Die
Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, bei dem zur Implementierung
einer 3/3-Wege-Ventilfunktion zwei 2/2-Wege-Ventile vorgesehen sind,
und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten,
gattungsbestimmenden Merkmalen.The
The invention relates to a hydraulic valve in which for implementation
a 3/3-way valve function two 2/2-way valves are provided
and with the other, referred to in the preamble of claim 1,
generic characteristics.
Die
3-Stellungsfunktion ist bei derartigen Ventilen durch die Umschaltbarkeit
der beiden 2/2-Wege-Ventile implementiert, derart, dass sie gemeinsam
in ihre Sperrstellung steuerbar sind, wodurch sich diejenige Funktionsstellung
des Ventils insgesamt ergibt, in der sämtliche Anschlüsse,
nämlich in der Regel zwei Versorgungsanschlüsse
und ein gemeinsamer Verbraucheranschluss, gegeneinander abgesperrt
sind, dass jedoch jeweils nur eines der beiden 2/2-Wege-Ventile
in seine Durchflussstellung steuerbar ist, so dass mit diesen – alternativ
eingenommenen – Durchflussstellungen der Komponenten-Ventile
auch die alternativen Durchflussstellungen des Gesamtventils verknüpft
sind.The
3-position function is in such valves by the switchability
the two 2/2-way valves implemented so that they work together
are controllable in their blocking position, whereby the functional position
the valve as a whole, in which all connections,
namely usually two supply connections
and a common consumer connection, locked against each other
are, however, that only one of the two 2/2-way valves
is controllable in its flow position, so that with these - alternatively
assumed - flow positions of the component valves
also linked the alternative flow settings of the overall valve
are.
Hydraulikventile
dieser Art, auch solche mit anderer Multiplizität der schaltbaren
Wege und möglichen und insoweit auch anderen Funktionsstellungen,
werden vielfach als Schieberventile mit in zylindrischen Gehäusebohrungen
verschiebbaren, abschnittsweise kolbenförmigen Ventilkörpern
realisiert, wobei die Wege-Schaltfunktionen bzw. die Freigabe und
Absperrung von Durchflusspfaden durch positive und negative Überdeckungen
von gehäuseseitigen Steuerkanten mit kolbenseitigen Steuerkanten
bedingt sind.hydraulic valves
of this kind, even those with other multiplicity of switchable
Ways and possible and insofar also other functional positions,
are often used as slide valves in cylindrical housing bores
slidable, partially piston-shaped valve bodies
realized, the way switching functions or the release and
Blocking of flow paths through positive and negative overlaps
of housing-side control edges with piston-side control edges
are conditional.
Bezogen
auf eine ”Null”-Überdeckung, in der die
den schaltbaren Wegen zugeordneten – kreisförmigen – gehäuseseitigen
Steuerkanten und die kolbenseitigen Steuerkanten paarweise in einer
senkrecht zur zentralen Achse eines Ventils verlaufenden gemeinsamen
Ebene liegen, ist mit positiver Ü berdeckung die jeweilige
Sperrstellung verknüpft, die mehr oder weniger großem
axialem Abstand der kolbenseitigen Steuerkante und der gehäuseseitigen
Steuerkante entspricht, während negative Überdeckung die
Durchflussstellung bedeutet, in der ein mehr oder weniger großer
lichter Abstand der kolbenseitigen Steuerkante von der gehäuseseitigen
Steuerkante gegeben ist, der die Weite des Ringspaltes bestimmt, über
den Hydraulikflüssigkeit zwischen den Steuerkanten hindurchströmen
kann.Based
to a "zero" coverage, in which the
assigned to the switchable ways - circular - the housing side
Control edges and the piston-side control edges in pairs in one
perpendicular to the central axis of a valve extending common
Level, is the respective one with positive coverage
Lock position linked, more or less large
axial distance of the piston-side control edge and the housing side
Control edge corresponds, while negative coverage the
Flow-through means in which a more or less large
clear distance of the piston-side control edge from the housing side
Control edge is given, which determines the width of the annular gap, over
flow through the hydraulic fluid between the control edges
can.
Werden
bei solchen Ventilen die Positionen der Nullüberdeckung
von gehäuseseitigen und kolbenseitigen Steuerkanten zur
Markierung der Funktionsstellungen herangezogen, so ist es praktisch
unvermeidlich, dass in den jeweiligen Sperrstellungen erhebliche
Leckölströme und mit solchen verknüpfte Nachteile
in Kauf genommen werden müssen.Become
in such valves, the positions of zero coverage
from the housing side and piston side control edges to
Marking the functional positions used, so it is convenient
inevitable that in the respective blocking positions significant
Leakage oil flows and associated disadvantages
must be accepted.
Werden
andererseits im Sinne einer wirksamen Sperrfunktion den Sperrstellungen
Positionen positiver Überlappung von gehäuseseitigen
und kolbenseitigen Steuerkanten zugeordnet, so müssen entsprechend
erhöhte Unschärfen der Kolbenpositionen und hiermit
sinnfällig verknüpfte Nachteile, z. B. hinsichtlich
eines hohen Aufwandes der Ansteuerung von Positionierantrieben in
Kauf genommen werden.Become
on the other hand in the sense of an effective blocking function the blocking positions
Positions of positive overlap of the housing side
and associated with piston-side control edges, so must accordingly
increased blurring of the piston positions and hereby
obvious linked disadvantages, eg. B. in terms
a high expenditure of the control of positioning drives in
To be taken.
Andererseits
ist es unter dem Gesichtspunkt der Erzielung einer guten Dichtwirkung
bei gleichwohl weitgehender Vermeidung von Positionsunschärfen
in den jeweiligen Funktionsstellungen auch bekannt ( CH-PS 368 031 ), ein Ventil der eingangs genannten
Art mit Hilfe von Sitzventilen zu realisieren, die in ihrer Sperrstellung
hermetisch dicht sind. Hierbei hat das eine der beiden Sitzventile
einen gehäusefesten, ringförmigen Ventilsitz und
als Dichtkörper eine radial äußere Ringrippe
einer der Grundform nach rohrförmigen Hülse, die
in Bohrungsabschnitten einer zentralen Gehäusebohrung druckdicht
gleitfähig verschiebbar ist; das andere – innere – Sitzventil hat
in einem zu dem ersten Sitzventil analogen Aufbau als Ventilsitz
eine in einem zentralen Bereich der rohrförmigen Hülse,
die gleichsam das Gehäuse dieses Ventils bildet, radial
nach innen ragende innere Ringrippe und als Dichtungskörper
eine radial nach außen ragende Ringrippe eines der Grundform
nach stangenförmigen Ventilkörperelements, das
in den einander abgewandten Endabschnitten der Hülse druckdicht
gleitfähig verschiebbar angeordnet ist.On the other hand, it is also known from the viewpoint of achieving a good sealing effect while still largely avoiding position blurring in the respective functional positions ( CH-PS 368 031 ), to realize a valve of the type mentioned by means of poppet valves, which are hermetically sealed in their blocking position. Here, one of the two seat valves has a housing-fixed, annular valve seat and sealing body as a radially outer annular rib of a basic shape after tubular sleeve which is slidably pressure-tight slidably in bore portions of a central housing bore; the other - inner - seat valve has in a similar to the first seat valve construction as a valve seat in a central region of the tubular sleeve, which so to speak, the housing of this valve, radially inwardly projecting inner annular rib and sealing body as a radially outwardly projecting annular rib a the basic shape rod-shaped valve body member which is slidably disposed slidably in the opposite end portions of the sleeve in a pressure-tight manner.
Dieses
innere Sitzventil wird durch eine vorgespannte Ventilfeder, die
sich an einem Ventilkörper festen Stützring, einerseits,
abstützt und andererseits an dem hülsenförmigen
Ventilkörperelement angreift, in die Sperrstellung gedrängt.This
inner poppet valve is powered by a preloaded valve spring
on a valve body fixed support ring, on the one hand,
supported and on the other hand on the sleeve-shaped
Valve body element attacks, urged into the blocking position.
