DE2059076C3 - Steuerventil für einen doppeltwirkenden Servomotor - Google Patents

Description

Schiebereinrichtung 54 gleitend gelagert, deren Längsachse ebenfalls die Mittelachse 22 ist. Die Schiebereinrichtung 54 besteht aus einem Paar von Kolbenschiebern 57 und 56, die zueinander verschiebbar angeordnet sind und in die in Fig. I dargestellte Neutralstellung sowie in die in den anderen Figuren dargestellten Stellungen gebracht werden können. Wenn sich die Kolbenschieber in der in F i g. I gezeigten arbeitsunwirk^ainen 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 weg bewegt 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 64des Venlilgehäuses 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 Siege 24 entspricht, und weist einen rohrförmigen Abschnitt 68 mit gegenüber derti Steuerbund 60 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 Bohrungsgrundes des rohrförmigen Abschnittes 68 mündet, die sich in einer Steuernut 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 füirden Druckmittelbehälter in Verbindung steht.

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

Der andere Kolbenschieber 57 woist ebenfalls einen rohrförmigen Abschnitt 80 auf, welcher einen inneren Hohlraum 82 begrenzt, in welchen sich der rohrförmige Abschnitt 68 des erstgenannten Kolbenschiebers teleskoparlig hineinerstuckt. W>e in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist, kann der rohrförmige Abschnitt 68 im wesentlichen in den gesamten Hohlraum 82 eingeführt werden.

In F i g. I ist dargestellt, daß auch dann, wenn sich der rohrförmige Abschnitt 68 in der eingeführten Stellung befindet, sich die einander zugekehrten benachbarten Ringstirnflächen 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 bo nach Stenerdruckbciiufschlagung auseinander.

Zwischen seinen beiden Endbereichen weist der Kolbenschieber 57 auf seinem Mantel eine Steuermit 92 mit verringertem Durchmesser auf, durch den /wischen Kolbenschieber 57 und Ventilgehäuse 18 cine ringförmi- b*., ge Kammer 94 gebildet wird. Um diese Kammer 94 mit dem Hohlraum 82 des 'iolbenschicbers 57 ständig /u verbinden, sind zur Mittelachse 22 geneigte Durchtrittsöffnimgen 96 im Bohrungsgrund des rohrförmigen Abschnitts 80 vorgesehen. Diese Durchtrittsöffnung«! liegen in einer einzigen Radialebene des rohrförmigen Abschnitts 80. Schließlich begrenzt auch hier ein äußerer Ringbund 93 die Axialverschiebung des Kolbenschiebers 57 in Richtung auf den Kolbenschieber 56 durch Anlage an eine Gehäuseschulter 95.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise des Steuerventils sei angenommen, daß der Sevomotor 12 zunächst in die Neutralstellung gebracht werden soll. Die Neutralstellung als die arbeitsunwirksame Stellung ist dann gegeben, wenn beide Beaufschlagungsseiten des Servomotors, also das kolbenstangenseitige Ende 45 und das kopfseitige Ende 42 des Zylinders 44, mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden sind. In diesem Fall wird dem Steuerventil 10 Steuerdruckmittel zugeführt, und zwar sowohl der Steuerkammer 58 als auch der Steuerkammer 60, so daß die Schiebereinrichtung 54 in ihre voll eingeschobene, in F i g. 1 gezeigte Stellung gelangt. In dieser Stellung steht die -.vit der Pumpe 14 verbundene Kammer 30 mit keiner der auf beiden Seiten von der Kammer 30 befindlichen Kammern 28 und 32 in Verbindung. Die Kammer 28 steht jedoch über die im Durchmesser verjüngte Steuernut 74 des Kolbenschiebers 56 mit der mit dem Druckmittelbehälter 16 verbundenen Kammer 26 in Verbindung, während die Kammer 32 über die Durchtrittsöffnungen 96 und die Durchtrittsöffnung 72 ebenfalls mit der Kammer 26 und damit mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden ist.

