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Steuerventil Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere
ein hydraulisches Steuerventil, das durch eine Drehbewegung, eine lineare Bewegung
und eine zusammengesetzte Bewegung aus den oben erwähnten zwei Bewegungsarten betätigt
wird. Dieses Steuerventil ist ferner mit einer Rückkoppelungseinrichtung versehen,
durch welcher die von einer hydraulischen Servo-Betätigungseinrichtung ausgehende
Bewegung auf das Steuerventil ruckgekoppelt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Servo-Steuerventil
von einer einfachen Konstruktion und mit einer genauen Arbeitsweise zu schaffen,
das je nach Anforderung der hydraulischen servobetätigten Einrichtung in der Lage
ist, eine Drehbewegung oder eine lineare Bewegung in Abhängigkeit von der
linearen
Bewegung oder der Drehbewegung oder einer aus den linearen und Drehbewegungen zusammengesetzten
Bewegung, zu erzeugen, die von einer Servo-Betätigungseinrichtung ausgehen.
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Das Servo-Steuerventil soll ferner mit einer Rückkoppelungsein richtung
versehen sein, um die Bewegungen auf das Steuerventil rückzukoppeln, die von der
hydraulischen -Servo-Betätigungseinrichtung ausgehen.
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Obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuerventil für eine
hydraulische Servo-Betätigungseinrichtung der drehenden Ausführung gelöst, das gekennzeichnet
ist durch a) ein Gehäuse, das an einer Stelle neben seinem einen Ende mit einem
Abschnitt, der einen Ventilteil darstellt, und an einer Stelle neben seinem gegenüberliegenden
Ende mit einem Abschnitt versehen ist, der einen Verteiler-Teil bildet; b) eine
Drucköl-Einlaßöffnung und eine Drucköl-Auslaßöffnung, die beide mit dem Ventil-Teil
verbunden sind; c) eine Spindel, die in dem Gehäuse frei verschiebbar und drehbar
konzentrisch gelagert ist'und d) zwei Ölkanäle, die in der Spindel axial ausgearbeitet
sind und sich von dem Ventil-Teil bis zu dem Verteiler-Teil erstrecken, wobei die
in der Spindel ausgebohrten Ölkanäle jeweils mit langen Nuten verbunden sind, die
am Außenumfang der Spindel ausgebildet sind und gegenüber dem Ventil-Teil in dem
Gehäuse hin offen sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Steuerventil
ferner mit einer Rückkoppelungseinrichtung versehen, welche zwei Riemenscheiben
sowie einen endlosen Riemen aufweist, der über die Riemenscheiben gespannt ist.
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WeitereMerkmale der Erfirdung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich
beschrieben9 wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden
Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen
können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden0
Es zeigen: Fig. 1 einen Längs schnitt eines Ausführungsbeispiels des Steuerventils
gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2A eine Seitenansicht der Spindel, die in
dem in Fig, 1 gezeigten Steuerventil verwendet wird; Fig. 2B eine Querschnittsansicht
der Spindel entlang der Ebene, die durch die Linie 2B=2B in Fig. 2A angedeutet ist;
Fig. 2C eine Querschnittsansicht der Spindel entlang der Ebene, die durch die Linie
2C-2C in Figo 2A angedeutet ist; Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Ventilabschnitts
der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung entlang der Ebene, die durch die Linie III"III
angedeutet ist; Fig. 4 einen Längsschnitt einer Modifikation des in Fig. 1 gezeigten
Steuerventils; Fig. 5 eine Querschnittsansicht der in Fig0 4 gezeigten Steuereinrichtung
entlang der Ebene, die durch die Linie V-V angedeutet ist;
Fig.
