DE2949657C2 - Ventilanordnung für einen hydraulischen Servomotor - Google Patents

Ventilanordnung für einen hydraulischen Servomotor

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DE2949657C2 DE19792949657 DE2949657A DE2949657C2 DE 2949657 C2 DE2949657 C2 DE 2949657C2 DE 19792949657 DE19792949657 DE 19792949657 DE 2949657 A DE2949657 A DE 2949657A DE 2949657 C2 DE2949657 C2 DE 2949657C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für einen hydraulischen Servomotor, dem Flüssigkeit von einer Druckflüssigkcitsquellc« wie PumpCj gesteuert
65 zuführbar ist und von dem Flüssigkeit über ein Sperr- und Bremsventil zum Behälter abluhrbar ist, wobei das Sperr- und Bremsventil mit einem Schieber versehen ist, der aus einer sperrenden Ruhestellung in eine öffnende Arbeitsstellung verschiebbar ist, durch eine Rückstellfeder belastet ist und zwei entgegengesetzte Druckflächen aufweist, von denen die eine über eine eine Drossel aufweisende erste Steuerdruckleitung mit der Ausgangsseite des Steuerventils und die andere über eine eine Drossel aufweisende zweite Steuerdruckle'uung mit der Ausgangsseite des Bremsventils verbunden isL
Bei einer bekannten Ventilanordnung dieser Art (Beringer Typ DBV 16/18) ist das Steuerventil als Richtungsventil ausgebildet Der Schieber des Sperr- und Bremsventils ist aus einer mittleren Ruhestellung in 7wei beidseitig angeordnete, je eine Seite des Servomotors zum Behälter hin öffnende Arbeitsstellungen gegen die Kraft je einer Rückstellfeder verlagerbar. Die Ausgänge beider Sperr- und Bremsventile sind mit ihren Eingängen über je ein zum Servomotor hin öffnendes Rückschlagventil verbunden. In jeder Steuerdruckleitung befindet sich eine einstellbare Drossel. Wenn das Richtungsventil betätigt wird und Druckflüssigkeit über das eine der beiden Rückschlagventile zum Servomotor strömt, ergeben sich in den beiden Steuerdruckräumen unterschiedliche Drücke, so daß der Schieber des Sperr- und Bremsventils derart verlagert wird, daß die Niedvcdruckseite des Servomotors mit dem Behälter verbunden wird. Während der Betätigung auf den Servomotor wirkende äußere Kräfte führen zu einer kompensierenden Verstellung des Schiebers des Sperr- und Bremsventils. Dies gilt insbesondere, wenn der Servomotor zum Antrieb einer Hubvorrichtung dient, die unter Last absenkbar sein muß.
Derartige Sperr- und Bremsventile ergeben, wenn eine Last gebremst werden muß, häufig instabile Zustände. Der Schieber gerät in Schwingungen und die Last wird ruckweise abgesenkt. Dem wurde dadurch begegnet, daß für die Drosseln in den Steuerdruckleitungen sehr kleine Blenden oder Düsen verwendet werden, die eine ausreichende Dämpfung herbeiführen. Dies hat aber zur Folge, daß dps ganze System zu langsam und in Abhängigkeit von der Viskosität der Druckflüssigkeit unterschiedlich reagiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der sowohl ein stabiler Betrieb als auch eine rasche Reaktion möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß in beiden Steuerdruckleitungen je zwei Drosseln in Reihe angeordnet und Leitungsabschnitte zwischen diesen Drosseln mit je einem von zwei durch eine verlagerbare, auf der der zweiten Steuerdruckleitung zugeordneten Seite durch eine Feder belastete Wand getrennten Räumen eines Akkumulators verbunden sind.
Bei dieser Konstruktion werden bei einer Änderung der Druckdifferenz der Akkumulator und der Schieber des Sperr- und Bremsventils verlagert, letzterer mit einer durch die jeweils zweite Drossel bestimmten Verzögerung. Diese läßt sich so bemessen, daß bei gewünschten langsamen Änderungen die Verlagerung etwa gleichlaufend erfolgt. Bei einer raschen Änderung dagegen verlagert sich zunächst die Akkumulatorwand und erzeugt eine Druckerhöhung aiii Verbindungspunkt geringeren Drucks Und damit auf der gegenüberliegenden Druckfläche des Schiebers. Dieser behält daher seine Lage im wesentlichen beh Eine Instabilität ist
damit vermieden. Die Drosseln können verhältnismäßig große Querschnitte erhalten, so daß Für eine gewünschte Verstellung eine ausreichend rasche Reaktion erfolgt.
