DE2156842B1 - Steuerventil für hydrostatische oder hydraulische Systeme mit einer Einrichtung zur Herabminderung von Schwingungen in der Druckflüssigkeit - Google Patents

Description

das Loch kleineren Querschnitts übersteuert. Im Vergleich mit zwei Löchern gleichen Querschnitts ergibt sich ein kleinerer Drehwinkel bis zum vollständigen Verschluß. Es reichen daher verhältnismäßig kleine Drehwinkel zwischen der Neutralstellung und dem Beginn der Arbeitsstellung.

Eine optimale Kennlinie ergibt sich, wenn die Löcher größten Querschnitts in der kleinsten Anzahl, die Löcher des nächstkleineren Querschnitts in der nächstgrößeren Anzahl und die Löcher noch kleineren Querschnitts in einer noch größeren Anzahl vorgesehen sind. Mit steigendem Drehwinkel nimmt die Kurzschlußmenge in einem ersten Abschnitt stark, im letzten Abschnitt ganz allmählich und dazwischen mit einer Übergangskurve ab.

insbesondere können Löcher mit mindestens drei unterschiedlichen Größen in einem einzigen Schiebereleinent vorgesehen sein. Dies ergibt eine besonders günstige Lochkombination und vor allem r'ann auch eine wirtschaftliche Fertigung, wenn die Löcher in dem anderen Schieberelement sämtlich die gleiche Größe haben, da die unterschiedliche Lochausbildung nur in einem Schieberelement zu berücksichtigen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei den Paaren von Löchern unterschiedlicher Größe die Löcher größeren Querschnitts in dem der Zulaufseite zugewandten Schieberelement ausgebildet sind. Wenn Druckflüssigkeit durch die Neutralstellungs-Löcher strömt, treten häufig Geräusche auf, insbesondere wenn der freie Querschnitt bereits reduziert ist. Diese Geräusche können durch die geschilderte Ausbildung erheblich reduziert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß bei Anordnung der Lochpaare auf zwei axial gegeneinander versetzten Kreisreihen von zwei Drehschiebe-elementen in der zweiten Kreisreihe erste Löcher mit dem größten und dem nächstkleineren Querschnitt und in der ersten Kreisreihe erste Löcher mit einem noch kleineren Querschnitt vorgesehen sind und die jeweils zweiten Löcher jedes Paares einen Querschnitt aufweisen, der höchstens geringfügig größer ist als derjenige der ersten Löcher in der ersten Kreisreihe.

Einen noch besseren Effekt erreicht man, wenn die zweiten Löcher in der zweiten Kreisreihe einen kleineren Querschnitt haben als die zweiten Löcher in der ersten Kreisreihe.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fs zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch das Steuergerät gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Außenumfang des äußeren Drehschiebers,

F i g. 3 einen Teilquerschnitt in Abwicklung in der Neutral?' ,llung,

F i g. 4 einen Teilquerschnitt in Abwicklung nach Durchlaufen eines kleinen Drehwinkels,

F i g. 5 einen Teilqucrschnitt einer Abwicklung nach Durchlaufen eines etwas größeren Drehwinkels und

F i g. 6 eine Kurzv-hlußmcngen-Drcliwinkel-Kennlinic.

Das Steuergerät hat ein inneres Drehschieberelement 1 und ein äußcicö Drchschiebcrclemcnt 2. Das innere Drchschieberelement 1 kann mit einem Steuerrad verbunden sein, dys äußere Drehschiebcrclement knnn mit einem Nachlaufmotor verbunden sein, wie es in der USA.-Patentschrift Re 25 126 beschrieben ist. Das äußere Drehschieberelement 2 kann aber auch feststehen und das innere Drehschieberelement 1 kann von einem anderen Bedienungsorgan verdreht werden. Im äußeren Drehschieberelement 2 sind Bohrungen 3 vorgesehen, über die Druckflüssigkeit in Richtung dos Pfeiles P₁ zugeführt wird. Die Bohrungen 3 stehen mit einer Umfangsnut 4 im inneren Drehschieberelement 1 in Verbindung, von der Axialnuten 5 ausgehen. Durch Linksdrehung kann eine Axialnut 5 mit einer Bohrung 6 verbunden werden, die Druckflüssigkeit in Richtung des Pfeiles S₁ zu einem nicht veranschaulichten Stellglied leitet, das in seiner einen Bewegungsrichtung verstellt wird. Bei einer Rechtsdrehung kommt die Axialnut 5 mit einer Bohrung 7 in Verbindung, über die Druckflüssigkeit in Richtung des Pfeiles S., zum Stellglied geleitet wird, um dieses in seiner anderen Bewegungsric' iung zu verstellen. Zweckmäßigerweise sind an den beiden Schieberelementen analoge Nuten und Bohrungen vorgesehen, um die rücklaufende Druckflüssigkeit zu steuern.

Des weiteren besitzen die beiden Drehschieberelemente 1 und 2 Neutralstellungs-Löcher 8,9, die einander paarweise zugeordnet sind. Diese Löcherpaare sind in zwei Kreisreihen A und ß axial gegeneinander versetzt angeordnet. In der Reihe B gibt es erste Löcher 9 c mit dem größten Querschnitt, Löcher 9 b mit einem nächstkleineren Querschnitt, in der Reihe A befinden sich erste Löcher 9 α mit einem noch kleineren Querschnitt. Die zweiten Löcher 8 in d^r ersten Kreisreihe A haben den gleichen Durchmesser bzw. Querschnitt wie die Löcher 9 τ; die zweiten Locher 8' in der zweiten Kreisreihe B haben einen etwas kleineren Querschnitt, z. B. einen Durchmesser von 0,8 mm gegenüber 1,0 mm.

In den F i g. 3 bis 5 ist jeweils die Reihe A und die Reihe B im Querschnitt und in Abwicklung ver anschaulicht. In der Neutralstellung fluchten sämtliche Löcher 9 a, 9 b und 9 c mit den Löchern 8, 8'. Es sei angenommen, daß die Löcher 9 außen mit der Zulaufseite verbunden sind, während der Innenraum des inneren Drehschieberelements 1 mit der Ablaufseite in Verbindung steht. Dann strömt Druckflüssigkeit in Richtung der Pfeile P₀ und P₃ über die einen Kurzschlußpfad bildenden Löcherpaare 8, 9. Bei einer Drehung der Schieberelemente 1 und 2 relativ zueinander wird zunächst der freie Querschnitt der Löcherpaarc 8, 9 α verkleinert, bis diese ganz geschlossen sind (F i g. 4). Erst nach Durchlaufen eines vorbestimmten Drehwinkels wird der freie Querschnitt der Löcherpaare 8', 9 b verkleinert, die erst bei einem größeren Drehwinkel als das erstgenannte Löcherpaar 8, 9 α vollständig geschlossen sind (F i g. 5). Ähnliches gilt für die Löcherpaare 8', 9 c, wobei aber der Beginn der Querschnittsverkleinerung und das vollständige Schließen bei jeweils noch größeren Drehwinkeln erfolgt.

Infolgedessen ergibt sich die schematisch zu verstehende Kennlinie nach F i g. 6, in der die durch die Löcherpaarr; 8, 9 strömende Kurzschlußmenge Q in Abhängigkeit vom Drchwinkel « veranschaulicht ist. Hiernach sind im Drehwinkclabschnitt X sämtliche Löchcrpaarc geöffnet, im Abschnitt Y nur noch die Löcherpaarc der Reihe B und im Abschnitt Z nur noch die Löcherpaare 8', 9 c. Die Form der Kurve kann durch die Länge der Löcher in Umfangsrichtung und durch die Anzahl der Löcher einer bestimmten Größe bestimmt werden. Bei der Kennlinie nach

F i g. 6 haben die Löcher 9 c cine erheblich größere Umfangscrslrcckung als die Löcher 9«. Es sind aber wesentlich weniger Löcher 9 c als Löcher 9 a vorhanden. Ein typisches Beispiel sind 18 Löcher 9a, 12 Löcher 9 h und 6 Löcher 9 c.

In dem dargestellten Ausführungsbcispie! tritt die Axialnut 5 mit der Bohrung 6 bzw. 7 bereits in Verbindung, bevor der Kurzschlußpfad über die Lochpaarc 8, 9 vollständig verschlossen worden ist. Diese Verbindung erfolgt also innerhalb des Abschnitts Z oder gegebenenfalls Y, in welchem die Kurzschlußmenge stark gedrosselt ist. Hieraus ergibt sich auch, dali Tolcranzuntcrschiedc bei der Herstellung der beiden Schicberclcmente nur einen geringen Einfluß haben.

In dem Ausfülirungsbeispicl sind sämtliche Löcher als Bohrungen veranschaulicht. Die Löcher können aber auch einen beliebigen anderen Querschnitt, z. B. einen quadratischen Querschnitt, haben. Die Erfindung eignet sich auch für Steuergeräte mit flachen Drehschiebern sowie für Steuergeräte mit Linearschiebern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2697

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für hydrostatische oder hydraulische Systeme, bei dem zwei Schieberelemente aus einer Neutralstellung in zwei zu deren beiden Seiten befindliche Arbeitsstellungen relativ verschiebbar sind, wobei beide Schieberelemente eine Vielzahl von Löcherpaaren aufweisen, deren Löcher in der Neutralstellung miteinander fluchten und einen Kurzschlußpfad zwischen Zulauf- und Ablaufseite bilden, insbesondere für Lenkungen, bei denen ein erstes Drehschieberelement mit einem Steuerrad und ein zweites Drehschieberelement mit einem Nachlaufmotor verbunden ist, der die einem Stellglied zugeführte Druckflüssigkeit mißt, dadurch gekennzeichnet, daß mindeste-r drei unterschiedliche Lochgrößen vorgesehen sinü.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem Teil der Löcherpaare Löcher (9 b, 9 c) größeren Querschnitts je mit einem Loch (8') kleineren Querschnitts kombiniert sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (9 c) größten Querschnitts in der kleinsten Anzahl, die Löcher (9 b) des nächstkleineren Querschnitts in der nächstgrößo.en Anzahl und die Löcher (9 α) noch kleineren Querschnitts in ^iner noch größeren Anzahl vorgesehen sinr¹.

4. Steuerventil nach einem d· r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Löcher (9) mit mindestens drei unterschiedlichen Größen in einem einzigen Schieberelement (2) vorgesehen sind.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Paaren von Löchern unterschiedlicher Größe die Löcher (9 b, 9 c) größeren Querschnitts in dem der Zulaufseite zugewandten Schieberelement (2) ausgebildet sind.

6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Lochpaare auf zwei axial gegeneinander versetzten Kreisreihen (A, B) von zwei Drehschieberelementen in der zweiten Kreisieihe (B) erste Löcher (9 b, 9 c) mit dem größten und dem nächstkleineren Querschnitt und in der ersten Kreisreihe (A) erste Löcher (9 α) mit einem noch kleineren Querschnitt vorgesehen sind und die jeweils zweiten Löcher (8, 8') jedes Paares einen Querschnitt aufweisen, der höchstens geringfügig größer ist als derjenige der ersten Löcher (9 a) in der ersten Kreisreihe (A).

7. Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Löcher (8') in der zweiten Kreisreihe (B) einen kleineren Querschnitt haben als die zweiten Löcher (8) in der ersten Kreisreihe (A).

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für hydrostatische oder hydraulische Systeme, bei dem zwei Schieberelemente aus einer Neutralstellung in zwei zu deren beiden Seiten befindliche Arbeitsstellungen relativ verschiebbar sind, wobei beide Schieberelemente eine Vielzahl von Löcherpaaren aufweisen, deren Löcher in der Neutralstellung miteinander fluchten und einen Kurzschlußpfad zwischen Zulauf- und Ablaufseite bilden, insbesondere für Lenkungen, bei denen ein erstes Drehschieberelement mit einem Steuerrad und ein zweites Drehschieberelement mit einem Nachlaufmotor verbunden ist, der die einem Stellglied zugeführte Druckflüssigkeit mißt.

Bei einem bekannten Steuergerät dieser Art ist ein inneres Drehschieberelement mit dem Steuerrad und ein äußeres Drehschieberelement mit dem Nachlaufmotor verbunden. Beide Drehschieberteile werden normalerweise durch eine Feder in der Neutralstellung gehalten. Wird das Steuerrad in der einen oder anderen Richtung gedreht, so wird ein Kurzschlußpfad zwischen Zulauf- und Ablaufseite geschlossen und über andere Öffnungen eine Arbeitsverbindung zu dem Stellglied, z. B. einem die Räder verstellenden Axialmotor, hergestellt.

Durch die dabei über den Nachlaufmotor zum oder vom Stellglied fließende Druckflüssigkeit wird das äußere Drehschieberelement im Sinne der Steuerraddrehung verdreht, bis wieder die Neutralstellung erreicht ist. Das äußere Drehschieberelement ist in einer Gehäusebohrung gehalten; diese beiden Teile bewirken als Verteilerventil für den als Rotationskolbenmaschine ausgebildeten Nachlaufmotor. Die Drehschieberelemente tragen je 36 Neutralstellungslöcher, die in zwei axial gegeneinander versetzten Kreisreihen zu je 18 Löchern angeordnet sind. Die Durchmesser dieser Löcher sind klein und in beiden Drehschieberelementen gleich (USA.-Patentschrift Re 25 126).

Es hat sich im Betrieb herausgestellt, daß beim Übergang von der Neutralstellung in die Arbeitsstellung oder umgekehrt störende Schwingungen im Arbeitsgerät bzw. in der Druckflüssigkeit auftreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche störenden Schwingungen herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens drei unterschiedliche Lochgrößen vorgesehen sind.

Bei dieser Konstruktion werden beim Übergang von der Neutralstellung zur Arbeitsstellung nicht alle freien Querschnitte der Löcherpaare gleichzeitig geschlossen. Vielmehr erfolgt ein allmählicher Übergang, bei dem mit steigendem Drehwinkel die freien Querschnitte bei zunächst einem Teil der Löcherpaare und dann fortschreitend bei anderen Löcherpaaren geschlossen werden. Dies ergibt eine entsprechende Kurzschlußmengcn-Drehwinkel-Kennlinie, die für die Herabsetzung der Schwingungen verantwortlich zu sein scheint. Durch Wahl der mindesteus drei unterschiedlichen Lochgrößen und der Anzahl der unterschiedlich großen Löcher kann man der Kennlinie einen mit Bezug auf das Schwingungsverhallen optimalen Verlauf geben.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn zumindest bei einem Teii der Löclierpaare Löcher größeren Querschnitts je mit einem Loch kleineren Querschnitts kombiniert sind. Hierbei wird der durch das Loch kleineren Querschnitts bestimmte freie Querschnitt über einen Anfangsabschnitt der Drehbewegung überhaupt nicht verkleinert; dies geschieht erst, wenn die Kante des Lochs größeren Querschnitts