DE2224573C3 - Ventileinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens eines doppeltwirkenden hydraulischen Servomotors - Google Patents

Ventileinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens eines doppeltwirkenden hydraulischen Servomotors

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DE2224573C3
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Description

Die Erfindung geht aus von einer Ventileinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens eines doppeltwirkenden hydraulischen Servomotors von der im überbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.
Bei einer bekannten Ventileinrichtung dieser Art (US-PS 30 99 289) wird der Zufluß des Druckmittels zum Zylinder eines Servomotors durch ein Zumeßventil beeinflußt, das nur die Aufgabe hat, den Druck in den Leitungen, in denen das Druckmittel dem Zylinder des Servomotors zugeführt wird, zu steuern, Werin aber die Richtung der vom Kolben zu übertragenden Kraft wechselt oder die Größe der Last selbst starken Änderungen unterliegt, wie es z. B, bei Hydraulikmotoren auf landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Geräten der Fall ist, so ist es notwendig, daß sowohl die zum Zylinder strömende Rruckmitlelmenge gesteuert wird als auch beide Seiten des Zylinders unter Druck gehalten werden. Dabei muß dafür gesorgt werden, daß die Bewegungen nicht ruckartig, sondern langsam beginnen und enden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Ventileinrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine ruckartige Arbeitsweise des Servomotors vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale vorgesehen.
Durch das gleichzeitige Verschieben der beiden Kolbenschieber wird einerseits der Zufluß der Druckflüssigkeit zu der einen Seite des Servomotors freigegeben, andererseits der Abfluß der Druckflüssigkeit von der anderen Motorseite so gesteuert, daß stets beide Kolbenseiten unter Druck gehalten werden und eine unkontrollierte Bewegung des Koläens des Servomotors in keiner Richtung möglich und damit eine ruckartige Arbeitsweise verhindert ist Die Sitzventile, deren Öffnungsgrad von dem Drosselventil von Hand durch Verschieben der Kolbenschieber beeinflußbar ist, erlauben es, die Durchflußmenge und damit die Geschwindigkeit des Kolbens des Servomotors zu beeinflussen, was vorteilhaft ist, wenn mehrere Ventileinrichtungen und ihnen zugeordneten Servomotoren, auch solche unterschiedlicher Größe, vorgesehen sind.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in Fig.3 durch eine bevorzugte Ausführungsform, wobei zwei erfindungsgemäße, jeweils einem Servomotor fest zugeordnete Ventileinrichtungeri vorgesehen sind,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. *.,
F i g. 3 die Ventileinrichtungen nach F i g. 1 im Grundriß und
Fig.4 einen in vergrößerter Darstellung gezeichneten Ausschnitt aus F i g. 1.
Zu der dargestellten Ausführungsform gehört eine Hauptgrundplatte 10, die ein Ventilgehäuse, eine Unterstützung für eine Pumpe 12 und eine Abdeckung für eine Öffnung eines Getriebegehäuses einer Zugmaschine oder einer anderen kraftbetätigten Vorrichtung bildet. Zu der Pumpe 12 gehört ein Zahnrad 14, das nach dem Verbinden der Grundplatte 10 mit dem Getriebegehäuse der Zugmaschine od. dgl. mit einem der Zahnräder in dem Getriebegehäuse kämmt. Die Pumpe trägt ferner ein Einlaßfilter 16, das nach unten in das Getriebegehäuse hineinragt, das einen Vorrat einer hydraulischen Flüssigkeit enthält.
