DE2059076B2 - Steuerventil fuer einen doppeltwirkenden servomotor - Google Patents

Description

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So besteht z. B. beim Steuerventil für einen Servomotor mit einseitiger Kolbenstange und mit an der äußeren Stirnfläche jedes Kolbenschiebers angeordneten Steuerkammern für Steuerdruckmittel im Ventilgehäuse eine Ausgestaltung darin, daß die Kolbenschieber in einer ersten Arbeitsstellung ganz auseinandergeschoben sind, derart, daß eine Verbindung derPumpenanschlußöffnung mit den beiden Anschlußöflnungen für den Servomotor herstellbar ist und letztere Anschlußöffnungen miteinander verbunden sind. Da das vom kolbenstangenseitigen Ende des Servomotors kommende Druckmittel sich mit demjenigen von der Pumpe zur Beaufschlagung des Servomotors verbindet, kann dieser schnell ausgefahren werden.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil in dessen Neutralstellung.

Fig. 2 das Steuerventil der Fig.] in einer Arbeitsstellung und die

F i g. 3 und 4 jeweils im Längsschnitt das Steuerventil in seiner Rückholstellung und in einer anderen Arbeitsstellung.

Das Steuerventil ist in den Figuren allgemein mit 10 bezeichnet und in Fig. 1 dargestellt in Verbindung mit einem Hydrozylinder als Servomotor 12, mit einer Pumpe 14 und einem Druckmittelbehälter 16. aus welchem die Pumpe 14 das Druckmittel ansaugt.

Wie in Fig. I dargestellt, besteht das Steuerventil 10 aus einem Ventilgehäuse 18, in welchem sich eine längliche Schieberbohrung 20 befindet, die eine Mittelachse 22 aufweist. Durch ringförmige Ausnehmungen am Mantel der Schieberbohrung im Ventilgehäuse 18 werden vier axiale Kammern 26. 28, 30 und 32 gebildet, die durch Steuerbunde der in der Schieberbohrung gleitbaren Schiebereinrichtung voneinander trennbar sind. Eine in dem Ventilgehäuse 18 ausgebildete und zum Druckmittelbehälter 16 führende Anschlußöffnung 34 verbindet die Kammer 26 mit einer Leitung 36, die mit dem Druckmittelbehälter 16 in Verbindung steht. Eine Anschlußöffnung 38 für den Servomotor 12 sieht in dem Ventilgehäuse 18 mit der Kammer 28 und irit der von der Pumpe 14 kommenden Leitung 48 in Verbindung. Die zum kopfseitigen Ende 42 des Zylinders 44 des Servomotors 12 führende Leitung ist dann mit 40 bezeichnet. Die Leitung 48 mündet in eine Pumpenanschlußöffnung 46 in dem Ventilgehäuse 18, die ihrerseits mit der Kammer 30 in Verbindung steht. Schließlich ist zur Erzielung der Doppelbeaufschlagung des Servomotors 12 noch eine Anschlußöffnung 50 vorgesehen, die mit der Kammer 32 und einer Leitung 52 in Verbindung steht, die an das koibenstangcnseitige Ende 45 des Zylinders 44 des Ser\omolors M angeschlossen ist.

In der Schieberbohrung 20 ist. wie gesagt, die Schiebereinrichtung 54 gleitend gelagert, deren Längsachse ebenfalls die Mittelachse 22 ist. Die Schiebereinrichtung 54 besteht aus einem Paar von Kolbenschiebcrn 57 und 56. die zueinander verschiebbar angeordnet sind und in die in Fig. 1 dargestellte Neutralstellung sowie in die in den anderen Figuren dargestellten Stellungen gebracht werden können. Wenn sieh die Kolbenschieber in der in Fig. 1 gezeigten arbeitsunwirksamen Stellung befinden, sind die an den Enden der Kolbenschieber vorhandenen Steuerkammern 58 und 60 mit Steuerdruckmittel beaufschlagt, so daß sich die Kolbenschieber in der eingefahrenen Stellung befinden. Diese können voneinander wegbewegt werden in die in F i g. 4 dargestellte ausgefahrene Stellung, in welcher die Kolbenschieber an ihren äußeren Stirnflächen zum Anschlag an die Gehäusewände 62 und 64 des Ventilgehäuses 18 gebracht sind.

Der eine Kolbenschieber 56 besteht aus einem Steuerbund 66 mit einem Durchmesser, der dem inneren Durchmesser der durch die Ausnehmungen im Ventilgehäuse erhaltenen Stege 24 entspricht, und

weist einen rohrförmigen Abschnitt 68 mit gegenüber dem Steuerbund 66 verringertem Durchmesser auf. Der rohrförmige Abschnitt 68 umfaßt einen inneren Hohlraum 70, in den eine diesen rohrförmigen Abschnitt radial durchdringende Durchtrittsöffnung 72

bzw. mehrere solcher öffnungen im Bereich des Bohiungsgrundes des rohrförmigen Abschnittes 68 mündet, die sich in einem Abschnitt 74 mit verringertem Durchmesser zwischen dem Steuerbund 66 und einem weiteren Steuerbund im Bereich des rohrförmigen Abschnitts 68 befindet. Sind mehrere Durchtrittsöffnungen 72 vorhanden, so liegen diese alle in einer einzigen radialen Ebene des Kolbenschiebers 56.

Den Fig. 1 bis 4 kann entnommen werden, daß in sämtlichen vier Stellungen der Schiebereinrichtung 54 die Durchtrittsöffnung 72 mit der Anschlußöffnung 34 für den Druckmittelbehälter in Verbindung steht.

An seinem der Steuerkammer 58 benachbarten Ende weist der Steuerbund 66 einen vergrößerten Ringbund 76 auf, der sich an eine ihm zugeordnete Gchäuseschulter 78 anlegen kann und so die Bewegung des Kolbenschiebers 56, hervorgerufen durch eine Zufuhr von Steuerdruckmittel in die Sfeuerkammcr 58. begrenzt.

Der andere Kolbenschieber 57 weist ebenfalls einen rohrförmigen Abschnitt 80 auf, welcher einen inneren Hohlraum 82 begrenzt, in welchen sich der rohrförmige Abschnitt 68 des erstgenannten Kolben-

Schiebers teleskopartig hineinerstreckt. Wie in den F i g. 1 und 4 dargestellt ist, kann der rohrförmige Abschnitt 68 im wesentlichen in den gesamten Hohlraum 82 eingeführt werden.

In Fig.! ist dargestellt, daß auch dann, wenn sich der rohrförmige Abschnitt 68 in der eingeführten Stellung befindet, sich die einander zugekehrten freien Stirnflächen 88 und 90 der Kolbenschieber noch immer in einem gewissen Abstand zueinander befinden. Als Folge davon drückt das in der Kammer 30 befindliche Druckmittel die Kolbenschieber 56 und 57 je nach Steucrdruckbeaufschlagung auseinander.

Zwischen seinen beiden Endbereichen weist der Kolbenschieber 57 auf seinem Mantel einen Abschnitt 92 mit verringertem Durchmesser auf, durch den zwischen Kolbenschieber 57 und Ventilgehäuse 18 eine ringförmige Kammer 94 gebildet wird. Um diese Kammer 94 mit dem Hohlraum 82 des Kolbenschiebers 57 ständig zu verbinden, sind zur Mittelachse 22 geneigte Durchtiittsöl'fnungen 96 im BoIirungsgriind des rohrförmigen Abschnitts 80 vorgesehen. Diese Durehtrittsöffnungen liegen in einer einziyen Rudialcbene des rohrförmigen Abschnitts 80.

Schließlich begrenzt auch hier ein äußerer Ringbund beschriebenen Weise vergrößert, wird der Servomo-93 die Axialverschiebung des Kolbenschiebers 57 in tor in der gewünschten Weise schnell ausgefahren.
Richtung auf den Kolbenschieber 56 durch Anlage Wenn sich durch die Arbeitsbelastung der Bewe-

an eine Gehäuseschulter 95. gungswiderstand des Kolbens 97 des Servomotors 12

Zur Beschreibung der Wirkungsweise des Steuer- 5 so weit vergrößert, daß ein schneller Vorschub nicht venlils sei angenommen, daß der Servomotor 12 zu- mehr möglich ist, gelangt Steuerdruckmittel in die nächst in die Neutralstellung gebracht werden soll. Steuerkammer 60 des Steuerventils, während die Die Neutralslellung als die arbeitsunwirksame Stel- Steuerkammer 58 weiterhin entlüftet bleibt. Dadurch lung ist dann gegeben, wenn beide Beaufschlagungs- wird eine Bewegung des Kolbenschiebers 57 in die in seiten des Servomotors, also das Kolbenstangensei- io Fig.2 gezeigte Stellung bewirkt, in der der rohrförtige Ende 45 und das kopfseitige Ende 42 des Zylin- mige Abschnitt 68 stärker in den inneren Hohlraum ders 44, mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden 82 des Kolbenschiebers 57 eingeschoben ist. In diesind. In diesem Fall wird dem Steuerventil 10 Steuer- ser Stellung des Kolbenschiebers 57 ist die Verbindruckmittel zugeführt, und zwar sowohl der Steuer- dung zwischen der mit der Pumpe verbundenen kammer 58 als auch der Steuerkammer 60, so daß 15 Kammer 30 und der Kammer 32 blockiert und eine die Schiebereinrichtung 54 in ihre voll eingescho- Verbindung hergestellt zwischen der Kammer 32 und bene, in Fig. 1 gezeigte Stellung gelangt. In dieser dem inneren Hohlraum 82 über die Durchtrittsöff-Stellung steht die mit der Pumpe 14 verbundene nungen 96. Auf diese Weise ist die Kammer 32 und Kammer 30 mit keiner der auf beiden Seiten von der damit auch die Abflußseite des Servomotors 12 mit Kammer 30 befindlichen Kammern 28 und 32 in 20 dem Druckmittelbehälter 16 verbunden. Da sich da-Verbindung. Die Kammer 28 steht jedoch über den bei die Stellung des Kolbenschiebers 56 nicht veränim Durchmesser verjüngten Abschnitt 74 des KoI- dert hat, wird dem kopfseitigen Ende 42 des Zylinbenschiebers 56 mit der mit dem Druckmittelbehälter ders 44 des Servomotors 12 weiterhin Druckmittel 16 verbundenen Kammer 26 in Verbindung, wäh- zugeliefert.

rend die Kammer 32 über die Durchtrittsöffnungen 25 Ist der geschilderte Arbeitsgang beendet, so wird 96 und die Durchtrittsöffnung 72 ebenfalls mit der der Kolben 97 zurückgeholt, d. h. der Servomotor 12 Kammer 26 und damit mit dem Druckmittelbehälter wieder eingefahren. Zu diesem Zweck wird die Steu-16 verbunden ist. erkammer 60 entlüftet und der Steuerkammer 58

Soll die Kolbenstange des Kolbens 97 des Servo- Steuerdruckmittel zugeleitet, so daß sich die gesamte motors 12, d.h. also, der Servomotor ausgefahren 30 Schiebereinrichtung 54 in die in Fig. 3 dargestellte werden, so werden die beiden Steuerkammeni 58 Stellung bewegt, in welcher die Kolbenschieber 56 und 60 entlüftet. Der in der mit der Pumpe 14 ver- und 57 sich in der gleichen relativen Stellung zueinbundenen Kammer 30 befindliche Druck kann sich ander befinden, wie sie auch der in Fig. 2 dargeslellauf die Stirnflächen 88 und 90 auswirken, so daß die ten Arbeitsstellung entspricht. In der in F i g. 3 dar-Kolbenschieber 56 und 57 sehr schnell auseinander- 35 gestellten Rückführstellung des Steuerventils 10 steht gedrückt und auf Anschlag mit den Gehäusewänden die Anschlußöffnung 38 für den Servomotor mit dor 62 und 64, wie in Fig.4 dargestellt, gebracht wer- zum Druckmittelbehälter 16 führenden Anschlußöffden. In dieser Stellung der Schiebereinrichtung 54 nung 34 in Verbindung. Die Anschlußöffnung 50 für steht, wie ersichtlich, die mit der Pumpe 14 verbun- den Servomotor steht mit der rumpenanschlußöffdene Kammer 30 direkt mit den Kammern 28 und 32 40 nung 46 in Verbindung, wobei irgendwelche weitere in Verbindung, so daß der Servomotor ausgefahren Verbindungen von Ventilöffnungen durch die innewird, wobei das Druckmittel vom kolbenstangenseiti- ren Hohlräume der Schiebereinrichtung 54 auf gen Ende 45 des Zylinders 44 sich mit dem aus der Grund der gegenüber dem Druckmittel blockierte;' Kammer 30 in die Kammer 28 strömenden Druck- Kammer 94 zwischen Kolbenschieber 57 und Vent;! mittel verbindet, mit dem durch die Anschlußöffnung 45 gehäuse 18 ausgeschlossen sind.
38 und die Leitung 40 der Servomotor am kopfseiti- Sobald der Kolben 97 des Servomotors zurückge-

