DE2639331C2

DE2639331C2 - Hydraulische oder pneumatische Drei-Wege-Weiche

Info

Publication number: DE2639331C2
Application number: DE19762639331
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7114 Pfedelbach Steinigen
Original assignee: Individual
Current assignee: Mueller Gerhard 7401 Pliezhausen De
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1976-09-01
Publication date: 1982-09-23
Also published as: DE2639331A1

Description

a) Das Stellglied (3) weist als Wirkfläche für das Steuerdruckmittel einen festen, durchgehend geschlossenen Boden (3} auf;

h) Das Rückschlagventil (10) ist ausschließlich durch das aus der Zuleitung (29) in die Zentralbohrung (9) des Stellteils (3) geleitete Arbeirsdruckmittel für den Servomotor (25) beaufschlagbar;

c) Die Feder (40) des Su-ilteils (3) und die Feder (16) des Rückschlagventils (10) sind wirkungsmäßig unabhängig voneir. ;nder abgestützt.

2. Drei-Wege-Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (16) des Rückschlagventils (10) und die Feder (40) des Stellteils (3) koaxial angeordnet sind, wobei die beiden einander zugekehrten Federstirnseiten gemeinsam an einer vorzugsweise axial z. B. über ein Innengewinde (18) der Zentralbohrung (9) einstellbaren, im Stellteil (3) gelagerten Druckplatte (17) anliegen.

3. Drei-Wege-Weiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengewinde (18) in einer Erweiterung (9') der Zentralbohrung (9) des Stellteils (3) an dessen Ausgang vorgesehen ist und daß die Druckplatte (17) eine Durchgangsbohrung (19) für das zum Servomotor (25) strömende Druckmittel aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Drei-Wege-WeicHe für die hydraulische oder pneumatische Versorgung eines Servomotors mit Arbeitsdruckmittel, mit einem in einer Bohrung gegen Federkraft axial verschiebbar gelagerten Stellteil, in dem eine die Zuleitung des Druckmitteis mit einer Molorleitung verbindende Zentralbohrung mit einem in Richtung des Servomotors sich öffnenden, im Schließsinn federbelasteten Rückschlagventil vorgesehen und das ausschließlich durch ein durch eine in die Bohrung mündende Steuerleitung einleitbares Steuerdruckmittel verstellbar ist, wobei das Steuer- und das Arbeitsdruckmittel aus ein und derselben Druckmittelauelle stammen und wobei in der Nullstellung die Zuleitung für das Druckmittel geschlossen, hingegen die Rückleitung vom Servomotor zum Vorratsbehälter geöffnet und in der Druckstellung die Zuleitung geöffnet und die Rückleitung geschlossen sind,
Aus der DE-OS 22 33 922, von der die Erfindung ausgeht, ist ein Mehrwegeventil mit einem Differentialkolben bekannt, in dem in einer durchgehenden Zentralbohrung ein Sperrkörper axial ve-schiebbar gelagert ist Der Differentialkolben dient zum Schließen

ίο und öffnen des Rücklaufkanals, und der Sperrkörper schließt und öffnet den Zulauf zum Servomotor. Die Verstellung des Differentialkolbens und des Sperrkörpers erfolgt durch ein separates Steuerdruckmittel, das auf die beiden Stirnflächen drückt. Die Stellkraft und somit die Stellgeschwindigkeit sind daher abhängig von der Flächengröße dieser beiden Stirnflächen. Zum Rückstellen dient dagegen nur eine, allein auf den Sperrkörper im Schließsinn drückende Feder. Der Sperrkörper muß ferner außer seinem eigenen Stellweg auch den des Differentialkolbens zurücklegen. Der öffnungs- und der Schließzeitpunkt ist somit nicht genau bestimmbar und kann unkontrolliert verzögert eintreten, wobei noch Reibungskräfte die Bewegung verzögern können. Die erhöhte Öffnungszeit kann sich so bei einem Druckzusammenbruch im Servomotor während eines Lastwechsels nachteilig auswirken. Aus der DE-PS 12 92 492 ist weiterhin eine Steuerventilanordnung bekannt, in deren Hauptsteuerventil für beide Stellrichtungen des Servomotors druckmittelbeaufschlagte Rückschlagventile angeordnet sind, bei denen die Steuerflüssigkeit auf den geschlossenen Boden der Ventile wirkt.

