DE2032395B2

DE2032395B2 - Steuereinrichtung fuer ein hydraulisch betriebenes stellglied

Info

Publication number: DE2032395B2
Application number: DE19702032395
Authority: DE
Inventors: James Otto Manchester N.H. Byers (V.St.A.)
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1970-06-30
Publication date: 1978-01-05
Also published as: SE350574B; IL34445A0; DE2032395A1; JPS5012558B1; NL7008883A; GB1273297A; US3561488A; CH538054A; FR2056329A5; BE752583A; CA931855A; DE2032395C3; IL34445A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein hydraulisch betriebenes Stellglied, insbesondere einen Hydraulikmotor, mit einer Stromregleranordnung, die in der Druckmittelzufuhr zum Stellglied eine erste Drosselstelle zur Erzeugung eines Differenzdruckes und dieser nachgeschaltet eine zweite, verstellbare Drosselstelle hat, welche mit einem die Drosselöffnung regulierenden Ventilschieber mit einem Stellkolben versehen ist, bei dem wenigstens dessen in Öffnungsrichtung wirkenue Stirnfläche des Stellkolbens von einem Druck der ersten Drosselstelle beaufschlagt ist.

Bekannt ist eine derartige Einrichtung aus dem Buch «ölhydraulik« von H. Zoebl, S. 164 Abb. 155c, bei der eine Druckmittelquelle das Druckmittel durch eine fest eingestellte Drossel und anschließend über einen verstellbaren Drosselschieber zum Hydraulikmotor drückt. Eine druckabhängige Einrichtung reagiert auf die Druckdifferenz vor und hinter der festen Drosselstelle, wobei zu letzterem Druck noch die Kraft einer Feder hinzutritt, wodurch dann abhängig von diesem Differenzdruck die variable Drosselstelle so lange verstellt wird, bis die Kräfte auf beiden Seiten der druckabhängigen Einrichtung gleich sind. Durch diese Anordnung wird der Druckabfall an der festen Drosselstelle im wesentlichen auf einem Wert konstant gehalten, der durch die Charakteristik der Feder bestimmt ist. Die Drosselstellen sind im Arbeitskreis angeordnet, und es sind keine Vorkehrungen vorgesehen, die Menge des zum Motor strömenden Druckmittels zu variieren.

Weiter ist aus der US-PS 30 54 388 eine Vorrichtung mit einer Druckmittelquelle bekannt, die ü^er einen einstellbaren Steuerschieber mit dem Hydraulikmotor in Verbindung steht. Wenn die Stellung des Steuerschiebers durch ein Eingangssignal eingestellt wird, wird der Druckabfall daran mittels einer druckabhängigen Einrichtung auf einem bestimmten festen Wert gehalten. Der Druck vor dem Steuerschieber erhält dann den

bii Wert des Druckes danach zuzüglich der Kraft einer Feder. Der Unterschied dieser beiden gegeneinander wirkenden Drücke wirkt so lange einstellend auf einen Bypass, bis die Kräfte ausgeglichen sind. Die Betätigung des Steuerschiebers erfolgt hydraulisch mittels eines

h5 Strahlklappenventils, auf das das Eingangssignal einwirkt. Veränderungen im Rückstaudruck vom Hydraulikmotor her werden durch die druckabhängige Einrichtung in der Weise ausgeglichen, daß durch

Veränderungen des Bypass ein Einfluß auf den Druck vor der Drosselstelle genommen wird. Wie im vorherigen Fall ist die Regelcharakteristik somit von den Größen einer fest in die Steuereinrichtung eingebauten Feder abhängig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung eingangs aufgeführter Art so zu gestalten, daß die dem Hydraulikmotor zuströmende Druckmittelmenge ausschließlich von einem Eingangssignal abhängt und gänzlich unabhängig ist von dem Rückstaudruck, der durch unterschiedliche Belastung des Hydraulikmotor auftritt, oder von irgendwelchen Federcharakteristiken.

Diese Aufgabt wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die erste willkürlich verstellbare Drosselstel-Ie und die zweite Drossel in einem Steuerkreis liegen, der mit Druckmittel eines ersten Druckes gespeist wird, daß auf die in Schließrichtung des Ventilschiebers wirkende Stirnfläche des Stellkolbens e^;ü Vorspanndruck wirkt, der gleich oder im wesentlichen gleich einem Druck eines Arbeitsdruckmittels ίε", welcher um einen konstanter. Betrag unter dem D;uck des Steuerdruckmittels liegt, daß mit der zweiten Drossel im Steuerkreis eine Arbeitskreisdrossel derart gekoppelt ist, daß deren öffnung proportional der Öffnung der Steuerkreisdrossel ist, und daß die Ausgänge der verstellbaren Steuerkreisdrossel und der Arbeitskreisdrossel miteinander verbunden und auf den Eingang des Stellgliedes geführt sind.