Das
Ventil ist im übrigen so ausgeführt, dass die
beiden Sitzventile in der Neutralstellung der Hülse und
des Ventilkörpers, in die diese Ventilelemente durch die
Ventilfeder bzw. diese und eine zusätzliche Rückstellfeder
als Grundstellung gedrängt werden, d. h. das Ventil so
gestaltet ist, dass die Aktivierung einer seiner beiden Prüfungsstellungen
eine aktive Betätigung des Ventils – Ausübung
einer gerichteten Betätigungskraft – erfordert.
Wird eine solche nicht ausgeübt, geht das bekannte Ventil
selbsttätig in seine Sperrstellung über, unabhängig
davon, in welcher Konfiguration sich ein mittels des Ventils gesteuerter Hydroantrieb,
z. B. ein hydraulischer Linearzylinder befindet.The
Valve is otherwise designed so that the
two seat valves in the neutral position of the sleeve and
the valve body into which these valve elements through the
Valve spring or this and an additional return spring
as a basic position, d. H. the valve like that
is designed that activating one of his two exam positions
active actuation of the valve - exercise
a directed actuation force - requires.
If such is not exercised, the known valve goes
automatically in its locked position over, regardless
of which configuration is a valve-controlled hydraulic drive,
z. B. is a hydraulic linear cylinder.
Die
zur Ventilbetätigung erforderliche Auslenkung eines Ventilkörpers
oder Ventilkörperverbundes gegen Rückstellkräfte
ist, wie auch immer eine diesbezüglich geeignete „mechanische” Betätigungseinrichtung
realisiert sein mag, zwangsläufig mit einer Hysteresie
oder einem Spiel verbunden, mit dem eine Positionsungenauigkeit
des mittels des Ventils gesteuerten Hydromotor verknüpft
ist, sei es durch Fertigungstoleranzen oder Stick-Slip-Effekte,
die eine exakte Korrelation der Positionen des Ventilkolbens und
z. B. des Kolbens eines gesteuerten Hydromotors verhindern bzw.
Positionsfehler bedingen, die innerhalb eines Streubereiches variieren
können, d. h. die durch die Konstruktion der Ventilelemente
als Sitzventile bedingte enge Positionstoleranz der Schließstellung
nicht zu einer entsprechenden Genauigkeit der Positionen im übrigen
voll genutzt werden kann.The required for valve actuation deflection of a valve body or valve body assembly against restoring forces, whatever may be realized in this regard, a suitable "mechanical" actuator, inevitably associated with a hysteresis or a game, with a position inaccuracy of means of the valve controlled hydraulic motor is linked, either by manufacturing tolerances or stick-slip effects, the exact correlation of the positions of the valve piston and z. B. the piston of a controlled hydraulic motor or cause position errors that can vary within a scattering range, ie the conditional by the construction of the valve elements as poppet tight position tolerance of the closed position can not be fully utilized to a corresponding accuracy of the positions otherwise.
Demgemäß ist
es Aufgabe der Erfindung, ein 3/3-Wege-Ventil der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, dass die Genauigkeit einer mit Hilfe
des Ventils implementierbaren Positionssteuerung der Genauigkeit
entspricht, mit der die Schließposition eines Ventils reproduzierbar
ist.Accordingly
It is an object of the invention, a 3/3-way valve of the aforementioned
To improve the way in which the accuracy of using
the valve implementable position control of accuracy
corresponds, with the closed position of a valve reproducible
is.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1 entsprechende Gestaltung des Ventils
und hiernach vorgegebene Art seiner Betätigung gelöst.These
The object is achieved by the characterizing
Features of claim 1 corresponding design of the valve
and hereafter solved manner of its operation solved.
Hierdurch
wird das äußere Sitzventil durch die Vorspannung
einer Rückstellfeder, die sich an der Innenseite eines
rechtwinkelig zur zentralen Achse des Ventilgehäuses verlaufenden
Bodenteils eines Gehäuseabschlussteils abstützt
und an einem diesem Bodenteil gegenüber liegenden Stirnseite
des hülsenförmigen Ventilkörperelements
angreift, gleichsam in Öffnungsrichtung vorgespannt, wobei die
Rückstellfeder und die Ventilfeder dahingehend ausgelegt
und aufeinander abgestimmt sind, dass in den möglichen
Positionen der Ventilkörperelemente die Federspannung der
einseitig am Gehäuse abgestützten Rückstellfeder
signifikant niedriger ist als die Federspannung der zwischen den
beweglichen Ventilkörperelementen angreifenden Ventilfeder,
jedoch groß genug, um den Ventilkörperverbund
in Öffnungsrichtung des durch diesen und das Gehäuse gebildeten
Sitzventils zu verschieben, wenn eine Betätigungskraft,
die an dem zentralen Ventilkörperelement angreift, in hinreichendem
Maße zurückgenommen wird, was durch Rückzug
eines Betätigungselements erfolgt, das axial an dem zentralen
stangenförmigen Ventilkörperelement des durch
dieses und das hülsenförmige Ventilkörperelement
gebildeten Ventilkörperverbundes angreift.hereby
is the outer seat valve by the bias
a return spring located on the inside of a
perpendicular to the central axis of the valve housing extending
Bottom part of a housing end part is supported
and on a front side opposite this bottom part
the sleeve-shaped valve body element
attacks, as it were biased in the opening direction, the
Return spring and the valve spring designed to do so
and coordinated with each other, that in the possible
Positions of the valve body elements, the spring tension of the
unilaterally supported on the housing return spring
is significantly lower than the spring tension between the
movable valve body elements attacking valve spring,
However, big enough to the valve body composite
in the opening direction of the latter formed by this and the housing
Pusher valve when an actuating force,
which engages the central valve body element, in sufficient
Measures taken back, what by withdrawal
an actuator takes place axially on the central
rod-shaped valve body element of
this and the sleeve-shaped valve body element
formed Ventilkörperverbundes attacks.
Zur
Verschiebebetätigung des die Ansteuerung des Hydraulikventils
vermittelnden Betätigungselements ist eine elektrisch ansteuerbare
Antriebseinheit vorgesehen, mittels derer das Betätigungselement
in Betätigungsrichtung relativ zu einem Träger bewegbar
ist, der mit den Arbeitsbewegungen eines mittels des Hydraulikventils
gesteuerten Hydromotors, z. B. eines Linearzylinders, korrelierte
Rückmeldebewegungen ausführt, die den Stellauslenkungen des
Betätigungselements entgegengesetzt gerichtet sindto
Displacement control of the control of the hydraulic valve
mediating actuator is an electrically controllable
Drive unit provided by means of which the actuating element
movable in the direction of actuation relative to a carrier
is, with the working movements of a means of the hydraulic valve
controlled hydraulic motor, z. B. a linear cylinder correlated
Feedback movements executes the Stellauslenkungen of the
Actuator are directed opposite
Hierdurch
ist das erfindungsgemäße Hydraulikventil in der
Art eines Regelventils betreibbar, das mit elektronischer Positions-Sollwertvorgabe
und mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung arbeitet.
Es stellt in dieser Gestaltung für eine große
Zahl von Einsatzfällen eine preiswerte Alternative zu bekannten
Typen von Nachlaufregelventilen der genannten Art dar.hereby
is the hydraulic valve according to the invention in the
Type of a control valve operable with electronic position setpoint specification
and mechanical position feedback feedback works.
It represents in this design for a great
Number of applications an inexpensive alternative to known
Types of follow-up control valves of the type mentioned.