6 eine Seitenansicht einer Buchse, die in dem in Fig. 1 gezeigten Steuerventil verwendbar
ist; Fig. 7 eine Querschnittsansicht der in Fig. 6 gezeigten Buchse entlang der
Ebene, die durch die Linie VII-VII angedeutet ist; Fig. 8 einen Längsschnitt eines
weiteren Ausführungsbeispiels des Steuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht des Ventilabschnitts der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung
entlang der Ebene, die durch die Linie IX-IX angedeutet ist; Fig. 10 eine Querschnittsansicht
der Rückkoppelungseinrichtung, die in der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung vorgesehen
ist, und zwar entlang der Ebene der Linie X- X.
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Es wird nun auf Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung bezug genommen.
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Das Servo-Steuerventil 10 gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein
Gehäuse 1 auf, das mit einer Drucköl-Einlaßöffnung 5, einer Drucköl-AuslaBöffnung
6 und einer Spindel 3 versehen ist. Die Spindel 3 enthält 2 Ölkanäle 7 und 8, die
parallel zueinander in axialer Richtung der Spindel 3 ausgebohrt sind, welche im
Gehäuse 1 bldicht gelagert ist.
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Das Gehäuse 1 ist in seiner einen Hälfte (z.B. der linken Hälfte)
mit einem Abschnitt, der einen Ventilteil 25 darstellt und in seiner anderen Hälfte
(z.B. der rechten Hälfte) mit einem Abschnitt versehen, der einen Verteiler-Teil
4 bildet. In der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion setzt sich-dieser Verteiler-Teil
4 zusammen aus zwei Kammern 4A und 4B, von denen eine jede über passende Rohrleitungen
(nicht gezeigt), die an den entsprechenden
Anschlußöffnungen 22
oder 23 angeschlossen werden, mit einer erwünschten hydraulischen Servo-Dreheinrichtung
verbunden ist, z.B. hydraulischen Betätigungskammern an den beiden Seiten des hydraulischen
Betätigungszylinders.
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Die Spindel 3 führt nicht nur eine relative Drehbewegung in bezug
auf das Gehäuse 1 aus, sondern auch eine geradlinige oder lineare Bewegung in axialer
Richtung des Gehäuses, denn sie ist im Gehäuse 1 verschiebbar und öldicht gelagert.
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Der eine in der Spindel in ihrer axialen Richtung ausgebohrte Ölkanal
7 ist an seinem einen Ende (gemäß der Zeichnung dem linken Ende) gegenüber dem Ventilteil
25 offen, wobei sich dieses eine Ende unterhalb der Druckol-Einlaßöffnung befindet,
und an seinem anderen Ende (gemäß der Zeichnung dem rechten Ende) ist er gegenüber
der linken Ölkammer 4A des Verteiler-Teils 4 offen. Der andere Ölkanal 8 mündet
an seinem einen Ende (dem linken Ende gemaß der Zeichnung) in den Ventilteil 25
ein und an seinem anderen Ende (dem rechten Ende gemäß der Zeichnung) in die rechte
Ölkammer 4B des Verteiler-Teils 4. Diese Ölkanäle 7 und 8 sind mit dem Ventilteil
25 mittels radial verlaufender Ölkanäle 7A und 8A verbunden, die wiederum mit langen
Nuten 31 und 32 kommunizieren, welche am Außenumfang der Spindel 3 ausgebildet sind.
Die beiden Ölkanäle 7 und 8, die e Drucköl-Einlaßöffnung 5 und die Drucköl-Auslaßöffnung
6 sind gegenseitig so angeordnet, daß wenn der Ölkanal 7 über die lange Nut 31 mit
der Drucköl-Einlaßöffnung 5 verbunden ist, der Ölkanal 8 mit der Drucköl-Auslaßöffnung
6 kommuniziert, und wenn umgekehrt der Ölkanal 7 mit der Drucköl-Auslaßöffnung 6
verbunden ist, kommuniziert der Ölkanal 8 mit der Drucköl-Einlaßöffnung 5. Die langen
Nuten 31, 32 liegen beispielsweise in spiralförmiger Form vor, wie in Fig. 2A gezeigt
ist.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Drucköl-Einlaßöffnung 5 des Gehäuses
1 mit einer Ölöffnung 34 einer Bohrung 33 verbunden, die im Gehäuse 1 ausgebildet
ist, und zwar über einen radial verlaufenden Kanal 5A. Ferner ist die Drucköl-Auslaßöffnung
6 über einen radial verlaufenden Kanal 6A und einem bogenförmigen Kanal B mit den
zwei Ölöffnungen 35 und 36 der Bohrung 33 verbunden.
