DE2518175C2 - Schaltventilvorrichtung für die Umsteuerung der Bewegungsrichtung eines hydrostatischen Motors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltventilvorrichtung für die Umsteuerung der Bewegungsrichtung eines hydrostatischen Motors mit zwei gleichen, in die Zu- und Ablaufleitung des Motors einschaltbaren Steuerschiebern, die je einen Stößel mit einem an einem Ende des Stößels vorgesehenen Ventilteller für die Trennung bzw. Verbindung eines Motoranschlusses von bzw. mit der Druckquelle und einem am anderen Ende des Stößels vorgesehenen, mit Dosierungsöffnungen ausgebildeten Ventilkolben für die Trennung bzw. Verbindung des Motors von bzw. mit dem Sammelbehälter aufweisen, wobei durch wechselnde und unterschiedliche Stellungen der Steuerschieber (Betriebsstellung bzw. Neutralstellung) die Anschlüsse des Motors mit den Zu- und Ablaufleitungen wechselweise verbindbar sind und zur Verstellung der Steuerschieber eine einerseits über eine Drossel mit der Druckquelle und andererseits über ein betätigbares Ventil mit dem Sammelbehälter in Verbindung stehende, für die Beaufschlagung des Ventiltellerbodens ausgebildete Kammer vorgesehen ist, deren Druckflüssigkeit bei geschlossenem Ventil den Ventilteller an den zugehörigen Sitz anpreßt (Neutralstellung) und bei geöffnetem Ventil durch Absinken des Druckes den Ventilteller abhebt (Betriebss stellung).

Es ist eine Schaltvorrichtung obiger Gattung bekannt (US-PS 35 87 640), die ebenfalls aus zwei parallel zueinander verlaufenden Bohrungen besteht, die zur Aufnahme je eines über eine Steuerwelle gesteuerten Stößels

ίο dienen. Mittels dieser Schaltvorrichtung kann der Druckmittelfluß zu und von den gegenüberliegenden Anschlußbohrungen eines ein- und ausfahrbaren Hydraulikzylinders mit einem Axialkolben gesteuert werdea. Bei dieser Schaltventilvorrichtung hat es keine Bedeutung, wenn die beiden Zylinderanschlüsse in der Neutralstellung blockiert sind. Eine derartige Schaltventilvorrichtung ist jedoch für Drehkolbenrootoren unvorteilhaft, wenn beispielsweise die Drehkolbenmotoren nicht als Bremsen eingesetzt werden sollen.

Ferner ist es allgemein bekannt, Dosierungsöffnungen an Ventilschiebern vorzusehen, um weichere Übergänge zu schaffen und somit Schwingungen und Flattern des Ventilschiebers zu mildern (US-PS 22 79 176).
Außerdem ist eine hydraulische, Drehbewegungen ausführende Stellvorrichtung (US-PS 28 64 341) mit einer Umsteuerungseinrichtung bekannt, die einen wechselseitig beaufschlagbaren, abrollenden Kolben aufweist, der zwischen einem Anschlag hin- und herbewegbar ist und über ein Steuerschieberventil einerseits an eine Pumpe, andererseits an einen Sammelbehälter anschließbar ist Das Steuerschieberventil weist einen Ventilkolben auf, der mit drei mit Abstand zueinander angeordneten Bünden zur Bildung von zwei Ringräumen versehen ist Die Ringräume und die Bünde dienen zur Steuerung des Druckmittelflusses zu und von der Stellvorrichtung.

