DE3243403C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schieber-Ventil­ anordnung mit einem Gehäuse und einem zwei parallele Flächen aufweisenden Schieber in einer zwei parallele Flächen aufweisenden Kammer des Gehäuses, wobei zwei benachbarte Flächen von Schieber und Gehäuse als Ventil zusammenwirkende Steueröffnungen enthalten und einen an eine Hochdruckzone angrenzenden ersten Drosselspalt zwischen sich bilden und wobei zwischen den anderen benachbarten Flächen von Schieber und Gehäuse eine Zwischendruckzone gebildet ist, die zwischen den ersten Drosselspalt und einen sich gegensinnig hierzu verän­ dernden, zur Niederdruckseite führenden zweiten Drosselspalt geschaltet ist.

Eine bekannte Schieber-Ventilanordnung dieser Art (DE-AS 25 44 849) dient als Verteilerventil für eine Radialkolbenmaschine. Ein Drehschieber hat die Form einer Ringscheibe mit Sacklöchern. Diese verbinden Steueröffnungen, welche zu je einem Radialzylinder führen, abwechselnd mit auf der gleichen Kreisbahn befindlichen Zu- und Abflußöffnungen. Die Hochdruckzone ist durch eine Ringnut an einer Gehäusefläche, der erste Drosselspalt zwischen dieser Ringnut und dem Umfang der Ringscheibe, die Zwischendruckzone durch die gesamte gegenüberliegende Fläche der Ringscheibe und der zweite Drosselspalt durch einen Ringbereich, der in der gleichen Ebene wie der erste Drosselspalt liegt und eine zentrische Abflußbohrung umgibt, gebil­ det. Da sich der Drosselwiderstand der beiden Drossel­ spalte bei einer Verlagerung der Ringscheibe gegen­ sinnig ändert, steigt der Zwischendruck, wenn sich der Drehschieber von den Steueröffnungen abhebt, so daß er annähernd seine Ausgangslage beibehält und bei der Verstellung praktisch keine Reibungskräfte zu über­ winden sind.

Bei diesen und anderen Schieber-Ventilanordnungen ist jedoch häufig die Axialbelastung des Schiebers, die von der Lage der druckführenden Steueröffnungen abhängt, unsymmetrisch. Dies führt zu einer einseitigen Belastung des Schiebers und daher trotz des Vorhandenseins der Zwischendruckzone zum Kippen und Verklemmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schie­ ber-Ventilanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der bei asymmetrischer Belastung des Schiebers ein Verklemmen verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwischendruckzone in mindestens zwei vonein­ ander getrennte Segmente unterteilt ist, deren Flächen­ schwerpunkte außerhalb der Schiebermitte liegen, und daß jedem Segment mindestens ein erster und ein zweiter Drosselspalt zugeordnet sind, die der Lage der Segmente entsprechen.

Bei dieser Konstruktion können in den einzelnen Seg­ menten der Zwischendruckzone unterschiedliche Zwischen­ drücke erzeugt werden. Beim Kippen des Schiebers steigt der Zwischendruck in einem Segment, während er im an­ deren Segment sinkt. Hierdurch wird der Kippneigung des Schiebers entgegengewirkt und auch bei asymmetri­ scher Belastung durch den über die Steueröffnungen zugeführten Druck eine praktisch reibungsfreie Verstel­ lung gewährleistet.

Zweckmäßigerweise liegen die ersten Drosselspalte den zugehörigen Segmenten axial gegenüber und sind über einen Axialkanal im Schieber damit verbunden. Dies ergibt eine besonders einfache Ausführungsform.

Die zweiten Drosselspalte schließen vorzugsweise an die zugehörigen Segmente an. Dies hat zur Folge, daß sich der Zwischendruck unmittelbar dort erhöht, wo der zweite Drosselspalt verkleinert wird.