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Die Ölöffnungen 34, 35 und 36 des Gehäuses 1 und die langen Nuten
31 und 32, die am Außenumfang der Spindel 3 ausgebildet sind, sind gegenseitig zueinander.so
angeordnet, daß wenn die Spindel 3 aus ihrer neutralen in Fig. 3 gezeigten Stellung
heraus im Uhrzeigersinn gedreht wird, die langen Nuten 31 bzw. 32 auf die Ölöffnungen
34 und 36 des Gehäuses 1 treffen, und wenn umgekehrt die Spindel 3 entgegen dem
Uhrzeigersinn gedreht wird, treffen die langen Nuten auf die Ölöffnungen 35 bzw.
34.
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Wenn beim Betrieb des Steuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung
die Spindel 3 aus ihrer in Fig. 3 gezeigten Stellung heraus im Uhrzeigersinn gedreht
wird, und treffen die langen Nuten 31 der Spindel auf eine Ölöffnung 94, die mit
der Drucköl-Einlaßöffnung 5 kommuniziert, und gleichzeitig trifft die lange Nut
32 auf eine Ölöffnung 36, die mit der Drucköl-Auslaßöffnung 6 in Verbindung steht.
Die Folge davon ist, daß Drucköl in die linke Ölkammer 4A des Verteilers 4 eingeführt
wird, und zwar über die Öl-Einlaßöffnung 5, den radial verlaufenden Kanal 5A, die
Ölöffnung 34, die lange Nut 31 und die Ölkanäle 7A und 7.
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Gleichzeitig wird Drucköl in der rechten Ölkammer 4B des Verteilers
4 über die Öl-Auslaßöffnung 6, die Ölkanäle 8 und 8A, die lange Nut 32, Ölöffnung
36, den bogenförmigen Kanal 6B und den radial verlaufenden Kanal 6C abgelassen.
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Wenn dagegen die Spindel 3 aus ihrer neutralen Stellung heraus entgegen
dem Uhrzeigersinn gedreht wird, trifft die lange Nut 31 der Spindel auf die Ölöffnung
35, die mit der Öl-Auslaßöffnung 6 kommuniziert, während die lange Nut 32 auf die
Ölöffnung 94 trifft, die mit der Öl-Einlaßöffnung 5 in Verbindung steht.
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Dadurch wird das Verhältnis der Ölzuführung und-Abführung zu und von
dem Verteiler-Teil 4 gerade umgekehrt zu dem Fall, daß die Spindel 3 im Uhrzeigersinn
rotiert. Die Folge davon ist, daß Öl in die rechte Ölkammer 4B des Verteilers 4
eingeführt und aus der linken Ölkammer 4A abgeleitet wird. Aufgrund der Ausführung
der spiralförmigen langen Nuten 31 und 32 ist es daher möglich, dass gleiche Arbeitsvorgänge
durch eine lineare Bewegung der Spindel 3 in ihrer axialen Richtung (d.h. durch
eine Gleitbewegung) ausgeführt werden können.
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Fig. 4 zeigt eine Modifikation des in Fig. 1 dargestellten Steuerventils,
bei der eine Buchse 2 am linken Ende des Gehäuses 1 befestigt ist. Die Innenseite
der Buchse 2 steht in öldichter Berührung mit dem Außenumfang der Spindel 3.