Aus der US-PS 24 19 375 ist eine hydraulische Stellvorrichtung zur Steuerung eines Schihtens einer Werkzeugmaschine bekannt, die mit einem Steuerschieberventil ausgerüstet ist, das einen Steuerschieberkolben zeigt der endseitig mit Nuten derart versehen ist, daß der Steuerschieberkolben in seiner Mittelstellung zwei Zulaufe mit zwei Abläufen verbinden kann.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltventilvorrichtung der vorausgesetzten Gattung zu schaffen, bei der die Druckflüssigkeit für den mit hohen Drücken betriebenen Rotationskolbenmotor so gesteuert wird, daß während der Umsteuerungsphase der Schieber keine Druckstöße in der

so Druckmittelversorgung auftreten und in der Neutralstpllung der Schieber bei leckagearmer Abdichtung des Ventiltellerteils eine Druckentlastung des Rotationskolbenmotors möglich ist
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die Verwendung des Ventiltellers mit dem sich anschließenden Ventilkolben kann auch bei extremen Drücken eine einwandfreie Abdichtung der Druckquelle von dem Rotationskolbenmotor erfolgen, da eine Abdichtung einmal über den Ventilteller und zum änderen über den Ventilkolben möglich ist. Außerdem erhält man durch den Ventilkolben eine zusätzliche Führung für den Ventilteller, so daß ein einwandfreies Arbeiten der Schaltventilvorrichtung gewährleistet ist.

Durch den am Ventilteller angeordneten Ventilkolben ist es auf einfache Weise möglich, diesen endseitig mit Dosierungsöffnungen zu versehen, so daß, insbesondere in der Übergangsphase zwischen der Schließ- und

öffnungssteliung eine allmähliche Beaufschlagung des Rotationskolbenmotors erfolgt, so daß Beschädigungen, insbesondere der Dichtungselemente des Rotationskolbenmotors, vermieden werden können, die dann auftreten, wenn eine schlagartige Beaufschlagung des Rotationskolbenmotors erfolgen würde.

Ferner kann durch die beiden auf dem Stößel angeordneten Ventilkolben ein Ringraum gebildet werden, der in der Neutralstellung von der Druckmittelquelle abgetrennt ist und die beiden Anschlüsse des Rotationskolbenmotors mit dem Sammelbehälter verbindet Somit kann vermieden werden, daß der Rotationskolbenmotor als Bremse arbeitet was deshalb nicht erwünscht ist, weil das Trägheitsmoment der getriebenen Teile eines Rotationskolbenmotors einen Druckanstieg verursachen würde, so daß eine Beschädigung der Dichtungselement? zu befürchten wäre.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch. Auf diese Weise steht dieser Ringraum über die Dosierungsöffnungen und über die Abflußleitung des Rotationskolbenmotors mit dem Sammelbehälter in Verbindung, ohne daß iiierzu der Ventilkolben ganz aus dem Ringraum herausgefahren werden muß.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel einer Schaltventilvorrichtung nach der Erfindung erläutert

In der Zeichnung ist mit 10 ein Hydrauliksystem bezeichnet, das eine Schaltventilvorrichtung 12 in einem Ventilgehäuse 14 aufweist, das an seinem oberen Ende eine Sammelbehälter 16 aufweist Im Ventilgehäuse 14 befinden sich parallel zueinander verlaufende, vertikal angeordnete rechte und linke Bohrungen 18 und 20, die mit Ringnuten 22, 24, 26 bzw. 28,30,32 versehen sind. Die obere Ringnut 22 der rechten Bohrung 18 ist an eine obere Anschlußbohrung 36 angeschlossen, die sich durch das Ventilgehäuse 14 nach außen erstreckt Die obere Ringnut 24 der linken Bohrung 20 ist über eine Querbohruns 38 an die mittlere Ringnut 26 in der rechten Bohrung 18 angeschlossen. Die mittlere Ringnut 26 ist ferner an die untere Anschlußbohrung 40 angeschlossen, die sich ebenfalls nach außen durch das Ventilgehäuse 14 erstreckt