Eine Ventilanordnung for einen richtungsabhängig arbeitenden, hydraulischen Servomotor, wobei der Schieber des Sperr- und Bremsventils aus einer mittleren Ruhestellung in zwei beidseitig angeordnete, je eine Seite des Servomotors zum Behälter hin öffnende Arbeitsstellungen gegen die Kraft je einer Rückstellfeder verlagerbar ist und die den beiden Arbeitsstellungen zugeordneten Ausgänge des Sperr- und Bremsventils mit den zugehörigen Eingängen über je ein zum Servomotor hin öffnendes Rückschlagventil verbunden sind, ist mit Vorteil so ausgelegt, daß die Leitungsabschnitte zwischen den Drosseln beider Steuerdruckleitungen über eine in beiden Richtungen wirkende Akkumulatoranordnung verbunden sind.
Insbesondere kann die Akkumulatoranordnung durch zwei gleichartige Akkumulatoren gebildet sein, deren Wände in entgegengesetzter Richtung durch ihre Feder belastet sind. Es ist dann automatisch jeweils derjenige Akkumulator wirksam, der auf der Seile der Feder an die Steuerdruckleitung geringeren Drucks ang -schlossen ist. Der Akkumulator kann aber auch eine einzige Wand aufweisen, die beidseitig durch vorgespannte Neutralstellungsfedern belastet ist.
Für die Auslegung der Feder des Akkumulators empfiehlt es sich, daß diese eine Vorspannung hat, die in der einen Endlage der verlagerbaren Wand etwas geringer und in der anderen Endlage größer ist als es dem Steuerdruckunterschied entspricht, der zur Überwindung der Vorspannung der Rückstellfeder des Schiebers erforderlich ist. Die Akkumulator spricht daher, ebenso wie der Schieber, erst an, wenn ein vorgegebener minimaler Druckunterschied vorhanden ist.
Seine Hauptwirkung entfaltet er beim Öffnen und Schließen des Sperr- und Bremsventils, so daß in diesem Bereich die Dämpfungswirkung am größten ist.
Die Drosseln können einen so großen Querschnitt aufweisen, daf* ihre Drosselwirkung praktisch viskositätsunabhängig ist. Das bedeutet, daß die Ventilanordnung unabhängig von der verwendeten Druckflüssigkeit und unabhängig von der Temperatur der Flüssigkeit im wesentlichen gleich arbeitet und schmutzempfindlich ist.
Nachstehend wird ein in der Zeichnung dargestelltes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ventilanordnung.
Eine Pumpe 1 liefert Druckflüssigkeit /ur Betätigung eines Servomotors 2. Mitteln eines Überdruckventils 3. dessen Feder 4 einstellbar ist, kann der Druck in der Pumpenleitur.g 5 konstant gehalten werden. Ein als Richtungsventil ausgelegtes Steuerventil 6, das über ein Betätigungsorgan 7 verstellt werden kann, verbindet die « Pumpenleitung 5 wahlweise mit einem Anschluß A oder B eines Ventilblocks 8, wobei der jeweils andere Anschluß über das Steuerventil 6 mit dem Behälter 9 verbunden ist. In der Neutralstellung sind beide Anschlüsse Λ und B mit dem Behälter 9 verbunden. Der Servomotor 2 ist über zwei Arbeitsleitungen 10 und Π mit zwei weiteren Anschlüssen CL bzw, CA des Ventilbiocks 8 verbunden.
Innerhalb des Ventilblocks 8 sind die Anschlüsse A und CL über eine ein federbelästeles Rückschlagventil 12 aufweisende Zulaufleitung 13 miteinander verbunden, Während die Anschlüsse B und CR über eine ein federbelastetes Rückschlagventil 14 aufweisende Zu-Ipufleitung 15 miteinander verbunden sind. Außerdem erstreckt sich zwischer den Anschlüssen CL und A eine Rücklaufleitung 16 und zwischen den Anschlüssen CP und B eine Rücklaufleitung 17. Beide führen über ein Sperr- und Bremsventil 18, das einen Schieber 19 aufweist. Dieser sperrt in der veranschaulichten neutralen Mittelstellung die beiden Ablaufleitungen 16 und 17, öffnet aber die eine oder die andere in den Arbeitsstellungen zu beiden Seiten der Mittelstellung. Der Schieber 19 ist auf beiden Seiten durch je eine Rückstell- oder NeutralstellungEfeder 20 bzw. 21 belastet Er besitzt ferner eine Druckfläche 22, welche über eine Steuerdruckleitung 23 mit dem Anschluß A verbunden ist, und eine Steuerdruckfläche 24, weiche über eine Steuerdruckleitung 25 mit dem Anschluß B verbunden ist.
In der Steuerdruckleitung 23 befinden sich in Reihenschaltung zwei einstellbare Drosseln 26 und 27, in der Steuerdruckleitung 25 in Reihenschaltung zwei einstellbare Drosseln 28 und 29. Eine in beiden Richtungen wirkende Akkumulatoranordnung 30 ist zwischen die Verbindungspunkte 31 und 32 zwischen den Drosseln 26 und 27 bzw. 28 und 29 geschaltet. Die Akkumulatorano'-dnung 30 weist einen ersten Akkumulator 33 auf, der eine verlagerbare Wand 34 besitzt, welche zwei Druckräume 35 und 36 voneinander trennt und auf oer einen Seite durch eine Feder 37 belastet ist. sie weist ferner einen Akkumulator 38 mit einer Wand 39 auf, welche zwei Druckräume 40 und 41 voneinander trennt und auf der anderen Seite duroh eine Feder 42 belastet ist.
Die Federn 20 und 21 sowie 37 und 42 haben in ihrer Ruhestellung eine Vorspannung, so daß sowohl der Schieber 19 als auch die Wände 34 und 39 erst bei einem vorgegebenen Druckunterschied in den Steuerdruckleitungen 23 und 25 sich zu bewegen beginnen. Hierbei sollte die Vorspannung der Federn 37 und 42 so bemessen sein, daß in der veranschaulichten Fndlage der Druckunterschied, der zu einer Verlagerung der Wand 34 bzw. 39 führt, etwas geringer ist als der Druckunterschied, der zu einer Verlagerung des Schiebers 19 führt, daß aber in der anderen Endlage der Druckunterschied so groß ist. daß sich der Schieber 19 verlagert hat.
Dies führt zu der folgenden Betriebsweise: Wenn der Steuerschieber 6 nach rechts verschober, wird, sirömt Druckflüssigkeit von der Pumpenleitung 5 über die Zulaufleitung 13. das Rückschlagventil 12 und die Arbeitsleitung 10 zum Servomotor 2. während die Ablaufleitung 17 mit dem Behälter 9 verbunden ist Infolgedessen herrscht in der Steuerdruckleitung 23 ein höherer Druck als in oer Steuerdruckleitung 25 und der Schieber 19 verlagert sich nach rechts. Infolgedessen kann Flüssigkeit über die Arbeitsleitung 10. das Sperr- und Bremsventil 18, die Ablaufleitung 17 und das Steuerventil 6 zum Behälter 9 strömen. Der Servomotor 2 bewegt sich daher in der einen Richtung. Wird das Steuerventil 6 nach links verschoben, treten spiegelbildlich ähnliche Verhältnisse auf und der Servomotor 2 dreht sich in entgege ,gesetzter Richtung.
Wenn das Steuerventil 6 nach rechts verschoben ist und sich der Servomotor 2 entsprechend dreht aber durch eine Kraft gegen die Bewegungsrichtung beiastet wird, steigt der Druck am Anschluß CL und damit auch am Anschluß A an. Demzufolge steigt der Druckunterschied in den beiden üieuerdruckleitungen 23 und 25. Der Schieber 19 verschiebt sich weiter nach rechts, im Extremfall bis zu einem Anschlag in der Endlage, Dies
vermindert den Drosselwiderstand in der Ablaufleitung mit der Folge, daß der Servomotor trotz der entgegenwirkenden Kraft mit annähernd konstanter Geschwindigkeit weiterverarbeitet.
Wird dagegen der Servomotor durch eine Kraft in Bewegungsrichtung belastet, so sinkt der Druck am Anschluß CL und damit am Anschluß A, so daß der nach rechts verlagerte Schieber 19 so weil zurückgeschoben wird, bis im Sperr- Und Bremsventil 18 eine so große Drosselwirkung erzielt wird, daß sich der Servomotor troJii der die Bewegung unterstützenden äußeren Kraft nur mit der vom Steuerventil 6 festgelegten Geschwindigkeit bewegt.