Auf der Grundplatte 10 ist ein Ventilgehäuse 18 angeordnet, das zwei richtungsbestimmend arbeitende Ventileinrichtungen als Vierwegeventile 24, 25 enthält, von denen das eine durch einen Betätigungshebel 20 und das andere durch einen Hebel 22 gesteuert wird. Jedes dieser Vierwegeventile ist einem Servomotor fest zugeordnet. Jeder der beiden Hebe! ist mittels einer Achse 23 auf einem Ansatz 21 des Ventilgehäuses 18 drehbar gelagert Jedes dieser Vierwegventile ist so ausgebildet, wie es in Fig.2 bezüglich des Ventils 25 dargestellt ist. Das Ventilgehäuse 18 weist zwei Bohrungen 26 und 28 auf, in denen jeweils ein Kolbenschieber 30 bzw, 32 gleitend geführt ist Durch den Betätigungshebel 22 werden die beiden Kolbenschieber gegenüber der in Fig.2 gezeigten neutralen
Stellung in entgegengesetzten Richtungen bewegt. Es sind seitliche Einlaßkanäle 31 vorgesehen, die zu jeder Ventübohrung führen und durch einen Kanal 33 in der Grundplatte 10 mit der Förderseite der Pumpe 12 verbunden sind. Weiterhin sind seitliche Auslaßkanäle "> 34 vorgesehen, die gemäß Fig. 1 durch einen Kanal 36 mit einem Sumpf verbunden sind. Gemäß F i g. 1 ist am unteren Ende des Ventilgehäuses 18 ein Anschlußklotz 38 befestigt, der gemäß F i g. 1 und 2 für jedes der Ventile 24 und 25 mit zwei Motoranschlußkanälen 40 iu und 42 versehen ist, die mit einem Servomotor 124 in Verbindung stehen. Diese Kanäle sind gleichachsig mit den Kolbenschiebern angeordnet und mit den Bohrungen 26 und 28 über Ventilsitze 44 und 46 verbunden. Ferner sind seitliche Kanäie 48 und 50 vorgesehen, die π über Kanäle 52 und 54, in welche Rückschlagventile 56 und 59 eingeschaltet sind, in Verbindung mit den Motoranschlußkanälen 40 und 42 stehen. Wird der Betätigungshebel so bewegt, daß der Flüssigkeitsstrom zu einem der Motoranschlußkanäle 40 und 42 gelangen -'o kann, wird entweder der seitliche Kanal 48 oder der seitliche Kanal 50 mit den Einlaßkanälen Ji über eine Ringnut 63 des Kolbenschiebers 30 oder über eine Ringnut 65 des Kolbenschiebers 32 verbunden. Die Ringnuten 63 und 65 können mit V-förmigen Einkerbun- 2=> gen 67 versehen sein, um das Zumessen geringer Durchsatzmengen der Flüssigkeit zu verbessern.
Die Ventilsitze 44 und 46 werden normalerweise durch Sitzventile 58 und 60 geschlossen gehalten, die durch Drosselventile 62 und 64 gesteuert werden, «> welche sich zusammen mit den zugehörigen Kolbenschiebern 30 und 32 gegenüber ihrer Mittelstellung nach rechts bewegen.
Einer der Kolbenschieber, z. B. der Kolbenschieber 30, weist eine Anordnung von Ringnuten 66 auf, die mit r> einem unter Federspannung stehenden Rastglied 68 zusammenarbeiten, um diesen Kolbenschieber jeweils in einer von drei verschiedenen Stellungen festzuhalten. Durch Zuführen von Druckflüssigkeit über einen Kanal 70 kann uas Rastglied außer Eingriff mit diesem i< > Kolbenschieber gebracht werden.
Gemäß F i g. 1 ist in die Grundplatte 10 tin durch ein Vorsteuerventil betätigbares Ventil 72 eingebaut, das dazu dient, die Zufuhr von Druckflüssigkeit von der Pumpe 12 aus zu dein Ventilgehäuse 18 zu steuern. Das ■»> Ventil 72 ist in einer Bohrung 74 gleitend geführt und arbeiiet mit einem Sitz 76 zusammen, um die Verbindung zwischen dem Kanal 33 und einer Kammer 78 geschlossen zu halten, die über einen Auslaßkanal 79 in Verbindung mit einem Flüssigkeitsbehälter steht Der 5ii Körper des Ventils 72 weist eine Drosselöffnung 80 auf, über die die durch den Einlaßkanal zugeführte Druckflüssigkeit zu der Bohrung 74 gelangen kann, um auf die nach oben gerichtete innere Stirnfläche des Ventils 72 zu wirken, wobei auf dieses Ventil außerdem >ί eine Feder 82 wirkt, die es normalerweise gegen den Sitz 76 vorspannt Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Teile ist jedoch die Schließfläche de«; Ventils 72 über Kanäle 84, 86, 88 und 90 entlastet, und die Drosselöffnung 80 bewirkt einen Druckabfall des Flüssigkeits- κι Stroms,' der so groß ist, daß das Ventil in seiner Öffnungsstellung gehalten wird und die Druckflüssigkeit über den Sitz 76 zu der Kammer 78 strömen kann. Wenn einer der Kolbenschieber 32 gegenüber seiner in F' i g, 1 gezeigten Stellung bewegt wird, wird der durch die f· * Kanäle 84, 86, 8« und 90 seinen Weg nehmende Flüssigkeitsstrom unterbrochen. Sobald keine Flüssigkeit mehr durch die Drosselöffnurig 80 strömt, wird das Ventil 72 durch die Feder 82 zur Anlage an dem Sitz 76 gebracht