Ohne jegliche Zuhilfenahme von Federn am Stellkol- ω bcn kann auf diese Weise ein Gleichgewicht am Ventilschieber hergestellt werden, da der Druck stromabwärts des Ventilschiebers stets kleiner ist als der Druck an den Stellkolbenstirnflächen, und damit muß sich der Strömungsquerschnitt der zweiten Drosselstel-Ie für den Steuerkreis auf den Wert des Druckes des Arbeitsdruckmittels einstellen, was einer Drosselöffnung in dem Maße entspricht, daß die konstante Druckdifferenz zwischen Steuerdruck und Arbeitsdruck an der ersten Drosselstelle abgebaut wird. Mit der öffnung der zweiten Drosselstelle des Steuerkreises ist die Drosselöffnung im Arbeitskreis starr proportional gekuppelt, was wegen gleicher Druckdifferenz an den Drosseln auch eine streng proportionale Strömungsmenge ergibt.

Einzig ausschlaggebend für die Strömungsmenge im Steuerkreis ist somit wegen der sich frei im Gleichgewicht einstellenden Ventilspindel die den Druckabfall bei einer bestimmten Strömungsmenge festlegende öffnung der ersten Steuerdrossel. Die Strömungsmenge im Arbeitskreis ist der Steuerströmungsmenge aber proportional. Der Druck nach der zweiten Drosselstelle, also der Gegendruck von der Last her, kann auf die Strömungsmenge selbst keinen Einfluß nehmen; durch ihn wird lediglich eine andere öffnungsweite der ^rn zweiten Drosselstelle hervorgerufen, so daß bei schwankendem Gegendruck von der Last her ein ständiges Ausgleichsspiel des Stellkolbens stattfindet.

Die Erfindung wird durch verschiedene Einzelmaßnahmen schaltungstechnischer und konstruktionstechni- hü scher Art, die Gegenstand von Unteransprüchen sind, vorteilhaft ausgestaltet. Sie wird nun anhand einiger schematisch dargestellter Ausführungsheispiele im einzelnen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt »".

Fig. 1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung durch eine erste Ausführungiform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I !-Il in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Einzelteils des in F i g. 1 gezeigten Ventilschiebers vor seinem Zusammenbau mit weiteren Einzelteilen;

F i g. 4 einen schematisierten Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

F i g. 5 einen Querschnitt durch einf π vergrößerten Ausschnitt einer Abwandlungsform der Steuereinrichtunggemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen schematisierten Querschnitt durch ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 1;

F i g. 8 einen Schnitt in der Ebene 8-8 in F i g. 7;

Fig. 9 in perspektivischer Ansicht ein Einzelteil der Steuereinrichtung aus F i g. 6 vor deren Zusammenbau;

Fig. 10 eine abgewandelte Ausführungsform eines in der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung verwendbaren Druckminderventils.

Das Gehäuse 11 in Fig. 1 enthält eine zylindrische Bohrung mit einer mittleren Ringnut 12 und zu beiden Seiten davon weitere Ringnuten 13 und 14. In der Zylinderbohrung befindet sich eine Ventilspindel 15 mit einem zentralen Kolbenteil 16, der in der neutralen Stellung der Ventilspindel mit der mittleren Ringnut 12 fluchtet. Die Ventilspindel 15 ist außerdem an ihren beiden Enden mit weiteren Kolbenteilen 17 und 18 ausgestattet. Die Ringnuten 13 und 14, die sich zu beiden Seiten des mittleren Kolbenabschnittes 16 befinden, sind durch Leitungswege 21 und 22 mit einem Spindelventil der zweiten Stufe der Steuereinrichtung verbunden. Über eine Leitung 23 ist die mittlere Ringnut 12 mit einer Druckmittelquelle 24 verbunden, in der ein Druck PX herrscht. Federn 25 und 26 in den Endräumen der zylindrischen Bohrung zentrieren die Ventilspindel 15 in dieser Bohrung. Die Endräume, in denen die Federn eingelagert sind, sind über Ableitkanäle mit einem Sumpf R für das Druckmedium verbunden. Ein Stellmotor 27 ist mechanisch mit der Ventilspindel 15 gekuppelt. Ein dem Stellmotor 27 in üblicher Weise zugeführtes Eingangssignal bewirkt eine Verstellung der Ventilspindel.

In dem Gehäuse 11 ist eine weitere zylindrische Bohrung mit Ringnuten 31 und 32 vorgesehen, die über Leitungswege 33, 34 mit einem hydraulischen Stellglied 35 verbunden sind, beispielsweise einem Hydraulikmotor. Ferner weist die zweite zylindrische Bohrung eine Ringnut 36 auf, die Verbindung mit dem Sumpf R hat, sowie eine Ringnut 37, die über eine Leitungsverbindung 38 geführt ist, dessen Hochdruckseite mit der Druckmittelquelle 24 für den Druck P1 in Verbindung steht. Der Druckmitteldruck, der der Ringnut 37 zugeführt wird, ist mit P2 bezeichnet.