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Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist die Buchse 2 an ihrem Außenumfang
mit drei spiralförmigen langen Nuten 11, 12 und 13 versehen. Die mittlere Nut 12
steht in Verbindung mit der Drucköl-Einlaßbffnung 5, und die anderen Nuten 11 und
13 sind über die Ölkanäle 6A und 63 mit der Drucköl-Auslaßöffnung 6 verbunden.
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Diese drei spiralförmigen Nuten 11, 12 und 13 der Buchse 2, die in
das Gehäuse 1 eingesetzt ist, und die Ölkanäle 7 und 8 der Spindel 3 bilden daher
den Hauptteil des Steuerventils 10 der modifizierten Ausführung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In der Fig. 5 ist die Spindel 3 des Steuerventils 10 in einer neutralen
Stellung dargestellt. Wenn die Spindel aus ihrer neutralen Stellung heraus im Uhrzeigersinn
gedreht wird, trifft die spiralförmige lange Nut 12 auf den ölkanal 8A, und die
Drucköl-3 0 9 8 5 0 / 0 4 3 8
Einlaßöffnung 5 kommt über die Ölkanäle
8A und 8 in Verbindung mit der rechten Ölkammer 4B des Verteiler-Teils 4, wodurch
Öl in die Ölkammer 4B strömt. Gleichzeitig trifft die spiralförmige Nut 11 auf den
Ölkanal 7A, und die Drucköl-Auslaßöffnung 6 wird in Kommunikation mit der linken
Ölkammer 4A des Verteiler-Teils 4 gebracht, und zwar über den Ölkanal 6A, die Nut
11 und die Ölkanäle 7A und 7, wodurch das Öl in der Ölkammer 4A abgeleitet wird.
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Die Zuführung und Ableitung des Drucköls zu und von den beiden Ölkammern
4A und 4B des Verteiler-Teils 4 hat zur Folge, daß Öl in eine hydraulische Servo-Betätigungseinrichtung
eingeführt und aus dieser herausgeleitet wird, z.B. in bzw. aus en Ölkammern an
beiden Seiten eines Kolbens in einem hydraulischen Zylinder.
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Wenn andererseits die Spindel aus ihrer neutralen Stellung heraus
gemäß Fig. 5 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, trifft die spiralförmige lange
Nut 12 auf den Ölkanal 7A, und die spiralförmige lange Nut 13 trifft gleichzeitig
auf den Ölkanal 8A, was zur Folge hat, daß das Drucköl in die Ölkammer 4A des Verteiler-Teils
4 eingeführt und aus dessen Ölkammer 4B abgeleitet wird.
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Ein ähnliches Ergebnis kann dadurch erreicht werden, daß man die Spindel
3 in ihrer axialen Richtung relativ zum Gehäuse 1 verschiebt. Das heißt, daß wenn
man gemäß Fig. 6 die Spindel 3 entlang ihrer Achse nach rechts bewegt, der Ölkanal
7A der Spindel 3 auf die spiralförmige lange Nut 11 trifft, um Öl abzuleiten, und
ferner der Ölkanal 8A auf die spiralförmige lange Nut 12 trifft, um Öl einzuführen,
wodurch das Drucköl aus der Ölkammer 4A über den Ölkanal 7 abgeleitet und in die
Ölkammer 4B über den Ölkanal 8 eingeführt wird. Wenn umgekehrt die Spindel 3 entlang
ihrer Achse nach links bewegt wird, trifft der ölkanal 7 auf die spiralförmige lange.Nut
12, um Öl einzuführen,
und der Ölkanal 8A, kommuniziert mit der
spiralförmigen langen Nut 13, um Öl abzuleften, so daß die Ölkammer 4A über den
Ölkanal 7 mit Öl gefüllt und die Ölkammer 4B über den OI-kanal 8 entleert wird Wie
aus Fig 1- hervorgeht, ist die Spindel 3 mit einer rotierenden Antriebsquelle 14,
z.B einem Impulsmotor verbunden, und zwar über eine Keilverzahnung g, die am äußersten
linken Ende der Spindel vorgesehen ist. Mit dem Bezugszeichen 14A ist eine Buchse
mit einer Ineen-Keilverzahnung bezeichnet, die am Impulsmotor 14 befestigt ist.