Soll die Kolbenstange des Kolbens 97 des Servomotors 12, d. h. also der Servomotor ausgefahren werden, so werden die beiden Steuerkammern 58 und 60 entlüftet. Der in der mit der Pumpe 14 verbundenen Kammer 30 befindliche Druck kann sich auf die Ringstirnflächen 88 und 90 auswirken, so daß die Kolbenschieber 56 und 57 sehr schnell auseinandergedrückt und auf Anschlag mit den Gehäusewänden 62 und 64, wie in Fig.4 dargestellt, gebracht werden. In dieser Stellung der Schiebeeinrichtung 54 steht, wi^ ers^:chtlich, die mit der Pumpe 14 verbundene Kammer 30 direkt mit den Kammern 28 und 32 in Verbindung, so daß der Servomotor ausgefahren wird, wobei das Druckmittel vom kolbenstangenseitigen Ende 45 des Zylinders 44 sich mit dem aus der Kammer 3& in die Kammer 28 strömenden Druckmittel verbindet, mit dem durch die Anschlußöffnung 38 und die Leitung 40 der Servomotor am kopfseitigen Ende 42 des Zylinders 44 beaufschlagt wird. Da das vom kolbenstangenseitigen Ende 45 des Zylinders 44 kommende Druckmittel die Druckmittelmenge zur Beaufschlagung des Servomotors in der beschriebenen Weise vergrößert, wird der Servomotor in der gewünschten Weise schnell ausgelahren.

Wenn sich durch die Arbeitsbelastung der Bcwegungswiderstand des Kolbens 97 des Servomotors 12 so weit vergrößert, daß ein schneller Vorschub nicht mehr möglich ist, gelangt Steuerdruckmittel in die Steuerkammer 60 des Steuer ventils, während die Steuerkammer 58 weiterhin rntlüftet bleibt. Dadurch wird eine Bewegung des Kolbenschiebers 57 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewirkt, in der der rohrförmige Abschnitt 68 stärker in Jen inneren Hohlraum 82 des Kolbenschiebers 57 eingeschoben ist. In dieser Stellung des Kolbenschieber 57 ict die Verbindung zwischen der mit der Pumpe verbundenen Kammer 30 und der Kammer 32 blockiert und eine Verbindung hergestellt zwischen der Kammer 32 und dem inneren Hohlraum 82 über die

Durchtrittsöffnungen 96. Auf diese Weise ist die Kammer 32 und damit auch die Abflußseite des Servomotors 12 mit dem Druckmittelbehälter 16 verbunden. Da sich dabei die Stellung des Kolbenschieber 56 nicht verändert hat, wird dem kopfseitigen Ende 42 des Zylinders 44 des Servomotors 12 weiterhin Druckmittel zugeliefert.

Ist der geschilderte Arbeitsgang beendet, so wird der Kolben 97 zurückgeholt, d. h. der Servomotor 12 wieder eingefahren. Zu diesem Zweck wird die Steuerkammer 60 entlüftet und der Steuerkammer 58 Steuerdruckmittel zugeleitet, so daß sich die gesamte Schiebereinrichtung 54 in die in F i g. 3 dargestellte Stellung bewegt, in welcher die Kolbenschieber 56 und 57 sich in der gleichen relativen Stellung zueinander befinden, wie sie auch der in F i g. 2 dargestellten Arbeitsstellung entspricht. In der in \"\ g. J dargestellten Rüekführstcllung des Steuerventils IO steht die Anschlußöffnung 38 für den Servomotor mit der zum Druckmittelbehälter 16 führenden Anschlußöffnimg 34 in Verbindung. Die Anschlußöffnung 50 für den Servomotor steht mit der Purnpenansehluliöffnung 46 in Verbindung, wobei irgendwelche weitere Verbindungen von Ventilöffnungen durch die inneren Hohlräume der Schiebereinrichtung 54 auf Grund der gegenüber dem Druckmittel blockierten Kammer 94 zwischen Kolbenschieber 57 und Ventilgehäuse 18 ausgeschlossen sind.

Sobald der Kolben 97 des Servomotors zurückgeholt ist. kann wieder Stcuerdruckmittcl in die Sieuerkammcr 60 eingeführt werden, um die Schicbcreinrichtung 54 in die in Fig. I dargestellte Neulralstelliing zurückzufüh-