In der zweiten zylindrischen Bohrung befindet sich ein Ventilschieber 41 mit Kolbenkörpern 42, 43 und 44 wobei die Kolbenkörper 42 und 44 als Stellkolben wirken. Zur linken des Ventilschiebers 41 in der Fig. 1 ist in spiegelbildlicher Anordnung zu diesem ein zweiter Ventilschieber angeordnet, dessen Teile mit denselben, lediglich mit einem Strich versehenen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Leitungen 21 und 22 führen in das linke bzw. das rechte Ende der zylindrischen Bohrung, so daß das Druckmittel mit dem darin herrschenden Druck auf die Kolbenabschnitte 42' bzw. 42 drückt. Der Raum 53 zwischen den Kolbenabschnitten 44 und 44', die einander direkt gegenüberstehen, ist mit der Leitung 38 verbunden, so daß auch in ihm der Druck P2

herrscht. Die Ringnut 32' ist mit der Ringnut 31 und die Ringnut 3V mit der Ringnut 32 verbunden. Jeder Ventilschieber 41, 4Γ ist mit einer Mittelbohrung versehen, die sich vom äußeren Ende her bis zum innersten Kolbenabschnitt 44,44' erstreckt.

Ein wesentlicher Teil der Erfindung liegt im Bereich der Ventilspindel zwischen den Kolbenabschnitten 43 und 44. Wie am besten aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, sind die Kolbenabschnitte 43 und 44 mit einem scheibenartigen Abschnitt 45 verbunden, der nahe dem Kolbenabschnitt 44 parallel zu seinen Flächen einen Schlitz 49 aufweist, so daß sich zwei voneinander getrennte, zungenförmige Stücke 47 und 48 ergeben. Der Schlitz 49 hat mit der zentralen Bohrung, die die Ventilspindel durchzieht, direkte Verbindung. Dieser Abschnitt des Ventilschiebers wird zunächst als selbständiges Teil ohne den Kolbenabschnitt 44 hergestellt, wie dies die Fig. 3 zeigt. Das Teil wird anschließend stumpf auf die eine Stirnfläche des Kolbenabschnitts 44 aufgesetzt und damit verlötet oder verschweißt.

Der Schlitz 49 bildet somit eine Kammer zwischen den beiden Zungenteilen 47 und 48. Zwei weitere Kammern 51 und 52 innerhalb der zylindrischen Bohrung werden durch die Zungenteile 47 und 48 und deren Verlängerung gebildet.

In der neutralen Stellung oder Mittelstellung des Ventüschiebers 41, die in der Fig. 1 dargestellt ist, schließt das rechte Ende des Kolbenabschnitts 44 nahezu mit der rechten Kante der Ringnut 31 ab, so daß die Ringnut gegenüber der Gehäusebohrung abgeschlossen ist. Wird die Ventilspindel 41 daraufhin nach links in F i g. 1 verschoben, wird ein erster Durchtrittsweg zwischen der Kammer 49 und der Ringnut 31 über den Rand des Kolbenabschnitts 44 hinweg geöffnet, während sich gleichzeitig ein zweiter Öffnungsweg zwischen den Kammern 51 und 52 und der Ringnut 31 auftut.

In der neutralen Stellung der Ventilspindel 41 ist der Druck in der Leitung 22, der mit P3 bezeichnet ist, gleich dem Druck P2 in der Kammer 53 zwischen den Kolbenabschnitten 44 und 44'. Dies muß notwendigerweise so sein, denn wäre der Druck P3 größer als P2, würde die Ventilspindel 41 nach links bewegt werden, wodurch dann der Durchtrittsweg aus der Kammer 49 in die Ringnut 31 geöffnet werden würde, so daß Druckmittel austreten kann. Dadurch würde dann der Druck P3 so weit abnehmen, bis er dem Druck P2 gleich ist. Würde andererseits P3 unter den Wert von P2 absinken, so würde der Ventilschieber 41 nach rechts verschoben werden, und der Druckmittelstrom würde dabei unterbrochen werden, während die Leckströmung an der ersten Drosselstelle 12, 16 dafür sorgen würde, daß der Druck P3 soweit ansteigt, bis er dem Druck P2 gleich ist. Die genau gleiche Folge tritt bei Ungleichgewicht am Ventilschieber 4Γ ein, was zur Folge hat, daß bei Gleichgewicht der durch die Drosselstelle an der Ventilspindel 15 hindurchtretende Leckfluß durch die Ventilschieber 41 und 41' hindurchströmt, wodurch beide ein wenig verschoben werden, so daß Druckmittel übi:r die Ringnuten 31 und 3Γ zu den Ringnuten 32' und 32 fließen kann. Es sei bemerkt, daß diese Strömung in keiner Weise vom Druck in den zum Stellglied 35 führenden Leitungen 33 und 34 abhängt.