Die Ventilanordnung bewirkt daher, daß derjenige Druckunterschied zwischen den Anschlüssen A und B, der aufgrund der Drosseieinstellung des Steuerventils 6 vorgegeben ist, unabhängig von äußeren Belastungen aufrechterhalten bleibt. Ergeben sich nun Änderungen im Druckunterschied zwischen den beiden Anschlüssen A und B. gleichgültig ob diese durch äußere Kräfte, durch eine Verstellung des Steuerventils 6 oder auf andere Gründe zurückzuführen sind, so führen diese sowohl zu einer Verstellung der AkkumulatorenanordiiunR 30 als auch mit einer durch die zweiten Drosseln 27 bzw. 29 verursachten Verzögerung zu einer Verstellung des Sperr- und Bremsventils 18. Ist die Änderung der Druckdifferenz langsam erfolgt, macht sich die genannte Verzögerung nicht bemerkbar: der Schieber 19 folgt den langsamen Druckvariationen. Verlaufen die Änderungen der Druckdifferenz dagegen rasch, spricht die Akkumulatoranordnung 30 an, bevor sich die Änderung auf den Schieber 19 auswirkt. Wenn beispielsweise am Verbindungspunkt 31 der höhere Druck herrscht und ein zusätzlicher Druckanstieg erfolgt, gelängt Druckflüssigkeit in die Druckkammer 35 des Akkumulators 33, wodurch gleichzeitig Flüssigkeil aus der Druckkammer 36 verdräng! wird und den Druck am Verbindungspunkt 32 erhöht, Dies wiederum führt zu einer Erhöhung des
Drucks an der Druckfläche 24, wobei die Verzögerungen aufgrund der Drosseln 27 und 29 etwa gleich sind, so daß der Schieber 19 auf beiden Druckflächen von einer Druckerhöhung belastet wird und seine Lage im wesentlichen beibehält. Dies gilt nicht nur für rasche Erhöhungen der Druckdifferenz, sondern auch für Verringerungen der Druckdifferenz, wobei dann der Akkumulator 33 Flüssigkeit aus der Druckkammer 35 abgibt und durch Aufnahme von Flüssigkeit in der Druckkammer 36 den Druck am Verbindungspunkl 32 absenkt. Für die umgekehrte Drehrichtung des Servomotors ist der Äkkumulator38 wirksam.
Als Servomotor kommt auch eine Kolben-Zylinder-Anordnung in Betracht. Statt einer konstant angetriebenen Pumpe 1 mit Steuerventil 6 kann auch eine steuerbare Pumpe verwendet werden. Die Ventilanordnung läßt sich auch in der Weise ausbilden, daß ein Schieber des Sperr- und Bremsventils lediglich in einer Ablaufleitung vorgesehen ist, wobei hierfür e;n einziger Akkumulator genügt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Ventilanordnung für einen hydraulischen Servomotor, dem Flüssigkeit von einer Druckflüssigkeitsquelle, wie Pumpe, gesteuert suführbar ist und von dem Flüssigkeit über ein Sperr- und Bremsventil zum Behälter abführbar ist, wobei das Sperr- und Bremsventil mit einem Schieber versehen ist, der aus einer sperrenden Ruhestellung in eine öffnende ία Arbeitsstellung verschiebbar ist, durch eine Rückstellfeder belastet ist und zwei entgegengesetzte Druckflächen aufweist, von denen die eine über eine eine Drossel aufweisende erste Steuerdruckleitung mit der Ausgangsseite des Steuerventils und die is andere über eine eine Drossel aufweisende zweite Steuerdruckleitung mit der Ausgangsseite des Bremsventils verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden SteuerdrucUeitungen (23, 25) je zwei Drosseln (26, 27; 28, 29) in Reihe angeordnet ._nd Leitungsabschnitte (31,32) zwischen diesen Drosseln mit je einem von zwei durch eine verlagerbare, auf der der zweiten Steuerdruckleitung zugeordneten Seite durch eine Feder belastete Wand (34, 39) getrennten Räumen (35, 36; 40, 41) eines Akkumulators (33,38) verbunden sind.
2. Ventilanordnung für einen richtungsabhängig arbeitenden, hydraulischen Servomotor, wobei der Schieber des Sperr- und Bremsventils aus einer mittleren Ruhestellung in zwei beidseitig angeordnete, je eine Seite des Servomotors zum Behälter hin öffnende Arb^itsstellur.gen gegen die Kraft je einer Rückstellfeder verlagerbar ist und die den beiden Arbeitsstellu.igen zugeordne.en Ausgänge des Sperr- und Bremsventil mit den zugehörigen Eingängen über je ein zum Servomotor hin öffnendes Rückschlagventil verbunden sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsabschnitte (31, 32) zwischen den Drosseln (26; 27; 28, 29) beider Steuerdruckleitungen (23, 25) über eine in beiden Richtungen wirkende Akkumula-
. türanordnung (30) verbunden sind.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulatoranordnung (30) durch zwei gleichartige Akkumulatoren (33; 38) gebildet ist. deren Wände (34; 39) in entgegengesetzter Richtung durch ihre Feder (37; 42) belastet sind.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis J. dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (37; 42) des Akkumulators (33; 38) eine Vorspannung hat. die in der einen Endlage der verlagerbaren Wand (34; 39) etwas geringer und in der anderen Endlage größer ist als es dem Steuerdruckunterschied entspricht, der zur Überwindung der Vorspannung der Rückstellfeder (20; 21) des Schiebers (19) erforderlich ist.
5 Ventilanordnung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (26, 27; 28, 29) einen so großen Querschnitt aufweisen, daß ihre Drosselwirkung praktisch viskositätsunabhängig ist
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