DE3630200A1 - Hydraulisches servoventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein hydraulisches Servoventil und ganz allgemein auf eine aus vorzugsweise zwei Düsenpaaren gebildete Drosselspaltregelungsvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen sogenannten hydraulischen Verstärker, der vorzugsweise in einem elektrohydraulischen Servoventil, aber auch ganz allgemein als ein Servoventil anwendbar ist.

Elektrohydraulische Servoventile werden bekanntlich für den Einsatz in Regelkreisen verwendet. Sie ermöglichen die Erzeugung eines einem eingegebenen Stromsignal entsprechenden Lastdruck-Lastdurchfluß-Verhaltens. Dabei sind Reaktionsschnelligkeit sowie Leistungsverstärkung sehr groß. Servoventile werden zumeist zweistufig ausgebildet, verwenden also eine Vorsteuerstufe, die in der Regel einen Düsen-Prallplatten-Verstärker aufweist. Servoventile werden auch einstufig ausgebildet, in welchem Falle sie entweder der obenerwähnten, mit einem Düsenpaar funtionierenden Vorsteuerstufe entsprechen oder, für etwas größere Ausgangsleistung, zwei Düsenpaare aufweisen. Bekannte zwei Düsenpaare verwendende Servoventile sind im Aufbau kompliziert und weisen mehrarmige Steuerelemente auf.

Speziell mit der Weiterbildung eines solchen zwei Düsenpaare verwendenden Servoventils beschäftigt sich die Erfindung.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere sollen durch die Erfindung die auf eine unterschiedliche Verformung eines mit Düsenpaaren ganz allgemein, vorzugsweise mit zwei Düsenpaaren zusammenarbeitenden Steuerelements zurückgehenden Nachteile vermieden werden.

Um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, sieht die Erfindung weiterhin eine erhebliche Verkürzung der Strömungsmittelverbindungsleitungen zwischen den miteinander zu verbindenden Düsen vor, wobei auch Umlenkungen und Abwinklungen in diesen Leitungen soweit als möglich vermieden werden. Es werden die miteinander durch die Verbindungsleitungen zu verbindenden Düsen so dicht wie möglich zueinander angeordnet. Durch die Verwendung eines Steuerelements in der Form eines sich längs erstreckenden, in Richtung seiner Längsachse dreh- oder verschiebbar angeordneten Teils können die beiden Düsenpaare unmittelbar hinsichtlich ihrer Drosselspalte verändert werden. Durch all diese Maßnahmen soll durch die Erfindung insbesondere für höhere hydraulische Ausgangsleistungen, beispielsweise im Bereich von mehr als 100 Watt, auch ein verbessertes dynamisches Ansprechen erzielt werden.

Im einzelnen sieht die Erfindung bei einer aus zwei Düsenpaaren gebildeten Drosselspaltregelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor. Weiterhin sieht die Erfindung bei einer hydraulischen Verstärkers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 genannten Maßnahmen vor. Die Erfindung sieht schließlich bei einer ein Düsenpaar aufweisenden Drosselspaltregelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs genannten Maßnahmen vor.

Ferner sieht die Erfindung bei einem hydraulischen bzw. elektrohydraulischen Servoventil vor, daß es zwei Düsenpaare aufweist, deren jedes mit Prall- oder Steuerflächen eines Steuerelements jeweils zwei Drosselspalte bildet, die durch Bewegung des Steuerelements für jedes Düsenpaar gegenläufig veränderbar sind, wobei die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 2 oder 3 genannten Maßnahmen vorgesehen sind.

Zusätzlich zu den bereits oben erwähnten Vorteilen wird durch die Erfindung der fertigungstechnische Aufwand für die Herstellung des Ventils geringer werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein zweistufiges elektrohydraulisches Servoventil gemmäß dem Stand der Technik, wobei der in diesem Ventil verwendete Verstärker zwei in ihrer Größe veränderbare Düsen und zwei in ihrer Größe feste Drosseln aufweist;

Fig. 2 in einer perspektivischen schematischen Darstellung ein bekanntes einstufiges Servoventil, wobei hier zwei veränderbare Düsenpaare vorgesehen sind;

Fig. 3 in einer schematisch perspektivischen Darstellung ähnlich Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Servoventils;

Fig. 4 in einer Darstellung ähnlich Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils;

Fig. 5 ebenfalls in einer Darstellung ähnlich Fig. 3 und 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 gleichfalls ähnlich wie Fig. 3 bis 5 ein viertes, derzeit besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt durch das Ventil der Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 einen Schnitt längs Linie 9-9 in Fig. 7;

Fig. 10 einen Schnitt längs Linie 10-10 in Fig. 7;

Fig. 11 einen Schnitt längs Linie 11-11 in Fig. 7.