Als nächstes wird angenommen, daß der Stellantrieb 27 ein Signal erhält, um das Spindelvcntil 15 nach links zu verschieben. Dies soll bewirken, daß der Druck in der Leitung 22 ansteigt, so daß dadurch der Ventilschicbcr 41 nach links geschoben wird. Es fließt dann Druckmittel aus der Kammer 49 in die Ringnut 31. Reicht der Strom aus, um den Druck P3 so weit zu verringern, daß er gleich dem Druck P2 ist, dann befindet sich der Ventilschieber 41 im Gleichgewicht. Eine bestimmte Menge des Druckmittels strömt dabei aus der Leitung 22 in die Ringnut 31. Diese Menge wird mit Q\ bezeichnet. Wie am besten aus F i g. 2 zu erkennen, geht das strömende Medium durch einen Durchtrittsweg,

ίο dessen Querschnittsl'läche proportional der Strecke A zwischen den beiden Zungenteilen 47 und 48 ist. Gleichzeitig fließt aber auch Strömungsmittel aus den Kammern 51 und 52 in die Ringnut 31. Dieser Strom geht durch einen Durchtrittsweg, dessen Querschnitts-

Ii fläche proportional dem Umfangsabschnitt ßist. Da der Druck in der Kammern 51 und 52 ebenfalls den Wert Pl hat, ist die Strömungsmenge, die von der Quelle zur Ventilspindel 41 fließt vom Verhältnis der Strömungsquerschnitte abhängig oder gleich Q\ ■ B/A. Die Ge- samtmenge, die in der zum Hydraulikmotor führenden Leitung 33 fließt, ist somit Q\ + Q\ ■ B/A, also unabhängig vorr Lastdruck im Hydraulikmotor. Jedem Eingangssignal am Stellmotor 27 entspricht eine bestimmte Strömungsmenge durch die Ventilspindel 15 der ersten Stufe und damit auch eine dazu streng proportionale Strömungsmenge, die das Spindelventi! 41 der zweiten Stufe passiert.

Es sei bemerkt, daß wie bereits an früherer Stelle erwähnt, das Spindelventil 41 der Arbeitskreisdrossel sich selbsttätig in die neutrale Stellung einstellt, so daß die Leckmenge, die die erste Steuerkreisdrossel 12, 16 passiert, hindurchtreten kann. Es ist deshalb nicht erforderlich, daß die einzelnen Kolbenabschnitte 42,43, 44 eine sehr exakte Abstandsteilung haben. Darüber hinaus hat die Abnutzung der Steuerkanten der einzelnen Kolbenabschnitte nur einen sehr kleinen oder gar keinen Einfluß. Es ist außerdem nicht erforderlich daß die Kolbenabschnitte 44 und 43 die Ringnuten 31 und 32 genau im selben Augenblick freigeben, denn der Durchfluß ist erst dann möglich, wenn beide öffnungen freigegeben sind.

Weiter ist zu vermerken, daß der Druckabfall an der ersten Steuerdrossel, am Kolbenabschnitt 16, festliegt und gleich dem Druckabfall am Druckminderventil 39 ist, der der Differenz PX — P2 gleich ist. Es sei weiter vermerkt, daß ein Totgang bei dieser Steuereinrichtung nicht auftritt. Sobald ein Signal in die Stelleinrichtung 27 eingegeben wird, fließt Arbeitsmedium in das hydraulische Stellglied. Es ist noch festzustellen, daß die Empfindlichkeit der Steuereinrichtung durch Einstellungsänderung am Druckminderventil 39 variiert werden kann. Eine Verminderung des Druckes Pl gegenüber Pl bewirkt größere Empfindlichkeit, da der Druckabfall an der ersten Steuerdrosselstelle PX-Pl ist. Pl muß jedoch groß genug sein, damit noch eine hinreichende Druckmittelmenge zum Hydraulikmotor fließen kann.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig.4 in Schemadarstellung. Hierbei wird die erste

du Drosselstelle mit Hilfe eines Strahlklappenventils 64—67 verwirklicht, das an die Stelle des Spindelventils der Einrichtung aus Fig. I tritt. Eine Druckmittclquelle 61 für das Druckmedium ist über zwei feste Drossclstellcn 62,63 mit den Düsen 64,65 des Strahlklappenventils

it-, verbunden, die sich in einer Kammer 66 befindet. Aus den Düsen ausströmendes Druckmedium wird auf gegenüberliegende Seiten einer Strahlklappe 67 gerichtet. Die Kammer 66 steht mit dem Sumpf /?dcr Anlage