Weiterhin ist ein druckempfindliches Vorsteuerventil 92 vorgesehen, das in einem ortsfesten Bauteil 94 gleitend geführt ist welches in die Bohrung 74 eingebaut ist und durch einen Kappenteil 96 in seiner Lage gehalten wird. Eine Feder 98 ermöglicht es dem Vorsteuerventil 92, sich nach oben zu bewegen, sobald in der Bohrung 74 ein vorbestimmter Druck erreicht wird; wenn dies geschieht, kann zunächst Flüssigkeit in eine Kammer 100 entweichen, die durch Kanäle, z. B. die in Fig. 3 angedeuteten Kanäle 102, mit dem zu dem Rastglied 68 führenden Kanal 70 verbunden ist Wenn in der Bohrung 74 ein noch höherer Druck herrscht bewegt sich das Vorsteuerventil 92 so weit nach oben, daß Flüssigkeit über den Auslaßkanal 104 entweichen kann, so daß das Ventil 72 unter diesen Umständen als Überdruckventil zur Wirkung kommt
In Fig 4 ist das dem Kolbenschieber 30 des Ventils 25 zugeordnete Sitzventil 58 ·''-, Beispiel für die Ausiaßzumeßveniile vergrößert dargestellt, vor denen auch den drei übrigen Kolbenschiebern 30 und 32 je eines zugeordnet ist Das Sitzventil 58 weist eine ziemlich große Drosselöffnung 106 auf. so daß die Druckflüssigkeit auf seine Schließfläche wirken kann. Der Ventilkörper ist in einer Bohrung 108 des Ventilgehäuses gleitend geführt Es sind Kanäle 110 vorgesehen, welche die Bohrung 108 zwischen dem Ventilsitz 44 und dem Auslaßkanal 3-1 überbrücken. Am Ende der Bohrung 108 ist ein kleinerer Ventilsitz 112 vorgesehen, der gegenüber dem Ventilsitz 44 angeordnet ist und normalerweise durch das Drosselventil 62 geschlossen gehalten wird. Dieses Ventil weist Rippen 114 auf, mittels welcher es in einer Längsbohrung 116 des Ventils 58 gleitend geführt ist und die ein Auflager für eine Vorspannfeder 118 bilden, die das Ventil 58 und das Drosselventil 62 gegen die zugehörigen Sitze vorspannt
Das Drosselventil 62 ist mit einem Fortsatz 120 versehen, der von der Drosselöffnung 106 so weit entfernt ist, daß er erst dann beginnt den Querschnitt der Drosselöffnung zu verkleinern, wenn das Drosselventil 62 so weit bewegt worden ist, daß an seinem Sitz 112 der maximale Durchtrittsquerschnitt vorhanden ist. Etwa bei dieser Stellung des Drosselventils 62 nähert sich der Fortsatz 120 der Drosselöffnung 106, und sobald der Flüssigkeitsdurchsatz der Drosselöffnung im Vergleich zum Flüssigkeitsdurchsatz an dem Ventilsitz 112 hinreichend verkleinert worden ist, bewegt sich das Sitzventil 58 schnell nach links, wodurch der freie Querschnitt der Drosselöffnung 106 weiter verkleinert wird und die Flüssigkeit ungehindert von dem Mr'oianschlußkanal 40 aus über die Kanäle 110 zu dem Auslaßkanal 34 strömen kann. Bevor dies geschehen ist, strömte die ges:inte Flüssigkeit durch Ji^ Drosselöffnung 106 und den Ventilsitz 112. Hierbei wird der Durchtrittsquerschnitt des Ventilsitzes 112 natürlich durch die konische Form des Drosselventils 62 sowie durch das Ausmaß der Verlagerung dieses Ventils bestimmt, die eintritt, wenn der Kolbenschieber JQ nach rechts bewegt wird.
Die beschriebene Venlileinrichtung ermöglicht ein sehr allmähliches Zumessen der aus dem Motoranschlußkanal entweichenden Flüssigkeit innerhalb eines erheblichen Bewegungsbereichs des Kolbenschieber. Während einer solchen Bewegung wird ein Druck iii dem anderen Motoranschlußkanal und in dem Einlaßkanal aufrechterhalten, da zwischen den Kanälen 31 und
48 oder 50 eine öffnung von größerem Querschnitt vorhanden ist. Dieser Druck wirkt auf das Überdruckventil 92, das sich öffnet, um Druckflüssigkeit zu der Kammer 100 und über die Kanäle 102 und 70 zu dem Rasiglied 68 gelangen zu lassenf damit Gewähr dafür besteht, daß die genaue Steuerung der Kolbenschieber durch das Rastglicd nicht behindert wird.