Die ferner aus der DE-OS 20 17 736 bekannte Drei-Wege-Weiche besitzt zwar ein in einer Zcntralbohrung eines Stellteils vorgesehenes Rückschlagventil, doch dient hier das Druckmittel sov/ohl als Steuer- als auch als Arbeitsmittel. Dieses strömt durch eine zentrale Bohrung im Boden des Stellteils und muß Stellteil und Rückschlagventil verstellen. Plötzliche Lastwechsel im Servomotor wirken sich daher ebenfalls nachteilig auf die Steuergenauigkeit aus. Schließlich muß der gesamte Druckmittelstrom auch das Vorstcuerventil durchströmen, so daß dieses entsprechend groß und aufwendig ausgeführt sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drei-Wege-Weiche mit kurzer Reaktionszeit und hoher Anpaßbarkeit an das zu steuernde Druckmittelmittel bei einfachem Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung durch

so folgende, an sich bekannte Merkmale gelöst:

a) Das Stellteii weist als Wirkfläche für das Steuerdruckmittel einen festen, durchgehend geschlossenen Boden auf;

b) Das Rückschlagventil ist ausschließlich durch das aus der Zuleitung in die Zentralbohrung des Stellteils geleitete Arbeitsdruckmittel für den Servomotor beaufschlagbar;

c) Die Feder des Stellteiles und die Feder des Rückschlagventils sind wirkungsmäßig unabhängig voneinander abgestützt.

Hierbei sind das Merkmal a) aus der DE-PS 12 92 492, das Merkmal b) aus der DE-OS 20 17 736 und das Merkmale) aus der DE-OS 23 18 962 bekannt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Verstellen des S;ellteils durch ein Steuerdruckmittel erfolgt, das allein diese

einzige Funktion hat. Da für diese Steuerzwecke nur geringe Mengen des Steuerdruckmittels benötigt werden, ist der Steuerdruckmitieidurchsatz entsprechend niedrig, so daß auch das Vorsteuerventil klein ausgebildet und leicht untergebracht werden kann. Ferner läßt sich für verschiedene Drei-Wege-Ventilgrößen die gleiche Vorsteuerventilgröße verwenden, so daß der Steuerkreis weitestgehend aus gleichartigen Teilen zusammengesetzt ist, wodurch Lagerhaltung und Wartung vereinfacht werden. Die Angleichung der Drei-Wege-Weiche an unterschiedliche Druckmittelmengen bzw. Servomotoren läßt sich ferner im weiten Bereich durch Querschnittsveränderungen der Leitungen in der Drei-Wege-Weiche einfach unter Beibehaltung von einheitlichen Stellteilen erreichen. Durch die Anordnung einer Rückstellfeder ausschließlich für das Stellteil, die zudem in Schließrichtung des Rückschlagventils wirkt, erfolgt eine besonders feinfühlige und schnelle Rückstellung in die Ausgangsstellung, so daß auch bei plötzlichem und schnellem Lastwechsel am Servomotor mit Dnickzusammenbnich in der Zuleitung die Druckmittelzufuhr schlagartig unterbrochen und Nachsaugen eingestellt wird. Dieses schnelle Schließen wird unterstützt dadurch, daß mit dem Stellteil nur geringe Massen beschleunigt werden müssen. Die Drei-Wege-Weiche nach der Erfindung kann somit auf Grund ihrer einfachen Bauweise und eindeutigen sowie schnellen Funktionsweise vielfach und mit hoher Zuverlässigkeit eingesetzt werden, wobei zusätzlich das Hauptsteuerventil integriert ist.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Dabei ist aus der DE-OS 23 18 962 eine Ventilkombination für Hydraulikanlagen bekannt, bei der in einem Stellteil ein im Schließsinn federbelastetes Rückschlagventil vorgesehen ist, dessen Feder sich gegen eine eingeschraubte Druckplatte abstützt. Dieses Rückschlagventil dient als Überdruckventil, so daß nur relativ geringe Mengen von Druckflüssigkeit durch eine Zentralbohrung in der Druckplatte abgeleitet werden müssen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht durch die Drei-Wege-Weiche in Doppelanordnung und