Bei einer Anordnung mit drehbarem Schieber sollte die Zwischendruckzone durch mindestens drei Kreissegmente gebildet sein. Auf diese Weise kann einer außermittigen Belastung des Schiebers entgegengewirkt werden, gleich­ gültig, welche Winkellage diese Belastung hat.

Bei einer Anordnung mit geradlinig bewegbarem Recht­ eckschieber sollte die Zwischendruckzone durch vier je einer Ecke zugeordnete Segmente gebildet sein. Dies erlaubt es ebenfalls, asymmetrische Belastungen des Schiebers auszugleichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hochdruck­ zone durch eine Ringnut gebildet, die im Bereich der Axialkanäle Aufweitungen besitzt, wobei die ersten Drosselspalte durch Ringflächen zwischen den Mündungen der Axialkanäle und der Hochdruckzone begrenzt sind. Auf diese Weise ergibt sich eine definierte Hochdruck­ zonen und eine genaue Position der ersten Drosselspalte mit Bezug auf die Segmente.

Bei einer Alternative ist dafür gesorgt, daß spiegel­ bildlich zur Längs- und Querachse des Schiebers vier mit je einem Axialkanal verbundene Nuten vorge­ sehen sind und daß die ersten Drosselspalte durch Stege zwischen diesen Nuten und der Hochdruckzone begrenzt sind. Auch mit dieser Anordnung erreicht man eine ge­ naue Zuordnung der ersten Drosselspalte zu den Segmen­ ten.

Vorteile bietet es ferner, wenn der Raum außerhalb des Schiebers mit der Niederdruckseite verbunden ist und die zweiten Drosselspalte durch einen Randsteg begrenzt sind. Die zweiten Drosselspalte haben dann einen verhältnismäßig großen Abstand von der Mittel­ achse des Schiebers, so daß sie sich bei Kippbewegungen entsprechend stark verändern.

Hierbei können die die Kreissegmente begrenzenden Radialstege eine Radialnut aufweisen, welche vom Rand zu einem mittigen, mit der Niederdruckseite verbundenen Kanal führt. Es kann dann der gesamte Um­ fang der Kreissegmente für den zugehörigen zweiten Drosselspalt verwendet werden. Außerdem genügt ein einziger mittiger Kanal, um die Verbindung zur Nieder­ druckseite herzustellen.

Des weiteren ist es günstig, wenn der Schieber mit einem äußeren Betätigungsorgan über eine Gelenkkupplung ver­ bunden ist, die eine Kraftübertragung in Richtung senkrecht zu den Schieber­ flächen verhindert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nicht über das Betätigungsorgan Kräfte auf den Schieber übertragen werden, die zu einem Verklemmen führen oder die Kompensationswirkung der Zwischendruck­ zone behindern.

Mit besonderem Vorteil ist das axiale Spiel des Schie­ bers so gering, daß in der Sperrstellung der Steuer­ öffnungen auch bei fehlendem Druck in der Hochdruck- und Zwischendruckzone die niederdruckseitigen Steuer­ öffnungen gegenüber den anderen Steueröffnungen abge­ dichtet sind. Für die Praxis genügt eine solche Dicht­ heit, daß Arbeitsmotor und/oder Meßmotor nicht in nennenswertem Maße Flüssigkeit verlieren. Vorzugsweise sollte das axiale Spiel nur etwa 5 bis 50 Mikrometer, vorzugsweise etwa 10 Mikrometer, betragen. Trotz des so geringen Spiels läßt sich der Schieber wegen der beanspruchten Druckbalancierung praktisch reibungsfrei verstellen.