Fig. 12 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ventils.

Fig. 1 zeigt ein zweistufiges elektrohydraulisches Servoventil 1. Ganz allgemein wird bei einem Servoventil ein kleines elektrisches Eingangssignal 8 analog in ein hydraulisches Ausgangssignal 9 umgewandelt. Das hydraulische Ausgangssignal 9 tritt in der Form eines Strömungsmitteldrucks oder eines Strömungsmitteldurchflusses am Verbraucherausgang A′ oder B′ auf.

Das in Fig. 1 dargestellte zweistufige Servoventil 1 besteht im wesentlichen aus einer ersten Stufe 2 und einer zweiten Stufe 3. Die erste Stufe 2 umfaßt einen elektromagnetischen Steuermotor 4 sowie einen hydraulischen Verstärker 5. Der Steuermotor 1 dient zur Umwandlung des Stromsignals 8 in eine proportionale Bewegung eines Steuerelements 7 in der Form einer Prallplatte. Im hydraulischen Verstärker 5 wird die Auslenkung der Prallplatte 7 in eine hydraulische Größe umgesetzt. Der dargestellte hydraulische Verstärker verwendet ein Düsen-Prallplattensystem. Dieses System besteht aus zwei Regeldüsen d 1 und d 2, sowie aus zwei Festdrosseln d 3 und d 4, die in der gezeigten Weise miteinander verbunden sind. Die Arbeitsweise des hydraulischen Verstärkers 5 ist wohlbekannt und braucht daher hier nicht beschrieben zu werden.

Die Verbraucheranschlüsse A′ bzw. B′ des hydraulischen Verstärkers 5 stehen mit entsprechenden Kolbenendräumen eines die zweite Stufe 3 bildenden Schieberventils in Verbindung und bewirken je nach Stellung der Prallplatte 7 eine entsprechende Verbindung des Pumpenanschlusses P mit den Verbraucheran­ schlüssen A oder B des Schieberventils der zweiten Stufe 3. Der Pumpenanschluß P′ und der Tankanschluß T ′ des hydraulischen Verstärkers 5 sind mit dem Pumpenanschluß P und dem Tankanschluß T der zweiten Stufe in üblicher Weise verbunden.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Servoventil 12 gemäß dem Stand der Technik. Dieses Ventil 12 kann als eine Weiterentwicklung des Verstärkers 5 angesehen werden, jedoch wird es vorzugsweise als ein einstufiges Servoventil für kleinere hydraulische Ausgangsleistung ohne eine zweite Stufe eingesetzt. In Fig. 2 ist vom Ventil 12 das Gehäuse 13 nur schematisch angedeutet. In diesem Gehäuse sind zwei Düsenpaare angeordnet, und zwar ein erstes Düsenpaar bestehend aus den Düsen D 1 und D 2 und ein zweites Düsenpaar bestehend aus den Düsen D 3 und D 4. Ein Steuerelement 14 besteht aus einer Tragplatte 15, von der zwei Prallarme 16 und 17 nach unten wegragen. Die Prallarme 16, 17 bilden jeweils beidseitig Prallflächen 18 und 19, die jeweils mit den Düsenpaaren D 1, D 2 und D 3, D 4 Drosselspalte bilden. Die Düsen D 1 und D 2 enden in einem ersten Steuerraum 20, während das zweite Düsenpaar D 3 und D 4 in einem Steuerraum 21 endet. Der erste Steuerraum 20 steht beispielsweise mit dem Tankanschluß T in Verbindung und der zweite Steuerraum 21 steht mit dem Pumpenanschluß P in Verbindung.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das Steuerelement 14, wie in Fig. 1 gezeigt, elektrisch angetrieben werden kann. Ähnlich wie in Fig. 1 sind an den Prallarmen 16 und 17 ferner nicht gezeigte aber wohlbekannte Rückstellmittel in der Form von Biegerohren vorhanden.

Aus funktionstechnischen Gründen sind die Düsen D 1 bis D 4 in bekannter Weise durch Verbindungsleitungen 25, 26 miteinander verbunden. Die Verbindungsleitung 25 verbindet die Düse D 1 mit der Düse D 4 und die Verbindungsleitung 26 verbindet die Düse D 2 mit der Düse D 3. Eine Anschlußleitung 27 verbindet einen Verbraucheranschluß B mit der Verbindungsleitung 26 und eine Anschlußleitung 30 verbindet den Verbraucheranschluß A mit der Verbindungsleitung 25.