Das
erfindungsgemäße Hydraulikventil vermittelt aufgrund
seiner eingehend erläuterten baulichen und funktionellen
Eigenschaften den Vorteil der absoluten Dichtigkeit in der Sperrstellung,
welche die möglichen alternativen Durchflusszustände ”scharf” gegeneinander
absetzt. Die Präzision der Markierung der Sperrstellung
entspricht derjenigen der Nullüberdeckung von Steuerkanten
eines Schieberventils, die der Sperrstellung die Verlaufsebene der
Steuerkanten zuordnet, d. h. eine wohl definierte Ebene, die mit
keinerlei Positionsunschärfe behaftet ist. Diese Eigenschaft
des erfindungsgemäßen Ventils ermöglicht
die Realisierung desselben mit weitestgehend hysteresefreien Kraft-Weg-Kennlinien
und erlaubt die Nutzung günstig hoher Werte der Kraftverstärkung
mittels des erfindungsgemäßen Ventils gesteuerter
Antriebe.The
Hydraulic valve according to the invention mediates due
his detailed structural and functional
Features the advantage of absolute tightness in the locked position,
which the possible alternative flow states "sharp" against each other
settles. The precision of the marking of the blocking position
corresponds to that of the zero coverage of control edges
a slide valve, the blocking position of the level of the
Assigning control edges, d. H. a well-defined level with
no positional uncertainty is afflicted. This attribute
the valve of the invention allows
the realization of the same with largely hysteresis-free force-displacement curves
and allows the use of low power amplification values
controlled by the valve according to the invention
Drives.
Hierbei
ist es besonders vorteilhaft, dass ein schaltbares Getriebe vorgesehen
ist, mittels dessen definierte Werte des (Übersetzungs-)Verhältnisses der
Arbeitshübe zu den Stellhüben des Betätigungselements
des Ventils vorgebbar sind; es sind relativ große Werte
des Übersetzungsverhältnisses nutzbar, da die
Sperrstellung innerhalb sehr enger Toleranzen exakt vorgegeben werden
kann. Insbesondere ist mit einfachen Mitteln eine bedarfsge rechte
Umschaltung der Kreisverstärkung eines (elektro-)hydraulischen
Regelkreises erzielbar.in this connection
It is particularly advantageous that provided a switchable transmission
is, by means of which defined values of the (translation) ratio of
Working strokes to the adjusting strokes of the actuating element
the valve can be specified; they are relatively large values
the translation ratio usable because the
Lock position within very narrow tolerances are specified exactly
can. In particular, a demand-right is with simple means
Switching the loop gain of an (electro) hydraulic
Loop achievable.
Für
eine überwiegende Zahl von Einsatzfällen ist es
jedoch ausreichend, wenn ein Träger, an dem eine Antriebseinheit
der Betätigungseinrichtung des Ventils fest anmontiert
ist, seinerseits fest mit der Kolbenstange eines als Leistungsantrieb
vorgesehenen linearen Hydrozylinders verbunden ist.For
It is a predominant number of applications
but sufficient if a carrier to which a drive unit
firmly attached to the actuator of the valve
is, in turn, firmly with the piston rod as a power drive
provided linear hydraulic cylinder is connected.
Durch
die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind konstruktiv einfache
Maßnahmen zur Implementierung des Ventils mit für
einen Einsatz in Regelungseinrichtungen günstigen Proportionalitätseigenschaften
angegeben.By
The features of claims 4 and 5 are structurally simple
Measures to implement the valve with for
a use in control devices favorable proportionality properties
specified.
Mit
speziellem Bezug hierauf sind durch die Merkmale des Anspruchs 6
günstige Werte von Kegelwinkeln angegeben, bei deren Wahl
innerhalb relativ weit ausgedehnter Einstellhübe eine gute – näherungsweise – Proportionalität
zwischen Ventilkörperverstellhub und Durchflussmenge von
Hydraulikmedium gegeben ist.With particular reference thereto, the features of claim 6 provide favorable values of taper angles, which, when selected within relatively wide adjustment strokes, provide a good - approximate - proportionality between valve body displacement stroke and hydraulic flow rate medium is given.
Durch
die Merkmale der Ansprüche 7 bis 9 sind alternativ oder
in Kombination einsetzbare Gestaltungen von Dichtrippen der Ventilkörperelemente und
der ihnen am Ventilgehäuse bzw. an einem der Ventilkörperelemente
zugeordneten Anlageflächen angegeben, die zu einer guten
Dichtwirkung im sperrenden Zustand des Ventils führen und
auch für eine gute Annäherung des Öffnungsverhaltens
des Ventils an einem proportionalen Zusammenhang zwischen Öffnungsquerschnitt
und Ventilkörperhub günstig sind.By
the features of claims 7 to 9 are alternative or
be used in combination designs of sealing ribs of the valve body elements and
the them on the valve housing or on one of the valve body elements
assigned bearing surfaces, which led to a good
Perform sealing effect in the locked state of the valve and
also for a good approximation of the opening behavior
of the valve at a proportional relationship between the opening cross-section
and valve body lift are favorable.
Durch
die Merkmale des Anspruchs 10 wird erreicht, dass im Falle einer
Druckbeaufschlagung eines Ventilkörperelements beidseits
der einander abgewandten Ventilkörperflächen des
beweglichen Ventilkörperelements, die Kräfte,
die auf den Ventilkörper ausgeübt werden, ausgeglichen
sind.By
the features of claim 10 is achieved that in the case of
Pressurization of a valve body element on both sides
the opposite valve body surfaces of the
movable valve body element, the forces,
which are exerted on the valve body, balanced
are.
Weitere
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Hydraulikventils
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further
Details of the hydraulic valve according to the invention
result from the following description of a special
Embodiment with reference to the drawing. Show it:
1 ein
Funktionsschema eines hydraulischen Linearantriebes mit einem mittels
eines erfindungsgemäßen Hydraulikventils gesteuerten
Differenzialzylinder, das Ventil im Schnitt in einer seine zentrale
Längsachse und die zentralen Achsen von Versorgungsanschlüssen
enthaltenden Ebene; 1 a functional diagram of a hydraulic linear drive with a controlled by means of a hydraulic valve according to the invention differential cylinder, the valve in section in a plane containing its central longitudinal axis and the central axes of supply ports;
2 ein
vereinfachtes Blockschaltbild des Linearantriebes gemäß 1; 2 a simplified block diagram of the linear drive according to 1 ;
3 das
Hydraulikventil gemäß 1 in einer
dem Ausfahren der Kolbenstange des Differenzialzylinders zugeordneten
Konfiguration, in einer der 1 entsprechenden,
jedoch vergrößerten Schnittdarstellung und 3 the hydraulic valve according to 1 in a configuration associated with the extension of the piston rod of the differential cylinder, in one of 1 corresponding, but enlarged sectional view and
4 ein
vereinfachtes Funktionsschema eines weiteren Ausführungsbeispiels
in einer der 2 entsprechenden Darstellung. 4 a simplified functional diagram of another embodiment in one of 2 corresponding representation.
Das
in den 1 und 2 jeweils insgesamt mit 10 bezeichnete – erfindungsgemäße – Hydraulikventil
ist in der zur Erläuterung gewählten Gestaltung
als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet, dessen Aufbau und Funktion anhand
seines Einsatzes zur Steuerung alternativer Bewegungsphasen – Vorschub
und Rückzug – sowie des Stillstandes eines als
doppelt wirkender Linearzylinder 11 vorausgesetzten hydraulischen
Verbrauches erläutert wird. Ein derartiger Linearzylinder
kann z. B. zum Antrieb einer Presse oder als Vorschubantrieb für
ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine eingesetzt sein.That in the 1 and 2 each with a total of 10 designated - hydraulic valve according to the invention is designed in the design chosen as a 3/3-way valve whose structure and function based on its use for controlling alternative movement phases - feed and retraction - and the standstill of a double acting linear cylinder 11 assumed hydraulic consumption is explained. Such a linear cylinder can, for. B. be used to drive a press or as a feed drive for a tool of a machine tool.
Der
Linearzylinder 11 ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit
als Differenzialzylinder mit einseitig aus dem Zylindergehäuse 12 austretender
Kolben stange 13 vorausgesetzt, bei dem der Zylinderkolben 14 die
bewegliche Abgrenzung eines bodenseitigen Druckraumes 16 gegen
einen stangenseitigen Druckraum 17 bildet, den die Kolbenstange 13 axial durchsetzt.
