DE2705674B2 - Hydraulische Servomotoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servomotoranlage von der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Aus der Hydraulik ist eine Vielzahl von Ventilen und deren Anordnung bekannt. Zur Automatisierung von hydraulischen Arbeitssystemen werden z. B. oft hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile verwendet, die über Steuerleitungen mit anderen Druckmittelleitungen verbunden sind (s. z. B. Druckschrift 6105 vom März der Fa. Heilmeier & Weinlein, München, »Hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile«, oder Zoebel, »Ölhydraulik«, Wien, Springer-Verlag 1963, Seiten 162 und 163). Dadurch läßt sich eine gewünschte Reihenfolge von Bewegungsabläufen erzielen, weil z. B. ein Arbeitszylinder erst dann r.iit Druckmittel beaufschlagt wird, wenn in der Leitung eines anderen Arbeitszylinders ebenfalls Druck vorhanden ist und dieser Druck über die Steuerleitung das Rückschlagventil entsnerrt. Es hat sich gezeigt, daß bei den gebräuchlichen Schaltventilen in Sperrstellung keine absolute Dichtheit erzielt werden kann. Insbesondere bei geringen Druckschwankungen vor dem Schaltventil gelangen geringe Mengen Drucköl als eine Art Kriechstrom trotz Sperrstellung durch das Schaltventil. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich in der Steuerleitung ein unkontrollierbarer Druck aufbaut Auch durch Wärmedehnung des Druckmittels kann sich in den abgesperrten Leitungen Druck aufbauen, der das Rückschlagventil entsperrt Diese unkontrollierbare und vorzeitige Entriegelung des Rückschlagventils kann schwerwiegende Folgen haben.

Bei einem weiteren, zum intefnen Stand der Technik zählenden Anwendungsfall wird ein Getriebe über Dreistellungszylinder geschaltet, bei denen je drei Druckkammern nebeneinander angeordnet sind. In Ruhestellung ist nur die mittlere, mit Differenzflächen versehene Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt, während in Schaltstellung eine der äußeren Druckkammern zusätzlich mit Druckmittel beaufschlagt ist Auch hier besteht die Gefahr, daß sich als Folge von Lecköl, Undichtigkeiten oder Wärmedehnung des Druckmittels ein unkontrollierbarer Druck in einer der äußeren Druckkammern aufbaut und das Getriebe vorzeitig schaltet, wodurch es zerstört werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Servomotoranlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es bei Undichtigkeit, Kriechöl und Wärmedehnung des Druckmittels zu keinen Funktionsstörungen kommt und daß ein unkontrolliertes und vorzeitiges Ansprechen der Ventile oder des Servomotors mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer hydraulischen Servomotoranlage, bei der ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil über eine Sieuerleitung betätigt wird,

F i g. 2 das Schema einer hydraulischen Servomotoranlage mit mehreren Dreistellungszylindern und

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Schließventils. In F i g. 1 ist die Druckmittelpumpe mit 1 bezeichnet, die das Druckmittel aus dem Tank 2 fördert. Über ein Sicherheitsventil 3 wird das Druckmittel zu einem Wegeventil in Form eines 5/3-Wegesitzventils 4 gefördert, das in Mittelstellung einen funktionslosen Umlauf des Druckmittels über die Verbindung Γ Ti erzeugt (Ruhestellung).

Wird nun das 5/3-Wegesitzventil 4 betätigt und z. B. in die rechte Schaltstellung gebracht, so wird über die Verbindung P-B der den Servomotor darstellende doppeltwirkende Zylinder 5 an seiner Ringfläche 5' mit Druck beaufschlagt, und die Kolbenstange fährt zurück. Das im Kolbenraum 5" befindliche öl wird dabei über die Verbindung A-T2 in den Tank 2 zurückgeleitet. Gleichzeitig wird über ein Druckminderventil 6 und ein :5 Rückschlagventil 7 ein einfachwirkender Zylinder 8 als weiterer Servomotor mit Druck beaufschlagt, der somit ausfährt, wobei die Lüftfeder 8' zusammengedrückt wird. Das mechanisch und hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 9 ist dabei geschlossen. Analog zur rechten Ventilschaltstellung funktioniert die linke Schaltstellung, bei der die Kolbenstange des Zylinders 5 ausgefahren wird. Dabei wird auch die Steiierleitiing 10 mit Druck beaufschlagt, wodurch das Rückschlagventil 9 hydraulisch entsperrt wird. Der Kolben des Zylinders 8 wird dann von der Lüftfeder 8' zurückgeschoben. Zu bemerken ist noch, daß die Entsperrung des Rückschlagventils 9 schon bei niedrigem Druck in der Steuerleitung 10 erfolgen soll.

Um nun zu verhindern, daß sich als Folge von Undichtigkeiten, Kriechöl oder durch Wärmedehnung in der Steuerleitung 10 ein Druck aufbaut, der das Rückschlagventil 9 vorzeitig und unkontrolliert entsperrt, was zu schwerwiegenden Folgen führen kann, ist in einem Entlastungskanal 11' ein Schließventil 11 parallel zur Steuerleitung 10 geschaltet, das so wirkt, daß bei geringem Druck bzw. bei geringer Durchflußmenge das öl zum Tank 2 weitergeleitet wird, während bei hohem Druck bzw. großer Durchflußmenge das Schließventil 11 sperrt und der Druck auf das Rückschlagventil 9 wirkt und dieses entriegelt. Ein vorzeitiges und unkontrolliertes Entsperren ist mit Sicherheit vermieden.

In Fig.2 ist die Anordnung von Schließventilen 11 bei mehreren Drt.istellungszylindern 12, 13 und 14 gezeigt, mit denen ein Getriebe geschaltet wird. Dabei saugt die Pumpe 1 Betriebsmittel aus dem Tank 2 und beschickt damit ein bekanntes hydraulisch betätigtes Speicherladeventil 15, das den Speicher 16 durch eine Automatikschaltung auf den vorgegebenen Ladedruck auflädt Bei erreichtem Ladedruck schaltet das Speicherladeventil 15 auf drucklosen Umlauf. Werden die Schieberventile 17 bzw. 18 geschaltet, so entsteht ein Betriebsmittelverbrauch, wobei das Druckniveau sinkt. Bei entsprechendem Druckabfall bis zum Einschaltpunkt des Speicherladeventils 15 wird automatisch der Speicher 16 wieder aufgeladen.

Die Wegeventile sind hier als Schieberventile 17, 18 ausgebildet. Wird der Magnet A am 4/3-Schieberventil 17 erregt, so ist die Verbindung P-A 3 am Ausgang des 8/3-Schieberventils 18 hergestellt, womit die Kolbenflache im Druckraum 13' des Dreistellungszylinders 13 mit Druck beaufschlagt und der Gang 11 eingeschoben wird.

Das aus dem anderen Druckraum 13" verdrängte Betriebsmittel gelangt zum Anschluß A 2 und von hier durch das 8/3-Schieberventi! 18 zum Anschluß Ti des 4/3-Schieberventils 17 und weiter in den Tank 2.

Soll der Gang wieder herausgenommen bzw. ein anderer Gang eingelegt werden, wird der Strom zum Magnet A abgeschaltet, und das 4/3-Schieberventil 17 fährt in Grundstellung. Der Druckraum 13' wird dadurch mit dem Tank 2 verbunden und drucklos. Der mittlere Zylinderdruckraum 13'", der ständig mit Druck beaufschlagt ist, ist mit Differenzflächen versehen, so daß der Dreistellungszylinder 13 automatisch in seine Mittelstellung zurückfährt, wenn die Druckräume 13' oder 13" drucklos werden. Gleiches gilt für die Druckräume 12'" und 14'" der Zylinder 13 und 14 entsprechend.

Will man nun z. B. den Gang I einlegen, so werden nacheinander die Magnete C und A erregt Das Betriebsmittel gelangt vom Anschluß P vor dem 4/3-Schieberventil 17 zum Anschluß A 6 am 8/3-Schieberventil 18 von hier in den Druckraum 12' des Dreisiellungszylinders 12. Das aus dem Druckraum 12" verdrängte Betriebsmittel gelangt zum Anschluß A 1 am 8/3-Schieberventil 18 und von hier zum Tankansohluß Ti und in den Tank 2.