Beim Steuern von als doppeltwirkende Zylinder ausgebildeten Servomotoren 124, die ständig in einer Richtung durch die Schwerkraft belastet sind, ist es häufig erwünscht, eine Einrichtung vorzusehen, die verhindert, daß sich die Last allein unter der Wirkung der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit senkt, die höher ist als die Geschwindigkeit, mit der die durch die Pumpe zugeführtc Druckflüssigkeit das unbelastete Ende des Zylinders füllt; Gewöhnlich ist ein gesondertes Gcwichtsausgicichsventil vorgesehen, welches das Ausströmen von Flüssigkeit aus dem belasteten Ende des Zylinders verhindert, bis sich in der Leitung zum Zuführen der Druckflüssigkeit ein vorbestimmter erheblicher Druck aufgebaut hat. Um die Ventilcinrichtung dieser Aufgabe anzupassen, ist es nur erforderlich, in dem Kolbenschieber einen kleinen Hilfskolben vorzusehen.
Gemäß Γ i g. 2 weist der untere Kolbenschieber 32 an seinem rechten Ende eine BohrungSi auf,die über einen
ι Kanal 53 mit dem Einlaßkanal 31 zum Zuführen der Druckflüssigkeit in Verbindung steht. In der Bohrung 51 ist ein Kolben 55 gleitend geführt, der nach rechts durch eine Feder 57 vorgespannt ist, die schwächer ist ais die Vorspannfeder 118 des Drosselventils 64. Werden die
ίο Kolbenschieber verstellt, um die Last durch Ablassen von Flüssigkeit über den Motoranschlußkanal 42 zu senken, kann somit das Drosselventil 64 nicht allein durch den Kolben 55 und die Feder 57 geöffnet werden. Vielmehr ist es zusätzlich erforderlich, daß sich in dem
|V iEinlaßkanal 31 ein erheblicher Druck aufbaut, um den Kolben 55 in der in F i g. 2 gezeigten Stellung zu halten und so die Kraft der Feder 118 zu überwinden und das Drosselventil 64 zu öffnen. Auf diese Weise wird ein plötzliches j Jcrabfallen einer schworen [.axt vorhinHnrl.
jo und es ist erforderlich, die Last dadurch zwangsläufig zu senken, daß im Sinne einer Abwärtsbewegung der Last ein erheblicher Überdruck aufgebracht wird.
I Herzu 3 Blatt Zcichntinccii

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Ventileinrichtung zum Steuern der Bewegungsrichtung des Kolbens eines doppeltwirkenden r> hydraulischen Servomotors, mit zwei durch einen Betätigungshebel im Ventilgehäuse verschiebbaren Kolbenschiebern, die in Bohrungen geführt sind, von denen jede mit einem seitlichen Einlaß- und einem seitlichen Auslaßkanal sowie einem Motoranschluß- in kanal verbindbar ist, wobei jeder Kolbenschieber eine Ringnut aufweist, über die der Einlaßkanal mit dem zugehörigen Motoranschlußkanal verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenschieber (30, 32) gleichzeitig, aber in entgegengesetzten Richtungen verschiebbar sind, daß jedem Motoranschlußkanal (40, 42) ein zum Servomotor (124) hin öffnendes Rückschlagventil (56, 59) vorgeschaltet ist, daß in Parallelschaltung zu jedem RttLJcschlagventil (56, 59) ein unter dem Einfluß des vom Servomotor (124) zurückkommenden Druckmittels öffnendes federbelastetes Sitzventil (58, 60) angeordnet ist, dessen Sitzventilkörper eine Drosselöffnung (106) aufweist, in die zur Veränderung ihres Durchtrittsquerschnitts der Fort- r> satz (120) des Drosselkörpers eines durch den Kolbenschieber (30, 32) in seine Offenstellung überführbaren, eine Zweigverbindung zum Auslaßkanal (34) herstellenden, in Schließrichtung federbelasteten Drosselventils (62,64) einschiebbar ist
2. Ventilf nrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitze (112) der Drosselventile (62, 64) kleiner als die Sitze (44, 46) der federbelasteten Sitzventiie f*S, 60) und ihnen entgegengesetzt gerichtet sind. r>
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper der federbelasteten Sitzventile (58, 60) und die Drosselkörper der federbelasteten Drosselventile (62, 64) durch eine gemeinsame Feder (118) in Richtung auf ihre Ventilsitze (44,46,112) vorgespannt sind.
4. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahme des Drosselkörpers des einen Drosselventils (62) durch den zugehörigen Kolbenschieber (32) über einen in diesem verschiebbaren Kolben (55) erfolgt, der auf seiner vom Drosselventil (64) abgewandten Seite unter dem Druck im Einlaßkanal (31) steht.
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DE2224573B2 DE2224573B2 (de) 1978-05-18
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GB1393682A (en) 1975-05-07
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CA967074A (en) 1975-05-06
US3734129A (en) 1973-05-22
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ZA722665B (en) 1973-11-28
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