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für einen doppeltwirkenden Servomotor, insbesondere für einen Hydrozylinder, mit einer aus zwei mit Steuerbunden versehenen Kolbenschiebern bestehenden Schiebereinrichtung in einem zwei Anschlußöffnungen für den Servomotor, eine Pumpenanschlußöffnung und eine Anschlußöffnung für den Druckmittelbehälter aufweisenden Ventilgehäuse, wobei die Kolbenschieber an ihren einander benachbarten Seiten jeweils gleitend ineinander teleskopierbare rohrförmige Abschnitte aufweisen, von denen jeder im Bereich seines Bohrungsgrundes eine Durchtrittsöffnung bzw. mehrere in einer Radialebene liegende radiale Durchtrittsöffnungen aufweist, und wobei durch selektive Druckbeaufschlagung ihrer einander abgekehrten Stirnflächen die Kolbenschieber in einer Schieberbohrung des Ventilgehäuses relativ zueinander sowre relativ zu den Anschlußöffnungen in drei Stellungen — Neutraisteilung und Arbeitssteilungen — axial verschiebbar sind, welche Stellungen jeweils in teilweise ineinandergeschobenem Zustand der Kolbenschieber in den mit Bezug auf das Ventilgehäuse beiden äußeren Lagen und in ganz ineinandergeschobenem Zusfand der Kolbenschieber in einer mit Bezug auf das Ventilgehäuse mittleren Lage der Schiebereinrichtung erhalten werden, und wobei weiterhin die einander zugekehrten, benachbarten Ringstirnflächen der beiden Kolbenschieber in sämtlichen Stellungen zueinander im Abstand gehalten sind und wobei ferner die von den rohrförmigen Abschnitten der Kolbenschieber umschlossenen Hohlräume miteinander und über die Durchtrittsöffnung des die Ansdilußöffnung für den Druckmittelbehälter steuernden Kolbenschiebers mit diesem Behälter in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu ihren drei Stellungen die Kolbenschieber (56, 57) in eine weitere Stellung bringbar sind, die in ganz auseinandergeschobenem Zustand der Kolbenschieber (56, 57) erhalten wird, daß die Verbindung der Hohlräume der rohrförmigen Abschnitte (68,80) mit dem Druckmittelbehälter (16) ständig offen ist und daß die einander zugekehrten, benachbarten Ringstirnflächen (88, 90) der Kolbenschieber (56, 57) in sämtlichen Stellungen mit der Druckmittelquelle verbunden sind.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, für einen Servomotor mit einseitiger Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschieber (56, 57) in ihrem ganz auseinandergesxhobenen Zustand eine Verbindung der Pumpenanschlußöffnung (46) mit den beiden Anschlußöffnungen (38, 50) für den Servomotor (12) herstellen (Eilgangstellung F i g. 4).

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kolbenschieber in ihrem ganz ineinandergeschobenen Zustand die Pumpenanschlußöffnung versperren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beaufschlagungsseite des doppeltwirkenden Servomotors (12) über die Hohlräume der rohrförmigen Abschnitte (68, 80) und die andere Bcaufschlagungsseite des Servomotors (12) über eine Steuernut (74) am die Anschlußöffnung (34) für den Druckmittelbehälter (16) steuernden Kolbenschieber (56) mit diesem Behälter (16) in Verbindung steht (Neutraistellung I-ig. I).

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I.

Ein derartiges Steuerventil ist in der US-PS 32 17 745 beschrieben. Es hat drei Schaltstellungen. Für viele Anwendungsfälle benötigt man aber Steuerventile mit mehr als drei Schaltstellungen, bei einem doppeltwirkenden Servomotor z. B. mit einer Neutralstellung, zwei Arbeitsstellungen für die Bewegung der Kolbenstange in der einen bzw. der anderen Richtung und eine

ίο Eilgangstellung.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher bei einem gattungsgemäßen Steuerventil mit zwei teleskopierbaren, bereits in drei Stellungen bringbaren Kolbenschiebern die Anzahl der Stellungen in einfacher Weise erhöht werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Mit iicm erfindungsgemäßen Steuerventil lassen sich vier Arbeitsstellungen erzielen; der mechanische Aufbau ist sehr einfach. Alle vier Arbeitssteliungen entsprechen präzise vorgegebenen Lagen der zwei teleskopierbaren Kolbenschieber, so daß man auch eine entsprechend präzise und gut reproduzierbare Steuerung des Druckmitteldurchsatzes erhält.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchfcii angegeben.

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

Fig. I einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil in dessen Neutralstellung,

Fig. 2 das Steuerventil der Fig. 1 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 dargestelv; ;n 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 7um 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 steht in dem Ventilgehäuse 18 mit der Kammer 28 in Verbindung. Die zum kopfseitigen Ende 42 des Zylinders 44 des Servomotors 12 führende Leitung ist dann mit 40 bezeichnet. Eine von der Pumpe 14 herkommende 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 Doppelbcaiifschlagiing des Servomotors 12 noch eine Anschlußöffnung 50 vorgesehen, die mit der Kammer 32 und einer I .citung 52 in Verbindung steht, die an das kolbcnstangjnscitige finde 45 des Zylinders 44 des Servomotors 12 angeschlossen ist.
In der Schicberbolirung 20 ist, wie gesagt, die