DE3013083A1

DE3013083A1 - Steuervorrichtung fuer einen hydraulischen arbeitszylinder

Info

Publication number: DE3013083A1
Application number: DE19803013083
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Siegel; Wilhelm 7251 Hemmingen Zirps
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-10-08
Also published as: IT8120756A0; IT1136863B; FR2479917A1; FR2479917B3

Description

κ. 610 3

IS.2.1980 Wd/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Steuervorrichtung für einen hydraulischen Arbeitszylinder -

Stand der Technik

Die Erfindung geht' aus von einer Steuervorrichtung nach der Gattung des'Hauptanspruchs. Mit einer derartigen bekannten Vorrichtung-ist es zwar möglich, eine sogenannte Durchfluß-Feins.teuerung 'abhängig von der Stellung des Steuerschiebers auch bei negativer oder ziehender Last zu ermöglichen. Die bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß über das Vorsteuerventil nur eine relativ kleine Druckmittelmenge feingesteuert werden kann, was die Punktionstüchtigkeit beeinträchtigt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß mit ihr eine größere Druckmittelmenge feingesteuert werden kann, und zwar mit Hilfe des Ventilschiebers. Dadurch ist es möglich, auch unter ungünstigsten Bedingungen ein stabiles Verhalten der Vorrichtung zu gewährleisten.

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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuervorrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung · näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Steuervorrichtung, Figur 2 eine Abwandlung eines Teils des Ausführungsbeispiels nach Figur x.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist mit 10 eine Steuervorrichtung 10 bezeichnet, die in einem Gehäuse 11 einen handbetätigten Steuerschieber 12 und einen doppeltwirkenden Sperrblock 13 aufweist. Dem Steuerschieber 12 sind in üblicher Weise eine Zulaufkammer Ik, zwei Verbraucherkammern 15» 16, zwei Rücklaufkammern 17, .18 sowie zwei Umlaufkammern 19» 21 zugeordnet. Die Zulaufkammer 1*1 sowie eine erste Umlaufkammer 19 stehen über Leitungen 22, 23 mit einer Pumpe 2k in Verbindung. Die Rücklaufkammerη 17, 18 und die zweite Umlaufkammer 21 sind' über eine Rücklauf leitung .25 mit einem Behälter 26 verbunden. Von den Verbraucherkammern 15» 16 führen Anschlußkanäle 27, 28 in eine mehrfach abgesetzte, parallel zum Steuerschieber 12 verlaufende Längsbohrung 29, in deren zwischen den Anschlußkanälen 27, 28 verlaufendem, mittleren Abschnitt 31, ein Schaltkolben 32 geführt ist, der einen Teil des Sperrblocks 13 bildet. Die Längsbohrung 29 weist jeweils in den Bereichen zwischen den Anschlußkanälen 27, 28 und einem ersten bzw. einem zweiten Anschluß

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33, 34 kegeligen Ventilsitze 3.5» 36 auf, denen jeweils eine erster bzw. ein zweiter Ventilschieber 37 bzw. 38 zugeordnet ist. Die Ventilschieber 37, 38 sind mit ihrem zylindrischen Teil 39, 40, an dem sich ein Steuerbund 37', 38' befindet, in einem dritten Abschnitt 4l, 42 der Längsbohrung 29 dicht gleitend geführt. Zwischen dem Ventilsitz 35, 36 befindet sich eine Ringnut 45, 46. An. der dieser zugewandten Kante weist der Ventilschieber 37, 38 eine konische Peinsteuerfase 47, 48 auf.

Jeder Ventilschieber 37, 38 hat eine den Schaltkolben 32 und achsgleich zu diesem verlaufende Eingangsbohrungen 49, 50, die in eine achsgleich verlaufende Bohrung 51, 52 mit größerem Durchmesser übergeht. Dadurch wird eine Schulter 53, 54 gebildet, welche als Ventilsitz für ein Vorsteuerventil 55, 56 dient. Dieses weist eine konische Spitze 57, 58 auf, welcher ein zylindrischer Schaft folgt, der in der Bohrung 51, 52 gleitend geführt ist. Für den Durchtritt von Druckmittel sind am Schaft Längsnuten 6l, 62 ausgebildet. Jedes Vorsteuerventil 55> 56 ist von einer Druckfeder 63, 64 belastet, die sich an einer Platte 65, 66 abstützt. Jede Platte 65, 66 liegt an einer Schulter 67, 68 an, die dadurch im Ventilschieber 37, 38 gebildet ist, daß dieser in seinem hinteren Teil eine achsgleich zur Bohrung 51,- 52 verlaufende Bohrung 69,. 70 mit größerem Durchmesser aufweist. Auf jede Platte 65 bzw. 66 wirkt eine Druckfeder 71, 72 ein, die sich an einer die Bohrungsabschnitte 4l, 42 verschließenden Schlußschraube 73, 74 anlegt. Die die Federn 71, 72 aufnehmenden Räume sind mit 77, 78 bezeichnet, die Räume zwischen den Platten 65, 66 und den Vorsteuerventilen mit 79, 80. In jeder Platte 65, 66 ist eine Drosselbohrung 8l, 82 ausgebildet.