Fig.2 die Teilansicht des Stellteileü mit abgesetzter Steuerfläche.

In hydraulischen oder pneumatischen Drucksystemen dienen Drei-Wege-Weichen zum Lenken des Druckmittels zum und vom Servomotor. Die F i g. 1 zeigt in einem Gehäuse 1 angebrachte und gleichartig ausgebildete Drei-Wege-Weichen 2 und 2'. Jede dieser Weichen 2 und 2' besteht aus einem in einer Bohrung 1' im Gehäuse 1 axial verschiebbar gelagerten hohlzylindrischen Stellteil 3, dessen fester, geschlossener Boden 3' die Decke einer Kammer 4 im Gehäuse 1 bildet, die nach unten durch ein mit einer Bohrung 5 versehenes Bodenteil 6 geschlossen ist. An die Bohrung 5 ist eine Steuerleitung 7 bzw. T angeschlossen. Oberhalb des Bodens 3' führen Radialbohrungen 8 nach innen zu einer Zentralbohrung 9, die in eine nach oben offene Erweiterung 9' mündet. In dieser Erweiterung 9' ist ein Rückschlagventil 10 vorgesehen, das die Zentralbohrung 9 verschließt und diese bei Gegendruck öffnet. Das Rückschlagventil tC besteht aus einem in der Erweiterung 9' gleitenden Schieber 11 mit einem nach unten ragenden zentralen, abgesetzten Fortsatz 12, in dem von außen radiale Bohrungen 13 in eine nach oben offene Zentralbohrung 14 münden und an dem unten ein Kegelsitz 15 zum Verschließen der Zentralbohrung 9 vorgesehen ist. In einer Erweiterung 14' am oberen Ausgangsende der Zentralbohrung 14 sitzt eine Feder 16, die sich anderenends an einer Druckplatte 17 abstützt, die in ein Innengewinde 18 am oberen Ende der Erweiterung 9' des Stellteiles 3 eingeschraubt ist und eine Durchgangsbohrung 19 aufweist. Das obere Ende des Stellteiles 3 weist einen Kegelsitz 20 auf, der sich dichtend an eine Gegenfläche einer Anschlußbohrung

21 in einem in das Gehäuse 1 eingeschraubten Kopfteil

22 anlegen kann. Ausgangsseitig ist an die Anschlußbohrung 21 eine Motorleitung 23 bzw. 23' angeschlossen, die in die Kammer 24 bzw. 24' eines Servomotors 25, z. B.

eines Stellzylinders, führt. Am Kopfteil 22 stützt sich eine Feder 40 ab, die anderenends an der Druckplatte 17 anliegt und so das Stellteil 3 in der unteren Endstellung, nämlich der Nullstellung zu halten sucht.

Die Radialbohrungen 8 sind durch eine Ringnut 26 miteinander verbunden, die in der unteren Nullstellung des Stellteiles 3 abgeschlossen in dt,- Kammer 4 ruht, wie bei der Weiche 2 gezeigt ist, und in der oberen Druckstellung sich im Bereich eines Ringraumes 27 im Gehäuse 1 befindet, wie bei der Weiche 2' angedeutet ■>5 ist Der Ringraum 27 jeder Weiche 2 und 2' steht über einen Zuieitungskanal 28 mit einer Zuleitung 29 für das Druckmittel in Verbindung, das durch eine Rohrleitung 30 von einer Pumpe 31 aus einem Vorratsbehälter 32 herangeführt wird. Em weiterer Ringraum 33 ist jeweils am oberen Ende des Stellteiles 3 unterhalb des Sitzes für den Kegelsitz 20 im Gehäuse 1 vorgesehen. Jeder Ringraum 33 ist über einen Kanal 34 mit einer Rückleitung 35 verbunden, die über eine Rohrleitung 36 in den Vorratsbehälter 32 mündet.