Beim Betrieb des Ventils der Fig. 2 führen die beiden Prallarme 16, 17 Schwenkbewegungen in den Steuerräumen 20, 21 aus, so daß sich unterschiedliche Öffnungsverhältnisse für die Düsen der jeweiligen Düsenpaare ergeben. Insbesondere auch wegen der unterschiedlichen Drücke in den Düsen, können sich Verformungen am Steuerelement 14 ergeben, die zu einer Funktionsverschlechterung führen.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ähnlich Fig. 2 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ventil 31. Dieses Ventil 31 verwendet ein erfindungsgemäßes Steuerelement 32, welches um seine Mittel- oder Längsachse 40 drehbar gelagert ist, wie dies durch den Pfeil 33 angedeutet ist. Diese Drehbewegung erfolgt vorzugsweise nur um einige wenige Winkelgrade. Die Drehbewegung erfolgt beispielsweise um eine Null- oder Neutralstellung herum um 1 Grad in der einen und 1 Grad in der anderen Richtung.

Aus funktionstechnischen Gründen ist in der gleichen Weise wie in Fig. 2 eine Verbindung der Düsen D 1 bis D 4 vorgesehen, und zwar sind die Düsen D 1 und D 4 über eine Verbindungsleitung 35 und die Düsen D 2 und D 3 über eine Verbindungsleitung 36 jeweils miteinander verbunden. Anschlußleitungen 27, 28, 29 und 30 sind ähnlich wie in Fig. 2 vorgesehen und auch in gleicher Weise bezeichnet. Dies gilt auch für die Steuerräume 20 und 21. Abdichtmittel sind zwischen dem ersten Steuerraum 20 und dem zweiten Steuerraum 21 vorgesehen. Im ersten Steuerraum 20 wird vom Steuerelement 32 eine Prall- oder Steuerfläche 34 derart gebildet, daß bei der Drehbewegung gemäß Pfeil 33 die Düsen D 1 und D 2 gegenläufig geöffnet bzw. geschlossen werden. Nimmt man beispielsweise an, daß sich das Steuerelement in Fig. 3 im Uhrzeigersinn verdreht, so wird die Düse D 1 zunehmend geschlossen, während die Düse D 2 zunehmend geöffnet wird.

Das Steuerelement 32 weist ferner im Bereich des zweiten Steuerraums 21 eine Prall- oder Steuerfläche 37 auf, die mit den Düsen D 3 und D 4 zusammenarbeitet. Die Steuerfläche 37 ist derart ausgebildet, daß die Düsen D 3 und D 4 gegenläufig geöffnet bzw. geschlossen werden. Wird beispielsweise das Steuerelement 32 im Uhrzeigersinn verdreht, so wird die Düse D 3 zunehmend geschlossen und die Düse D 4 wird zunehmend geöffnet.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Ventils 41 dargestellt. Dieses weist ähnlich wie in Fig. 3 ein im ganzen kreiszylindrisches Steuerelement 42 auf. Dieses Steuerelement 42 ist in einem hier nicht angedeuteten Gehäuse 13 um eine hier nicht näher bezeichnete Längs- oder Mittelachse drehbar gelagert. Zwischen der Düse D 1 und der Düse D 4 ist eine Verbindungsleitung 45 vorgesehen und zwischen der Düse D 2 und D 3 ist eine Verbindungsleitung 46 vorgesehen. Anschlußleitungen 27 und 30 sind ähnlich wie in Fig. 3 vorgesehen, wobei jedoch hier der Übersichtlichkeit wegen die Anschlußleitungen 28 und 29 für Pumpe P und Tank T weggelassen sind. Im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen der Düsen D 1 und D 2 ist wiederum ein erster Steuerraum 20 gebildet und im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen der Düsen D 3 und D 4 ist der zweitere Steuerraum 21 vorgesehen. Ferner bildet das Steuerelement 42 im Bereich des ersten Steuerraums 20 eine Steuerfläche 44 und im Bereich des zweiten Steuerraums 21 eine Steuerfläche 47. Nachdem im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 die Düsen jedes Düsenpaares in einer Ebene aber um 90 Grad gegeneinander versetzt angerodnet sind, sind die Steuerflächen 44 bzw. 47 ebenfalls um 90 Grad versetzt am Steuerelement 42 ausgebildet und bilden Drosselspalte mit den Düsenaustrittsöffnungen. Die Steuerflächen 44 und 47 sind derart geformt, daß die Düsen eines Paares gegensinnig geöffnet bzw. geschlossen werden, wenn das Steuerelement 32 gedreht wird.

Man erkennt, daß beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die beiden Düsenpaare in Richtung der Längsachse 40 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Darüber hinaus ist das eine Düsenpaar gegenüber dem anderen Düsenpaar diametral angeordnet, d. h. das eine Düsenpaar ist gegenüber dem anderen Düsenpaar um 180° versetzt.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Ventil 51 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ventil 51 weist ein Steuerelement 52 auf, das in einem nicht gezeigten Gehäuse 13 um eine Längs- oder Mittelachse drehbar angeordnet ist. Es sind wiederum zwei Düsenpaare D 1, D 2 und D 3, D 4 vorgesehen. Die beiden Düsenpaare sind in Richtung der Längsachse 40 axial versetzt angeordnet. Die Düsen D 1, D 2 und D 3, D 4 jedes Düsenpaares sind jeweils auf einer gemeinsamen Längsachse 59 bzw. 60 fluchtend angeordnet.

Im Bereich der Düsenenden 53 der Düsen D 1 und D 2 ist der erste Steuerraum 20 gebildet und im Bereich der Düsenenden 53 der Düsen D 3 und D 4 ist der Steuerraum 21 gebildet. Die Steuerfläche 54 für das Düsenpaar D 1 und D 2 ist am Steuerelement 52 derart ausgebildet, daß diese Düsen und somit deren Drosselspalte gegenläufig geöffnet und geschlossen werden. Das gleiche gilt für die Steuerfläche 57 des zweiten Steuerraums und die zugehörigen Düsen D 3 und D 4. Nachdem die Düsen jedes Düsenpaares um 180° gegeneinander in der gleichen Ebene versetzt angeordnet sind, wird durch eine entsprechende Ausbildung des Steuerelements 52 erreicht, daß sich der jeweilige Steuerraum 20 bzw. 21 zwischen den Düsen jedes Paares erstreckt.

Man erkennt, daß die Querachse 59 radial gegenüber der Längsachse 40 des Steuerelements 52 versetzt ist. Gleiches gilt für die Querachse 60.

Wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen sind auch hier Verbindungsleitungen vorgesehen, wobei die Verbindungsleitung 55 die Düse D 1 mit der Düse D 4 verbindet. Die Verbindungsleitung 56 verbindet die Düse D 2 mit der Düse D 3. Der Einfachheit halber sind hier nur die Anschlußleitungen 27 und 30 dargestellt. Die Anschlußleitungen 28 und 29 für Pumpe P bzw. Tank T sind nicht gezeigt, aber ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt vorgesehen.

Während die bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele verhältnismäßig lange Verbindungsleitungen zwischen den Düsen benötigen, wird anhand der Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem die Verbindungsleitungen zwischen den Düsen und auch die Anschlußleitungen optimal gestaltet sind. Fig. 6 zeigt schematisch ein derzeit bevorzugtes Ventil 61, das weiter unten noch ausführlich anhand der Fig. 7 bis 11 erläutert wird.

Das Ventil 61 weist ein Steuerelement 62 auf, welches um einen verhältnismäßig kleinen Winkel um seine Längsachse 40 drehbar ist. Die Düsenpaare D 1, D 2 und D 3, D 4 sind in Richtung der Längsachse 40 versetzt bezüglich einander angeordnet. Die Düsen jedes Düsenpaares liegen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Längsachse 59 für die Düsen D 1 und D 2 und 60 für die Düsen D 3 und D 4. Die Längsachsen 59 und 60 sind ihrerseits bezüglich einander in Radialrichtung bezüglich des Streuerelements bzw. dessen Mittelachse 40 versetzt. Die Düse D 1 ist mit der Düse D 4 über eine Verbindungsleitung 65 verbunden und die Düse D 2 ist mit der Düse D 3 über eine Verbindungsleitung 66 verbunden. Man erkennt bereits hier, daß die Verbindungsleitungen 65 und 66 außerordentlich kurz sind und weitgehend umlenkungsfrei verlaufen, d. h. das in diesen Verbindungsleitungen fließende Strömungsmittel kann weitgehend ungestört fließen. Das gleiche gilt für die Anschlußleitungen 27 und 30.

Im Bereich der Düsen D 1 und D 2 ist wiederum ein Steuerraum 20 und im Bereich der Düsen D 3 und D 4 ist wiederum ein Steuerraum 21 gebildet. Entsprechende Steuerflächen sind am Steuerelement 62 vorgesehen und bilden Drosselspalte mit den Düsen.

Die Arbeitsweise des Ventils 61 ist kurz gesagt folgende: Wenn das Steuerelement 62 im Uhrzeigersinne um Achse 40 gedreht wird, so wird die Düse D 1 zusehends mehr geschlossen und die Düse D 2 wird zusehends mehr geöffnet. Gleichzeitig wird die Düse D 4 zusehends mehr geöffnet und die Düse D 3 wird zusehends mehr geschlossen. Beim Drehen des Steuerelements entgegen dem Uhrzeigersinne ergibt sich genau das umgekehrte, d. h. die Düsen D 2 und D 4 werden zusehends mehr geschlossen und die Düsen D 1 und D 3 werden zusehends mehr geöffnet. Die sich dabei an den Ausgängen A bzw. B ergebende Lastdruck-Lastdurchfluß-Charakteristik entspricht der Drehung des Steuerelements 62.

Im folgenden sei nunmehr anhand der Fig. 7-11 das erfindungsgemäße hydraulische Servoventil 61 beschrieben. Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt des Ventils 61. Man erkennt, daß in einer Längs-oder Mittelbohrung 67 des bereits zuvor erwähnten Gehäuses 13 das Steuerelement 62 angeordnet ist und eine im ganzen kreiszylindrische Gestalt aufweist. Das Steuerelement 62 wird daher im folgenden auch gelegentlich als Steuerzylinder 62 bezeichnet. Der Steuerzylinder ist für eine beschränkte Drehbewegung in der Längsbohrung 67 gelagert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck ein elastisches Rückstellglied 69 in der Form einer Torsionsstange vorgesehen, die ein erstes unteres Ende 70 und ein zweites oder oberes Ende 71 aufweist. Die Torsionsstange 69 - vgl. dazu auch Fig. 10 - erstreckt sich durch eine Mittelbohrung 77 des Steuerzylinders 62. Die Torsionsstange 69 ist mit ihrem zweiten Ende 71 an einem oberen oder Signaleingabeende 63 des Steuerzylinders 62 befestigt, beispielsweise durch Preßsitz. Das zweite oder untere Ende 71 der Torsionsstange 69 ist in einer Tragplatte 72 befestigt, beispielsweise festgeklemmt, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Eine Klemmschraube 74 läuft in einer Bohrung 75, die quer zu einer Bohrung 76 verläuft, in der das erste Ende 70 der Torsionsstange 69 angeordnet ist. Durch Anziehen der Schraube 74 wird die Torsionsstange 69 festgehalten. Die Tragplatte 72 ist ihrerseits mittels Schrauben 73 am Gehäuse 13 befestigt, so daß insgesamt der Steuerzylinder 62 am Gehäuse 13 in Richtung der Achse 40 fixiert ist, aber die bereits erwähnte begrenzte Drehbewegung gemäß Pfeil 33 ausführen kann. Die Torsionsstange 69 definiert praktisch die Neutral- oder Nullstellung des Steuerzylinders 62 und dieser kann sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn aus dieser Neutralstellung ausgelenkt werden, und zwar dadurch, daß am Signaleingabeende 63 ein Drehmoment in der einen oder anderen Richtung angelegt wird. Dieses Drehmoment kann mechanisch erzeugt werden, wird aber vorzugsweise elektrisch bzw. elektromagnetisch erzeugt, wenn das erfindungsgemäße hydraulische Servoventil als ein elektrohydraulisches Servoventil ausgeführt werden soll.

In Fig. 7 erkennt man die beiden Steuerkammern oder Steuerräume 20, 21, wobei in der Steuerkammer 20 auch die beiden Düsen D 1 und D 2 des ersten Düsenpaares zu sehen sind. Man erkennt ferner eine Dichtung 79 sowie mehrere Druckaus­ gleichsrillen, von denen einige mit 80 bezeichnet sind.

Ferner sind in Fig. 7 die Verbindungsleitungen 65 und 66 dargestellt, und zwar gebildet durch Längsbohrungen 89 und 91, angeordnet auf Längsachsen 90 bzw. 92. Die Längsachsen 90 und 92 verlaufen vorzugsweise parallel zur Längsachse 40.

Neben den bislang erwähnten Längsbohrungen, nämlich der mittleren Längsbohrung 67 für den Steuerzylinder 62 und den beiden die Verbindungsleitungen 65 und 66 bildenden Längsbohrungen 89 und 91 sind mehrere Querbohrungen vorgesehen, die in dem Schnitt gemäß Fig. 7 sozusagen von links nach rechts oder umgekehrt verlaufen. Für die folgende Beschreibung wird praktisch gleichzeitig auf sämtliche Fig. 7 bis 11 Bezug genommen.

Zunächst ist eine erste Querbohrung 81 mit zugehöriger erster Querachse 82 vorgesehen, um die beiden Düsen D 1 und D 2 aufzunehmen. Ferner ist eine zweite Querbohrung 83 mit zugehöriger zweiter Querachse 84 - in Fig. 7 nach unten und vorne versetzt - vorgesehen, um die beiden Düsen D 3 und D 4 aufzunehmen.

Ferner ist eine dritte Querbohrung 85 mit einer zugehörigen dritten Querachse 86 um 90° versetzt gegenüber der Querachse 82 aber in der gleichen Ebene wie diese liegend im Gehäuse vorgesehen (vgl. Fig. 8). Die Querbohrung 85 dient als Tankanschluß T.

Eine vierte Querbohrung 87 verläuft längs einer vierten Querachse 88 um 90° versetzt gegenüber der Längsbohrung 83. Die vierte Querachse 88 liegt mit der Querachse 84 in einer Ebene, die in Richtung der Längsachse 40 gegenüber der Ebene versetzt ist, die durch Querachsen 82 und 86 definiert ist. Die Querachse 86 und auch die Querachse 88 schneiden die Längsachse 40 also an Stellen, die in Richtung der Längsachse 40 versetzt sind. Die Querbohrung 87 dient als Pumpenanschluß P.

In Fig. 7 ist noch dargestellt, daß der Steuerzylinder 62 verschiedene Abschnitte aufweist, und zwar einen ersten Dichtungsabschnitt 101, anschließend daran einen ersten Steuerabschnitt 102, wiederum daran anschließend einen zweiten Dichtungsabschnitt 103, daran anschließend einen zweiten Steuerabschnitt 104, und schließlich endend in einem dritten Dichtungsabschnitt 105.

Der Steuerzylinder 62 bildet im Bereich des Steuerraums 20 und im Bereich des Steuerraums 21 Steuerflächen 106 und 107 bzw. 108 und 109 (vgl. dazu die Fig. 8 und 9). Die Steuerflächen bilden mit den Düsen Drosselspalte. Die Steuerflächen 106 und 107 sind derart ausgebildet, daß bei einer kleinen Bewegung aus der in Fig. 8 gezeigten Neutralstellung in die eine oder andere Richtung das Schließen der einen Düse und das Öffnen der anderen Düse bewirkt wird. Analog sind die Steuerflächen 108 und 109 (vgl. Fig. 9) derart ausgebildet, daß bei der Bewegung aus der gezeigten Neutralstellung heraus das Schließen der einen und das Öffnen der anderen Düse bewirkt wird.

Erfolgt beispielsweise die Drehung in Fig. 8 und 9 des Steuerzylinders 62 im Uhrzeigersinn, so werden die Düsen D 1 und D 3 zunehmend geschlossen und die Düsen D 2 und D 4 werden zunehmend geöffnet. Die Oberfläche der Steuerflächen 106 bis 109 können jedenfalls im Bereich der Düsenenden 53 derart ausgebildet, beispielsweise angeschrägt sein, daß ein sicheres Schließen der einen oder anderen Düse im jeweiligen Zustand maximalen Ausschlags des Steuerzylinders 62 erreicht wird.

In Fig. 9 ist noch dargestellt, daß der Steuerzylinder 62 im Bereich des Steuerraums 21 einen Ausschnitt 110 aufweist, um einen Druckausgleich am Steuerzylinder zu gewährleisten. Ein ähnlicher Ausschnitt kann ebenfalls im Bereich des Steuerraums 20 vorhanden sein (ist hier aber nicht gezeigt).

Der zweite Dichtungsabschnitt 103 sorgt für eine Abdichtung der auf unterschiedlichen Drücken befindlichen Steuerräume 20 und 21.

In den Fig. 8 und 9 sowie in Fig. 11 sind die Düsen D 1 bis D 4 im einzelnen dargestellt. Man erkennt, daß die Düsen D 1 bis D 4 im wesentlichen identisch ausgebildet sind, so daß praktisch nur eine dieser Düsen beschrieben werden muß. Jede Düse hat einen länglichen Düsenkörper 115, in dem eine Bohrung 117 ausgebildet ist. Die Bohrung 117 endet zum Steuerraum hin in einer Düsenöffnung und ist am entgegengesetzten Ende mit einer Schraube 118 verschlossen. Die Düsenkörper 115 sind in die zugehörige Querbohrung 81 bzw. 83 eingeschraubt und durch außen auf die Düsen 115 aufgeschraubte Sicherungsmuttern 119 gesichert. Durch Lösen der Sicherungsmuttern 119 und durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Düsenkörper 115 kann die Justierung jeder der Düsen D 1 bis D 4 bezüglich des Steuerzylinders 62 bewirkt werden. Die Düsenkörper 115 sind mit nicht näher bezeichneten Dichtungen gegenüber der Querbohrung 81 bzw. 83 abgedichtet.

Bekanntlich fließt im Betriebszustand des Ventils 61 Strömungsmittel durch die Düsen D 1 bis D 4 ab. Zu diesem Zweck sind im Düsenkörper Radialbohrungen 120 vorgesehen, die in einer Ringausnehmung 121 enden. Da die Längsbohrungen 89 und 91 die Querbohrungen 81 und 83 jeweils zweimal anschneiden, entsteht so eine Verbindung zwischen den Bohrungen 117 der Düsen und den zugehörigen Längsbohrungen 90 bzw. 91. Durch die entsprechende Versetzung der Querachsen 82 und 84 gegenüber der mittleren Längsachse 40 - vgl. dazu Fig. 8 und 9 - wird jede der Bohrungen 89 und 91 einmal von der einen Seite und einmal von der anderen Seite angeschnitten.

Fig. 10 zeigt insbesondere eine Längsbohrung 125, welche die dritte Querbohrung 85 mit einer Querbohrung 126 verbindet, die ihrerseits mit dem Innenraum 127 des Steuerzylinders 62 verbunden ist. Die Querbohrung 126 ist nach außen durch eine Schraube 128 verschlossen. Diese Verbindung dient als interne Leckölabführung.

Die Arbeitsweise der gemäß der Erfindung vorgesehenen Ventile stimmt im Prinzip mit der des bekannten Ventils gemäß Fig. 2 überein. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ergeben sich aber beträchtliche Vorteile, weil das Steuerelement nicht in nachteiligerweise verformt werden kann und kurze Verbindungswege zwischen den zu verbindenden Düsen vorgesehen sind. Besonders beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 bis 11 ergeben sich extrem kurze Verbindungswege zwischen den Düsen durch die die Verbindungsleitungen 65 und 66 bildenden Längsbohrungen 89 und 91.

Claims (26)

1. Aus zwei Düsenpaaren (D 1, D 2; D 3, D 4) gebildete Drosselspaltregelungsvorrichtung, wobei jedes Düsenpaar gegenläufig mit an einem Steuerelement (32, 42, 52, 62) ausgebildeten Prall- oder Steuerflächen (106 bis 109) zur Änderung der zwischen den Düsenpaaren und den Prallflächen gebildeten Drosselspalte zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen an einem sich längs erstreckenden Teil (32, 42, 52, 62) gebildet sind, der zur Veränderung der Drosselspalte um seine Längsachse (40) drehbar oder in Richtung seiner Längsachse (40) verschiebbar ausgebildet und zwischen den Düsen der beiden Düsenpaare angeordnet ist.

2. Hydraulische Verstärkungsvorrichtung mit einem ersten in einem ersten Steuerraum angeordneten Düsenpaar und mit einem zweiten in einem zweiten Steuerraum angeordneten Düsenpaar, die Düsen untereinander verbindende Strömungsmittelsleitungen sowie Anschlußleitungen für Pumpe (P), Tank (T) und Verbraucher (A, B), ferner mit einem Steuerelement, welches sich zwischen das erste und zweite Düsenpaar mit Steuer- bzw. Prallflächen erstreckt und pro Düsenpaar jeweils zwei Drosselspalte definiert, die sich bei der Bewegung des Steuerelements aus seiner Neutralstellung heraus gegenläufig verändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Prall- oder Steuerflächen an einem einzigen sich unmittelbar und direkt zwischen den Düsenpaaren erstreckenden Steuerelement ausgebildet sind.

3. Eine mindestens ein Düsenpaar aufweisende Drosselspaltregelungsvorrichtung mit einem Prall- oder Steuerflächen aufweisenden Steuerelement, welches aus einer Neutralstellung herausbewegbar ist und dabei die zwischen den Düsen und den Prallflächen gebildeten Drosselspalte gegenläufig verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen von einem sich längs erstreckenden Teil gebildet sind und daß dieser Teil zur Veränderung der Drosselspalte um seine Längsachse (40) drehbar oder in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ausgebildet und zwischen den Düsen angeordnet ist.

4. Servoventilvorrichtung, insbesondere hydromechanische, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3.

5 Servoventilvorrichtung, insbesondere elektrohydraulische Servoventilvorrichtung, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, zusammen mit einem elektrischen Betätigungs- bzw. Stellglied.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement in der Form einer einzigen Stange ausgebildet ist, die sich unmittelbar zwischen den beiden Steuerräumen zweier Düsenpaare erstreckt, und daß Dichtungsmittel zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum vorgesehen sind, so daß unterschiedliche Drücke in den Steuerräumen herrschen können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange in einem Gehäuse (13) drehbar gelagert und derart ausgebildet ist, daß die gegenläufige Veränderung der Drosselspalte gewährleistet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange in einem Gehäuse (13) in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar gelagert und derart ausgebildet ist, daß die gegenläufige Veränderung der Drosselspalte gewährleistet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement eine Neutralstellung aufweist, aus der heraus es in zwei entgegengesetzte Richtungen bewegt werden kann, um die Veränderung der Drosselspalte zu bewirken, wobei federnde (elastische) Rückstellmittel (69) vorgesehen sind, welche bestrebt sind, das Steuerelement in seine Neutralstellung zurückzubringen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, zusätzlich zu den oder ohne die Rückstellmittel (69), das Steuerelement durch andersartige Rückstell- bzw. Rückführmittel, beispielsweise druckbeaufschlagte Kolben, beeinflußt wird.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement zur Änderung der Drosselspalte um einen kleinen Winkelbetrag um seine Längsachse (40) drehbar angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Düsenpaar (D 1, D 2) in Richtung der Längsachse (40) des Steuerelements (32) versetzt gegenüber dem zweiten Düsenpaar (D 3, D 4) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Düsenpaar (D 1, D 2) gegenüber dem anderen Düsenpaar (D 3, D 4) auf der entgegengesetzt liegenden Seite des Steuerelements (32) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß die Düsen eines jeden Düsenpaares parallel zueinander verlaufen.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (D 1, D 2; D 3, D 4) jedes Paares unter einem Winkel von beispielsweise 90° zueinander angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen jedes Paares miteinander fluchtend angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Düsenpaar in einer Ebene angeordnet sind, die parallel, zur Längsachse (40) verläuft.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Düsenpaar (D 1, D 2; D 3, D 4) in einer Ebene angeordnet sind, die unter einem Winkel zur der Längsachse (40) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsleitungen zwischen den Düsenpaaren vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen eine erste Düse (D 1) des ersten Paars mit einer zweiten Düse (D 4) des zweiten Paars und eine zweite Düse (D 2) des ersten Paars mit einer ersten Düse (D 3) des zweiten Paars verbinden.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prall- oder Steuerflächen derart ausgebildet sind, daß bei Drehung des Steuerelements in eine Richtung der mit der ersten Düse (D 1) des ersten Paars gebildete Drosselspalt sich verengt, der mit der zweiten Düse (D 2) des ersten Paars gebildete Drosselspalt sich aufweitet, der mit der ersten Düse (D 3) des zweiten Paars gebildete Drosselspalt sich verengt und der mit der zweiten Düse (D 4) des zweiten Paares gebildete Drosselspalt sich aufweitet und umgekehrt.

22. Hydraulisches Servoventil, welches folgendes aufweist:
ein Gehäuse (13),
mindestens einen Druckanschluß, einen Tankanschluß sowie mindestens einen Verbraucheranschluß (Lastanschluß) im Gehäuse,
zwei, einen ersten und einen zweiten Steuerraum (20, 21) im Gehäuse, wobei der erste Steuerraum mit dem Pumpenanschluß oder einem der Lastanschlüsse verbunden ist,
wobei der zweite Steuerraum (21) mit dem Tankanschluß oder dem anderen der Lastanschlüsse verbunden ist, ein erstes Düsenpaar bestehend aus ersten und zweiten Düsen, die in dem ersten Steuerraum (20) enden, ein zweites Düsenpaar bestehend aus ersten und zweiten Düsen, die in dem zweiten Steuerraum (21) enden,
erste Verbindungsmittel (65) zum Vorsehen einer Strömungsmittelverbindung zwischen der ersten Düse (D 1) des ersten Düsenpaares und der zweiten Düse (D 4) des zweiten Düsenpaares,
zweite Verbindungsmittel (66) zum Vorsehen einer Strömungsmittelverbindung zwischen der zweiten Düse (D 2) des ersten Düsenpaars und der ersten Düse (D 3) des zweiten Düsenpaars,
ein Steuer- oder Ventilelement, welches sich in die ersten und zweiten Steuerräume (20, 21) hineinerstreckt und mit den ersten und zweiten Düsenpaaren Steuer- bzw. Drosselspalte bildet, und
wobei die ersten Verbindungsmittel (65) entweder mit dem ersten oder zweiten Lastanschluß oder alternativ mit dem Pumpen- oder Tankanschluß verbunden sind, und wobei ferner die zweiten Verbindungsmittel entweder mit dem zweiten oder ersten Lastanschluß oder alternativ mit dem Tank- oder Pumpenanschluß verbunden sind, und wobei schließlich ferner das Steuerelement ein zwischen den beiden Düsenpaaren angeordneter sich längs erstreckender Teil ist, der die Prallflächen bildet und der zur Veränderung der Drosselspalte um seine Längsachse drehbar oder in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ausgebildet ist.

23. Hydraulisches Servoventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere den Ansprüchen 18 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die ersten Verbindungsmittel (65), wie auch die zweiten Verbindungsmittel (66), als eine einzige gerade Bohrung im Gehäuse (13) ohne Umlenkungen ausgebildet sind.

24. Elektrohydraulisches Servoventil, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welches ein elektrisches bzw. elektromagnetisches Stellglied als Signaleingabeelement aufweist.

25. Elektrohydraulisches Servoventil, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen als hydraulischen Verstärker bzw. erste Stufe verwendet.

26. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Winkelbetrag 5°, vorzugsweise aber weniger als 2° in jeder Richtung beträgt.