DE4224606A1 - Servoventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination aus Wege- und Drosselventil, auch mit Servoventil bezeichnet, zur Steuerung von mit Druckkraft bewegten linearen und rotatorischen Fluidmotoren z. B. in Form von Arbeitszylindern und Hydraulikmotoren.

Dem Stand der Technik entsprechen Linearschieber- und Drehschieberventile.

Bei ersteren sind die wegeführenden und gleichzeitig fluiddrosselnden Steuerkanten in Form von Umlaufnuten auf dem äußeren Umfang des Schiebers mit Kreisquerschnitt bzw. auf dem inneren Umfang der den Schieber umschließenden Hülse angebracht. Die Steuerbewegung erfolgt durch lineares Bewegen des Schiebers.

Bei Drehschieberventilen sind die wegeführenden und gleichzeitig fluiddrosselnden Steuerkanten in Form von Längsnuten auf Mantellinien der äußeren Oberfläche des Schiebers mit Kreisquerschnitt bzw. auf der inneren Oberfläche der Hülse mit Kreisquerschnitt angebracht. Die Steuerbewegung erfolgt durch Drehbewegung des Schiebers in der Hülse. Bei einigen Ausführungen sind die Nuten durch korrespondierende Bohrungen ersetzt.

Der Nachteil der beschriebenen Ausführungen besteht v or allem in aufwendigen Fertigungsvorgängen zur Erzielung besonderer Paß- und Oberflächengüte.

Die der Erfindung zugrundegelegte Ausführung eines Servoventils ist diesbezüglich wesentlich einfacher ausgeführt.

Das Servoventil besteht nach Fig. 1 aus einem Rotor 2 und einem Stator 1. Der Stator 1 hat bevorzugt eine quadratische oder rechteckige Innenkontur, die mit geringem Abstand die Außenkontur des Rotors 2 umschließt. Der Rotor 2 ist bzgl. der Achse 3 drehbar gelagert. Die Erstreckung senkrecht zur Zeichenebene ist wählbar und abhängig von dem Servoventil zugedachten Fluidstrom. Nicht dargestellt sind stirnseitige Deckel mit Durchführungen für die Antriebswelle des Rotors 2. Der Stator 1 enthält Bohrungen oder andere Ausnehmungen A, B, P, R zur Führung des Fluidstroms. Die Längskanten parallel zur Drehachse 3 des Rotors weisen Anschrägungen 4 auf.

Fig. 1 zeigt die Neutralstellung des Servoventils. Der von der Fluidpumpe kommende Fluidstrom wird über die Bohrungen P in den Innenraum des Servoventils geführt, verteilt sich dort in den Spalten zwischen Rotor 2 und Stator 1 symmetrisch und verläßt nahezu druckfrei den Hohlraum über die Bohrungen R und strömt dann zum Tank des Systems zurück.

Fig. 2 zeigt eine Schaltstellung des Servoventils. Der Rotor 2 ist aus seiner Neutralstellung entgegen der Uhrzeigerrichtung verdreht. Wie Fig. 2 zeigt, nähern sich die Ecken 5 bis 8 der Innenkontur des Stators 1 an, wodurch sich hier die Durchflußquerschnitte verringern. Die Ecken 9 bis 12 nehmen einen größeren Abstand zur Innenkontur des Stators 1 an, wodurch sich hier die Durchflußquerschnitte vergrößern. Der Drosseleffekt bewirkt eine Druckerhöhung im von der Pumpe geförderten Fluidstrom in den Hohlräumen zwischen den Eckpunkten 5 und 6 bzw. 7 und 8. Diese Druckerhöhung teilt sich über die Bohrungen A dem linken Druckraum eines Arbeitszylinders mit, wodurch dessen Kolben nach rechts bewegt wird. Das aus dem rechten Druckraum des Arbeitszylinders verdrängte Fluid strömt über die Bohrungen B in die Innenräume des Servoventils zwischen den Eckpunkten 6 und 7 bzw. 8 und 5 und von dort über die Bohrungen R zurück zum Tank des Systems.

Wird der Rotor 2 im Uhrzeigersinn verdreht, so läuft der Vorgang in entgegengesetzter Richtung mit dem Effekt ab, daß der Kolben des Arbeitszylinders nach links bewegt wird.

Zur Vereinfachung der Ausführung des Servoventils können die Bohrungen A, B, P und R so innerhalb von Stator 1 und Rotor 2 miteinander verbunden werden, daß jeweils nur noch ein Anschluß von A, B, P und R nach außen geführt wird.

Zwischen Stator 1 und Rotor 2 kann eine federnde Verbindung in Form eines der bekannten Federelemente wirksam sein, so daß der Rotor bestrebt ist, in Neutralstellung zurückzukehren. Dieser Effekt wird üblicherweise mit mechanischer Rückwirkung bezeichnet.

Die Rückführung des Rotors in seine Neutralstellung wird aber auch alternativ oder zusätzlich dadurch bewirkt, daß nach Fig. 2 an den erwähnten Anschrägungen 4 des Rotors 2 Druckkräfte F_D entstehen, sobald der Fluiddruck durch Verdrehen des Rotors erhöht wird, und die ein Drehmoment erzeugen, das den Rotor 2 in seine Neutralstellung zurückzubewegen versucht.

Die Höhe dieses Rückstellmoments kann zwischen Null und einem endlichen Wert variiert werden, dadurch, daß Neigung und Größe der Abschrägungen verändert werden. Dieser Effekt wird mit hydraulischer Rückwirkung bezeichnet.

Claims (6)

1. Servoventil zur Steuerung von Fluiddrücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Rotor 2 bezeichnetes würfelförmiges Bauteil mit Abschrägungen 4 an seinen Ecken in geringem Abstand von der Innenkontur eines zweiten Bauteils, mit Stator 1 bezeichnet, umgeben, stirnseitig durch Deckel mit Wellendurchführungen abgeschlossen und so um eine Achse 3 schwenkbar ist, wodurch 4 diametral zur Achse 3 angeordnete Ecken 5, 6, 7, 8 sich der Innenkontur des Stators 1 annähern, daß hier ein hydraulisch zur Druckdrosselung nutzbarer Durchflußspalt für Fluids entsteht, während 4 andere Ecken 9, 10, 11, 12 einen größeren Abstand zur Innenkontur des Stators 1 annehmen und einen nahezu druckfreien Durchfluß ermöglichen.

2. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen oder andere fluidführende Ausnehmungen im Stator 1 oder in den nicht näher dargestellten stirnseitigen Deckeln den Innenraum des Servoventils mit einer Fluidpumpe, einem Fluidtank und den zu aktivierenden Druckräumen hydraulischer Linear- bzw. Rotationsmotoren verbinden.

3. Servoventil nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindenden Bohrungen oder andere fluidführenden Ausnehmungen so im Stator 1 und/oder Rotor 2 verbunden sind, daß nach außen nur noch jeweils ein Anschluß auftritt.

4. Servoventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken 5 bis 11 so konstruiert sind, daß bei ihrer Annäherung an die Innenkontur des Stators 1 wahlweise längere oder kürzere Spalte entstehen, wodurch die sich hier einstellende Druckdifferenz in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel des Rotors 2 wählbar ist.

5. Servoventil nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor und Stator federnd miteinander verbunden sind, um eine Rückstellung des Rotors 2 in Richtung Neutralstellung zu gewährleisten.

6. Servoventil nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturbegrenzung des Rotors 2 zwischen den die Funktion des Servoventils bestimmenden Ecken 5 bis 12 nicht geradlinig verläuft.