in Verbindung. Ein Stellmotor 69 ist maßgebend für dij Stellung der Strahlklappe 67. In einer zylindrischen Bohrung eines Spindelventilkörpers 72 befindet sich eine Ventilspindel 71. Ringnuten 73, 74 in der Bohrungswand stehen mit dem Sumpf R in Verbindung, und außerdem sind Ringnuten 75, 76 vorhanden, die mit den gegenüberliegenden Seiten eines hydraulischen Stellgliedes 77 verbunden sind. Die Niederdruckseite eines Druckminderventils 79 steht mit einer Ringnut 78 der zylindrischen Bohrung in Verbindung, während die Hochdruckseite des Druckminderventils mit der Druckmittclquelle 61 verbunden ist. Wie auch bei dem vorher beschriebenen Beispiel ist der Druck der Druckmittelqueüe Pl, während der Druck an der Ringnut 78 in der zylindrischen Bohrung Pl ist. Der Ventilschieber 71 weist zylindrische Kolbenabschnitte 81 —84 auf. Leitungen 85 und 86 führen von den Düsen 64 und 65 auf die beiden gegenüberliegenden Enden der Ventilspindel 71. Die Ventilspindel 71 ist außerdem längs durchbohrt, so diß bei der Darstellung in Fig.4 sich ein Kanal vom linken Ende her bis zum Kolbenabschnitt 82 erstreckt. Der mit A-A bezeichnete Schnitt durch die Ventilspindel entspricht dem Querschnitt 2-2 in Fig. 1 und damit der Darstellung der F i g. 2.

Ein Begrenzungsring 88 links von der Ventilspindel 71 begrenzt deren Bewegung in dieser Richtung.

Eine zweite zylindrische Bohrung im Ventilkörper 72 beherbergt eine der Ventilspindel 71 im wesentlichen gleiche Spindel 7Γ, die lediglich in umgekehrter Richtung in die Bohrung eingesetzt ist. Die Ringnuten in der zweiten Zylinderbohrung entsprechen denen der ersten. Mit den Stirnenden der Bohrung sind die Leitungen 85 und 86 verbunden. Der Schnitt B-B ist dem Schnitt A-A gleich.

Die neutrale Stellung des Strahlklappenventils ist durch diejenige Stellung der Strahlklappe 67 festgelegt, in der der Druck in den zu den Stirnenden der zylindrischen Bohrungen führenden Leitungen gleich ist, sofern kein Druckmittel fließt oder die Mengen in den Leitungswegen 85 und 86 gleich sind. Bei Erfüllung dieser Bedingung befinden sich die Ventilspindeln 71 und 7Γ im wesentlichen in ihren neutralen Stellungen, wie sie in der F i g. 4 gezeigt sind. Würde beispielsweise die Ventilspindel 71 geringfügig nach rechts verschoben werden, dann würde Flüssigkeit aus der Leitung 85 durch die Mittelbohrung zur Ringnut 76 gelangen und damit den Druck am linken Ende der Ventilspindel 71 herabsetzen, was zur Folge hätte, daß der nun höhere Druck in der Leitung 86 die Ventilspindel 71 in ihre neutrale Lage zurückstellen würde. Der Anschlagring 88 verhindert, daß die Ventilspindel zu weit nach links verschoben wird. Für die zweite Ventilspindel 71' gilt das oben geschriebene entsprechend.

Die Menge des strömenden Druckmittels von der Quelle 61 zur festen Drossel 63 soll mit Q_x bezeichnet werden, die von der Quelle 61 zur Drosselstelle 62 mit Q2. Die Menge die der rechten Seite der Ventilspindel 7Γ zuströmt, ist Q% und die zum linken Ende der Spindel 71 Qb. Weiter wird angenommen, daß die Strahlklappe 67 nach rechts verlagert wird. Dann steigt der Druck in der Leitung 86 an und verschiebt demzufolge die Ventilspindel 71 nach links, bis sie gegen den Begrenzungsring 88 anläuft. Die Ventilspindel 7Γ wird ebenfalls nach links verschoben, und Druckmittel von der Menge Q-, strömt in die Ringnut 76'. Ist diese Strömungsmenge ausreichend, um den Druck in der Leitung 86 auf den Wert des Druckes in der Leitung 85 zu vermindern, so hat die Ventilspindel 71' ihre Gleichgewichtsstellung erreicht und kommt damit zur Ruhe. Da die Druckmittelquelle 61 beiden Drosselstellen 62 und 63 den Druck Pl zuführt und da die Drücke in den Leitungen 85 und 86 dieselben sind, folgt daraus, daß auch Q] und Q2 einander gleich sein müssen, und zwar deswegen, damit Q4 gleich Q₃ + Qi ist. Für jede Stellung der Strahlklappe 67 stellt sich deshalb eine bestimmte Strömungsmenge Qs oder Q, zur Belastung ein, unabhängig vom Druck in dem Hydraulikmotor. Die Ventilspindeln werden selbsttätig in eine bestimmte Lage gebracht, bis diese Bedingung erfüllt ist. Um also die Gesamtströmungsmenge an Druckmittel zur Belastung lediglich von der Stellung der Strahlklappe abhängig zu machen, ist es nur erforderlich, das Druckminderventil 79 so einzustellen, daß der Druck Pl gleich dem Druck in den Leitungen 85 und 86 ist. Dies wird üblicherweise durch eine derartige Einstellung des Druckminderventils 79 bewirkt, daß PZ gleich dem Druck in den Leitungen 85 und 86 ist, wenn die Strahlklappe 67 sich in ihrer neutralen Stellung befindet, wobei dann in den Leitungen 85 und 86 keine Strömung vorhanden ist. Es trifft zu, daß, wenn die Strahlklappe 67 aus der neutralen Stellung verschoben wird, um in den Leitungen 85 und 86 eine Strömung zu bewirken, der Druck in diesen Leitungen absinkt. Es trifft aber auch zu daß der Druck in einem Ventil wie in dem Druckminderventil 79 in dem Maße abfällt, in dem die Strömung durch das Ventil zunimmt. Diese beiden Veränderunger treten in ungfähr demselben Maß auf, und folglich wird durch die oben genannte Einstellung bewirkt, daß Pl etwa gleich dem Druck in der Leitung 85 bzw. 86 über den gesamten Arbeitsbereich ist. Der gesamte Druckmillelstrom zum Hydraulikmotor ist dann unmittelbar proportional ζ>5 oder Qb oder mit anderen Worten, die