gen Ende 42 des Zylinders 44 beaufschlagt wird. Da holt ist, kann wieder Steuerdruckmittel in die Steuerdas vom kolbenstangenseitigen Ende 45 des Zylin- kammer 60 eingeführt werden, um die Schicbereinders 44 kommende Druckmittel die Druckmittel- richtung 54 in die Ln F i g. 1 dargestellte Neutralste!- menge zur Beaufschlagung des Servomotors in der 5° lung zurückzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 die Kolbenschieber (56, 57) in einer zweiten Ar-Patentansprüche: bcitsstellung nur zum Teil auseinandergeschoben sind derart, daß die Abflußseite des Servomotors

1. Steuerventil für einen doppeltwirkenden (12) über die Durchtrittsöffnungen (96, 72) und Servomotor, insbesondere für einen Hydrozylin- 5 die Hohlräume in den Kolbenschiebem (56, 57) der, mit einer aus mit Steuerbunden versehenen mit dem Druckmittelbehälter (16) verbunden ist Kolbenschiebem bestehenden Schiebereinrich- (F i g. 2).

tung in einem zwei Anschlußöffnungen für den 6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis Servomotor, eine Pumpenanschlußöffnung und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschiecine Anschlußöffnung für den Druckmittelbehäl- io ber (56, 57) am Außenumfang ihrer freien, der ter aufweisenden Ventilgehäuse, wobei die KoI- jeweiligen Steuerkammer (58, 60) benachbarten benschieber in einer Schieberbohrung des Ventil- Stirnfläche einen zum Anschlag an eine jeweils gehäuses relativ zueinander sowie relativ zu den zugeordnete Gehäuseschulter (78, 95) dienenden Anschlußöffnungen axial verschiebbar sind und je- Ringbund (76, 93) aufweisen,
weils gleitend ineinander teleskopierbare rohrför- 15
mige, mit Durchtrittsöffnungen für das Druckmittel versehene Abschnitte aufweisen, welche Abschnitte an den einander benachbarten Seiten der

Kolbenschieber angeordnet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schiebereinrich- 20
tung nur aus zwei Kolbenschiebern (56, 57) besteht, die durch das teleskopartige Ineinander- Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen schieben ihrer rohrförmigen Abschnitte in vier doppeltwirkenden Servomotor, insbesondere für einen definierte Stellungen — Neutralstellung und Ar- Hydrozylinder, mit einer aus mit Steuerbunden verbeitsstellungen — bringbar sind, daß die Durch- 25 sehenen Kolbenschiebem bestehenden Schiebereintrittsöffnungen (72, 96) im Bereich des Boh- richtung in einem zwei Anschlußöffnungen für den rungsgrundes des rohrförmigen Abschnittes jedes Servomotor, eine Pumpenanschlußöffnung und eine Kolbenschiebers (56, 57) jeweils in einer einzigen Anschlußöffnung für den Druckmittelbehälter auf-Radialebene liegend eine Verbindung der von weisenden Ventilgehäuse, wobei die Kolbenschieber den rohrförmigen Abschnitten umschlossenen 30 in einer Schieberbohrung des Ventilgehäuses relativ Hohlräume herstellen und daß diese Hohlräume zueinander sowie relativ zu den Anschlußöffnungen ständig über die Durchtriltsöffnungen (72) des axial verschiebbar sind und jeweils ineinander teledie Anschlußöffnung (34) für den Druckmittelbe- skopierbare rohrförmige, mit Durchtrittsöffnungen für halter (16) steuernden Kolbenschiebers (56) mit das Druckmittel versehene Abschnitte aufweisen, dem Druckmittelbehälter (16) in Verbindung ste- 35 welche Abschnitte an den einander benachbarten hen. Seiten der Kolbenschieber angeordnet sind.

