 32 mit ihrer recht»» stirnfläche gegen die Schulter 37 des Gehäuses an» Wird der Arbeitskolbea 21 durch eine Kraft naoh in der Zeichnung linkt gedrückt« wirkt der in dem Verdrängungsraum 118 anstehende Druck auf den gesamten Querschnitt« der die Zylinderbehrung 34 ausfüllt· Da dieser Querschnitt größer 1st als der stirnquersohnitt des Arbeite· kolbens 32,wird somit bei gleichen Flüssigkeitsdruck in den Terdr&ngungskaioaern 118 und 18 auf den Arbeitskolben 21 eine Kraft ausgeübt in Richtung einer Verschiebung in dessen Neutral lage· Wird andererseits durch eine äußere Kraft der Arbeits-

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kolben 21 nach In der Zeichnung rechts gedrückt» wirkt auf die rechte Stirnfläche des Arbeltskolbens 21 der Druck in dem Verdrängungsraum 18, auf der linken Seite wirkt jedoch nur auf die stirnfläche des Kolbenfortsatzes 31 der Druck in dem Verdrängungsraum 118, der gleich ist dem Druck in dem Verdrängungsraum 18· Da die atirnf lache des Kolbenfortsatzes 31 kleiner 1st als die stirnfläche des Arbeifrskolbens 21 an sieh, überwiegt somit die auf die stirnfläche des Arbeitskolbens 21 von dem Druck ausgeübte Kraft» die auf die Stirnfläche dos Kolbenfortsatzes 31 ausgeübte Kraft, so daß wiederum der Kolben 21 in seine Neutrallage zurückgeführt wird. Der Raum vor der rechten Stirnseite der Büchse 32 wird durch eine Leitung 39 drucklos gehalten· Im übrigen entspricht die Bin* richtung gemäß Figur 2 der Einrichtung gemäß Figur 1«1

I- Patentansprüche Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche ■

l.JMit willkürlich einsteuerbarem Steuerdruck arbeitende ^^ Stelleinrichtung mit einem Kolben, der gegen die Kraft einer Feder verschiebbar ist, zum willkürlichen Verstellen einer Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Steuerdruck beaufschlagte Kolben (lo, llo) ein Ventil (H, 111) betätigt, welche den Zu- und Abfluß aus einem Verdrängungsraum (18 bzw. 118) steuert, in den ein mit der zu verstellenden Vorrichtung verbundener Arbeitskolben (21) eintaucht und 4*e4-daß das Widerlager (22, 122) der Feder (25, 123) abhängig von der Lage des Arbeitskolbens (21) verschiebbar ist.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Steuerdruck beaufschlagte Kolben (lo, Ho) als Steuerschieber ausgestaltet ist, der zusammen mit Ringräumen in der Bohrung das Ventil (11, Hl) bildet.

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3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitskolben (21) doppelseitig ist und beiderseits je ein ein Ventil (11, 111) betätigender Kolben (lo, llo) und je eine Feder (23, 123) angeordnet sind."

h. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 für eine Vorrichtung, die von einer Neutrallage aus in beide Richtungen verstellbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (23, 123) vorgespannt sind und in einer der Neutrallage der zu verstellenden Vorrichtung zugeordneten Lage des Arbeitskolbens (21) ihre Lage kleinster gespeicherter Energie einnehmen.

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Le e rs e ι τe