)·> Strömungsmenge ist von dem Rückstaudruck in dei Belastung vollständig unabhängig.

Es ist noch festzustellen, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die einander entgegenwirkenden Drücke aul den Spindelstirnflächen beide vom Strahlklappenventi abgeleitet sind und nicht der eine von der erster Steuerdrosselstelle und der zweite vom Speisungsdruck für den Hauptdruckmittelstrom. Auch bei dieser Ausführungsform ist kein Totgang vorhanden, unc sobald ein Eingangssignal auftritt, beginnt Druckmitte zum Hydraulikmotor zu strömen. Weiter ist festzustellen, daß für Abnutzung eine automatische Kompensation vorhanden ist, da sich die Ventilschieber 71, 71 entsprechend den Strömungsmengen und den Druckabfällen selbst einstellen.

Für bestimmte hydraulische Stellglieder ist ei wünschenswert, einen Totgang zu haben, so daß sich da: Stellglied nicht eher bewegt, als bis das Eingangssigna eine bestimmte Größe erreicht hat. Eine Abwandlung der Ausführungsform der Steuereinrichtung gemä£ Fig.4 für derartige Bedingungen zeigt die Fig. 5 welche die Kammer zwischen der linken Stirnfläche de; Kolbenabschnitts 8Γ und dem Ende der zylindrischer Bohrung zeigt, in die eine Feder 89 eingesetzt ist Gleiches gilt für die entsprechende Kammer angren

w) zend an den Kolbenabschnitt 81. Es fließt also zurr hydraulischen Stellglied so lange kein Arbeitsdruckmit tcl, bis das Eingangssignal groß genug ist, daß der Drucl· in den Leitungen 85 oder 86 so weit angestiegen ist, dal die Kraft der Feder überwunden wird.

h^r> Die Fig.6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel ebenfalls mit Strahlklappenventil 94—96 als erste Steucrkrcisdrossel. Die Druckmittelquelle 91 ist mi festen Drossclstcllcn 92 und 93 verbunden, in derer

Anschluß Düsen 94 und 95 folgen, die von gegenüberliegenden Seiten auf eine Strahlklappe 96 gerichtet sind, die mit Hilfe eines Stellmotors 97 verstellbar ist. Leitungen 98 und 99 verbinden die Drosseln 94 und 95 mit einem nachgeschalteten Spindelventil.

In einem Gehäuse 101 des Spindelventils ist eine zylindrische Bohrung mit Ringnuten 102 und 103 angebracht, die mit dem Sumpf R der Einrichtung verbunden sind. Weitere Ringnuten 104 und 105 sind an den Hydraulikmotor 106 angeschlossen, während ein Ringkanal 107 über eine Leitung 108 mit der Niederdruckseite eines Druckminderventils 109 verbunden ist, das auf seiner Hochdruckseite mit der Druckmittelquelle 91 in Verbindung steht.

In der zylindrischen Bohrung befindet sich ein einziger Ventilschieber 111 mit einem Kolbenabschnitt 112 am rechten Ende, einem Kolbenabschnitt 113 am linken Ende und einem Kolbenabschnitt 114 in der Mitte. Die Enden der Zylinderbohrung sind erweitert, wobei in diesen Endkammern Ringscheiben 115 und 116 untergebracht sind. Zwischen die Ringscheiben und das Gehäuse 101 sind Federn 117 bzw. 118 eingesetzt, wodurch die Ringscheiben 115, 116 gegen die Stirnenden der Kolbenabschnitte 112, 113 gedrückt werden, so daß die Ventilspindel 111 eine mittlere Lage einnimmt. Die Leitungen 98 und 99 führen zu Gehäuseöffnungen 119, 120, die durch innere Kanäle mit den Endkammern der Zylinderbohrung in Verbindung stehen.