Der Betrag F1 der Kreisfläche des Kolbens 14,
die dem im bodenseitigen Druckraum 16 des Zylinders 11 herrschenden
Druck ausgesetzt ist, und der Betrag F2 der Kreisringfläche 19 auf
der der Zylinderkolben 14 dem im stangenseitigen Druckraum 17 herrschenden
Druck ausgesetzt ist, stehen im Verhältnis 2/1 zueinander.The linear cylinder 11 is without limitation of generality as a differential cylinder with one side of the cylinder housing 12 escaping piston rod 13 provided that the cylinder piston 14 the movable delimitation of a bottom pressure chamber 16 against a rod-side pressure chamber 17 forms the piston rod 13 axially interspersed. The amount F1 of the circular area of the piston 14 that in the bottom pressure chamber 16 of the cylinder 11 is subjected to prevailing pressure, and the amount F2 of the annular surface 19 on the cylinder piston 14 in the rod-side pressure chamber 17 are subjected to prevailing pressure, are in the ratio 2/1 to each other.
Das
Hydraulikventil 10 hat eine mit dem Stillstand des Zylinderkolbens 14 verknüpfte
Sperrstellung 0 (2), in der sämtliche
Weg-Anschlüsse des Ventils, nämlich sein P-Versorgungsanschluss 21 und
der Tankrücklaufanschluss 22 sowie der A-Verbraucheranschluss 23 gegeneinander
abgesperrt sind, so dass der hohe Ausgangsdruck des insgesamt mit 24 bezeichneten
Druckversorgungsaggregats dessen Druckausgang 26 an den
P-Versorgungsanschluss 21 des Ventils 10 angeschlossen
ist, sowohl gegen den Verbraucheranschluss 23 des Ventils
als auch gegen dessen Tankanschluss 22 abgesperrt ist,
gleichwohl – bei dem zur Erläuterung dargestellten
Ausführungsbeispiel – in den stangenseitigen Druckraum 17 des
Linearzylinders 11 angekoppelt ist.The hydraulic valve 10 has one with the stop of the cylinder piston 14 linked blocking position 0 ( 2 ), in which all the way connections of the valve, namely its P supply connection 21 and the tank return port 22 as well as the A-consumer connection 23 locked against each other, so that the high output pressure of the total with 24 designated pressure supply unit whose pressure output 26 to the P supply connection 21 of the valve 10 is connected, both against the consumer connection 23 the valve as well as against the tank connection 22 is shut off, however - in the exemplary embodiment illustrated - in the rod-side pressure chamber 17 of the linear cylinder 11 is coupled.
Aus
dieser Sperrstellung des Ventils 10 ist dieses in alternative
Durchflussstellungen umschaltbar, nämlich zum einen in
die Funktionsstellung (2), in der der Verbraucheranschluss 23 des Ventils 10,
der an den bodenseitigen Druckraum 16 des Hydrozylinders 11 angeschlossen
ist, mit dem P-Versorgungsanschluss 21 des Ventils 10,
d. h. mit dem Hochdruckausgang 26 des Druckversorgungsaggregats 24 kommunizierend
verbunden ist und gegen den Tankrücklaufanschluss 22 abgesperrt
ist, und zum anderen in die Funktionsstellung II, in welcher der
Verbraucheranschluss 23 des Ventils 10 gegen den
Hochdruckversorgungsanschluss 21 abgesperrt, dafür
jedoch mit dem Tankrücklaufanschluss 22 des Ventils 10 verbunden
und da her der bodenseitige Druckraum 16 des Hydrozylinders 11 zum
Tank 27 des Druckversorgungsaggregats 24 hin druckentlastet
ist.From this blocking position of the valve 10 this is switchable to alternative flow positions, namely on the one hand in the functional position ( 2 ), in which the consumer connection 23 of the valve 10 which is at the bottom pressure chamber 16 of the hydraulic cylinder 11 is connected to the P supply connection 21 of the valve 10 ie with the high pressure outlet 26 of the pressure supply unit 24 communicating connected and against the tank return port 22 is shut off, and on the other hand in the functional position II, in which the consumer connection 23 of the valve 10 against the high-pressure supply connection 21 locked, but with the tank return port 22 of the valve 10 connected and because of the bottom pressure chamber 16 of the hydraulic cylinder 11 to the tank 27 of the pressure supply unit 24 is depressurized.
In
dieser Funktionsstellung II des Hydraulikventils 10 wird
die Kolbenstange 13 des Hydrozylinders 11 eingefahren,
d. h. der Kolben 14 des Hydrozylinders 11 bewegt
sich gemäß der Darstellung der 1 auf
den Gehäuseboden 27 des Gehäuses 12 zu,
gemäß der Darstellung der 1 in Richtung
des Pfeils 28 nach links.In this functional position II of the hydraulic valve 10 becomes the piston rod 13 of the hydraulic cylinder 11 retracted, ie the piston 14 of the hydraulic cylinder 11 moves according to the representation of 1 on the case back 27 of the housing 12 to, according to the presentation of 1 in the direction of the arrow 28 to the left.
In
der Funktionsstellung I des Hydraulikventils 10 wird die
Kolbenstange 13 des Hydrozylinders 11 ausgefahren,
d. h. in Richtung des Pfeils 29 der 1 ”nach
rechts” bewegt.In the functional position I of the hydraulic valve 10 becomes the piston rod 13 of the hydraulic cylinder 11 extended, ie in the direction of the arrow 29 of the 1 Moved to the right.
Das
3/3-Wege-Ventil 10 gelangt durch ”axiale” Verschiebung
von Ventilkörperelementen 31 und/oder 32 eines
insgesamt mit 33 bezeichneten Ventilkörperverbundes
in alternativen Richtungen, die durch die Richtungspfeile 34, 36 repräsentiert sind,
innerhalb des Ventilgehäuses 37 in die alternativen
Funktionsstellungen I und II und – selbsttätig – in
seine Sperrstellung 0, nach dem eine zur Bewegungssteuerung des
Zylinderkolbens 14 erfolgte Verschiebung der Ventilkörperelemente 31 und 32 in
einer vorgegebenen Sollposition derselben beendet worden ist.The 3/3-way valve 10 passes through "axial" displacement of valve body elements 31 and or 32 a total with 33 designated valve body composite in alternative directions, by the directional arrows 34 . 36 are represented within the valve housing 37 in the alternative functional positions I and II and - automatically - in its blocking position 0, after the one for controlling the movement of the cylinder piston 14 carried out displacement of the valve body elements 31 and 32 has been terminated in a predetermined desired position of the same.
Zur
Implementierung dieser funktionellen Eigenschaften des 3/3-Wege-Ventils 10 ist
dieses mehr im einzelnen wie folgt aufgebaut:
In einem zentralen
Gehäuseblock 41, der äußerlich die
Grundform eines Quaders hat, ist eine durchgehende, sich zwischen
ebenen Stirnflächen 42 und 43 erstreckende,
insgesamt mit 44 bezeichnete zentrale Bohrung vorgesehen,
in der das äußere, hülsenförmige
Ventilkörperelement 32 mit Abschnitten seiner äußeren
Zylindermantelfläche druckdicht verschiebbar angeordnet
ist.To implement these functional properties of the 3/3-way valve 10 this is more in detail as follows:
In a central housing block 41 , which externally has the basic shape of a cuboid, is a continuous, between flat faces 42 and 43 extending, in total with 44 designated central bore provided in the outer, sleeve-shaped valve body element 32 with sections of its outer cylinder surface is arranged pressure-tightly displaceable.