Die unteren Ringnuten 30 und 32 der rechten und linken Bohrungen 18 und 20 sind über eine Querbohrung 42 miteinander verbunden, wobei die untere Ringnut 30 bis 32 an eine Druckflüssigkeitsleitung 44 angeschlossen ist die sich durch das Ventilgehäuse 14 nach außen erstreckt Die obere und untere Bohrung 36 und 40 sind an eine Zulaufleitung 46 und eine Ablaufleitung 48 eines Motors 50 in Form eines Rotationskolbenmotors angeschlossen. Eine Hydraulikpumpe 52 weist eine an einen Sammelbehälter 54 angeschlossene Einlaßöffnung und eine an die Druckflüssigkeitsleitung 44 angeschlossene Auslaßöffnung auf. Je eine obere Buchse 56 bzw. 58 sowie untere Buchse 60 bzw. 62 sind in den rechten und linken Bohrungen 18 und 20 fest eingepaßt. Die unteren Buchsen 60 und 62 stehen mit Schraubstükken 64 und 66 in Verbindung, die die unteren Enden der Bohrungen 18 und 20 nach außen hin abschließen. Die Buchsen 56 und 60, die in der rechten Bohrung 18 vorgesehen sind, weisen jeweils mehrere Bohrungen 68 bzw. 70 auf, die eine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen dem inneren Teil der Buchsen und den mittleren und den unteren Ringnuten 26 und 30 herstellen. Die Buchsen 58 und 62, die in der linken Bohrung 20 vorgesehen sind, weisen ebenfalls Bohrungen 72 und 74 auf, die sich durch die Wände der Buchsen erstrecken, um auf diese Weise eine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen dem inneren Teil der Buchsen und der oberen und der unteren Ringnut 24 und 30 herzustellen.
In den rechten und linken Bohrungen 18 und 20 befinden sich einander gleiche rechte und linke Steuerschieber 76 und 78. Da die Steuerschieber 76 und 78 einander gleich sind, ist die Beschreibung für den linken Steuerschieber 78 weggelassen worden. Der rechte Steuerschieber 76 weist einen Ventilstößel 80 auf, der mit einem zylindrischen Körper versehen ist, der sich axial in der Bohrung 18 erstreckt Auf dem unteren Ende des Ventilstößels 80 ist ein Sicherungsring 82 vorgesehen, der verhindert, daß ein Anschlagkragen 84 vom unteren Ende des Ventilstößels 80 heruntergleitet Zahlreiche Unterlagscheiben 86 befinden sich oberhalb des Anschlagkragens 84 und bestimmen den öffnungs- und Schließzeitpunkt des Steuerschiebers 76. Auf dem Ventilstößel 80 oberhalb der Unterlagscheiben 86 ist ein Ventilteller 88 verschiebbar gelagert, der so dimensioniert ist daß er gegen die innere Obc y^äche der unteren Buchse 6Ö dicht anliegt so daß am Ventilteller keine Leckverluste auftreten. Der Ventilteller ist mit einer Ringnut zur Aufnahme eines Dichtringes 90 versehen, der mit einem als Dosiervorrichtung wirkenden Schlitz

ausgerrstet ist Eine öffnung 92, die mit der Ringnut zur Aufnahme des Dichtringes 90 sowie mit dem Schlitz des Dichtringes zusammen arbeitet, bildet eine Drosselöffnung und verbindet die Druckflüssigkeitsleitung 44 mit dem unterhalb des Anschlagkragens 84 vorgesehenen Raum am Ende der Bohrung 18. In der in der Zeichnung dargestellten Neutralstellung des Steuerschiebers 76 ist der Druck an den gegenüberliegenden Seiten des Ventiltellers 88 ausgeglichen. Da jedoch die Projektionsfläche am Boden des Ventiltellers 88 größer ist als die Fläche an der Oberseite des Ventiltellers, entsteht eine nach oben gerichtete Kraft, die zusammen mit einer Feder 94, die zwischen der Schulter des Anschlagkragens 84 und dem Boden der Buchse 56 des VentiUellers angeordnet ist auf den Ventilteller wirkt und diesen nach oben drückt. Durch diese Stellkraft wird der Ventilteller gegen eine am unteren Ende der unteren Buchse vorgesehene Ventildichtfläche bzw. einen Ventilsitz gedrückt Der Ventilteller 88 weist einen oberen Ventilkolben 98 auf, der sich in den Ringraum JOO erstreckt, der durch die Innenwand der Buchse 56 und die Außenfläche des Ventilstößels 80 gebildet wird. Das obere Ende des Ventilkolbens 98 ist mit zahlreichen Dosierungsöffnungen bzw. Nuten 102 ausgerüstet Das obere Ende des rechten Ringraumes 100 weist bei 104 einen einen