Bei dieser Ausführungsform ist die für den Querschnitt der zweiten Drosselstelle maßgebende Kammer aus der Ventilspindel in das Gehäuse verlegt. Ein Geäusesegment 121 ist zu diesem Zweck als gesondertes Stück angefertigt, das im fertigen Zustand in das Gehäuse eingefügt wird. Es läßt sich in seinen Einzelheiten den Fig. 7, 8 und 9 entnehmen, hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und weist eine zentrale zylindrische Bohrung zur Aufnahme des Kolbenabschnitts 114 der Ventilspindel auf. In die Endflächen sind einander diametral gegenüberliegende Sacklöcher 122 und 123 eingebracht, die mit Schlitzen 124, 125 zur Mittelbohrung hin Verbindung haben. Zusammen mit dem Kolbenkörper 114 bilden diese Löcher und Schlitze über der Ventilspindel 111 Kammern. In Fig.6 ist überdies schematisch mit gestrichelten Linien angedeutet, daß die Löcher 122 und 123 auf der einen Stirnseite Verbindung mit der öffnung 120 und die Löcher 126 und 127 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des zylindrischen Körpers 121 Verbindung mit der öffnung 119 hat. Die Enden des Gehäusesegments 121 sind von vier Aussparungen 131 bis 134 durchschnitten, die im rechten Winkel zueinander radial auswärts verlaufen. Auch diese Aussparungen bilden zusammen mit dem Kolbenkörper 114 Kammern. Diese Kammern stehen mit der öffnung 107 in Verbindung.

Das Gehäusesegment 121 wird mit flachen Stirnflächen des Gehäuses 101 fest verbunden. Es versteht sich so, daß die durch die Löcher 122, 123; 126, 127 gebildeten Kammern und die durch die Aussparung 131 —134 gebildeten Kammern alle gleichzeitig geöffnet werden, wenn die Ventilspindel 111 in der einen oder anderen Richtung verlagert wird.

Es sei nun angenommen, daß ein dem Stellmotor 97 zugeführtes Eingangssignal die Strahlklappe % nach rechts verlagert. Dadurch wird der Druck in der Leitung 98 über den in der Leitung 99 angehoben, doch geschieht zunächst nichts, bis der Druck groß genug ist, die Kraft der Feder 118 zu überwinden. Daraufhin wird die Ventilspindel 111 nach links verschoben und die Flüssigkeit kann aus der Leitung 98 durch die öffnung 119, durch die Löcher 126 und 127 und dann durch die ί Ringnut 104 zum Hydraulikmotor 106 fließen. Die Federn 117 und 118 sind so gewählt, daß ihre Häre gerade ausreicht, bei sehr geringen Signalen am Stellmotor den gewünschten Totgang zu bilden. Ist diese Schwelle einmal überschritten, so ist die Steifigkeit

ίο der Federn klein genug im Verhältnis zu den üblichen Druckunterschieden, daß der Druckausgleich nicht merkbar beeinflußt wird und die Lage der Spindel 111 sehr bald stabilisiert ist, wenn die Drücke in den Leitungen 98 und 99 im wesentlichen gleich sind und aus der Leitung 98 zum Hydraulikmotor ein bestimmter Flüssigkeitsstrom fließt. Wie auch früher wird die Strömungsmenge lediglich durch das dem Stellmotor 97 zugeführte Signal bestimmt, und sie ist vollkommen unabhängig von den Druckverhältnissen im Hydraulikmotor 106. Ebenfalls ist das Druckminderventil 109 so eingestellt, daß der Druck in der Leitung 108 dem in den Leitungen 98 und 99 gleich ist. Der Gesamtstrom des Druckmediums zum Hydraulikmotor ist dann direkt proportional der Strömungsmenge von der ersten Steuerdrossel durch die Leitung 98, wobei die Menge durch die Strömung in der Leitung 98 entsprechend dem Verhältnis der Breiten der Aussparungen 131 bis 134 zu den Breiten der Schlitze 124 bis 127 bestimmt wird, welche Breiten in Umfangsrichtung der zylindrischen Bohrung gemessen sind. Bezeichnet man die Breiten in Umfangsrichtung der Ausnehmungen mit R und die Breiten der Schlitze mit 5 sowie die Strömungsmenge durch die Leitung 98 (und die Schlitze) mit Qi· dann ist die Gesamtmenge des Druckmittelstroms Qi + Q] ■ 2R/S, da vier Aussparungen und zwei Schlitze vorhanden sind.

Eine abgewandelte Ausführungsform eines Druckminderventils ist in der Fig. 10 dargestellt und insgesamt mit 141 bezeichnet. Das Ventil weist einen

-to Kolbenkörper 142 auf, der in einer zylindrischen Bohrung verschiebbar ist und der Kolbenabschnitte 143 und 144 aufweist. Die Endkammer der Bohrung zur rechten Seite des Kolbenabschnitts 143 steht mit einer Leitung 145 in Verbindung, die für eine Verbindung mit einer Steuerdruckmittelquelle vorgesehen ist. Die Endkammer zur linken des Kolbenabschnitts 144 steht über innere Verbindungskanäle 146 im Kolben 142 mit dem Zwischenraum zwischen den Kolbenabsciinitten 143 und 144 in Verbindung. Mit diesem Zwischenraum ist eine Leitung 147 verbunden, während eine in der Zylinderbohrungswand umlaufende Ringnut 148 mit einer Druckmittelquelle Pl Verbindung hat.