2. Steuerventil nach Anspruch!, dadurch ge- Ein derartiges Steuerventil ist aus der USA.-Pakennzeichnet, daß die einander zugekehrten tentschrift 3 217 745 bekannt. Sein Aufbau wird jefreien Stirnflächen (88, 90) der Kolbenschieber doch als äußerst kompliziert erachtet, da das be-(56, 57) in sämtlichen Stellungen zueinander im 40 kannte Ventil eine relativ große Anzahl von die We-Abstand gehalten sind. gesteuerung bewirkenden Bauteilen mit dementspre-

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2 für chend vielen gepaßten Gleitflächen aufweist.

einen Servomotor mit einseitiger Kolbenstange Es liegt daher die Aufgabe vor, das Steuerventil und mit an der äußeren Stirnfläche jedes Kolben- der eingangs umrissenen Art baulich so auszubilden, Schiebers angeordneten Steuerkammern für Steu- 45 daß es weitgehend wenig steuerungsaktive Bauteile crdruckmittel im Ventilgehäuse, dadurch gekenn- und damit Paßflächen vor allem hinsichtlich einer teichnet, daß die Kolbenschieber (56, 57) in möglichst wirtschaftlichen Fertigung aufweist,
einer ersten Arbeitsstellung ganz auseinanderge- Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfinschoben sind derart, daß eine Verbindung der dungsgemäß darin, daß die Schiebereinrichtung nur Pumpenanschlußöffnung (46) mit den beiden An- 5° aus zwei Kolbenschiebem besteht, die durch das teschlußöffnungen (38, 50) für den Servomotor leskopartige Ineinanderschieben ihrer rohrförmigen (12) herstellbar ist und letztere Anschlußöffnun- Abschnitte in vier definierte Stellungen — Neutralgen (38, 50) miteinander verbunden sind stellung und Arbeitsstellungen — bringbar sind, daß (F i g. 4). die Durchtrittsöffnungen im Bereich des Bohrungs-

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 55 giundes des rohrförmigen Abschnittes jedes Kolben-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschie- Schiebers jeweils in einer einzigen Radialebene lieber (56, 57) in der Neutralstellung ganz incinan- gend eine Verbindung der von den rohrförmigen Abdergeschoben sind und dabei die Pumpcnan- schnitten umschlossenen Hohlräume herstellen und schlußöffnung (46) versperren, wobei eine Beaul- daß diese Hohlräume ständig über die Durchtrittsöffschlagungsseite des doppeltwirkenden Servomo- 60 nungen des die Anschlußöffnung für den Druckmiltors (12) über die Hohlräume in den Kolben- lelbehälter steuernden Kolbenschieber mit dem Schiebern (56, 57) und die andere Beaufschla- Druckmittelbehälter in Verbindung stehen,
gungsseite über Sleuerbunde am die Anschlußöff- Auf diese Weise wird durch die Erfindung ein nung (34) für den Druckmittelbehälter (16) sleu- Vierwegeventil geschaffen, das ohne großen bauliernden Kolbenschieber (56) mit diesem Behälter 65 chen Aufwand durch Ausnutzung von vier Relativ-(16) in Verbindung steht (Fig. 1). Stellungen der in geschilderter Weise ausgebildeten

5. Steuerventil nach einem oder mehreren der Kolbenschieber entsprechend viele Arbeitsstellungen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuläßt.