DE3115114C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei diesen Schieberventilen mit Bremskolben dient dieser dazu, dann, wenn die als Verbraucher hydraulischer Ener­ gie vorgesehene Einrichtung im Bremszustand angetrieben wird, durch Drosselung des von dem Verbraucher abfließen­ den Stromes die als Verbraucher vorgesehene Einrichtung derart zu bremsen, daß ihre Bewegungsgeschwindigkeit dem von der Pumpe zufließenden Strom entspricht. Eine Schwierigkeit dabei ist, für die Steuerung des Brems­ kolbens auf der jeweiligen Abflußseite ein geeignetes Drucksignal zu erhalten, weil auf dieser Seite der Druck relativ gering ist, während andererseits trotz der Bremswirkung auf der Zuflußseite von der Pumpe zu der als Verbraucher vorgesehenen Einrichtung der Druck höher ist, wobei aber auf beiden Seiten der Bremskolben mit Rücksicht auf die zur Steuerung beider Bewegungsrichtungen ge­ wünschte Symmetrie jeweils gegen eine gleich starke Feder abgestützt ist. Eine in Funktion und Wirkung gute Lösung dieser Aufgabe ist durch die DE 26 47 140 A1 bekannt. Diese Lösung erfordert jedoch zusätzliche Verbohrungen im Gehäuse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne solche zusätzlichen Bohrungen im Gehäuse eine Ventilanord­ nung mit Bremskolben zu schaffen, die ein stetiges Bremsen der als Verbraucher vorgesehenen Einrichtung ermöglicht und verhindert, daß diese sich schneller bewegt als dem von der Pumpe zufließenden Druckmittelstrom entspricht, um so unter allen Betriebszuständen Füllungs­ mangel sicher zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Weiterausgestaltungen, durch die wesentliche Vorteile erzielt werden, sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert.

In dem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 3 vorgesehen, in der ein Ventilschieber 2 verschiebbar ist. Koaxial zu der Längsachse des Ventilschiebers 2 sind in diesem zwei Bohrungen 4 vorgesehen, die in noch zu erläuternder Wei­ se abgesetzt sind, wobei in jeder dieser Bohrungen 4 ein Bremskolben 5 verschiebbar ist.

In dem Gehäuse 1 sind mehrere Kanäle vorgesehen, die als radial zur Bohrung 3 angeordnete Bohrungen oder als Ring­ hohlraum um die Bohrung 3 herum angeordnet sind. Von die­ sen Kanälen ist der Kanal 6 und der Kanal 7 mit der in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Pumpe verbunden. Der Kanal 8 ist mit einer Seite der als Verbraucher vor­ gesehenen Einrichtung verbunden und der Kanal 9 ist mit der anderen Seite dieser Einrichtung verbunden. Die Ka­ näle 10, 11 und 12 sind mit einer Ablaufleitung zu einem drucklosen Behälter verbunden. Der Kanal 13 ist mit einem Ringraum um eine weitere in der Zeichnung nicht mehr dar­ gestellte Bohrung verbunden, in der ein weiterer, ebenfalls in der Zeichnung nicht mehr dargestellter Ventilschieber verschiebbar ist, derart, daß in Neutrallage dieses wei­ teren, nicht dargestellten Schiebers der Kanal 13 mit der Pumpe verbunden ist, während in den Aussteuerlagen dieses weiteren Schiebers der Kanal 13 abgesperrt ist.

In dem Ventilschieber 2 ist eine Ringnut 14 vorgesehen, die in der in der Zeichnung dargestellten Neutrallage des Ven­ tilschiebers 3 den Kanal 13 mit dem Kanal 12 verbindet. Zu­ sätzliche Seitenbohrungen 15 und 16 ermöglichen bei teil­ weiser Verschiebung noch eine gedrosselte Strömung vom Kanal 13 zum Kanal 12.

Im Längsschieber 2 ist eine seitliche Bohrung 17 vorgesehen, die mit einer seitlich versetzten Bohrung 18 in Verbindung steht, von der aus eine Drosselbohrung 19 (mit zum Beispiel 1 mm Durchmesser) in die Bohrung 4 mündet, und zwar in einem Bereich dieser Bohrung 4, der ständig mit der Ring­ nut 20 in den Bremskolben 5 in Verbindung steht.

In Umfangsrichtung versetzt gegenüber der Bohrung 17 ist eine weitere Bohrung 21 in dem Längsschieber 2 vorgesehen, von der aus eine weitere Bohrung 22 ebenfalls in der Boh­ rung 4 mündet. Die Bohrung 21 ist dabei derart vorgesehen, daß sie bei einer Verschiebung des Längsschiebers 2 aus der Neutrallage heraus vor der Wand der Bohrung 3 zwischen den Kanälen 7 und 9 bzw. 6 und 8 liegt.

In dem Bremskolben 5 geht von der Ringnut 20 aus radial eine weitere Bohrung 23 zu einem Innenraum 24, an den über eine weitere Drosselbohrung 25 die Längsbohrung 26 angeschlossen ist. Die Längsbohrung 26 mündet in der äuße­ ren Stirnfläche 27 des Bremskolbens 5.

Gegen eine Schulter 28 des Bremskolbens 3 ist eine Feder 29 abgestützt, die sich andererseits gegen einen Verschluß­ stopfen 30 abstützt. Im voll ausgesteuerten Zustand des Bremskolbens 5 legt sich dieser mit seiner Stirnfläche 27 gegen einen Fortsatz 31 des Stopfens 30 an, so daß der Kanal 26 abgesperrt ist.

Die Bohrung 4 ist als abgesetzte Bohrung ausgestaltet, deren erweiterter Bohrungsteil 34 mit dem engeren Teil der Bohrung 4 einer Ringfläche 33 bildet, gegen die der Bremskolben 5 mit einer Ventilsitzfläche 35 anliegt. Vor dieser ist in dem Bremskolben 5 eine Ringnut 36 gebildet, durch die im aus­ gesteuerten Zustand des Bremskolbens 5 die Bohrungen 37 und 38 im Längsschieber 2 miteinander verbindbar sind, wobei im ausgesteuerten Zustand des Längsschiebers 2 auf der einen Seite, beispielsweise bei Verschiebungen nach in der Zeichnung rechts, die Bohrung 38 mit dem Kanal 11 und die Bohrung 37 mit dem Kanal 9 und auf der anderen Seite die Bohrung 37 a mit dem Kanal 6 und die Bohrung 38 a mit dem Ka­ nal 8 in Verbindung kommt. Bei Aussteuerung des Längsschie­ bers 2 nach in der Zeichnung links ergibt sich sinngemäß, daß die Bohrung 38 a mit dem Kanal 10, die Bohrung 37 a mit dem Kanal 8 die Bohrung 37 mit dem Kanal 7 und die Bohrung 38 mit dem Kanal 9 in Verbindung kommt.

Zwecks Umgehung des Ventilsitzes 33, 35 sind in den Bremskolben 5 zwei Bohrungen 39 und 40, die miteinander in Verbindung stehen, vorgesehen, und zwar sind anstelle einer geraden durchgehenden Bohrung zwei Bohrungen vor­ gesehen, deren Achsen miteinander einen Winkel bilden, um die beim Durchströmen auftretenden Kräfte günstiger zu gestalten.

Die Ringnut 20 steht über einen am Umfang des Teiles 45 des Bremskolbens 5 gebildeten Spalt mit dem Raum 44 vor der Stirnfläche 43 des Bremskolbens 5 in Verbindung. Aus herstellungstechnischen Gründen ist die Stirnfläche 43 an einem Stopfenteil 42, der in dem Bremskolben 5 hinein­ geschraubt ist, gebildet. In dem Stopfenteil 42 ist eine Längsbohrung 46 vorgesehen, die durch eine Rückschlag­ ventilkugel 47 abschließbar ist, wobei diese sich gegen eine Feder 48 abstützt. Der Raum von 44 vor der Stirn­ fläche 43 des Bremskolbens 5 steht somit über den Kanal 46 und das Rückschlagventil 47, 48 mit dem Raum 24 in Ver­ bindung.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Bei ausgesteuertem Längsschieber 2 steht auf der Pumpen­ zuflußseite die Bohrung 17 mit dem Kanal 7 in Verbindung, so daß Druckmittel von der Pumpe über den Kanal 7, die Bohrung 17, die Bohrung 18, die Drosselstelle 19, die Bohrung 23, den Raum 24, die weitere Drosselstelle 25 und die Längsbohrung 26 zu dem mit einem drucklosen Ablauf in Verbindung stehenden Raum vor der Stirnfläche 27 des Bremskolbens 5 fließt. Durch die hintereinander geschal­ teten Drosselstellen 19 und 25 ist somit eine Drossel­ kette gebildet, wobei der Raum 24 zwischen den beiden Drosselstellen 19 und 25 liegt, so daß der Druck in dem Raum 24 durch das Verhältnis der Weiten der beiden Drosselstellen 19 und 25 gebildet ist. Wird angenommen, daß die beiden Drosselstellen 19 und 25 etwa gleich groß sind, so ist der Druck in dem Raum 24 etwa halb so groß wie der Druck im Kanal 7. Der Druck, der im Raum 24 herrscht, herrscht aber auch in der Ringnut 20 und teilt sich somit über den Spalt am Umfang des Teiles 45 dem Raum 44 mit, so daß durch die Wirkung des Drucks auf die Stirnfläche 43 der Bremskolben gegen die Kraft der Feder 29 verschoben wird. Durch die Drosselwirkung in dem Spalt an dem Teil 45 wird die Verschiebebewegung bei Verschiebung gegen die Kraft der Feder 29 gedämpft. Die Verschiebebewegung des Bremskolbens in Richtung des Schlie­ ßens am Ventilsitz 33, 35 kann jedoch sehr rasch erfolgen, da bei der Verschiebung in dieser Richtung unter der Wir­ kung der Kraft der Feder 29 das Rückschlagventil 47 öffnet und somit die in dem Raum 44 vor der Stirnfläche 43 befind­ liche Flüssigkeit sehr rasch durch das Rückschlagventil 47 in den Raum 24 und von diesem durch die Längsbohrung 26 abfließen kann, wobei die Drosselwirkung der Drosselstelle 25 wesentlich geringer ist die Drosselwirkung am Spalt am Teil 45.

Sitzventile in Verbindung mit Längsschiebern vorzusehen, ist an sich bekannt. Üblicherweise werden solche Sitzven­ tile benutzt, um ein dichteres Abdichten zu ermöglichen als mit einem zylindrischen Schieber in einer zylindrischen Bohrung bei einem Spalt, der ein klemmfreies Verschieben ermöglicht, möglich ist. Bei der hier vorgesehenen Anwen­ dung eines Sitzventils ist jedoch das Ziel ein anderes.

Wäre nämlich hier anstelle eines Sitzventils in üblicher­ weise nur eine Kante an einer Bohrung und eine Kante am Übergang der Ringnut 36 zu dem jetzt überlegungsmäßig zylindrisch gedachten Teil des Bremskolbens 5 vorgesehen, so müßte der Bremskolben 5 zum Erzielen einer Dichtwir­ kung ziemlich tief eintauchen, um eine Dichtwirkung zu ergeben, mit der weiteren Folge, daß beim Öffnen der Brems­ kolben 5 einen ziemlichen Weg zurücklegen müßte und für dieses Zurücklegen des Weges eine ziemliche Zeit verstreicht, bis die Kante der Ringnut 36 freigegeben ist. Durch die Anwendung der Ausgestaltung als Sitzventil wird also die Totzeit wesentlich verringert.

Durch die Anwendung der aus den Drosselstellen 19 und 25 gebildeten Drosselkette wird nicht nur ermöglicht, ein stetiges Signal zu erhalten, sondern es ist auch möglich, auch an der Stirnfläche des auf der jeweils als Abfluß­ seite angesteuerten Seite einen höheren Steuerdruck zu er­ zielen, wie auf der jeweils mit der Pumpe verbundenen Zulauf­ seite, so daß ein Füllungsmangel an Verbraucher vermieden wird. Das Ziel, ein stetiges Bremsen des Verbrauchers zu ermöglichen und Füllungsmangel an diesem zu verhindern, wird auf diese Weise sicher erreicht. Zudem ist eine ein­ fache Unterbringung im Steuerventil ermöglicht.

Im Gegensatz zu der Abflußseite vom Verbraucher, auf der der genannte Effekt erzielt wird, kann auf der Zufluß­ seite zum Verbraucher das Druckmittel durch die weitere Bohrung 22 zufließen, so daß die Drosselwirkung in der Drosselbohrung 19, die auf der Zulaufseite zu der wei­ teren Bohrung 22 parallel geschaltet ist, nicht zur Wir­ kung kommt mit der weiteren Folge, daß auf der Zufluß­ seite ein kleineres Druckgefälle zum Aufsteuern erfor­ derlich ist.

Claims (6)

1. Schieberventil, insbesondere als Teil eines Block­ steuergerätes, mit einem Längsschieber, der in einer Gehäusebohrung an die radial zu dieser Zufluß- und Abfluß­ kanäle angeschlossen sind zum Steuern der Verbindung zwischen einer Pumpe und einem mindestens in einer Richtung beaufschlagbaren Druckener­ gieverbraucher, der einen Verbraucher mechanischer Energie, der in bestimmten Betriebszuständen mecha­ nische Energie abzugeben vermag, antreibt, wobei der Längsschieber eine Ringnut aufweist, die in der Neutrallage des Längsschiebers einen mit der Pumpe verbundenen Ringraum in dem den Längsschieber um­ gebenden Gehäuse mit einem mit einer Ablaufleitung verbundenen Kanal verbindet, und der Längsschieber aus dieser Neutral­ lage verschiebbar ist in mindestens eine Lage, in der durch den Längsschieber der mit der Pumpe ver­ bundene Zuflußkanal mit einem mit der Zuflußleitung zum Verbraucher verbundenen Kanal im Gehäuse verbunden ist und gleichzeitig ein mit der Abflußleitung des Verbrauchers verbundener Kanal durch den Längs­ schieber mit der Ablaufleitung verbunden ist, wobei in einer axialen Bohrung des Längsschiebers ein zum Drosseln des Druckmittelstromes vom Verbraucher zum Abfluß die­ nender Bremskolben gegen die Kraft einer Feder ver­ schiebbar angeordnet und auf einer Stirnseite von Druck beaufschlagbar ist, wobei dem Raum vor dieser Stirnseite das Druckmittel durch eine Zuflußboh­ rung im Längsschieber zufließt und wobei der Brems­ kolben seinerseits ebenfalls eine Ringnut aufweist, die in der gegen die Kraft der Feder verschobenen Lage des Bremskolbens Querbohrungen in dem Längsschie­ ber miteinander verbindet, von denen bei verschobener Lage des Längsschiebers eine mit der Abflußleitung vom Verbraucher und die andere mit einem an die Ablaufleitung angeschlossenen Kanal verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Zuflußbohrung (17, 18) im Längsschieber (2) eine Drosselstelle (19) angeordnet ist und daß im Bremskolben (5) im weiteren Strom des durch die Zuflußbohrung (17, 18) zufließenden Druck­ mittelstromes eine weitere Drosselstelle (25) angeord­ net ist und daß die Beaufschlagung der Stirnfläche (43) des Bremskolbens (5) von einem Raum (24) aus erfolgt, der in dem genannten Druckmittelstrom zwischen den beiden Drosselstellen (19 und 25) liegt.

2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Raum (24) vor der zwei­ ten Drosselstelle (25) und dem Raum (44) vor der Stirnfläche (43) des Bremskolbens (5) durch einen Spalt am Umfang des Bremskolbens (5, 45) gebildet ist.

3. Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Raum (24) vor der zweiten Drossel­ stelle (25) mit dem Raum (44) vor der Stirnfläche (43) des Bremskolbens (5) durch einen zweiten Verbindungskanal (46) verbunden ist, in dem ein zum Raum (24) vor der zweiten Drosselstelle (25) öffnendes Rückschlagventil (47) angeordnet ist.

4. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schließrichtung hintere Kante (35) der Ring­ nut (36) des Bremskolbens (5) als mit einer Ringfläche (33) im Längsschieber (2) zusammenwirkender Ventilsitz (35, 33) ausgestattet ist.

5. Schieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Umgehung des Ventilsitzes (33, 35) im Brems­ kolben (5) mindestens eine Umgehungsleitung (39, 40) angeordnet ist.

6. Schieberventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Längsschieber (2) eine weitere Bohrung (22) derart angeordnet ist, daß sie auf der den Zufluß zum Verbraucher steuernden Seite zur Drosselstelle (19) parallel geschaltet ist.