Druckseitig ist an die Rohrleitung 30 eine Vorsteuerzuleitung 39 angeschlossen, die zu einem Vorsteuerventil 38 üblicher Bauart führt, das wiederum durch eine Vorsteuerrückleitung 37 mit der Rohrleitung 36 bzw. unmittelbar mit dem Vorratsbehälter 32 verbunden ist. Es ist ersichtlich, daß bei Verstellung des Vorsteuerventils 38 aus der dargestellten Neutralstellung nach links die Ventilstellung 38' zur Wirkung kommt und das Steuerdruckmittel durch die Steuerleitung T in die Kammer 4 unter dem Stellteil 3 der Weiche 2' geleitet wird. Durch den Druckaufbau hebt sich das Ste'.lteil 3 gegen den Druck der Feder 40 an, wobei jedoch das Rückschlagventil 10 noch geschlossen bleibt. In der dargestellten oberen Endstellung, der Druckstellung, schließt der Kegelsitz 20 durch Anlage an der Gegenfläche am Kopfteil 22 die Verbindung zwischen der Anschlußbohrung 21 und der Rückleitung 35. Gleichzeitig sind die radialen Bohrungen 8 mit ihre;· Ringnut 26 in den bereich des Ringraumes 27 eingetreten, und die Druckmittelverbindung zwischen Zuleitung 29 und Zp"'ralbohrung 9 ist hergestellt. Da sich nunmehr der volle Druck auf das Rückschlagventil 10 auswirken kann, öffnet dieses, und das Druckmittel kann am Kegelsitz 15 vorbei in die Erweiterung 9' und von dieser durch die radialen Bohrungen 13 in die Zentralbohning 14 des Rückschlagventils 10 strömen, um dann durch die Durchgangsbohrung 19 der Druckplatte 17, die Anschlußbohrung 2! die Motorleitung 23' in die Kammer 24' des Servomotors 25 zu fließen, so daß der Kolben 41 mit der Kolbenstange 42 nach links gedrückt wird. Dabei strömt aus der gegenüberliegenden Kammer 24 Druckmittel durch die Motorleitung 23 in die Einheit 2 zurück (vgl. F i g. 1) wo es, da das Stellteil 3 seine untere Lage. d. h. Nullstellung

einnimmt und so das Rückschlagventil 10 geschlossen ist und der Kegelsitz 20 nicht anliegt, in die Rückleitung 35 und durch die Rohrleitung 36 zum Vorratsbehälter 32 zurückströmt.

Wird das Vorstetierventil 38 nach links in die Stellung 38" gestellt, dann schließt das Rückschlagventil 10, und das Stellteil 3 der Weiche 2' sinkt in seine Nullstellung ab, während das Stellteil 3 und das Rückschlagventil 10 der Weiche 2 dem beschriebenen Öffnungsspiel unterworfen sind.

Sollte ein Druckabfall in einem der Motorräume infolge eines plötzlichen Lastwechsels am Servomotor 25 eintreten, dann schnellt das Stellteil 3 sofort in seine Nullstellung zurück, wobei sich gleichzeitig das Rückschlagventil 10 schließt, so daß die Rückleitung 35 an die jeweils unter Druck gestandene Kammer 24 oder 24' angeschlossen ist und Nachsaugung eintritt, um unkontrolliertes Vorschnellen des Kolbens 41 zu verhindern. ]e nach Druckmitteldruck und erforderlichem Verbraucherclruck bzw. Art des Servomotors 25 bzw. der von diesem Servomotor 25 zu bewegenden Vorrichtung kann die .Stellbewegung von Stellteil 3 und Rückschlagventil 10durch Einstellender Druckplatte 17 verändert und optimal eingestellt werden. Ferner kann das Vorsteuerventil 38 mit kleinster Nennweite ausgelegt sein, um die Steuermittelmenge so gering wie möglich zu halten.

