DE4238331A1 - 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/oder rotatorischen Fluidmotoren in Form von Hydraulikmotoren bzw. bevorzugt doppeltwirkenden Arbeitszylindern.

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 Schie­ ber umschließenden Hülse angebracht. Die Steuerbewegung erfolgt durch lineares Bewegen des Schiebers.

Bei Drehschieberventilen sind die wegeführenden und gleich­ zeitig 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. Bei einigen Ausführungen sind die Nuten durch korrespondierende Bohrungen ersetzt. Der Nachteil der beschriebenen Ausführungen besteht vor allem in aufwendigen Fertigungsvorgängen zur Erzielung besonderer Paß- und Oberflächengüte.

Die der Erfindung zugrundeliegende Ausführung eines Servo­ ventils ist diesbezüglich wesentlich einfacher ausgeführt. Seine besonderen Vorteile bestehen in der einfachen Fertigungs­ weise der Steuerelemente durch integrale Fertigungsvorgänge wie z. B. Druckgießen oder Fließpressen und in der raum­ sparenden Kombination von Steuerelementen und Reaktions­ glied.

Das Servoventil besteht nach Fig. 1, in der es in ausge­ lenktem Zustand dargestellt ist, aus einem gleitsteinähn­ lichen Ventilschieber 1 mit rechteckigem Querschnitt, der in der ebenfalls rechteckigen Innenkontur eines Gehäuses 2 in einer Ebene beweglich ist. In die senk­ rechten Stirnflächen des Ventilschiebers sind Dichtelemente 3a und 3b, bevorzugt als sog. Nutringe, eingelassen, die sich mit einer nicht näher dargestellten rückseitigen Druckunter­ stützung an die korrespondierenden Flächen der Innenkontur des Gehäuses 2 dichtend anlegen. Innerhalb der von den Dichtelementen 3a und 3b umschlossenen Räume münden die von der Pumpe führenden Zulaufleitungen Pa und Pb und die zu den Druckräumen des Arbeitszylinders 6 führenden Lei­ tungen A und B. Innerhalb des Ventilschiebers 1 sind die jeweils von den Dichtelementen 3a und 3b umschlossenen Räume mit den jeweils in der gegenüberliegenden Stirnseite eingelassenen Ausnehmungen 4a und 4b (auch mit RW = Rück­ wirkungsfläche bezeichnet) in den senkrechten Stirnflächen verbunden. Die Ausnehmungen 4a und 4b sind bei bestimmten Ausführungen des Servoventils jeweils mit Druckbegrenzungs­ ventilen 5a und 5b verbunden, die wahlweise im Ventil­ schieber als auch im Gehäuse untergebracht werden können. Die Bewegung des Ventilschiebers in waagrechter Richtung z. B. nach links, wie in Fig. 1 dargestellt, kann z. B. durch Reaktionskräfte einer im Ventilschieber 1 einge­ lassenen Lageraufnahme 9 erfolgen.

In Fig. 1 ist die Funktion des Servoventils in der Schalt­ stellung dargestellt, bei der der Druckraum B des Arbeits­ zylinders 6 mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt wird und der Kolben des Arbeitszylinders 6 dadurch nach links bewegt wird.

Der Ventilschieber 1 befindet sich in Fig. 1 nahe dem linken Anschlag. Das von der Pumpe geförderte Fluid strömt über Pa in den vom Dichtelement 3b umschlossenen Raum ein, der durch seine geringe Höhe in waagrechter Richtung als Drosselspalt wirkt. Das druckentspannte Fluid strömt druckfrei über die Leitung 7 zur Ausnehmung 4a und anschließend zur Leitung R (=Rückführung), die das Fluid in den Tank zurückführt.

Das druckbeaufschlagte Fluid strömt über Pb und die Leitung B zum Druckraum B des Arbeitszylinders 6. Die interne Verbindung 8 im Ventilschieber führt das druckbeaufschlagte Fluid in die linken stirnseitigen Ausnehmungen 4b des Ventilschiebers 1 und erzeugt hier Druckkräfte, die der Bewegung des Ventilschiebers 1 entgegen­ wirken. Darauf beruht die Funktion einer sog. Kraftrück­ meldung oder auch Rückwirkung, wie sie z. B. bei Hilfs­ kraftlenkungen aus ergonomischen Gründen üblich ist, da sie eine Proportionalität zwischen erzeugtem Fluiddruck und Betätigungskräften des Systems ergibt. In diesem Anwendungs­ bereich besteht u. U. die Forderung, ab einer bestimmten Höhe der Betätigungskräfte diese nicht weiter ansteigen zu lassen. Im vorliegenden Fall kann dies dadurch erfolgen, daß die erwähnten Ausnehmungen so mit Druckbegrenzungs­ ventilen 5a und 5b im Ventilschieber oder im Gehäuse verbunden sind, daß ab einer bestimmten Druckhöhe dieser nicht weiter ansteigt. Aus hydraulischen Gründen müssen die Zuführungen 7 und 8 dann als fest eingestellte Drosseln ausgeführt sein. Die Druckbegrenzungsventile 5a und 5b können auch in Abhängigkeit von Betriebsparametern, etwa der Fährgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, in der Einstellhöhe des Drucks variabel sein, wenn bestimmte gewünschte Effekte dies erforderlich machen.

Claims (7)

1. Servoventil zur Steuerung von Fluidströmen und Fluiddrücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Ventilschieber 1 bezeichneter Gleitstein inner­ halb einer ihn umschließenden Innenkontur eines Gehäuses geringfügige Bewegungen in einer Ebene ausführt, wodurch die wechselweise miteinander korrespondierenden und zu dieser Bewegungsebene senkrechten Stirnseiten von Ventilschieber und Gehäuse Spalte unterschiedlicher Höhe zur Steue­ rung des Fluidstroms und Fluiddrucks zwischen sich erzeugen und der Ventilschieber stirnseitig Aus­ nehmungen enthält, deren Begrenzungskanten gleich­ zeitig als Drosselspalte wirken und die durch Druckbeaufschlagung Druckkräfte erzeugen, die der Steuerbewegung entgegengerichtet sind.

2. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils an den korrespondierenden Stirn­ seiten von Ventilschieber 1 und Gehäuse 2 mündenden Zulaufbohrungen von Pumpe und Druckräumen eines hydraulischen Motors durch Dichtelemente so umgeben sind, daß hierbei ein Raum entsteht, der in Abhängig­ keit von der Steuerbewegung des Ventilschiebers 1 unterschiedliche Hohe einnimmt und als Drosselspalt wirkt.

3. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber gleichzeitig das Reaktions­ glied eines fluiddruckunterstützten Systems darstellt und z. B. als Lageraufnahme ausgeführt ist.

4. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagten Ausnehmungen sich im Gehäuse befinden.

5. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagten Ausnehmungen in den korrespondierenden Stirnseiten des Ventilschiebers oder des Gehäuses mit Druckbegrenzungsventilen bzw. mit Druckwandlern verbunden sind.

6. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entgegen der in Fig. 1 gewählten Darstellung nur eine externe Zuführung des Pumpenzulaufs mit einer internen Verteilung innerhalb des Ventilschie­ bers besteht.

7. Servoventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber durch Federelemente in seiner Neutralstellung gehalten wird.