Die
zentrale Bohrung 44 hat einen Mittelabschnitt 44/1,
der sich zwischen einer zentralen Ringnut 46 und einer äußeren
Ringnut 47 erstreckt, auf die – nach außen
hin – ein äußerer Bohrungsabschnitt 44/2 folgt,
der denselben Durchmesser hat wie der Mittelabschnitt 44/1 der
zentralen Bohrung 44.The central hole 44 has a middle section 44/1 that lies between a central annular groove 46 and an outer annular groove 47 extends, on the - outward - an outer bore portion 44/2 follows, which has the same diameter as the middle section 44/1 the central hole 44 ,
Die
Bohrungsabschnitte 44/1 und 44/2 bilden Gleitdichtflächen
für das hülsenförmige Ventilkörperelement 32,
an denen dieses mit seiner äußeren Zylindermantelfläche
gleitfähig unmittelbar anliegt, wobei hier die Dichtwirkung
durch die Präzision der Anpassung der Bohrung und des hülsenförmigen
Kolbenelements aneinander erzielt ist, derart, dass Dichtringe oder
andere Dichtkörper nicht vorgesehen werden müssen.The bore sections 44/1 and 44/2 form sliding sealing surfaces for the sleeve-shaped valve body element 32 in which this slidably bears directly with its outer cylinder jacket surface, wherein the sealing effect is achieved here by the precision of the adaptation of the bore and the sleeve-shaped piston member to each other, such that sealing rings or other sealing body need not be provided.
An
diese äußere Bohrungsstufe 44/2 schließt über
eine radiale Gehäusestufe 48 eine in axialer Richtung
nur wenig ausgedehnte, äußere Endstufe 44/3 der
zentralen Bohrung 44 an. Von dieser äußeren
Bohrungsendstufe 44/3 ist ein Endabschnitt des zylindrischen
Mantels 49 eines topfförmigen Gehäuseabschlussteils 51 aufgenommen, dessen
Boden 52 die gehäusefeste Abstützungsstelle
für eine unter Vorspannung gehaltene Ventilrückstellfeder 53 bildet,
die sich über einen ringförmigen Ventilteller 54 an
der ringförmigen äußeren Endstirnfläche 56 des
hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 axial
abstützt.At this outer hole stage 44/2 closes via a radial housing stage 48 a little extended in the axial direction, outer amplifier 44/3 the central hole 44 at. From this outer hole amplifier 44/3 is an end portion of the cylindrical shell 49 a cup-shaped housing end part 51 recorded, whose bottom 52 the housing-fixed support point for a biased valve return spring 53 forms, extending over an annular valve disk 54 at the annular outer end face 56 the sleeve-shaped valve body element 32 axially supported.
Das
topfförmige Gehäuseteil 51 ist innerhalb der
erweiterten Bohrungsendstufe 44/3 des Gehäuseblocks 37 mittels
einer Ringdichtung 57 gegen diesen äußeren
Bohrungsendabschnitt 44/3 abgedichtet. Der Durchmesser
des topfförmigen Gehäuseabschlussteils 51 ist
um 10% bis 25% größer als der Außendurchmesser
des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32,
das mit seinem Endabschnitt, an dem die Ventilfeder 53 angreift,
in das Gehäuseabschlussteil 51 hineinragt.The cup-shaped housing part 51 is within the extended bore final stage 44/3 of the housing block 37 by means of a ring seal 57 against this outer bore end portion 44/3 sealed. The diameter of the pot-shaped housing end part 51 is 10% to 25% larger than the outer diameter of the sleeve-shaped valve body member 32 that with its end section on which the valve spring 53 engages in the housing termination 51 protrudes.
Der
zentrale Bohrungsmittelabschnitt 44/1 und der äußere
Bohrungsabschnitt 44/2, gegen die das hülsenförmige
Ventilkörperelement 32 gleitfähig abgedichtet
ist, sind durch die Ringnut 47 gegeneinander abgesetzt,
in die ein radialer Anschlusskanal 58 mündet,
der den ventilseitigen P-Versorgungsanschluss 21 bildet,
der mit dem Hochdruckausgang 26 der Pumpe des Druckversorgungsaggregats 24 verbunden
ist.The central bore center section 44/1 and the outer bore portion 44/2 , against which the sleeve-shaped valve body element 32 is slidably sealed, are through the annular groove 47 offset against each other, in which a radial connection channel 58 opens, the valve-side P supply connection 21 that forms with the high pressure outlet 26 the pump of the pressure supply unit 24 connected is.
Auch
in den gehäuseseitig durch die zentrale Ringnut 46 begrenzten
Ringraum mündet ein radialer Anschlusskanal 61,
der den Verbraucheranschluss 23 des Ventils 10 bildet.Also in the housing side by the central ring groove 46 limited annular space opens a radial connection channel 61 who has the consumer connection 23 of the valve 10 forms.
Die
zentrale Ringnut 46 ist an der dem P-Ringraum 47 abgewandten
Seite durch eine Zwischenwand 62 (3) des Gehäuses 37 gegen
einen weiteren, äußeren Ringraum 63 abgesetzt,
der über einen Anschlusskanal 64 des Gehäuses 37 mit
den drucklosen T-Verbraucheranschluss 22 des Ventils 10 bzw.
des Druckversorgungsaggregats 24 verbunden ist.The central ring groove 46 is at the P-ring room 47 opposite side by an intermediate wall 62 ( 3 ) of the housing 37 against another outer annulus 63 discontinued, via a connection channel 64 of the housing 37 with the unpressurized T-load connection 22 of the valve 10 or of the pressure supply unit 24 connected is.
Dieser
T-Anschlussraum 63 ist gehäuseseitig radial durch
eine äußere Bohrungsendstufe 44/4 begrenzt,
die wiederum von einer radialen Schulter 66 der Zwischenwand 62 des
Gehäuses ausgeht und sich bis zur gegenüberliegenden
Endstirnfläche 43 des Gehäuses 37 erstreckt.This T-connection room 63 is housing side radially through an outer hole amplifier 44/4 limited, in turn, by a radial shoulder 66 the partition 62 of the housing goes out and to the opposite end face 43 of the housing 37 extends.
Auch
dieser Gehäuseringraum 63 ist durch ein im wesentlichen
zylindrischtopfförmiges Gehäuseabschlussteil 67,
das gleichsam eine axiale Verlängerung des T-Ringraumes 63 bildet,
nach außen flüssigkeitsdicht abgeschlossen, wobei
jedoch durch eine zentrale Öffnung des Bodens 68 dieses
Gehäuseteils 67 eine stangenförmige Verlängerung 69 des insgesamt
zylindrisch-stabförmigen Ventilkörperelements 31 hindurchtritt,
an dem ein Betätigungselement 71 zur Verschiebung
des stangenförmigen Ventilkörperelements 31 angreift.Also this housing ring 63 is by a substantially cylindrical pot-shaped housing end part 67 , as it were an axial extension of the T-ring space 63 forms, sealed to the outside liquid-tight, but through a central opening of the bottom 68 this housing part 67 a rod-shaped extension 69 of the generally cylindrical rod-shaped valve body element 31 passes, on which an actuating element 71 for displacement of the rod-shaped valve body element 31 attacks.
Der
lichte Innendurchmesser dieses äußeren Gehäuseabschlussteils 67 entspricht
demjenigen des anderen topfförmigen Gehäuseabschlussteils 51,
das an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuseblocks 37 angeordnet
ist.The clear inner diameter of this outer housing end part 67 corresponds to that of the other pot-shaped housing end part 51 on the opposite side of the housing block 37 is arranged.
Auch
der Durchmesser der äußeren Bohrungsstufe 44/4,
die einen Teil des betätigungsseitigen Gehäuseabschlussteils
aufnimmt, hat denselben Betrag wie derjenige der gegenüberliegenden
Bohrungsstufe 44/3 des Gehäuseblocks 37.Also the diameter of the outer hole stage 44/4 that receives a part of the operation side housing end part has the same amount as that of the opposite hole step 44/3 of the housing block 37 ,
Die
in der 1 dargestellte Funktionsstellung des 3/3-Wege-Ventils 10 ist
dessen Sperrstellung 0, in der sowohl der P-Ringraum, der durch
die Ringnut 47 berandet ist, als auch der T-Ringraum 63 des
Ventils 10 gegen dessen Verbraucheranschluss, d. h. den
zentralen Ringraum 59 des Ventils 10 abgesperrt
sind.The in the 1 illustrated functional position of the 3/3-way valve 10 is its blocking position 0, in which both the P-ring space, by the annular groove 47 is bounded, as well as the T-ring space 63 of the valve 10 against the consumer connection, ie the central annulus 59 of the valve 10 are locked.
