DE2832967C2 - Servo-Schieberventil - Google Patents

Description

und die sich in der Mittelstellung des Yentilschiebers in einer Ruhelage befinden, aus der sie axial in beide Richtungen auslenkbar sind.

Der erfindungsgemäße Ventilschieber kann drei definierte Stellungen einnehmen, so daß das Ventil vielseitiger eingesetzt werden kann. Undefinb.-te Zwischenstellungen sind ausgeschlossen. Dadurch sind Fehlsteuerungen eines angeschlossenen Arbeitszylinders vermeidbar. Erst die Verwendung von erfindungsgeinäß ausgebildeten und angeordneten Blattfedern mit ihrer Schnappfunktion in Kombination mit der Doppellippendichtung ermöglicht die genaue Positionierung des Ventilschiebers. Die Montage ist einfach. Wegen der Verwendung der erfindungsgemäßen Blattfedern ist die Reibung bei Bewegung des Schiebers gering; entsprechend groß ist die Lebensdauer.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen axialen Schnitt durch ein 5/3-Wege-Servoventil gemäß der Erfindung in der einen Arbeitsstellung.

Das gezeigte 5/3-Wege-Servoventil hat ein mehrteiliges Ventilgehäuse 10, 12, 14, bestehend aus einem Hauptkörper und einem oberen sowie unteren Deckel. Der Hauptkörper 10 hat eine erste, mit einer nicht gezeigten Druckmittelquelle verbindbare Anschlußöffnung 16 (Drucköffnung), eine zweite, mit einer Druckmittelsenke verbindbare Anschlußöffnung 18 (Er.tlastungsöffnung), eine dritte, ebenfalls mit einer Druckmittelsenke verbindbare Anschlußöffnung 20 (Entlastungsöffnung), sowie zwei mit Arbeitskammern eines nicht gezeigten doppelt wirkenden Stellmotors verbindbare Anschlußöffnungen (Arbeitsöffnungen) 22 und 24. Es versteht sich, daß an die Arbeitsöffnungen 22 und 24 auch zwei einfach wirkende druckmittelbeaufschlagte Lasten angeschlossen werden können, die im Gegentakt aktiviert werden sollen

Funktionsmäßig ist der Hauptkörper 10 des Ventilgehäuses völlig symmetrisch zu der durch die Drucköffnung 16 gehenden Quermittelebene; nur ist ein in der Zeichnung unterhalb der Quermittelebene liegender Teil der eigentlichen Ventilbohrung durch zwei axial hintereinander liegende Einsätze 26 und 28 gebildet, welche in Abschnitten 30 und 32 einer unteren abgestuften Gehäusebohrung strömungsmitteldicht eingesetzt sind. Damit wird ein einfacher Einbau des Ventilsschiebers möglich. Wegen des ansonsten von der Funktion her völlig symmetrischen Aufbaus des Ventiles reicht es im folgenden aus, nur den in der Zeichnung oberhalb der Quermittelebene liegenden Teil des Ventiles genauer zu beschreiben. Soweit erforderlich, sind entsprechende Teile des unterhalb der Quermittelebene liegenden Ventilteiles mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, an die zur Unterscheidung ein a angehängt ist.

Die mehrfach abgesetzte Ventilbohrung hat — von der Mitte nach dem einen Ende zu gesehen — einen ersten Bohrungsabschnitt 34, der mit der Drucköffnung 16 fluchtet und in Verbindung steht, einen zweiten Bohrungsabschnitt 36 verminderten Durchmessers, der mit der Arbeitsöffnung 22 in Verbindung steht, einen dritten Bohrungsabschnitt 38 mit noch einmal vermindertem Durchmesser, einen wieder größeren Durchmesser aufweisenden vierten Bohrungsabschnitt 40, der mit der Entlastungsöffnung 18 in Verbindung steht, und einen noch einmal größeren Durchmesser aufweisenden fünften Bohrungsabschnitt 42, der mit einem Entlüftungskanal 44 in Verbindung steht

In der Ventilbohrung ist ein insgesamt mit 46 bezeichneter Ventilschieber angeordnet, dessen zentraler Abschnitt uine Doppellippendichtu'.ig 48 trägt, die zwisehen zwei Ringbunden 50 und 50a eingespannt ist Die Doppellippendichtung 48 hat zwei Lm wesentlichen radial verlaufende, jeweils keilförmigen Querschnitt aufweisende Dichtlippen 52 und 52a, welche in axialer Richtung elastisch umbiegbar sind. Die Dichtlippe 52 to arbeitet mit einem ringförmigen Ventilsitz 54 zusammen, der an der Übergangsstelle zwischen dem Bohrungsabschnitt 34 und dem Bohrungsabschnitt 36 liegt Die Dichtlippe 52a arbeitet mit einem entsprechenden Ventilsitz 54a zusammen, der durch das Ende des Einsatzes 26 gebildet ist Im unbelasteten Zustand der Doppellippendichtung 48 ist der axiale Abstand der außen liegenden Stirnflächen der Dichtlippen 52 und 52a etwas größer als der axiale Abstand der Ventilsitze 54 und 54a. Auf das obere Ende des Ventilschiebers 46 ist ein Stufenkolben 56 aufgesetzt, welcher zwischen einen weiteren Ringbund 58 des Ventilschiebers und eine auf das mit Gewinde versehene Schieberende aufgeschraubte Mutter 60 eingespannt ist Der kleineren Durchmesser aufweisende Kolbenabschnitt 62 läuft im Bohrungsabschnitt 40 und ist gegen diesen mittels eines Dichtringes 64 abgedichtet In die Stirnseite des Kolbenabschnittes 62 ist ein Dichtring 66 eingesetzt, welcher eine radiale Steuerfläche darstellt und mit einem Ventilsitz 68 zusammenarbeitet, der an der Übergangsstelle zwischen dem Bohrungsabschnitt 38 und dem Bohrungsabschnitt 40 angeordnet ist und eine gehäusefeste radiale Steuerfläche darstellt

Der größeren Durchmesser aufweisende Kolbenabschnitt 70 ist mittels einer Dichtung 72 gegen den Bohrungsabschnitt 42 abgedichtet lind hat einen kegelstumpf förmigen Ansatz 74 mit einer Ringnut 76. In dieser sitzen erste Enden im wesentlichen S-förmig gekrümmter Blattfedern 78, deren zweite Enden in einer elastischen Dichtplatte 80 festgelegt sind. Letztere ist ihrerseits in einer stirnseitigen Ausnehmung 82 des Hauptkörpers 10 angeordnet und hat eine mittige Öffnung 84. Die Blattfedern 78 sind aus ihrer Ruhelage in der einen Richtung ausgelenkt, die Blattfedern 78a in der anderen Richtung ausgelenkt gezeigt Im unbelasfeten Zustand, d. h. bei neutraler Stellung des Ventilschiebers, liegen die äußeren und inneren Enden der Blattfedern 78 und 78a im wesentlichen in derselben, senkrecht auf der Ventilschieberachse stehenden Ebene. Durch die Blattfederanordnung ist somit der Ventilschieber in die so neutrale Lage vorgespannt

Zum Bewegen des Ventilschiebers aus der neutralen Stellung heraus sind zwei Druckmittel-Stellmotoren vorgesehen, deren Kolben die Stufenkolben 56 und 56a sind und deren Zylinder durch die Bohrungsabschnitte 42 und 42a sowie durch eine mit der Ventilbohrung fluchtende Ausnehmung 86 und 86a im Deckel 12 und 14 gebildet sind.

Über einen Kanal 88 und ein insgesamt mit 90 bezeichnetes Vorsteuerventil sowie weitere Kanäle 92,94 und % ist der Zylinder des oberen Stellmotors mit dem Bohrungsabschnitt 34 und damit auch mit der Drucköffnung 16 und der Druckmittelquelle verbindbar.