Empfehlenswert ist die Anwendung als Richtungsventil bei einer hydrostatischen Lenkeinrichtung mit Meßmotor, wobei das Motorgehäuse den Schieber bildet und eine als Betätigungsorgan dienende Lenkwelle mit dem relativ zum Motorgehäuse drehbaren Motorteil verbunden ist. Der Grundaufbau dieser Lenkeinrichtung ergibt sich im einzelnen aus der gleichzeitig einge­ reichten Patentanmeldung "Hydrostatische Steuereinrich­ tung, insbesondere Lenkeinrichtung" (DE-PS 32 43 400). Hiermit erreicht man bei einer Lenkeinrichtung, daß das Richtungsventil nur einseitig Steueröffnungen auf­ weist und daher ein Schieber mit Druckbalancierung verwendet werden kann. Dies ist für eine solche Lenkein­ richtung von besonderer Wichtigkeit, weil jeweils die Verstellung des Schiebers aus der Neutralstellung mit­ tels Handkraft bewirkt werden muß und, wenn anfänglich Reibung überwunden werden muß, anschließend eine Über­ steuerung stattfindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Richtungsventil ent­ sprechend der erfindungsgemäßen Schieber- Ventilanordnung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Schieber- Ventilanordnung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht von unten auf den Schieber der Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf den Schieber der Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein anderes Ausführungs­ beispiel einer Schieber-Ventilanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 5 und

Fig. 8 ein Schaltbild für die Ventilanordnung der Fig. 5 bis 7.

Bei der Lenkeinrichtung der Fig. 1 bis 4 ist ein topfförmiges Außengehäuse 1 vorgesehen, das am offenen Ende durch ein Anschlußplatte 2 verschlossen ist. Diese weist einen mit einer Pumpe P verbundenen Pumpen-Anschluß 3, einen mit einem Behälter T verbundenen Behälter-An­ schluß 4 und zwei Arbeitsmotor-Anschlüsse auf, von denen lediglich der Anschluß 5 veranschaulicht ist und die mit den Anschlüssen S 1 und S 2 eines Lenk-Ar­ beitsmotors 6 verbunden sind. In der Anschlußplatte sind ferner Verteilerkanäle 7 vorgesehen, welche die einzelnen Anschlüsse mit Steueröffnungen 8 in der Stirn­ fläche 9 verbinden.

Ein Drehschieber 10 weist eine erste Fläche 11 auf, die Steueröffnungen 12 besitzt und zusammen mit der Fläche 9 ein Richtungsventil 50 bildet. Der Schieber 10 wird durch das Motorgehäuse eines Meßmotors 13 ge­ bildet, der einen innen verzahnten Zahnring 14 und ein drehendes und kreisendes, außen verzahntes Zahnrad 15 aufweist, zwischen denen Verdrängerkammern 16 ge­ bildet werden. Der als Motorgehäuse ausgebildete Schie­ ber 10 hat außer dem Zahnring 14 eine Endwand 17 und eine Ventilplatte 18, welche durch Schrauben 19 zu­ sammengehalten sind. Zwischen der Ventilplatte 18 und dem Zahnrad 15 ist ein an sich bekanntes Verteilerventil 20 ausgebildet. Das Zahnrad 15 steht über eine Gelenk­ welle 21 mit einer Lenkwelle 22 in Verbindung. Letztere ist über ein Axiallager 23 im Außengehäuse 1 gelagert.

Wie sich in Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 ergibt, trägt der Schieber 10 auf der Fläche 11 eine Ringnut, die eine Hochdruckzone 24 bildet. Die Ringnut besitzt Aufweitungen 25, in welchen sich von einer Ringfläche 26 umgebene Mündungen 27 von Axialkanälen 28 befinden.

Jede Ringfläche 26 bildet zusammen mit der Fläche 9 der Anschlußplatte 2 jeweils einen ersten Drosselspalt 29. Auf der gegenüberliegenen Seite wird zwischen der Fläche 30 des Schiebers 10 und der Fläche 31 des Außengehäuses 1 eine Zwischendruckzone 32 gebildet, die drei Kreissegmente 34, 35 und 36 in der Form von Vertiefungen in der Fläche 30 besitzt. In jedes Kreis­ segment mündet ein Axialkanal 28. Jedes Kreissegment ist durch einen äußeren Randsteg 37 und zwei Radial­ stege 38 begrenzt. In den Radialstegen gibt es Radial­ nuten 39, die zu einem mittigen Kanal 40 führen. Infol­ gedessen wird ein zweiter Drosselspalt 41 zwischen der Fläche 31 und den genannten Stegen 37, 38 gebildet. Der Außenraum 42 ist über die Radialnuten 39 und den mittigen Kanal 40 mit dem Behälter T verbunden.

Wenn der Schieber 10 aufgrund der Druckverhältnisse an den Steueröffnungen 8, 12 in Axialrichtung x verscho­ ben wird, verkleinern sich alle ersten Drosselspalte 29 und vergrößern sich alle zweiten Drosselspalte 41. Der Zwischendruck in der Zwischendruckzone 32 sinkt. Der Schieber 10 kann sich daher nur unwesentlich aus seiner Ursprungsstellung bewegen. Umgekehrt sind die Verhältnisse, wenn sich der Schieber 10 in der entgegen­ gesetzten Axialrichtung verlagert.

Wenn der Schieber aufgrund der Druckverhältnisse an den Steueröffnungen 8, 12 kippt, beispielsweise in Fig. 2 im Uhrzeigersinn, sinkt der Zwischendruck im Kreissegment 35, während er in den Kreissegmenten 34 und 36 ansteigt. Demzufolge wird der Kippneigung ent­ gegengewirkt. Wegen der rotationssymmetrischen An­ ordnung der drei Segmente 34, 35, 36, kann ein Kippen in jeder Radialrichtung kompensiert werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 bis 8 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen ver­ wendet. In diesem Fall ist im Gehäuse 101 ein Schieber 110 vorgesehen, der durch eine Betätigungsstange 122 geradlinig verschoben werden kann. Hier ist eine Hoch­ druckzone 124 durch eine Vertiefung in der Fläche 109 vorgesehen. Die Zwischendruckzone 132 weist vier recht­ eckige Segmente 134 in der Fläche 130 auf. Die ersten Drosselspalte 129 werden zwischen der Fläche 109 und Stegen 126 gebildet, die sich zwischen Fortsätzen 125 der Hochdruckzone 124 und jeweils mit einem Axialkanal 128 verbundenen Nuten 127 erstrecken. Die zweiten Drosselspalte 141 werden zwischen der Fläche 131 und einem Randsteg 137 gebildet, der die einzelnen Segmen­ te 134 umgibt. Der Pumpen-Anschluß 103 steht mit der Hochdruckzone 124 in Verbindung.

Bei einer Verstellung des Schiebers kommt eine zugehöri­ ge Steueröffnung 112 mit einer Steueröffnung 108 des Schiebers 110 in Verbindung, so daß dem Arbeitsmotor 106 Druckflüssigkeit vom Pumpen-Anschluß 103 zugeführt werden kann. Eine andere Steueröffnung 108 a kommt dabei in Verbindung mit der Behälter-Steueröffnung 112 a, die über einen Kanal 143 mit dem Außenraum 142 und damit mit dem Behälter T in Verbindung steht.

Auch bei dieser Konstruktion wird einer Verlagerung des Schiebers 110 senkrecht zu den Schieberflächen 111, 130 durch eine entsprechende Änderung des Zwischen­ drucks in den Segmenten 134 entgegengewirkt. Bei einem Kippen des Schiebers nehmen die Zwischendrücke in den Segmenten 134 unterschiedliche Werte der Art an, daß der Kippneigung entgegengewirkt wird.

Da es nur auf die Relativbewegung zwischen Schieber und Gehäuse ankommt, kann auch der Schieber feststehen und das Gehäuse verstellbar sein oder beide Teile sind unter Aufrechterhaltung der relativen Verstellbarkeit beweglich gelagert.

Claims (13)

1. Schieber-Ventilanordnung mit einem Gehäuse und einem zwei parallele Flächen aufweisenden Schieber in einer zwei parallele Flächen aufweisenden Kammer des Gehäuses, wobei zwei benachbarte Flächen von Schieber und Gehäuse als Ventil zusammenwirkende Steueröffnungen enthalten und einen an eine Hoch­ druckzone angrenzenden ersten Drosselspalt zwischen sich bilden und wobei zwischen den anderen benach­ barten Flächen von Schieber und Gehäuse eine Zwi­ schendruckzone gebildet ist, die zwischen den ersten Drosselspalt und einen sich gegensinnig hierzu ver­ ändernden, zur Niederdruckseite führenden zweiten Drosselspalt geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischendruckzone ( 32; 132) in mindestens zwei voneinander getrennte Segmente (34, 35, 36; 134) unterteilt ist, deren Flächenschwerpunkte au­ ßerhalb der Schiebermitte liegen, und daß jedem Seg­ ment mindestens ein erster und ein zweiter Drossel­ spalt (29 bzw. 41; 129 bzw. 141) zugeordnet sind, die der Lage der Segmente entsprechen.

2. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Drosselspalte (29; 129) den zugehörigen Segmenten (34, 35, 36; 134) axial gegenüberliegen und über einen Axialkanal im Schieber (10; 110) (28; 128) damit verbunden sind.

3. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drosselspalte (41; 141) an die zugehörigen Segmente (34, 35, 36; 134) anschließen.

4. Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem drehbaren Schieber, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ druckzone (32) durch mindestens drei Kreissegmente (34, 35, 36) gebildet ist.

5. Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer An­ ordnung mit geradlinig bewegbarem Rechteckschieber (110) die Zwischendruckzone (132) durch vier je einer Ecke zugeordnete Segmente (134) gebildet ist.

6. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckzone (24) durch eine Ringnut gebildet ist, die im Bereich der Axialkanäle (28) Aufweitungen (25) besitzt, und daß die ersten Drosselspalte (29) durch Ring­ flächen (26) zwischen der Hochdruckzone und den Mündungen (27) der Axialkanäle begrenzt sind.

7. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß spiegelbildlich zur Längs- und Querachse des Schiebers (110) vier mit je einem Axialkanal (128) verbundene Nuten (127) vorgesehen sind und daß die ersten Drosselspalte (129) durch Stege (126) zwischen diesen Nuten und der Hochdruckzone (124) begrenzt sind.

8. Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (42; 142) außerhalb des Schiebers (10; 110) mit der Niederdruckseite verbunden ist und die zweiten Drosselspalte (41; 141) durch einen Randsteg (37; 137) begrenzt sind.

9. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kreissegmente (34, 35, 36) begrenzenden Radialstege (38) eine Radialnut (39) aufweisen, welche vom Rand zu einem mittigen, mit der Niederdruckseite verbun­ denen Kanal ( 40) führt.

10. Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10) mit einem äußeren Betätigungsorgan (22) über eine Gelenkkupplung (21) verbunden ist, die eine Kraftübertragung in Rich­ tung senkrecht zu den Schieberflächen verhindert.

11. Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Spiel des Schiebers (10; 110) so gering ist, daß in der Sperrstellung der Steueröffnungen (8, 12; 108, 112, 112 a) auch bei fehlendem Druck in der Hochdruck- und Zwischendruckzone (24, 32; 124, 132) die niederdruckseitigen Steueröffnungen gegen­ über den anderen Steueröffnungen abgedichtet sind.

12. Schieber-Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Spiel etwa 5 bis 50 Mikrometer, vorzugsweise etwa 10 Mikrometer, beträgt.

13. Anwendung der Schieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Richtungsventil bei einer hydro­ statischen Lenkeinrichtung mit Meßmotor (13), wobei das Motorgehäuse den Schieber (10) bildet und eine als Betätigungs­ organ dienende Lenkwelle (22) mit dem relativ zum Motorgehäuse drehbaren Motorteil (15) verbunden ist.