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Hydraulische Steuereinrichtung für einen Servomotor
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Stand der Technik Die Erfindung geht'aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung
für einen Servomotor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche
Steuereinrichtung aus der DE-PS 1 161 734 bekannt, bei der ein den Servomotor absicherndes,
selbsttätig schließendes Ventil hydraulisch entsperrbar ist. Dabei steuert der zugeordnete
Entsperrkolben eine regelbare Durch='lußöffnung, so daß der von einer Druckmittelquelle
kommende und im Neutralumlaufkanal angedrosselte Druckmittelstrom über diese Durchflußöffnung
beim Senken des Servomotors abströmen kann. Diese Steuereinrichtung mit hydraulisch
entsperrbarem, selbsttätigen Ventil arbeitet somit mit einem niedrigen Umlaufdruck
und baut relativ kompakt. Zudem arbeitet das hydraulisch gesteuerte Sperrventil
gegenüber mechanischen Lösungen mit niedrigen Betätigungskräften, weist keine kritischen
Verschleißteile auf und kommt mit einfach bauendem Steuerschieber aus. Von Nachteil
bei der vorbekannten Steuereinrichtung ist jedoch, daß der zum
Aufsteuern
des Entsperrkolbens notwendige Druckmittelstrom unmittelbar in den Tank geführt
wird. Dieser Ölstrom steht somit für nachgeschaltete Wegeventile nicht mehr zur
Steuerung zur Verfügung. Darüberhinaus würden sich das vor- und nachgeschaltete
Wegeventil bei einem Parallelbetrieb gegenseitig störend beeinflussen. So könnte
sich bei Betätigung des nachgeschalteten Wegeventils im Neutralumlauf ein Druck
aufbauen, der im vorgeschalteten Wegeventil bei dessen Senkenvorgang auf den Entsperrkolben
einwirkt und ein einwandfreies Schließen des Sperrventils verhindert.
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Ferner ist aus der DE-AS 12 47 727 eine hydraulische Steuereinrichtung
für einen Servomotor mit einem hydraulisch gesteuerten Sperrventil bekannt, bei
welchem der zum Aufsteuert des Entsperrkolbens verwendete Druckmittelstrom zusätzlich
über ein vorgesteuertes Schaltventil zum Tank abströmt. Das von einem Steuerschieber
vorgesteuerte Schaltvehtil liegt hier in Neutralstellung der Steuereinrichtung in
Serie zum Steuerschieber. Nachteilig bei dieser Steuereinrichtung ist, daß sie keinen
echten Neutralumlaufkanal aufweist und auch hier der zum Entsperren dienende Druckmittelstrom
nicht zur Steurung nachgeschalteter Wegeventile zur Verfügung steht. Bei einem Druckaufbau
in dem zum Tank abfließenden Druckmittelstrom in Senkenstellung der Steuereinrichtung
würde es hier zu einem unbeabsichtigten Hebenvorgang am Servomotor kommen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
sie unter Beibehaltung der erwähnten Vorteile die Nachteile der bekannten Lösungen
vermeidet. So kann nun insbesondere ein zum Entsperren im vorgeschalteten Wegeventil
dienender Druckmittelstrom in den Neutralumlaufkanal zum nachgeschalteten Wegeventil
geführt werden. Darüber hinaus ist auch ein Parallelbetrieb insofern möglich, als
bei einem Druckaufbau im nachgeschalteten Wegeventil das Schließen des Sperrventils
im vorgeschalteten Wegeventil während des Senkenvorgangs einwandfrei beendet werden
kann. Ferner baut die Steuereinrichtung verhältnismäßig kompakt und läßt sich nachträglich
in vorhandene Wegeventilgehäuse integrieren.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung
möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibu.ng näher erläutert. Die einzige
Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Figur ist als Steuereinrichtung
ein Wegeventil 10 dargestellt, dessen Gehäuse 11 eine Schieberbohrung 12 aufweist.
In der Schieberbohrung 12 sind durch ringförmige Erweiterungen eine Zulaufkammer
13 und beiderseits davon eine erste (14) sowie eine zweite Motorkammer 15 ausgebildet.
Angrenzend an die Motorkammern 14, 15 liegt eine erste (16) sowie eine zweite Rücklaufkammer
17, die über einen Kanal 18 miteinander und über einen Rücklaufanschluß 19 mit einem
Tank 21 in Verbindung stehen. Die Zulaufkammer 13 hat Verbindung mit einem Zulaufanschluß
22 und ist durch ein erstes Rückschlagventil 23 abgesichert. Eine Pumpe 24 fördert
Druckmittel aus dem Tank 21 über eine Leitung 25 in den Zulaufanschluß 22. Zwischen
der rechten, zweiten Rücklaufkammer 17 und einer Bedienseite 26 am Gehäuse 11 liegen
ferner in der Schieberbohrung 12 eine erste (27) sowie eine zweite Umlaufkammer
28 nebeneinander. Die erste Umlaufkammer 27 ist über einen stromaufwärts liegenden
Abschnitt 29 mit der Leitung 25 verbunden, während von der zweiten Umlaufkammer
28 ein stromabwärts liegender Abschnitt 31 zu einem nachgeschalteten, zweiten Wegeventil
32 und weiter zum Tank 21 rührt. Die Umlaufkammer 27 und 28 sowie die Abschnitte
29 und 31 bilden Teile eines von der Pumpe 24 über das erste Wegeventil 11 und.zweite
Wegeventil i2 zum Tank 21 füh-
renden NeutraluH4Danals 33.
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Von den beiden Motorkammern 14, 15 führen Kammerfortsätze 34, 35 in
den Bereich eines hydraulisch gesteuerten Sperrventils 36. Das Sperrventil 36 besteht
im wesentlichen aus einem vorgesteuerten, zweiten Rückschlagventil
37
sowie einem zugeordneten, koaxial dazu liegenden Entsperrkolben 38. Das vorgesteuerte
Rückschlagventil 37 ist zwischen den ersten Kammerfortsatz 34 und den Verbraucheranschluß
39 geschaltet, der mit dem Druckraum eines einfach wirkenden Servomotors 41 in Verbindung
steht. Der Entsperrkolben 38 ist dicht und gleitend in einem Bohrungsabschnitt 42
geführt, der die beiden Kammerfortsätze 34 und 35 miteinander verbindet. Der rechte,
zweite Kammerfortsatz 35 bildet zugleich einen Druckraum für den Entsperrkolben
38, dessen wirksame Druckfläche 43 vom Druck in diesem Druckraum beaufschlagt wird.
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Der den Entsperrkolben 38 aufnehmende Bohrungsabschnitt 42 bildet
mit einer zwischen den Kammerfortsätzen 34 und 35 liegenden Querbohrung 44 eine
Steuerkante 45, die vom Entsperrkolben 38 überfahren wird. Der Entsperrkolben dd
steuert somit eine DuruntluMöffnung, welche den Druckraum 35 mit der Querbohrung
44 und mit einem Ablaufkanal 46 verbinden kann. Der Ablaufkanal 46 ist hier als
eine mehrfach abgesetzte Längsbohrung 47 ausgebildet, die parallel zu den Achsen
des Sperrventils 36 und eines in der Schieberbohrung 12 gleitend geführten Steuerschiebers
48 verläuft. Die Längsbohrung 47 schneidet die verlängert ausgebildete, zweite Umlaufkammer
28 und nimmt zudem ein drittes Rückschlagventil 49 auf, das den Ablaufkanal 46 und
fernerhin die Druckkammer 35 am Entsperrkolben 38 absichert.
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Der Steuerschieber 48 wird von einer doppeltwirkenden Rückholeinrichtung
51 in der gezeichneten Neutralstellung zentriert und ist mit Hilfe eines Handhebels
52
nach beiden Seiten hin in Arbeit stellungen zum Heben und Senken
auslenkbar. Der Steuerschieber 48 ist durch Ringnuten - von links nach rechts gesehen
- in vier Kolbenabschnitte 53 bis 56 unterteilt, die alle an ihren Stirnseiten geeignete
Feinsteuernuten 57 aufweisen.
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In der gezeichneten Mittelstellung blockiert der zweite Kolbenabschnitt
54 die Zulaufkammer 13. Der erste Kolbenabschnitt 53 trennt die erste Rücklaufkammer
16 von der ersten Motorkammer 14. Die zweite Motorkammer 15 ist in der gezeichneten
Mittelstellung über die zugeordnete Feinsteuerfase 57 zur zweiten Rücklaufkammer
17 entlastet. Über die Ringnut zwischen dem dritten und dem vierten Kolbenabschnitt
55 bzw. 56 sind die beiden Umlaufkammern 27 und 28 in der Neutralstellung mit ein
ander verbunden.
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Das zweite Wegeventil 32 ist zum ersten Wegeventil 10 in Reihe geschaltet
und liegt im Neutralumlaufkanal 33 stromabwärts vom ersten Wegeventil 10. Gemäß
der Reihenschaltung ist sein Zulaufanschluß 22 über die Leitung 58 mit der Leitung
33 verbunden.
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Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert:
Befinden sich die Steuerschieber beider Wegeventile 10 und 32 in den gezeichneten
Neutralstellungen, so ist der Neutralumlaufkanal 33 offen und das von der Pumpe
24 geförderte Druckmittel fließt nahezu ungedrosselt über ihn zum Tank 21 ab. Im
vorgeschalteten Wegeventil 10 ist der Druckraum 35 in Sperrventil 36 über die Feinsteuernut
57 am dritten Kolbenabschnitt 55 zur zweiten Rücklaufkammer 17 entlastet, so daß
das hydraulisch gesteuerte
Sperrventil nicht durch Lecköl unbeabsichtigt
betätigt werden kann.
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Wird zum Heben des Servomotors 41 der Steuerschieber 48 im vorgeschalteten
Wegeventil 10 mit Hilfe des Handhebels 52 nach rechts bewegt, so wird die Verbindung
zwischen den ilmlaufkammern 27, 28 angedrosselt und damit der Neutralumlaufkanal
33 zugesteuert. Gleichzeitig öffnet der zweite Kolbenabschnitt 54 die Verbindung
von der Zulaufkammer 13 zur ersten Motorkammer 14 und bei ausreichend hohem Druck
strömt Öl von der Pumpe 24 über die geöffnete Verbindung und das zweite Rückschlagventil
37 im Sperrventil 36 zum Servomotor 41, dessen Last gehoben wird. Dabei ist der
Druckraum 35 zur zweiten Rücklaufkammer 17 entlastet, so daß der im ersten Kammerfortsatz
34 wirkende Druck den Entsperrkolben 38 gegen seinen rechten Anschlag im Gehäuse
11 drückt.
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Zum Senken der Last am Servomotor 41 wird der Steuerschieber 48 des
vorgeschalteten Wegeventils 10 aus der gezeichneten Neutralstellung nach links bewegt.
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Dabei wird der Neutralumlauf über die Umlaufkammern 27 und 28 zugesteuert.
Der im stromaufwärts liegenden Abschnitt 29 angedrosselte Druck gelangt zugleich
über die Zulaufkammer 13 und die vom zweiten Kolbenabschnitt 54 aufgesteuerte Verbindung
in die zweite Motorkammer 15 und damit in den Druckraum 35, wo er auf die Druckfläche
43 des Entsperrkolbens 38 wirkt. Der Entsperrkolben 38 wird nach links geschoben
und öffnet dabei in an sich bekannter Weise das vorgesteuerte, zweite Rückschlagventil
37 des Sperrventils 36, so daß Druckmittel vom Servomotor 41 über des zweite Rückschlagventil
37
in die erste Motorkammer 14 und über die vom ersten Kolbenabschnitt 53 aufgesteuerte
Verbindung in die erste Rücklaufkammer 16 fließen kann. Schon bei relativ niedrigem
Druck überfährt der Entsperrkolben 38 die Steuerkante 45 und gibt die Durchflußöffnung
vom Druckraum 35 zur Querbohrung 44 und weiter zum Ablaufkanal 46 frei. Der zum
Entsperren des Entsperrventils dienende Druckmittelstrom fließt weiter über das
dritte Rückschlagventil 49 in die zweite Umlaufkammer 28 und den stromabwärts liegenden
Abschnitt 31 des Neutralumlaufkanals 33 und über das zweite Wegeventil 32 zum Tank
21.
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Wird nun gleichzeitig mit dem Senkenvorgang am vorgeschalteten, ersten
Wegeventil 10 das zweite Wegeventil 32 betätigt, so verhindert das dritte Rückschlagventil
49, daß der im stromabwärts liegenden Abschnitt 31 sich aufbauende Druck in den
Ablaufkanal 46 und weiter in die Druckkammer 35 gelangen kann. Das dritte Rückschlagventil
49 sorgt somit dafür, daß auch bei Parallelbetrieb beider Wegeventile 10 und 32
das zweite Rückschlagventil 37 im Sperrventil 36 sicher schließen kann, wobei der
Druckraum 35 über den Steuerschieber 48 vom Druck entlastet werden kann.
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Mit vorliegender Steuereinrichtung 10 kann somit ebenfalls nach dem
Öffnen des Sperrventils 36 ein niedriger Umlaufdruck erreicht werden und zudem der
Ölstrom für zusätzliche, nachgeschaltete Wegeventile zur Verfügung gestellt werden.
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Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Ausführungsform
möglich, ohne vom Gedanken der Erdindung abzuweichen. So kann anstelle des vorgesteuerten
zweiten
Rückschlagventils 37 bei Bedarf auch ein direkt gesteuertes
Rückschlagventil verwendet werden. Ferner kann der Entsperrkolben 38 in ähnlicher
Weise ausgebildet werden, wie dies der vorbekannte Stand der Technik zeigt. Auch
die Ausbildung der Steuerkante 45 ist nicht auf die gezeigte Variante beschränkt.
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Obwohl die gezeigte Anordnung des dritten Rückschlagventils 49 eine
besonders kompakte und einfache Bauweise des Wegeventils 10 ermöglicht, kann es
auch in anderer Weise ausgebildet und angeordnet sein. Selbstverständlich sind auch
Änderungen an der Steuerschieberbauweise,dessen Betätigung sowie der Ausbildung
des zweiten Wegeventils 32 möglich,ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
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Anstelle der gezeigten parallelen Reihenschaltung des zweiten Wegeventils
32 kann auch eine reine Parallelschaltung verwendet werden; dann muß jedoch durch
zusätzliche-Drosselmittel sichergestellt werden, daß ein ausreichender Entsperrdruck
zur Verfügung steht. Die gezeigte Reihenschaltung hat den Vorteil, daß auch bei
niedrigem Druck im nachgeschalteten Verbraucher im vorgeschalteten Wegeventil entsperrt
werden kann.
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