Die
Absperrung des P-Ringraumes gegen den Verbraucheranschluss 23 vermittelt
ein erstes Sitzventil, das durch eine im zentralen Bereich des hülsenförmigen
Ventilkörperelements 32 angeordnete, nach innen
ragende innere Ringrippe 72 (3) als Ventilsitz
und einen radial äußeren Bund 73 des inneren
stangenförmigen Ventilkörperelements 31 gebildet
ist, wobei an den Bund 73 unmittelbar ein zentraler kegelstumpfförmiger
Ventilkörperabschnitt 74 anschließt,
der sich zu einem stangenförmigen Zwischenstück 76 hin
verjüngt, das diesen zentralen Ventilkörperabschnitt 74 mit
einem zylindrisch kolbenförmigen Führungs- und
Dichtungsabschnitt 77 verbindet, der in einem Bohrungsabschnitt 78 des
betätigungsseitigen Endabschnitts 79 des hülsenförmigen
Ventilkörperelements 32 gleitfähig dichtend
verschiebbar angeordnet ist.Shutting off the P-ring space against the consumer connection 23 teaches a first seat valve, which by a in the central region of the sleeve-shaped valve body member 32 arranged, inwardly projecting inner annular rib 72 ( 3 ) as a valve seat and a radially outer collar 73 the inner rod-shaped valve body member 31 is formed, being attached to the fret 73 directly a central frusto-conical valve body portion 74 connects, which is a rod-shaped intermediate piece 76 tapers, this central valve body section 74 with a cylindrical piston-shaped guide and sealing portion 77 that connects in a bore section 78 the operation-side end portion 79 the sleeve-shaped valve body element 32 slidably sealingly slidably disposed.
Das
durch die Rippe 72 des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 als
Sitz und den radialen Bund 73 des inneren, stangenförmigen
Ventilkörperelements 31 als Ventilkörper
gebildete, erste Sitzventil 72, 73, wird in seine
sperrende Stellung, d. h. Anlage dieser Ventilelemente aneinander,
durch eine vorgespannte Ventilfeder 81 gedrängt,
die sich an einer radial äußeren Ringstirnfläche 82 des
betätigungsseitigen Endabschnitts 79 des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32,
einerseits, und zum anderen an einem verschiebefest am stangenförmigen Ventilkörperelement 31 gehaltenen
Feder teller 83 axial abstützt und dadurch das
stangenförmige Ventilkörperelement 31 relativ
zu dem hülsenförmigen Ventilkörperelement ”nach
außen”, d. h. in die Sperrstellung des ersten
Sitzventils 72, 73 zieht.That by the rib 72 the sleeve-shaped valve body element 32 as a seat and the radial collar 73 the inner rod-shaped valve body member 31 formed as a valve body, first seat valve 72 . 73 , is in its blocking position, ie conditioning of these valve elements together, by a prestressed valve spring 81 urged, located at a radially outer annular end face 82 the operation-side end portion 79 the sleeve-shaped valve body element 32 , on the one hand, and on the other hand on a sliding fixed to the rod-shaped valve body member 31 held spring plate 83 axially supported and thereby the rod-shaped valve body element 31 relative to the sleeve-shaped valve body element "outwards", ie in the blocking position of the first seat valve 72 . 73 draws.
Die
Ringstirnfläche 82 des Hülsenendabschnitts 79,
die in einer rechtwinklig zur zentralen Achse 84 des Ventils 10 sich
erstreckenden Ebene verläuft, bildet die äußere
Begrenzungsfläche einer äußeren Ringrippe 86 des
hülsenförmigen Ventilkörperelements 32,
die das bewegliche Ventilelement des zweiten Sitzventils 86,87 ist,
dessen Ventilsitz durch eine radial nach innen ragende Sitzrippe 87 des
Ventilgehäuses 37 gebildet ist. Die konvex gewölbte
Sitzrippe 87 schließt an die äußere
Bohrungsstufe 44/4 des Ventilgehäuses 37 an,
die durch die Zwischenwand 62 gegen die zentrale Ringnut
des Gehäuses – die A-Nut – abgesetzt
ist und dem Durchmesser nach etwas größer ist
als der Durchmesser D der Bohrungsstufen 44/1 und 44/2 des
Gehäuses 37, in denen das hülsenförmige
Ventilkörperelement 32 druckdicht gleitfähig
gelagert ist. Dieser Durchmesser D ist gleich demjenigen der Kreislinie, entlang
derer sich im gesperrten Zustand des zweiten Sitzventils dessen
Sitzrippe 87 und die Ringrippe 86 des beweglichen
Ventilkörperelements 32 berühren.The ring end face 82 of the sleeve end section 79 in a direction perpendicular to the central axis 84 of the valve 10 extending extending plane forms the outer boundary surface of an outer annular rib 86 the sleeve-shaped valve body element 32 that the movable valve element of the second seat valve 86 . 87 is, the valve seat by a radially inwardly projecting seat rib 87 of the valve housing 37 is formed. The convex arched seat rib 87 closes at the outer hole level 44/4 of the valve housing 37 on, passing through the curtain wall 62 against the central annular groove of the housing - the A-groove - is discontinued and the diameter is slightly larger than the diameter D of the bore stages 44/1 and 44/2 of the housing 37 in which the sleeve-shaped valve body element 32 is mounted pressure-tight lubricious. This diameter D is equal to that of the circular line, along which in the locked state of the second seat valve whose seat rib 87 and the ring rib 86 the movable valve body member 32 touch.
Zwischen
der Ringrippe 86 des Hülsenendabschnitts 79 und
dem Mittelabschnitt des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32,
mit dem dieses im Bohrungsmittelabschnitt 44/1 der Gehäusebohrung 44 gleitend
dicht geführt ist, ist die Hülse 32 mit
einer kegelstumpfförmigen Verjüngung versehen,
deren Kegelwinkel einen typischen – relativ kleinen – Wert um
15° hat und dahingehend gewählt ist, dass bei
einem Abheben des Ventilkörpers von der Ventilsitzrippe
in guter Näherung ein zum Verschiebeweg des Ventilkörpers
proportionaler Hydrauliköldurchfluss erzielt wird.Between the ring rib 86 of the sleeve end section 79 and the center portion of the sleeve-shaped valve body member 32 with this in the bore center section 44/1 the housing bore 44 Slidably guided is the sleeve 32 provided with a frusto-conical taper whose cone angle has a typical - relatively small - value of 15 ° and is chosen such that when lifting the valve body of the valve seat rib to a good approximation to the displacement of the valve body proportional hydraulic oil flow is achieved.
Zwischen
dem außen konischen Endabschnitt 79 des hülsenförmigen
Ventilkörperelements 32 und dessen Mittelabschnitt,
mit dem es in dem mittleren Bohrungsabschnitt 44/1 des
Ventilgehäuses 37 druckdicht verschiebbar ge lagert
ist, nimmt der Außendurchmesser des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 einen
Minimalwert an, der kleiner ist als der Durchmesserwert D in den
Bohrungsabschnitten 44/1 und 44/2 des Gehäuses 37.Between the outer conical end section 79 the sleeve-shaped valve body element 32 and its central portion with which it is in the central bore portion 44/1 of the valve housing 37 superimposed pressure-tight ge outsourced, takes the outer diameter of the sleeve-shaped valve body member 32 a minimum value smaller than the diameter value D in the bore portions 44/1 and 44/2 of the housing 37 ,
Bei
beiden Sitzventilen des Ventils 10 ist die Gestaltung der
Ventilkörper und der Sitzrippen so gewählt, dass
die Bereiche, innerhalb derer der jeweilige Ventilkörper
entlang einer kreisförmigen Berührungslinie am
jeweiligen Sitz anliegt, glatt gekrümmt sind und eine Kerbwirkung
zwischen den aneinander anliegenden Elementen vermieden wird.For both seat valves of the valve 10 the design of the valve body and the seat ribs is chosen so that the areas within which the respective valve body rests along a circular contact line on the respective seat, are smooth curved and a notch effect between the abutting elements is avoided.