Das Vorsteuerventil 90 weist einen in einer stirnseitigen Ausnehmung 100 des Deckels 12 angeordneten Ventilteller 102 auf, welcher mit dem Anker eines nicht näher dargestellten Elektromagneten verbunden ist und mit einem Ventilsitz 104 zusammenarbeitet

Das oben beschriebene Servoventil arbeitet wie folgt:

Ist keiner der Elektromagneten für die Vorsteuerventile 90 und 90a erregt, so wird der Ventilschieber 46 durch die Blattfederanordnung in der neutralen Stellung gehalten, in welcher er genau symmetrisch zur Quermittelebene des Ventiles steht Der Abstand zwischen dem Dichtring 66 und dem Ventilsitz 68 ist dann gerade halb so groß, wie dargestellt, der Dichtring 66a hat den gleichen Abstand von dem Ventilsitz 68a. Damit sind die Arbeitsöffnungen 22 und 24 mit den Entlastungsöffnungen 18 und 20 und damit mit der Niederdruckquelle verbunden. Die Dichtlippe 52 hat in der neutralen Stellung im wesentlichen dieselbe Gestalt, wie sie für die Dichtlippe 52a gezeigt ist. Die Dichtlippe 52 liegt am Ventilsitz 54. die Dichtlippe 52a am Ventilsitz 54a an. Da die Bohrungsabschnitte 36 und 36a mit dem Rücklauf verbunden sind und der Bohrungsabschnitt 34 unter Druck steht, werden die Dichtlippen 52 und 52a durch Druckmittelbeaufschlagung fest gegen die ihnen zugeordneten Ventilsitze 54 und 54a gedrückt

Zum Bewegen des Ventilschiebers 46 aus der neutralen Stellung heraus in die in der Zeichnung gezeigte Stellung hinein wird der dem Vorsteuerventil 90a zugeordnete Elektromagnet erregt Damit wird der an der Drucköffnung 16 anstehende Druck auf die in der Zeichnung unten liegende, große Stirnfläche des Stufenkolbens 56a gegeben. Dieser wird infolgedessen nach oben verlagert wodurch die Dichtlippe 52a vom Ventilsitz 54a abgehoben wird und die Dichtlippe 52 zunehmend axial zurückgebogen wird. Damit wird die Arbeitsöffnung 24 mit der Drucköfffnung 16 und damit mit der Druckmittelquelle verbunden; die Arbeitsöffnung 22 steht weiterhin mit der Entlastungsöffnung 18 in Verbindung (nun über einen größeren Querschnitt). Zwangsläufig wird nun auch die obere Stirnseite des Stufenkol bens 56a über den Bohrungsabschnitt 36a mit Druck beaufschlagt. Da diese Stirnfläche des Stufenkolbens aber kleiner ist als die mit der Ausnehmung 86a in Verbindung stehende Stirnfläche, wird der Stufenkolben

56a trotzdem weiter nach oben bewegt, bis der Dichtring 66a satt auf dem Ventilsitz 68a aufsitzt. Durch die Differenzdruckbeaufschlagung wird der Stufenkolben 56a dann auch in dieser Arbeitsstellung gehalten.

Das Bewegen des Servoventil aus der neutralen Stel-

lung in die andere Arbeitsstellung erfolgt analog durch Erregung des dem Vorsteuerventil 90 zugeordneten Elektromagneten.

Man erkennt, daß das oben beschriebene Servoventil trotz Verwendung nur zweier einfach wirkender Stell motoren zum Bewegen des Ventilschiebers drei präzise vorgegebene Arbeitsstellungen hat. Man erkennt ferner, daß der Druckanstieg und der Druckabfall an den Arbeitsöffnungen 22 und 24 beim Bewegen des Ventilschiebers aus der neutralen Stellung in die Arbeitsstel- lung bzw. umgekehrt nie abrupt ist, da bei Zwischenstellungen des Ventilschiebers ein gedrosselter Druckmittelstrom von der Drucköffnung 16 zu einer der Entlastungsöffnungen 18 und 20 erhalten wird. Es ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß die Federn 78,78a, die Teil der Federanordnung sind, jeweils einen zur Schieberlängsachse parallelen Mittelsteg haben, dessen beide Endpartien jeweils etwa um 90° nach außen bzw. nach innen umgebogen sind, derart, daß die obenliegenden Endpartien nach innen und aufeinander zu gerichtet sind, während die unten liegenden Endpar tien nach außen bzw. voneinander weg gerichtet sind. Diese Endpartien laufen in freien Enden aus, die jeweils um etwa 180° nach innen und aufeinander zu abgebogen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 mit der Entlastungsöffnung verbindet, mit zwei den beiPatentansprüche: den Betätigungsenden des Ventilschiebers zugeordneten, zum Verstellen des Ventihchiebers dienenden,

1. Servo-Schieberventil mit einem Ventilgehäuse, druckmittelbetätigten Stellmotoren, die jeweils einen in das eine Drucköffnung (16), zwei Arbeitsöffnungen 5 einem Abschnitt der Gehäusebohrung bewegbaren, (22,24) und zwei Entlastungsöffnungen (18,20) be- stirnseitig mit Druckmittel beaufschlagbaren, mit dem sitzt, mit einem in einer Gehäusebohrung axial verla- Ventilschieber verbundenen Kolben besitzen, und mit gerbaren Ventilschieber (46), der radiale, mit genau- jeweils den Ventilschieberenden zugeordneten und sich sefesten Ventilsitzen zusammenarbeitende Steuer- hierbei zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgeflächen besitzt und in seinen Endstellungen wahlwei- io häuse abstützenden Federanordnungen.

se einen Strömungsweg zwischen der Drucköffnung Aus der US-PS 37 94 075 sind Servo-Schieberventile (16) und einer der beiden Arbeitsöffnungen (22, 24) mit Membranen aufweisenden Stellmotoren bekannt, öffnet und die andere Arbeitsöffnung (24,22) mit der bei denen die Membranen zugleich mit eingepreßten Entlastungsöffnung (18,20) verbindet, mit zwei den Aufnahmen für einen endseitigen Kopf des Ventilschiebeiden Betätigungsenden des Ventilschiebers züge- 15 bers versehen sind, wobei der Ventilschieber weitere, an ordneten, zum Verstellen des Ventilschiebers (46) ihrem Rand am Gehäuse festgelegte Membranen trägt, dienenden, druckmittelbetätigt^ Stellmotoren, die die ein verdicktes Nabenteil aufweisen. Die Stirnfläche jeweils einen in einem Abschnitt (40, 4Oa^ der Ge- des letzteren dient als bewegbare radiale Steuerfläche häusebohrung bewegbaren, stirnseitig mit Druck- des Ventiles und arbeitet mit einer gehäusefesten radiamittel beaufschlagbaren, mit dem Ventilschieber 20 len Steuerfläche zusammen. Diese bekannten Servovenverbundenen Kolben 62) besitzen, und mit jeweils tile haben aber den Nachteil, daß der Ventilschieber in den Ventilschieberenden zugeordneten und sich radialer Richtung für viele Anwendungen nicht präzise hierbei zwischen dem Ventilschieber (46) und dem genug geführt ist Dies macht es insbesondere unmög-Ventilgehäuse abstützenden Federanordnungen (78, Hch, daS solche Ventile für mehr als zwei Schaltstellun-7Sa), dadurch gekennzeichnet, daß der 25 gen ausgelegt werden. Ein sehr häufiger Ventiltyp, näm-Ventilschieber (46) im zentralen Bereich eine in der lieh des 5/3-Wegeventil, welches zum wahlweisen Geneutralen Mittelstellung dem Anschluß für die gentaktveriänden der beiden Arbeitskammern eines Druckmittelquelle gegenüberliegende Doppellip- doppelt wirkenden Arbeitszylinders mit einer Druckpendichtung (48) trägt, die zwei im wesentlichen ra- mittelquelle und einem Druckmittelrücklauf sowie zum dial verlaufende, elastisch biegbare Dichtlippen (52, 30 hydraulischen Verriegeln oder völligen Freigeben des 52a) mit etwa keilförmigem Querschnitt besitzt, die Arbeitszylinders (neutrale Mittelstellung) verwendet in der Mittelstellung unter Bildung einer V-förmigen wird, kann mit solchen Membran-Stellmotoren für den Nut zwischen sich jeweils an dem Ventilsitz (54,54a) Ventilschieber nicht realisiert werden, in der Verbindung zwischen der Drucköffnung und Aus dem DE-GM 74 30 962 ist weiterhin ein Servoden beiden Arbeitsöffnungen anliegen, und daß die 35 Schieberventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Federanordnungen aus im wesentlichen radial orien- Anspruchs 1 bekannt geworden, bei dem der axial betierten Blattfedern (78, 78aJ bestehen, die einen im wegliche Ventilschieber durch Steuerung eines elektrowesentlichen parallel zu der Schieberlängsachse lie- magnetischen Vorsteuerventils druckmittelbetätigt in genden Mittelsteg mit S-förmig abgebogenen End- zwei Endstellungen verschoben wird und der Ventilpartien besitzen und die sich in der Mittelstellung 40 schieber mit Hilfe von Membranen aufgehängt ist und des Ventilschiebers (46) in einer Ruhelage befinden, unter der Wirkung von an seinen Enden angreifenden aus der sie axial in beide Richtungen auslenkbar sind. Schraubenfedern steht. Eine neutrale Mittelstellung läßt

2. Servo-Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch sich bei diesem Ventil nicht einstellen. Außerdem ist der gekennzeichnet, daß die ventilgehäuseseitigen En- Aufbau verhältnismäßig kompliziert.

den der Blattfedern (78,78a) auf dem Innenring einer 45 Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zumittig gelochten, elastischen Dichtplatte (80) festge- gründe, ein Servo-Schieberventil gemäß dem Oberbelegt sind, die einen Hauptkörper 10) des Ventilge- griff des Anspruchs 1 zu schaffen, das nicht nur zwei häuses und einen darauf aufsitzenden Deckel (12,14) genau definierte Endstellungen einnimmt, sondern bei abdichtet, und daß die ventilschieberseitjgen Enden dem auch in einer Mittelstellung des mit geringer Reider Blattfedern (78, 78a,) in einer Ringnut (76) des 50 bung laufenden Schiebers die Verbindungen der Ar-Kolbens einsitzen, beitsöffnungen zur Druckmittelquelle abgeschlossen

3. Servo-Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, und zu den Entlastungsöffnungen geöffnet sind und dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Blattfe- beim Durchlaufen dieser Stellung kein (!beschneiden dem (78, 78a,) jeweils um ca. 180° aufeinander zu der einzelnen Druckmittelwege zu befürchten ist. umgebogen sind. 55 Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß der Ventilschieber im zentralen Bereich eine in der

neutralen Mittelstellung dem Anschluß für die Druckmittelquelle gegenüberliegende Doppellippendichtung trägt, die zwei im wesentlichen radial verlaufende, ela-

Die Erfindung betrifft ein Servo-Schieberventil mit 60 stisch biegbare Dichtlippen mit etwa keilförmigem einem Ventilgehäuse, das eine Drucköffnung, zwei Ar- Querscnitt besitzt, die in der Mittelstellung unter BiI-beitsöffnungen und zwei Entlastungsöffnungen besitzt, dung einer V-förmigen Nut zwischen sich jeweils an mit einem in einer Gehäusebohrung axial verlagerbaren dem Ventilsitz in der Verbindung zwischen der Druck-Ventilschieber, der radiale, mit gehäusefesten Ventilsit- öffnung und den beiden Arbeitsöffnungen anliegen, und zen zusammenarbeitende Steuerflächen besitzt und in 65 daß die Federanordnungen aus im wesentlichen radial seinen Endstellungen wahlweise einen Strömungsweg orientierten Blatfedern bestehen, die einen im wesentlizwischen der Drucköffnung und einer der beiden Ar- chen parallel zu der Schieberlängsachse liegenden MU-beitsöffnungen öffnet und die andere Arbeitsöffnung telsteg mit S-förmig abgebogenen Endpartien besitzen