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In die Eingangsbohrungen k$, 50 der Ventilschieber 37, 38 dringen Stifte 83, 84 des Schaltkolbens 32 mit reichlich. Spiel ein. Sie wirken mit den Vorsteuerventilen 55 _s 56 zusammen. Von den Räumen 79» 80 zwischen den Vorsteuerventilen und den Platten 65, 66 dringen Drosselbohrungen 85, 86 durch die Wand der Ventilschieber 37, 38 nach aussen zu den Anschlüssen 33» 3*1. Von diesen führen Leitungen 87, 88 zu den Druckräumen 89, 90 eines doppeltwirkenden Zylinders 91, in dem ein Kolben 92 mit Kolbenstange 93 geführt ist. Die Räume zwischen den Anschlußkanälen 27/28 und dem Schaltkolben 32 sind mit A und B bzeichnet.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt:

Befindet sich der Steuerschieber 12 in der gezeichneten Neutralstellung, so sind die Verbraucherkainmern 15> 16 hydraulisch blockiert, der Schaltkolben 32 ist druckausgeglichen und nimmt seine Mittelstellung ein. Damit ist auch der Kolben 92 des ArbeitsZylinders durch die Ventilschieber 37, 38 bzw. die Vorsteuerventile 55_S 56 hydraulisch blockiert.

Verschiebt man nun den Steuerschieber 12 aus seiner Mittelstellung etwas nach rechts (bezogen auf die Zeichnung) und wird dabei der Neutralumlauf über die Umlaufkammern 19, mit Hilfe einer Feinsteuerfase 9^ angedrosselt und zugleich die Verbindung von der Zulaufkammer 14 zur Verbraucherkammer 15 aufgesteuert, so baut sich ein Druck im Anschlußkanal 27 und im Druckraum A auf; die Leitung 28 ist mit dem Rücklauf verbunden. Durch den Druckanstieg im Raum A wird der Ventilschieber 37 von einem Sitz 35 entgegen der Kraft der Druckfeder 71 abgehoben, wodurch der An-

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Schluß 27 und damit der Raum A mit, der Leitung 87 verbunden werden. Gleichzeitig wird auch der Schaltkolben 32 durch den Druck im Raum A nach rechts bewegt, wobei der 'Stift 8h das Vorsteuerventil 56 von seinem Sitz 5 ^ abhebt, und zwar gegen den Lastdruck p,- im Druckraum 9Q des Arbeitszylinders 91· In diesem Druckraum herrscht nämlich ein bestimmter Druck, der hervorgerufen wird durch eine Last F, die an der Kolbenstange 93 zieht. Das ■Vorsteuerventil 56 wird nun entgegen der Kraft der Druckfeder 6h so weit geöffnet, bis am Schaltkolben 32 Kräftegleichgewicht herrscht. Wird die Druckmittelzufuhr vom Wegeventil 12 her durch entsprechende Bewegung des Steuerschieber immer mehr erhöht, so öffnet sich auch das Vorsteuerventil 56 immer weiter. Ist der Drosselquerschnitt am Vorsteuerventil, d.h. zwischen dessen kegeliger Spitze und dem Ventilsitz 54 größer als.der Drosselquerschnitt der Drosselbohrung 86, so nimmt der Druck in dem die Druckfeder 72 aufnehmenden Raum 78 des Ventilschiebers '38 stark ab. Auf die Differenzfläche, bestehend aus dem Außendurchmesser des Ventilschiebers 38 und seinem Ventilsitz 36 wirkt zunächst über das Spiel zwischen dem Ventilschieber und seiner ihn aufnehmenden Bohrung 70 der Lastdruck p_L, welcher bewirkt, daß sich der Ventilschieber geringfügig von seinem Ventilsitz 36 abhebt entgegen der Kraft der Druckfeder 72 und dem Druck im Raum 78. Da die Feinsteuerfase h8 jetzt noch keine Verbindung zum Anschluß 3^ herstellt, baut, sich der Lastdruck p_T zwischen der Feinsteuerfase und dem Ventilkegel 36 sofort ab, so daß die weitere öffnung des Ventilschiebers 38 allein durch den Schaltkolben 32 erfolgen muß, und zwar so lange, bis am Schaltkolben wieder Gleichgewicht herrscht zwischen dem Druck im Raum A einerseits und dem Druck im Raum 78 andererseits plus der Kraft der Druck-

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feder 72. Die Drosselbohrung 82 der Platte 66 verhindert ein zu rasches öffnen des Ventilschiebers 38, wodurch ein instabiler Zustand (Schnarren) mit Sicherheit verhindert wird. Druckmittel fließt nun gleichmäßig aus dem Druckraum 90 des Hydrozylinders zum Behälter ab, während andererseits Druckmittel über den Anschluß 33 und die Leitung 87 zum Druckraum 89 von der Pumpe 2k zugeführt wird. Um das Aufsteuern des Ventilschiebers 37 mit einem niedrigen Aufsteuerdruck im Raum-A zu erreichen, muß der Drosselquerschnitt des geöffneten Vorsteuerventils wesentlich grosser sein, als der Drosselquerschnitt der Drossc"¹ bohrung 86, damit der Raum 78 genügend druckentlastet wird.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Sperrblocks. Der Schaltkolben ist mit 100 bezeichnet, er hat zwei.mittige,. Sackbohrungen 101 und 102, in denen Aufstoßzapfen 103, 104 angeordnet sind. Auf jeden der Aufstoßzapfen wirkt ein in den Bohrungen 101, 102 angeordnetes elastisches ,vorgespanntes Federelement 105, 106 ein, z.B. ein gummielastischer Stützkörper oder eine Druckfedern. Die Aufstoßkolben 103, 104 werden durch stirnseitige eingebördelte Buchsen 107, 108 in ihrer Position festgehalten. Anstatt der kegeligen Vorsteuerventile 55, 56 nach dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind hier kugelige Vorsteuerventile 110, 111 vorgesehen, die sich gegen einen ähnlich ausgebildeten Sitz unter Federkraft legen. Alles andere ist unverändert gegenüber dem vorigen Ausführungsbeispiel-, was auch für die Funktion gilt.

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Steuervorrichtung für einen hydraulischen
Arbeitszylinder

Zusammenfassung

Die hydraulische Steuervorrichtung weist ein Steuerschieberventil -(12)j einen Sperrblock (13) und einen als Arbeitszylinder ausgebildeten Verbraucher (91) auf. Im
Sperrblock (13) ist ein Ventilschieber (37, 38) dicht
gleitend angeordnet _t der in seinem Inneren ein Vorsteuerventil (55) 56) aufnimmt, das mit dem Schaltkolben (32) des Sperrblocks zusammenwirkt. Vom Inneren des Ventilschiebers führt eine Drosselbohrung (85, 86) zum Auslaß
des Sperrblocks j d.h. zum Verbraucher. Der Ventilschieber weist eine kegelige Dichtfläche sowie eine stromabliegende Steuerfläche"mit einer daran ausgebildeten Peinsteuerfase (^7j ^8) auf. Zwischen dem Ventilschieber*und der Verbindung zum Arbeitszylinder ist noch eine Drosselstelle (85j 86) ausgebildet. Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß beim Betätigen des Wegeventils auch bei ziehender Last am Verbraucher eine stetige schwingungsfreie und damit stabile
Absenkung desselben erreicht wird.

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Claims

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Ansprüche

l) Steuervorrichtung für einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem Steuerschieber (12) und einem zwischen diesem und dem Arbeitszylinder angeordneten Sper^block (13), der einen Entsperrkolben (32) aufweist, welcher mit einem in einem Ventilschieber (37, 38) angeordneten VorSteuerventil (55, 56) zusammenwirkt, das dort unter der Kraft einer Feder, auf einem Ventilsitz (53, 5*0 liegt und der Ventilschieber mit einer kegeligen Fläche auf einem im Gehäuse des Sperrblocks ebenfalls unter der Kraft einer Feder auf einem Ventilsitz (35* 36) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilschieber hinter der' kegeligen Fläche ein Steuerbund (37'* 38') mit einer Feinsteuerkante (47, 48) ausgebildet ist und vom Raum (79., 80) hinter dem Vorsteuerventil eine Drosselverbindung (85, 86) zum Auslaß (33, 34) führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (77, 78) hinter dem Ventilschieber (37, 38) über eine Drosselstelle (8l, 82) mit dem Raum (79, 80) innerhalb des Ventilschiebers verbunden ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (55, 56) als Kegelsitzventil ausgebildet ist, das in einer zylindrischen Längsbohrung (51j 52) des Ventilschiebers geführt ist und Längsnuten (61, 62) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilschieber (37j 38) hinter dem Vorsteuerventil eine Schulter (67_S 68) ausgebildet ist, auf der eine von einer Druckfeder (71, 72) belastete Platte (65, 66) ruht, in der eine Drosselbohrung (8l, 82) ausgebildet ist.
5.. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß sich an der Platte (65, 66) auch die

Druckfeder (63, 64) für das Vorsteuerventil (55, 56) abstützt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselverbindung (85, 86) zum Auslaß (33, 34) als eine die Wand des Ventilschiebers durchdringende Drosselbohrung ausgebildet ist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrblock (13) doppeltwirkend ausgebildet ist und der Entsperrkolben (32) zwei einander gegenüberliegende Stifte (83, 84) aufweist, die auf die Vorsteuerventile über im Ventilschieber ausgebildete Längsbohrungen (49, 50) mit reichlich Spiel einzuwirken vermögen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Entsperrkolben (100) mindestens ein separater Stift (103, 104) angeordnet ist, auf den ein elastisches vorgespanntes Pederelement (105, 106) einwirkt, z.B. ein gummielastischer Stützkörper oder eine Druckfeder.

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