Bei
dem insoweit geschilderten Aufbau des Ventilkörperverbundes 33 des
Ventils 10 ist der Durchmesser d1 des zylindrischen Führungs-
und Dichtungsabschnittes 77 des stangenförmigen
Ventilkörperelements 31, abgesehen von einem für
die Montage gegebenenfalls notwendigen, dem Betrage nach jedoch
vernachlässigbaren Mindestmaß, gleich dem lichten
Durchmesser d2 der zentralen Ringrippe 72 des hülsenförmigen
Ventilkörperelements 31.In the extent described construction of the valve body assembly 33 of the valve 10 is the diameter d1 of the cylindrical guide and seal portion 77 the rod-shaped valve body member 31 , apart from a possibly necessary for the assembly, but negligible amount, equal to the clear diameter d2 of the central annular rib 72 the sleeve-shaped valve body element 31 ,
Der
Außendurchmesser d3 des zentralen Ringflansches 73 des
stangenförmigen Ventilkörperelements 31 ist
signifikant größer als der Durchmesserwerte d1
bzw. d2, z. B. um 20% größer. Der Durchmesser
d4 des der Ringrippe 73 benachbarten, dem kegelstumpfförmigen
Ventilkörperabschnitt 74 abgewandt angeordneten, äußeren
zylindrischen Führungs- und Dichtungsabschnittes 88 entspricht dem
Betrage nach dem Durchmesserwert d1 des bezüglich der Ringrippe 73 gegenüberliegend
angeordneten Dichtungs- und Führungsabschnittes 77 des stangenförmigen
Ventilkörperelements 31.The outer diameter d3 of the central annular flange 73 the rod-shaped valve body member 31 is significantly larger than the diameter values d1 and d2, z. B. by 20% larger. The diameter d4 of the ring rib 73 adjacent, the frusto-conical valve body portion 74 arranged facing away, outer cylindrical Guide and sealing section 88 corresponds to the amount according to the diameter value d1 of the annular rib 73 opposite arranged sealing and guide section 77 the rod-shaped valve body member 31 ,
Die
Abdichtung dieses äußeren zylindrischen Führungs-
und Dichtungsabschnittes 88 gegenüber dem ihn
koaxial umschließenden äußeren Abschnitt 32/a des
hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 vermittelt
eine in dieses eingesetzte rohrförmige Hülse 89,
deren Innendurchmesser dem Durchmesser d4 des von ihr umschlossenen
Dichtungs- und Führungsabschnittes 88 des stangenförmigen
Ventilkörperelements entspricht und deren Außendurchmesser
d5, entsprechend dem Innendurchmesser des sie enthaltenden Hülsenabschnitts 32/a etwas
größer ist als der Durchmesser d3 der zentralen
Ringrippe 73, die den Ventilkörper des ersten Sitzventils 72, 73 bildet.The sealing of this outer cylindrical guide and seal section 88 opposite to him coaxially enclosing outer portion 32 / a the sleeve-shaped valve body element 32 mediates a tubular sleeve used in this 89 whose inner diameter corresponds to the diameter d4 of the sealing and guiding section enclosed by it 88 corresponds to the rod-shaped valve body member and the outer diameter d5, corresponding to the inner diameter of the sleeve portion containing them 32 / a is slightly larger than the diameter d3 of the central ring rib 73 connecting the valve body of the first seat valve 72 . 73 forms.
Die
innere Ringstirnfläche 91 dieser rohrförmigen
Hülse 89 bildet innerhalb des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 die
eine gehäusefeste axiale Begrenzung eines inneren Ringraumes 92,
der über Querbohrungen 93 mit den P-Anschlussringraum 47 des
Ventils 10 in ständig kommunizierender Verbindung
gehalten ist. Im sperrenden Zustand des zentralen Sitzventils 72, 73 ist
dieser innere Ringraum 92 gegen einen ”benachbarten” inneren
Ringraum 94 abgesperrt, der innerhalb des Ventilkörperverbundes 33 axial ”gehäusefest” durch
die Ringrippe 72 und axial beweglich durch den betätigungsseitigen
Dichtungs- und Führungsabschnitt 77 des stangenförmigen
Ventilkörperelements 31 begrenzt ist. Dieser zweite
innere Ringraum 94 des Ventilkörperverbundes 33 steht über
Querbohrungen 96 mit dem durch die zentrale Ringnut 46 begrenzter
Ringraum, der mit dem Verbraucheranschluss 22 des Ventils 10 kommunizierend
verbunden ist, in ständig kommunizierender Verbindung.The inner ring end face 91 this tubular sleeve 89 forms within the sleeve-shaped valve body element 32 the one housing-fixed axial boundary of an inner annular space 92 that cross-bored holes 93 with the P connection annulus 47 of the valve 10 is kept in constant communication. In the locking state of the central seat valve 72 . 73 is this inner annulus 92 against a "neighboring" inner annulus 94 shut off, within the valve body composite 33 axially "fixed to the housing" by the annular rib 72 and axially movable by the actuating side sealing and guiding portion 77 the rod-shaped valve body member 31 is limited. This second inner annulus 94 of the valve body composite 33 stands over cross holes 96 with the through the central ring groove 46 limited annulus, with the consumer connection 22 of the valve 10 communicatively connected, in constantly communicating connection.
Durch
eine axiale Verschiebung des stangenförmigen Ventilkörperelements 31 in
Richtung des Pfeils 34 der 1, die gegen
die zunehmende Rückstellkraft der Ventilfeder 81 erfolgt,
wobei das Sitzventil 86, 87 gesperrt bleibt, gelangt
das zentrale Sitzventil 72, 73 in seine Offenstellung
(3), in der der hohe Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 24 am
Verbraucheranschluss 23 ansteht.By an axial displacement of the rod-shaped valve body element 31 in the direction of the arrow 34 of the 1 , which counteract the increasing restoring force of the valve spring 81 takes place, the seat valve 86 . 87 remains locked, enters the central seat valve 72 . 73 in its open position ( 3 ), in which the high outlet pressure of the pressure supply unit 24 at the consumer connection 23 pending.
Durch
axiale Verschiebung des Ventilkörperverbundes 33 in
Richtung des Pfeils 36 der 1 gelangt
das zweite Sitzventil 86, 87, während
das zentrale Sitzventil 72, 73 gesperrt bleibt,
in seine Offenstellung, in welcher der Verbraucheranschluss 22 des
Ventils 10 zum Tank 77 des Druckversorgungsaggregats 24 hin
druckentlastet ist.By axial displacement of the valve body composite 33 in the direction of the arrow 36 of the 1 arrives the second seat valve 86 . 87 while the central seat valve 72 . 73 remains locked, in its open position, in which the consumer connection 22 of the valve 10 to the tank 77 of the pressure supply unit 24 is depressurized.
Zur
Betätigung des Ventils 10 ist ein lediglich schematisch
angedeuteter, insgesamt mit 97 bezeichneter, elektrisch
steuerbarer Spindeltrieb vorgesehen, der eine auf einen fest mit
der Kolbenstange 13 des Antriebszylinders 11 verbundenen
Träger 98 montierte Mutterantriebseinheit 99 hat,
mittels derer der Betätigungsstößel 71,
der koaxial mit der zentralen Achse 84 des stangenförmigen
Ventilkörperelements 31 an diesem angreift, in
Richtung der Pfeile 34 und 36 in alternativen
Richtungen gesteuert verschiebbar ist. Dadurch, dass der Spindeltrieb 97 die Bewegungen
der Kolbenstange 13 des Antriebszylinders 11 mit
ausführt, arbeitet das Ventil in der Art eines Nachlaufregelventils
mit elektrisch steuerbarer Positions-Sollwertvorgabe für
den Kolben 14 des Antriebszylinders 11 und, bedingt
durch die Mitführung des Spindeltriebes 97, mechanischer
Positions-Istwert-Rückmeldung.For actuating the valve 10 is a merely schematically indicated, in total with 97 designated, electrically controllable spindle drive provided on a fixed to the piston rod 13 of the drive cylinder 11 connected carrier 98 mounted mother drive unit 99 has, by means of which the actuating tappet 71 coaxial with the central axis 84 the rod-shaped valve body member 31 Attacks on this, in the direction of the arrows 34 and 36 controlled in alternative directions is displaced. Because of the spindle drive 97 the movements of the piston rod 13 of the drive cylinder 11 with executes the valve operates in the manner of a follower valve with electrically controllable position setpoint for the piston 14 of the drive cylinder 11 and, due to the entrainment of the spindle drive 97 , mechanical position feedback feedback.