Die Motorleitungen 23 und 23' bzw. die Anschlußbohrung 21 mit den Durchlässen im Stellteil 3 und Rückschlagventil 10 können dem jeweiligen Servomotor 25 bzw. der benötigten Druckmittelmenge angepaßt, also im Durchmesser unterschiedlich sein, insbesondere kann dadurch das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Kammern 24 und 24' infolge der durch die Kammer 24 hindurchragenden Kolbenstange 42 korn pensiert werden, so daß in beiden Richtungen gleichartige Stellwirkung eintritt. Diese Angleichung ist unabhängig vom Vorsieuerventil 38. So zeigt z. B. die

ι Fig. 2 ein Stellteil 3, das unten einen im Durchmesser abgesetzten Steuerkolben 43 aufweist, der durch die Bohrung 'S vom Steuerdruckmittel beaufschlagt wird. Durch den großen Durchmesser des Stellteiles 3 können so entsprechend große Zentralbohrungen 9,9' angeord-

in net und demzufolge größere Druckmittelmengen gefördert werden als mit kleineren Durchlässen. Endlich kann auch jede Weiche 2 und 2' in einem separaten, mit Zuleitung 29 und Ruckleitung 35 versehenen Gehäuse I angeordnet sein, so daß jede Weiche 2 und 2'

r> raumspa^rend an der geeigneten Stelle untergebracht werden kann, wobei die Anordnung des Vorsteuervcntils 38 entsprechend erfolgt. Andererseits können noch mehr als zwei Weichen 2 und 2' in einem Gehäuse 1 gemeinsam vorgesehen und ein gemeinsamer Platlen-

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gruppenweise ein Vorsieuerventil 38 vorgesehen ist. um in Blockbauweise ganze Steuerserien zu erhalten, wobei wiederum bei einheitlichem Vorstcuerventil 38 jede Weiilie dem zugeordneten Servomotor oder den

;j zugeordneten Servomotoren entsprechend im Durchmesser angepaßt ist, um die wirtschaftlichste Druckmittelversorgung zu erhallen. Bei allen Ausführungsformen wirkt sich vorteilhaft aus, daß das auch als Schieber eines \ ijuptsteuerventils arbeitende Stellteil 3 mit Kammer 4 in die Drei-Wege-Weiche integriert ist, also eine kompakte Baueinheit bildet, die lediglich das vorgeschaltete Vorsteuerventil 38 benötigt. Es kann wahlweise ein hydraulisches oder auch ein pneumatisches Druckmittel verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drei-Wege-Weiche für die hydraulische oder pneumatische Versorgung eine: Servomotors mit Arbeitsdruckmittel, mit einem in einer Bohrung gegen Federkraft axial verschiebbar gelagerten Stellteil, in dem eine die Zuleitung des Druckmittels mit einer Motorleitung verbindende Zentralbohrung mit einem in Richtung des Servomotors sich öffnenden, im Schließsinn federbelasteten Rückschlagventil vorgesehen und das ausschließlich durch ein durch eine in die Bohrung mündende Steuerleitung einleitbares Steuerdruckmittel verstellbar ist, wobei das Steuer- und das Arbeitsdruckmittel aus ein und derselben Druckmittelquelle stammen und wobei in der Nullstellung die Zuleitung für das Druckmittel geschlossen, hingegen die Rückleitung vom Servomotor zum Vorratsbahälter geöffnet md in der Druckstellung die Zuleitung geöffnet und die Rückleitung geschlossen sind, gekennzeichnet durch folgende, an sich bekannte Merkmale: