DE3915584A1 - Hydraulischer drosselschieber mit einem in der zylinderbohrung axial bewegbaren kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Drossel­ schieber mit einem in der Zylinderbohrung axial bewegbaren Kolben von der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebe­ nen Art.

Es ist bekannt, den ansteigenden Verlauf des Durchflußquer­ schnitts an solchen hydraulischen Drosselschiebern entweder durch in axialer Richtung verlaufende Drosselnuten oder durch auf der Umfangsfläche des Kolbens oder der Zylinder­ bohrung angeordnete, radiale Durchflußlöcher zu gestalten. Bei den bekannten Ausführungen hydraulischer Drosselschie­ ber mit in axialer Richtung verlaufenden Drosselnuten tre­ ten infolge der Anordnung ihres Durchflußquerschnitts große axiale Strömungskräfte auf. Sie führen insbesondere bei Einsatz der hydraulischen Drosselschieber in Regelkreisen zu Störungen und zu Schwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der in axialer Richtung verlaufenden Drosselnuten so zu gestal­ ten, daß die Größe der axialen Strömungskräfte wesentlich herabgesetzt wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch Anwendung der im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Gegenüber den bekannten Ausführungen von hydraulischen Drosselschiebern mit langen, axialen Drosselnuten ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung als Vorteil, daß derje­ nige Teil der Strömung nicht mehr zur Bildung der axialen Strömungskräfte beiträgt, welcher durch den mit wachsendem Hub von der Dichtungskante abgerückten Durchflußquerschnitt fließt. Für die Verminderung der axialen Strömungskräfte kommt es nicht genau darauf an, welche Punkte der Abschluß­ enden von der Dichtungskante abrücken. Entscheidend ist, daß die Strömung an der Gleitfläche des Rohrkörpers mög­ lichst in radialer Richtung verläuft und daß die durch gro­ ße Strömungsgeschwindigkeit entstehende Druckdifferenz nicht an die Dichtungskante gelangt. Dabei ist es für den Strömungsverlauf nicht nachteilig, wenn infolge Fräsbear­ beitung der Drosselnuten hinter den Verbindungsstellen der Drosselnuten mit den Durchflußlöchern ein Auslauf vorhanden ist. Die axialen Strömungskräfte sind im Bereich der Dros­ selnuten am kleinsten, wenn jeweils nur eine einzige, mög­ lichst schmale Drosselnute an der Dichtungskante liegt. Um die radialen Strömungskräfte auszugleichen, ist es zweckmä­ ßig gegenüberliegende Drosselnuten vorzusehen. Einzelne Drosselnuten und Durchflußlöcher können auch in Umfangs­ richtung und axial so versetzt angeordnet werden, daß ein genauer oder angenäherter Ausgleich der radialen Strömungs­ kräfte erreicht wird.

Im Vergleich mit den an sich bekannten Ausführungen hydrau­ lischer Drosselschieber mit radialen, geschlossen bis an die Mantelfläche des Kolbens verlaufenden Bohrungen ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung als Vorteil, daß der Verlauf des Durchflußquerschnitts besser an eine gewünschte Kurve angepaßt werden kann. Insbesondere sind Bereiche mit sehr geringem Anstieg des Durchflußquerschnitts in Verbin­ dung mit einem großen Kolbenhub durch Einsatz von schlan­ ken, axialen Drosselnuten besser zu verwirklichen als mit radialen, geschlossen bis an die Mantelfläche des Kolbens verlaufenden Bohrungen. Bei den bekannten Ausführungen mit radialen Bohrungen müssen in solchen Fällen sehr kleine Durchmesser angeordnet werden, die schwierig zu fertigen sind. Sie haben außerdem den Nachteil, daß sich Verunreini­ gungen festklemmen und die kleinen Bohrungen verstopfen können. Für die Gestaltung des mit dem Hub anwachsenden Durchflußquerschnitts ist es günstig, in Bereichen mit ge­ ringem Anstieg die in axialer Richtung liegenden Drosselnu­ ten und bei steilerem Verlauf die radialen, geschlossen bis an die Gleitfläche des Rohrkörpers verlaufenden Durchfluß­ löcher vorzuziehen.

Eine Ausbildung des Durchflußquerschnitts nach Beispielen mit den in den Patentansprüchen 3 und 5 enthaltenen Merkma­ len ist vorteilhaft bei Einsatz der hydraulischen Drossel­ schieber in Senkbremsventilen an Hubwinden oder Differenti­ alzylindern. Zwecks hoher Auflösung und guter Schwingungs­ dämpfung der hier vorliegenden hydraulischen Regelkreise ist anzustreben, daß zu Beginn der Kolbenbewegung ein ge­ ringer Anstieg des Durchflußquerschnitts bei möglichst gro­ ßem Kolbenhub vorhanden ist.

Ein geringer Anstieg des Kurvenverlaufes für den Durchfluß­ querschnitt kann nach Beispielen mit im Patentanspruch 6 enthaltenen Merkmalen erreicht werden. Die Ausbildung des Durchflußquerschnitts kann aus Kombinationen von vierecki­ gen und dreieckigen Drosselnuten bestehen, bei denen drei­ eckige Drosselnuten mit einer größeren Schräge ihrer Grund­ linien in viereckige mit geringerer Schräge hineingelegt oder dreieckige in Umfangsrichtung neben viereckigen Dros­ selnuten angeordnet werden. Viereckige Drosselnuten mit konstanter Breite bewirken einen linearen Anstieg, drei­ eckige dagegen einen quadratisch anwachsenden Verlauf.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt in Längsrichtung durch einen hydraulischen Drosselschieber, bei dem der Kolben in Schließstellung steht.

In Fig. 2 ist die Abwicklung der Gleitfläche des Rohrkör­ pers dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt die gleiche Anordnung des Beispiels nach Fig. 1, jedoch steht hier der Kolben in Offenstellung.

In der Fig. 4 sind verschiedene Querschnittsformen von Drosselnuten dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt den Dichtungssteg 15, in dessen Zylinder­ bohrung die in sich geschlossene Dichtfläche liegt. Am Ende der Dichtfläche befindet sich die kreisförmige Dichtungs­ kante 12. Die Dichtfläche sperrt den mit dem Dichtungssteg 15 fest verbundenem Ringraum 11 gegen die Drosselnuten 2 sowie gegen die geschlossen bis an die Gleitfläche 9 des Rohrkörpers 10 verlaufenden Durchflußlöcher 5 ab. Die mit den Drosselnuten 1 verbundenen Durchflußlöcher 4 und die geschlossen bis an die Gleitfläche 9 des Rohrkörpers 10 verlaufenden Durchflußlöcher 5 sind in der Wand 16 des Rohrkörpers 10 radial angeordnet. Die Drosselnuten 2 liegen entlang der Gleitfläche 9 in der Wand 16 des Rohrkörpers 10. Der Durchflußquerschnitt der Drosselnuten 2 wächst vom jeweiligen Öffnungsbeginn 3 bis zu den Verbindungsstellen der Drosselnuten 2 mit den Durchflußlöchern 4 stetig an. In radialer Richtung erstrecken sich die Drosselnuten 2 von der Gleitfläche 9 bis zu in der Wand 16 des Rohrkörpers 10 befindlichen Grundlinien 8, welche in Längsrichtung schräg gegen die Gleitfläche geneigt sind.

Die Abwicklung der Gleitfläche 9 des Rohrkörpers 10 nach Fig. 2 zeigt eine Anzahl von in Umfangsrichtung und axial mit ihrem Öffnungsbeginn 3 und ihren Abschlußenden 1 gegen­ einander versetzter Drosselnuten 2. Zusätzlich sind axial gegeneinander und gegen die Abschlußenden 1 der Drosselnu­ ten 2 versetzte Durchflußlöcher 5 angeordnet. Die Durch­ flußlöcher 5 sind in Umfangsrichtung verteilt. Die axiale Länge der Drosselnuten 2 ist wesentlich kleiner als die Größe des Kolbenhubes zwischen Schließ- und Offenstellung. Die auf der Gleitfläche 9 durch die Drosselnuten 2 und ihre Abschlußenden 1 gebildeten Kantenlinien 13 sind in sich ge­ schlossen. Die einzelnen Drosselnuten 2 sind in der Wand 16 des Rohrkörpers 10 auf der Seite der Gleitfläche 9 nicht miteinander verbunden. Die Verbindungsstellen der Drossel­ nuten 2 mit den Durchflußlöchern 4 liegen in der Draufsicht auf die Gleitfläche 9 innerhalb der geschlossenen Kantenli­ nien 13 der Drosselnuten 2. Der Umfang der mit den Drossel­ nuten 2 verbundenen Durchflußlöcher 4 ist wesentlich klei­ ner als die Länge der sie umschließenden Kantenlinien 13. Die in Schließstellung des Kolbens näher an der Dichtungs­ kante 12 befindlichen Durchflußlöcher 4 haben zusammenge­ nommen einen gleich großen oder kleineren Durchflußquer­ schnitt als die weiter entfernt liegenden. Die axialen Ab­ stände zwischen den gegeneinander versetzt angeordneten Drosselnuten 2 und den geschlossen bis an die Gleitfläche 9 des Rohrkörpers 10 verlaufenden Durchflußlöchern 5 sind so gehalten, daß die mit dem Kolbenhub ansteigende Kurve des Durchflußquerschnitts gleichmäßig ohne Knicke und Sprünge verläuft.

In der Fig. 3 befinden sich alle Durchflußlöcher 4, 5 im Bereich des Ringraumes 11. Sie bilden mit der Summe ihrer Einzelquerschnitte den gesamten Durchflußquerschnitt. Die Strömungsrichtung verläuft vom Ringraum 11 durch die Durch­ flußlöcher 4, 5 in den Sammelraum 14 oder umgekehrt.

In den Beispielen der Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 wird der Kolben durch den Rohrkörper 10 gebildet, wobei die Drossel­ nuten 2 und die Durchflußlöcher 4, 5 innerhalb der Zylin­ derbohrung angeordnet sind.

Es sind auch andere Beispiele möglich, bei denen der Rohr­ körper außerhalb der Zylinderbohrung liegt und dem festste­ henden Gehäuse zugeordnet ist. Dabei wird die Gleitfläche des Rohrkörpers durch die Zylinderbohrung gebildet. Die Drosselnuten und die Durchflußlöcher liegen außerhalb der Zylinderbohrung in der Wand des Rohrkörpers. Der Rohrkörper kann als Buchse ausgebildet werden, die in das feststehende Gehäuse eingesetzt wird. Die Herstellung der Drosselnuten bei Innenbearbeitung der Buchse erfolgt vorzugsweise mit­ tels Stoßwerkzeugen. Dabei entfällt zweckmäßigerweise der Auslauf an den Abschlußenden der Drosselnuten. Die Ab­ schlußflächen der Abschlußenden werden hierbei durch die mit einem Teil ihres Umfanges bis an die Gleitfläche des Rohrkörpers verlaufenden Durchflußlöcher gebildet. Der of­ fene Teil an den Umfangsflächen der Durchflußlöcher bildet die Verbindungsstellen mit den Drosselnuten.

Bezugszeichen

 1 Abschlußenden
 2 Drosselnuten
 3 Öffnungsbeginn
 4 (mit den Drosselnuten verbundene)
   Durchflußlöcher
 5 (geschlossen bis an die Gleitfläche verlaufende)
   Durchflußlöcher
 6 Auslauf
 7 Abschlußflächen
 8 Grundlinien
 9 Gleitfläche
10 Rohrkörper
11 Ringraum
12 Dichtungskante
13 Kantenlinien
14 Sammelraum
15 Dichtungssteg
16 Wand

Claims (10)

1. Hydraulischer Drosselschieber mit einem in der Zylin­ derbohrung axial bewegbaren Kolben, der zwischen Schließ- und Offenstellung beliebige Lagen einnehmen kann, bestehend aus:

• a) einem Dichtungspaar aus einem Rohrkörper (10) ei­ nerseits und einem Dichtungssteg (15) andererseits, wobei entweder der Rohrkörper oder der Dichtungs­ steg dem Kolben und der jeweils andere von beiden dem feststehenden Gehäuse zugeordnet ist,
• b) einer am Rohrkörper befindlichen Gleitfläche (9) einerseits und einer dem Dichtungssteg anliegenden Dichtfläche andererseits, wobei entweder die Gleit­ fläche oder die Dichtfläche die Mantelfläche des Kolbens und die jeweils andere von beiden die Um­ fangsfläche der Zylinderbohrung am Gehäuse bildet,
• c) einer zum Dichtungssteg gehörenden, am Ende der Dichtfläche liegenden Dichtungskante (12),
• d) einem mit dem Dichtungssteg fest verbundenen, in axialer Richtung an die Dichtungskante grenzenden Ringraum (11),
• e) einem mit dem Rohrkörper fest verbundenen Sammel­ raum (14), der sich an einer der Gleitfläche gegen­ überliegenden Seite der Wand (16) des Rohrkörpers befindet,
• f) Durchflußlöcher (4, 5), die radial oder schräg in der Wand des Rohrkörpers angeordnet sind, in den gemeinsamen Sammelraum einmünden und von denen ge­ gebenenfalls einige mit ihrem gesamten Umfang ge­ schlossen bis an die Gleitfläche des Rohrkörpers verlaufen und
• g) einer oder mehrerer Drosselnuten (2), die in axialer oder schräger Richtung in der Gleitfläche des Rohrkörpers verlaufend angeordnet und jeweils auf ihrer einen Längsseite von der Dichtfläche oder ihrer Verlängerung und auf ihrer anderen Längsseite von der Wand des Rohrkörpers eingehüllt sind und in Schließstellung des Kolbens mit der Dichtfläche auf der gleichen Seite neben der Dichtungskante liegen, wobei ihr jeweiliger Öffnungsbeginn der Dichtungs­ kante zugewandt ist und ihr Durchflußquerschnitt in der der Dichtungskante abgewandten Richtung an­ wächst,

gekennzeichnet durch Abschlußenden (1), die

• h) als axiale Begrenzungen der Drosselnuten (2) auf der ihrem Öffnungsbeginn (3) entgegengesetzten Sei­ te angeordnet sind,
• i) mit den Drosselnuten (2) verbundene Durchflußlö­ cher (4) enthalten, wobei die Verbindungsstellen im Bereich der größten Durchflußquerschnitte der Dros­ selnuten (2) liegen,
• j) je einen Auslauf (6) der Drosselnuten (2) und/oder senkrecht oder schräg zur Zylinderachse stehende Abschlußflächen (7) haben, wobei die Querschnitts­ größen der einzelnen Drosselnuten (2) am Ende des Auslaufs (6) oder der Abschlußflächen (7) auf Null oder einen niedrigen Wert zurückgeführt werden,
• k) in axialer Richtung einzeln oder gruppenweise ge­ geneinander und/oder gegen die geschlossen bis an die Gleitfläche (9) des Rohrkörpers (10) verlaufen­ den Durchflußlöcher (5) versetzt angeordnet sind und
• l) in Offenstellung des Kolbens auf der Seite des Ringraumes (11) in Abständen neben der Dichtungs­ kante (12) liegen.

2. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußenden (1) mit den zu ihnen gehörenden Dros­ selnuten (1) auf der Gleitfläche (9) des Rohrkörpers (10)

• - Kantenlinien (13) bilden, die entweder in sich ge­ schlossen oder nur durch den Öffnungsbeginn (3) der in axialer oder schräger Richtung dahinter angeord­ neten Drosselnuten (2) unterbrochen sind und
• - untereinander nicht oder nur durch jeweils einen in die Abschlußenden (1) hineingelegten Öffnungsbeginn (3) der in axialer oder schräger Richtung dahinter angeordneten Drosselnuten (2) verbunden sind.

3. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußenden (1) der Drosselnuten (2) mit den zu ihnen gehörenden Durchflußlöchern (4) in Schließstel­ lung des Kolbens näher an der Dichtungskante (12) als die geschlossen bis an die Gleitfläche (9) des Rohrkör­ pers (10) verlaufenden Durchflußlöcher (5) liegen.

4. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselnuten (2) im Rohrkörper (10) mit dem Sammel­ raum (14) nur über die zu den Abschlußenden (1) gehö­ renden Durchflußlöcher (4) verbunden sind.

5. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der in Schließstellung des Kolbens näher an der Dichtungskante (12) liegenden Drosselnuten (2) an den Verbindungsstellen der Drossel­ nuten (2) mit den Durchflußlöchern (4) zusammengenommen gleich groß oder kleiner ist als derjenige der weiter entfernt liegenden Drosselnuten (2).

6. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zylinderachse senkrechten Querschnitte der Drosselnuten (2) aus Kreisabschnitten bestehen oder sich aus Kreisabschnitten und Vierecken und/oder Drei­ ecken zusammensetzen.

7. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Drosselnuten (2) verbundenen Durchflußlö­ cher (4) und/oder die geschlossen bis an die Gleitflä­ che (9) des Rohrkörpers (10) verlaufenden Durchflußlö­ cher (5) aus Bohrungen oder Langlöchern bestehen.

8. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer oder schräger Richtung hintereinander ange­ ordnete Drosselnuten (2) ineinander übergehen, wobei die Grundlinien (8) der hinteren Drosselnuten (2) an ihrem jeweiligen Öffnungsbeginn (3) in einem geringen Abstand von der Gleitfläche (9) des Rohrkörpers (10) entweder in die Abschlußenden (1) der vorderen Drossel­ nuten (2) führen oder sich an die Grundlinien (8) des Auslaufs (6) der vorderen Drosselnuten (2) anschließen.

9. Hydraulischer Drosselschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größten Durchflußquerschnitte der einzelnen Dros­ selnuten (2) etwa gleich groß als diejenigen der mit denselben Drosselnuten (2) verbundenen Durchflußlöcher (4) sind.