Analog läßt sich der Gang IV einlegen. Dabei werden die Magnete D und A erregt Das Betriebsmittel gelangt vom Anschluß P zum Anschluß A 5 und von hier zum Druckraum 14' des Zylinders 14. Das verdrängte Rücköl des Druckraums 14" kann zum Tank 2 abfließen.

Aus der Tabelle ist ersichtlich, welche Magnete A, B, C, D erregt werden müssen, wenn einer der Gänge I bis V bzw. R eingelegt werden soll.
Bei vorstehenden Schaltbeispielen besteht die Gefahr, daß der Speicherdruck sich mit der Zeit über die Schieberventile 17 und 18 zu den Anschlüssen A 1 mit A 6 fortsetzt, wodurch sich die Zylinder verschieben. Demnach kann es sein, daß z. B. nach Einlegen des Ganges Il langsam die Gänge, Gang I oder Rückwärtsgang R, Gang IV oder Gang V einrücken, was zur Zerstörung des Getriebes führt. Durch die Anordnung der Schließventile 11 wird diese Gefahr beseitigt. Beim Einlegen eines Ganges schließt das zugehörige Schließventil 11 unter dem höheren Druck dicht ab, weshalb hier kein Druckmittelverlust entsteht, während die restlichen Schließventile geöffnet sind und ankommendes Lecköl zum Tank 2 ableiten.

Somit können bei einem solchen Arbeitssystem billige Schieberventile verwendet werden, ohne daß die Funktionssicherheit darunter leidet.

In Fi g. 3 ist ein Schließventil in einer bevorzugten Ausführung im Schnitt dargestellt. Dabei wirkt eine Druckfeder 19 auf einen Bolzen 20, der einen Sperrkörpe: 21 entgegen der Durchflußrichlung des Druckmittels von einer Sitzfläche 22 wegdrückt. Vor dem Sperrkörper 21 ist noch eine Blende 23 aufgebracht. Solange die Kraft, die sich aus dem Druck des Druckmittels und der Querschnittsfläche des Sperrkörpers 21 ergibt, kleiner ist als die Kraft der Feder 19, ist das Schließventil 11 geöffnet und leitet das öl zum Tank 2. Erst wenn der Druck größer wird (Arbeitsdruck), sperrt er das Schließventil 11 und setzt sich zum Zylinder 12, 13 oder 14 fort, wo er die gewünschte Bewegung auslöst.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Servomotoranlage, deren Servomotor in seinem arbeitsunwirksamen Zustand gegenüber dem Druckmittelzulauf und Druckmittelablauf mittels eines ihn steuernden Wegeventils verschlossen oder durch Differentialdruckbeaufschlagung in seiner Ruhestellung gehalten ist, wobei in letzterem Fall die Arbeitskammern des Servomotors über das Wegeventil mit dem Druckmittelablauf verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der Arbeitsleitung (V) zwischen Wegeventil und Servomotor und/oder bei Ausbildung des Wegeventils als von einem Steuerdruck in einer Steuerleitung (10) betätigbares Ventil von dieser Steuerleitung (10) ein Entlastungskanal (11') abgezweigt ist, in welchem ein als Sitzventil ausgebildetes Schließventil (11) eingeschaltet ist, dessen vom Druck in der Arbeits- bzw. Steuerleitung beaufschlagter, gegensinnig zu diesem Druck federbelasteter Sperrkörper (21) bei ungewollten Druckerhöhungen, z. B. infolge von Kriechströmen, den Entlastungskanal (1Γ) mit dem Tank (2) verbindet, hingegen unter der Wirkung des Arbeits- bzw. Steuerdruckes diese Verbindung zum Tank (2) unterbricht.

2. Servomotoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromauf des Sperrkörpers (21) des Schließventils (11) im Entlastungskanal (H') eine Blende (23) vorgesehen ist.

3. Hydraulische Servomotoranlage nach Anspruch 1, mit mehreren Servomotoren, von denen jeder als Dreistellungszylinder mit drei nebeneinander liegenden Druckkammern ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Arbeitsleitungen der äußeren Druckkammern (12', 12", 13', 13", 14', 14") je ein die Entlastungsverbindung zum Tank steuerndes Schließventil (11) angeschlossen ist, wobei die Schließventile zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.