Im Betrieb ist die Leitung 147 mit der Vorrichtung verbunden, deren Druck gesteuert werden soll, d. h. mit

der öffnung 78 in der F i g. 4 oder der Leitung 108 in der Fig. 6. An die Leitung 145 ist ein Bezugsdruck angeschlossen, was dem Druck in der Leitung 86 in Fig.4 und in der Leitung 98 in Fig.6 entspricht. Flüssigkeit aus der Druckmittelquelle PX beginnt zur

W) Leitung 147 zu fließen, verschiebt jedoch auch den Kolbenkörper 142 nach rechts und unterbricht damit den Flüssigkeitsstrom. Wenn der Druck PT. in der Leitung 147 unter den in der Leitung 145 zu fallen trachtet, wird der Kolben 142 nach links verschoben, wodurch der Öffnungsquerschnitt zur Ringnut 148 größer wird. Gleichgewichtsstcllurig ist diinn erreicht, wenn der Druck in der Leitung 147 gleich dem in der Leitung 145 ist, ohne daß dafür aus der Leitung 145

flüssigkeit auszuströmen braucht. Bei Verwendung lines Ventils 141 statt der Ventile 79 oder 109 wird der )ruek Pl genau gleich dem Druck in den Leitungen 86 izw. 98 gehalten, wodurch die Exaktheit der Unabhän- ;igkeit der Strömungsmenge vom Druck in dem Hydraulikmotor noch erhöht wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein hydraulisch betriebenes Stellglied, insbesondere einen Hydraulikmotor, mit einer Sromregleranordnung, die in der Druckmittelzufuhr zum Stellglied eine erste Drosselstelle zur Erzeugung eines Differenzdruckes und dieser nachgeschaltet eine zweite, verstellbare Drosselstelle hat, welche mit einem die Drosselöffnung regulierenden Ventilschieber mit einem Stellkolben versehen ist, bei dem wenigstens dessen in Öffnungsrichtung wirkende Stirnfläche des Stellkolbens von einem Druck der ersten Drosselstelle beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste willkürlich verstellbare Drosselstelle (12, 16) und die zweite Drossel (44, 49, 31) in einem Steuerkreis liegen, der mit Druckmittel eines ersten Druckes (P 1) gespeist wird, daß auf die Schließrichtung des Ventilschiebers (41) wirkende Stirnfläche des Stellkolbens (44) ein Vorspanndruck (P2) wirkt, der gleich oder im wesentlichen gleich einem Druck eines Arbeitsdruckmittels ist, welcher um einen konstanten Betrag unter dem Druck des Steuerdruckmittels CPl) liegt, daß mit der zweiten Drossel (44, 49, 31) im Steuerkreis eine Arbeitskreisdrossel (44, 51, 52, 3Ϊ) derart gekoppelt ist, daß deren öffnung proportional der öffnung der Steuerkreisdrossel (44, 49, 31) ist, und daß die Ausgänge der verstellbaren Steuerkreisdrossel und der Arbeitskreisdrossel miteinander verbunden und auf den Eingang des Stellgliedes (35) geführt sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Steuerkante aufweisende Ventilschieber (41) in einer mit Druckmitteldurchströmöffnungen (31, 37) versehenen zylindrischen Bohrung eines Gehäuses (11) angeordnet ist, wobei die Steuerkante mit einem Rand einer Druckmitteldurchströmöffnung (31) gleichzeitig die Steuerkreisdrossel (44, 49, 31) und die Arbeitskreisdrossel (44,51,52,31) bildet.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekernzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt der Arbeitskreisdrossel (44,51,52,31) größer als der der Steuerkreisdrossel (44,49,31) ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste willkürlich verstellbare Drosselstelle als Schieberventil (12, 15—18) ausgebildet ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste willkürlich verstellbare Drosselstelle als Strahlklappenventil (64—67; 94—%) ausgebildet ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspanndruck (P2) von der Arbeitsdruckmittelzuführung (24; 61) abgenommen wird.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck (Pi) und der Arbeitsmitteldruck (P2) von einer einzigen Druckmittelquelle (24; 61) stammen und letzterer durch ein Druckminderventil (39; 79) von ersterem abgeleitet ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspanndruck (P2) vom Steuerdruck (Pl) abgeleitet ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 5 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer von zwei Seiten über Düsen (64, 65; 94, 95) anströmbaren Stellklappe (67; 96) versehenes Strahlklappenventil vorgesehen ist, wobei der eine Düsendruck der Steuerdruck und der andere Düsendruck der Vorspanndruck ist.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, für ein doppeltwirkendes hydraulisches Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Druckmittelziiführungen (33, 34) zum hydraulischen

ίο Stellglied (35) gleiche Einrichtungen vorgesehen sind.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilschieber (41, 41') in eine zylindrische Bohrung eines Gehäuses (M) spiegelbildlich eingesetzt sind, wobei der Vorspanndruck (P2) auf den Zwischenraum (53) zwischen den Schiebern (41,4Γ) wirkt.