so größeren Durchmesser aufweisenden Ringraum auf, durch den sich der obere Teil des Ventilstößels 80 erstreckt Auf dem Ventilstößel 80 ist ein zweiter Ventilkegel fO6 derart angeordnet, daß er sich teilweise in den Ringraum 104 erstreckt und innerhalb der oberen Buchsen 58 gleitbar verschoben werden kann. Der Ventilkolben 106 ist mit oberen und unteren Arretierungsringen auf dem Ventilstößel 80 gesichert Ferner weist der Ventilkolben J 06 zahlreiche Dosierungsöffnungen 108 im Bereich seines unteren Endes auf.

Befindet sich die Schaltventilvorrichtung 12 in ihrer Neutralstellung, so ist der Ventilteller 88 gegen seinen Ventilsitz 96 gepreßt, während der obere Ventilkolben 98 des Ventiltellers 88 sich in den Ringraum 100 erstreckt und somit der Fluß von der Druckflüssigkeitsleitung 44 zum Ringraum 100 blockiert. In dieser Stellung steht der erweiterte Ringraum 104 des Ringraumes 100 in Druckflüssigkeitsverbindung mit dem Sammelbehälter 16. da die Dosierunesöffnuneen 108 des Ventilkol-

bens 106 sich in den erweiterten Ringraum 104 der Buchse 56 erstrecken. Steht der Ringraum 100 über die Dosierungsöffnungen 108 mit dem erweiterten Ringraum 104 in Verbindung, so ist die Ablaufleitung 48 des Rotationskolbenmotors an den Sammelbehälter 16 über s die untere Anschlußbohrung 40 und die Bohrungen 68 in der oberen Buchse 58 angeschlossen. Unterliegt der linke Steuerschieber 78 derselben Bedingung wie der rechte Steuerschieber 76, so ist die Zulaufleitung 46 des Rotationskolbenmotors 50 über die Anschlußbohrung to 36, die Ringnut 22, die Querbohrung 34 sowie die Bohrungen 74 in der unteren Buchse 62 und dem Ringraum, der dem Ringraum 100 entspricht, an den Sammelbehälter 16 angeschlossen.

Um wahlweise eine der Anschlußbohrungen des Ro- is tationskolbenmotors 50 mit der Hydraulikpumpe 52 und die andere Anschlußbohrung mit dem Sammelbehälter

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ten und linken Steuerschieber 76 und 78 am oberen Ende vorgesehen. Um eine Pilotsteuerung des rechten Steuerschiebers 76 zu gewährleisten, weist er eine Steuerbohrung 110 auf, die sich axial durch den Ventilstößel 80 vom unteren Ende des Ventilstößels in den Bereich des oberen Endes des Ventilstößels erstreckt, das mit zahlreichen radial verlaufenden Bohrungen 112 ausgerüstet ist. Zur Verstellung des Ventilstößels 80 ist am oberen Ende des Ventilstößels eine Spule 114 vorgesehen, die einen nach unten vorgespannten Kolben 116 aufweist, der gegen einen Ventilstift 118 wirkt, der normalerweise auf einem Ventilsitz 120 aufliegt, der unterhalb der radialen Bohrungen 112 in der Steuerbohrung 110 vorgesehen ist Wird dis Spule 114 erregt, so bewirkt dies eine Aufwärtsverstellung des Kolbens 116, der es ermöglicht, daß der Ventilstift 118 mit Unterstützung des Druckes in der Steuerbohrung 110 von seinem Ventilsitz 120 abgehoben wird. Somit kann Druckflüssigkeit über die Dosierungseinrichtung am Ventilteller 88 vorbeifließen, so daß unterhalb des Ventiltellers ein Druckverlust auftritt, wodurch der Ventilteller 88 nach unten bewegt wird. Durch die Abwärtsverstellung des Ventiltellers 88 werden gleichzeitig der Ventilstößel 80 und somit der Ventilteller 88 verstellt Nähert sich die Dosierungsöffnung 102 des Ventiltellers 88 dem unteren Ende der Buchse 56, so wird eine Dosierung der aus der DruckflQssigkeitsleitunge 44 stammenden Druckflüssigkeit in den Ringraum 100 herbeigeführt In der Zwischenzeit ist durch die Abwärtsverstellung des Ventilstößels 80 eine Verstellung der Dosieröffnungen 108 des Ventiltellers 88 vollständig in den Ringraum 100 unterhalb des erweit jrten Ringraumes 104 erfolgt, wodurch so die Druckflüssigkeitsflußverbindung zum Sammelbehälter 16 unterbrochen ist Die Druckflüssigkeit von der Hydraulikpumpe 52 fließt dann von dem Ringraum 100 zur Ablaufleitung 48 des Rotationskolbenmotors 50 über die Bohrungen 68 und die Anschlußbohrung 40. Ist der Steuerschieber 76 nicht beaufschlagt, so bleibt die Zulaufleitung 46 des Rotationskolbenmotors 50 mit dem Sammelbehälter 16 in der beschriebenen Weise verbunden. Ist es erwünscht so kann die Zulaufleitung 46 des Rotationskolbenmotors 50 an die Hydraulikpumpe 52 und die Ablaufleitung 48 an den Sammelbehälter 16 angeschlossen werden. Hierzu wird lediglich die Spule 122 des linken Steuerschiebers 78 erregt, um eine Pilotsteuerung zu ermöglichen, während der Steuerschieber 76 in seiner neutralen Stellung bleibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltventilvorrichtung für die Umsteuerung der Bewegungsrichtung eines hydrostatischen Motors mit zwei gleichen, in die Zu- und Ablaufleitung des Motors einschaltbaren Steuerschieber, die je einen Stößel mit einem an einem Ende des Stößels vorgesehenen Ventilteller für die Trennung bzw. Verbindung eines Motoranschlusses von bzw. mit der Druckquelle und einem am anderen Ende des Stößels vorgesehenen, mit Dosierungsöffnungen ausgebildeten Ventilkolben für die Trennung bzw. Verbindung des Motors von bzw. mit dem Sammelbehälter aufweisen, wobei durch wechselnde und unterschiedliche Stellungen der Steuerschieber (Betriebsstellung bzw. Neutralstellung) die Anschlüsse des Motors mit den Zu- und Ablaufleitungen wechselweise verbindbar sind und zur Verstellung der Steuerschieber eine einerseits über eine Drossel mit der Druckquelle und andererseits über ein betätigbares Ventil mit dem Sammelbehälter in Verbindung stehende, für die Beaufschlagung des Ventiltellerbodens ausgebildete Kammer vorgesehen ist, deren Druckflüssigkeit bei geschlossenem Ventil den Ventilteller an den zugehörigen Sitz anpreßt (Neutralstellung) und bei geöffnetem Ventil durch Absinken des Druckes den Ventilteller abhebt (Betriebsstellung), dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventiltet r (88) ein Ventilkolben (98) angeordnet ist und mit endseitig ausgebildeten Dosierungsöffnungen (102) versehen ist und zwischen beiden Ventilkolben (98,106) ein Ringreum (100) vorgesehen ist, der mit einem Anschlub (46 bzw. 48) des Rotationskolbenmotors (50) verbunden ist, über den Ventilkolben (106) mit dem Sammelbehälter (16) und über den Ventilteller (88) sowie den Ventilkolben (98) mit der Druckquelle verbindbar ist, wobei in der Neutralstellung des Ventilstößels (80) der Ringraum (100) mit dem Sammelbehälter (16) verbunden ist

2. Schaltventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Neutralstellung des Ventilstößels (80) die Dosierungsöffnungen (108) des Ventilkolbens (106) teilweise in den Ringraum (100) hineinreichen.