Die Spindel 3 ist ferner mit einem V'erstellhebel 17 verbunden, der die Spindel
in ihrer axialen Richtung uber einen Ring 15 und eine Verbindungsstange 16 verschiebt.
Die Verbindungsstange 16 ist mit ihrem einen Ende auf dem Ring 15 frei drehbar gelagert
und mit ihrem anderen Ende an dem Verstellhebel 17 befestigt. Der Verstellhebel
17 ist durch Abstützteile 18 und 19 frei verschiebbar gehalten, während er durch
die Kraft einer Feder 21 stetig nach links gedrückt wird Der Verstellhebel 17 kann
mittels einer Einstellschraube 20 in seiner axialen Richtung eingestellt bzw. positioniert
werden Es wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Steuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, In diesem ist eine Riemenscheibe
50 am linken Ende des Gehäuses 1 des Steuerventils 10 und gegenüber von dieser Riemenscheibe
30 eine weitere Riemenscheibe 28 angeordnet, die auf einer rotierenden Welle 27
einer hydraulischen rotierenden Betätigungseinrichtung befestigt ist. Beide Riemenscheiben-28
und 30 sind durch einen endlosen Riemen 29- miteinander vertunden, der über die
beiden Riemenscheiben gespannt ist. Die Riemenscheibe 3ö w ird über den Riemen 29
durch die rotierende RiemenscheSbe; 28 angetrieben.
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Diese zusätzliche Einrichtung dient dem Zweck, die Bewegung der rotierenden
hydraulischen Betätigungseinrichtung 26, die an sich durch das Steuerventil angetrieben
wird, auf das Steuerventil rückzukoppein. Genauer gesagt, wenn die rotierende hydraulische
Betätigungseinrichtung 26 durch das Steuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung
über ein vorbestimmtes erforderliches Ausmaß gedreht wird, führt das Gehäuse 1 eine
Folgedrehung oder eine zwangsläufige Drehung aus, und zwar über die Riemenscheibe
28, den Riemen .29 und die Riemenscheibe 30 in Abhängigkeit von dem Drehausmaß,
um die ursprüngliche neutrale Lage des Gehäuses 1 und der Spindel 3 gemäß Fig. 9
aus ihrem relativen Einstellverhältnis heraus wieder einzustellen, das durch die
Drehung bewirkt wurde, und um ferner den Ausgang des $teuerventils zu verlagern
und zu bewirken, daß die rotierende hydraulische Betätlgungse-inrichtung 26 anhält.
Im Verhältnis zur Drehung des Impulsmotors 14 kann demzufolge eine Verdrehung oder
Verlagerung der hydraulischen Betätigungseinrichtung erreicht werden.
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wie vorstehend erläutert wurde, kann das Steuerventil gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die rotierende Antriebsquelle 14 und auch durch die lineare Aotriebsquelle
17 betätigt werden, und darüber hinaus kann es durch eine zusammengesetzte Bewe'gung,
aus Drehbewegungen und linearen Bewegungen betätigt werden. Da ferner das Steuerventil
gemäß der vorliegenden Erfindung so konstruiert ist, daß der Verteiler-Teil 4 mittels
geeigneter Rohrleitungen an einer erwUnsohten hydraulischen Betätigungseinrichtung
Angeschloss-en werden kann, können überhaupt keine Schwierigkeiten auftreten, selbst
dann nicht, wenn die Steuereinrichtung- an einer Stelle installiert werden ruß,
die von der Betätigungseinrichtung abgelegten ist. Durch die Schaffung der Koppelungseinrichtung
wird daxtker hinaus
die hydraulische Betätigungseinrichtung gemäß
der Ölzuführung -und -Ableitung zu und von dem Verteiler-Teil betätigt, dessen Bewegung
auf das Gehäuse 1 rückgekoppelt wird.