Das
Gehäuse 99 des Spindeltriebes 97 ist am
Ende des Trägers 98 montiert. In dem Gehäuse 99 ist
um die zentrale Achse 101 des Spindeltriebes, die mit der
zentralen Längsachse 84 des Ventils 10 zusammenfällt,
drehbar die Spindelmutter 102 des Spindeltriebes 97 angeordnet,
die gegen axiale Verschiebungen relativ zu dem Gehäuse 99 gesichert ist.The housing 99 of the spindle drive 97 is at the end of the carrier 98 assembled. In the case 99 is around the central axis 101 of the spindle drive, with the central longitudinal axis 84 of the valve 10 coincides, rotatable the spindle nut 102 of the spindle drive 97 arranged against axial displacements relative to the housing 99 is secured.
Mit
dem Gewinde der Spindelmutter 102 steht eine Gewindespindel 103 in
kämmendem Eingriff, die ihrerseits, angedeutet durch die
schematisch dargestellte Axialführung 104, axial
hin – und her – verschiebbar, jedoch bezüglich
der zentralen Achse 101 unverdrehbar gelagert ist.With the thread of the spindle nut 102 there is a threaded spindle 103 in meshing engagement, in turn, indicated by the axial guide shown schematically 104 axially displaceable, but with respect to the central axis 101 is mounted non-rotatably.
Zur
Antriebssteuerung des Spindeltriebes ist ein Elektromotor 106 mit
umkehrbarer Drehrichtung vorgesehen, mittels dessen über
ein Zahnritzel, das mit einer Außenzahnung der Spindelmutter 102 in kämmendem
Eingriff steht, die Spindelmutter in alternativen Drehrichtungen
antreibbar ist, denen alternative axiale Verschiebebewegungen der
Spindel 103 und ihres Betätigungsendabschnitts 71 entsprechen, über
den die Spindel an der axialen Verlängerung 69 des
stabförmigen Ventilkörperelements 31 angreift.To drive control of the spindle drive is an electric motor 106 provided with reversible direction of rotation, by means of which a pinion, with an external toothing of the spindle nut 102 is in meshing engagement, the spindle nut is driven in alternative directions of rotation, which alternative axial displacement movements of the spindle 103 and their operating end section 71 match, over which the spindle at the axial extension 69 the rod-shaped valve body element 31 attacks.
Die
durch Ansteuerung des Elektromotors 106 erfolgende Positions-Sollwertvorgabe
kann auf vielfältige, dem Fachmann für elektrohydraulische Steuerungen
geläufige Weise realisiert werden, z. B. durch gepulste
Ansteuerung eines als Schrittmotor ausgebildeten Spindelmutterantriebsmotors
oder durch einen Vergleich von Wegmessungen mit elektrisch vorgebbaren
Sollwerten. Die diesbezüglichen Möglichkeiten
werden als dem Fachmann geläufig und nicht als im einzelnen
erläuterungsbedürftig angesehen.The by controlling the electric motor 106 Successive position setpoint specification can be realized in a variety of familiar to those skilled in electrohydraulic control, z. B. by pulsed control of a trained as a stepper motor spindle nut drive motor or by a comparison of distance measurements with electrically definable setpoints. The possibilities in this regard are considered to be familiar to the person skilled in the art and not to be explained in detail.
Zur
Erläuterung eines typischen Funktionsspiels des Ventils 10 sei
von der in der 1 dargestellten Konfiguration
ausgegangen, in der das Ventil 10 seine sperrende Funktionsstellung
einnimmt und der Kolben 14 des Linearzylinders 11 steht,
die Pumpe 59 des Druckversorgungsaggregats 24 jedoch
in Betrieb ist und daher der hohe Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 24 am
Ausgang 26 ansteht. Diese Konfiguration entspricht z. B.
dem Fall, dass der Kolben 14 des Antriebszylinders 1,
nachdem der Sollwertvorgabebetrieb des Spindeltriebs 37 stillgesetzt
worden ist, eine eingesteuerte Soll-Position erreicht hat. Tritt
in diesem Funktionszustand eine Störung auf, die zu einer
Verschiebung des Zylinderkolbens 14 in Richtung des Pfeils 28,
gemäß 1 ”nach links”,
führt, so wird auch das stangenförmige Ventilkörperelement 31,
bedingt durch die starre Kopplung der Kolbenstange 13 des
Antriebszylinders 11 mit dem Betätigungsstößel 71 der
Sollwertvorgabeeinrichtung, die durch den Spindeltrieb 97 und
die Gewindespindel 102 gebildet ist, ”nach links” in
Richtung des Pfeil 34 verschoben. Die Folge hiervon ist, dass
die Ventilkörperrippe 73 von dem ringförmigen Ventilsitz 72 des
hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 abhebt
und eine kommunizierende Verbindung zwischen dem P-Ringkanal 47 und
dem Verbraucheranschluss 22 des Ventils eintritt (3).To explain a typical functional clearance of the valve 10 be of the in the 1 assumed configuration in which the valve 10 its locking functional position occupies and the piston 14 of the linear cylinder 11 stands, the pump 59 of the pressure supply unit 24 However, in operation and therefore the high output pressure of the pressure supply unit 24 at the exit 26 pending. This configuration corresponds to z. B. the case that the piston 14 of the drive cylinder 1 after the setpoint specification operation of the spindle drive 37 has been stopped, has reached an adjusted target position. Occurs in this functional condition, a disturbance that leads to a displacement of the cylinder piston 14 in the direction of the arrow 28 , according to 1 "To the left", leads, so is the rod-shaped valve body element 31 , due to the rigid coupling of the piston rod 13 of the drive cylinder 11 with the actuating tappet 71 the setpoint input device by the spindle drive 97 and the threaded spindle 102 is formed, "left" in the direction of the arrow 34 postponed. The consequence of this is that the valve body rib 73 from the annular valve seat 72 the sleeve-shaped valve body element 32 lifts off and a communicating connection between the P-ring channel 47 and the consumer connection 22 of the valve ( 3 ).
Hierdurch
ergibt sich eine Druckerhöhung im bodenseitigen Druckraum 16 des
Antriebszylinders 11 die dazu führt, dass der
Kolben 14 des Hydrozylinders 11 eine Verschiebung
in Richtung des Pfeils 29 ”nach rechts” erfährt, die
sich über den Querträger 98 auch auf
die Gewindespindel 102 überträgt, die
hierdurch ebenfalls nach rechts ausweicht. Die Folge hiervon ist,
dass das stangenförmige Ventilkörperelement 31 durch
die Federkraft der Ventilrückstellfeder 53 mit
dem Betätigungselement 71 der Spindel 103 in Anlage
gehalten bleibt und damit auch die Ringrippe 73 wieder
gegen den rippenförmigen Ventilsitz 72 des ersten
Sitzventils – dichtend – gedrängt wird
und dieses Ventil wieder schließt. Wird die Störung
wieder aufgehoben, so dass unter der Wirkung des ”geringfügig” erhöhten
Druckes im bodenseitigen Druckraum 16 des Hydrozylinders 11 der
Kolben 14 über die zuvor eingenommene Position
hinaus ”etwas nach rechts” in Richtung des Pfeils 29 verschoben wird,
so hebt die Ringrippe 86 des außen konischen Endabschnittes 79 des
hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 von
der Sitzrippe 87 des Gehäuses 37 des
Ventils 10 ab, wodurch nunmehr der Ringraum 59 des
Ventils, der mit dem A-Verbraucheranschluss 22 kommunizierend
verbunden ist, mit dem T-Ringraum in kommunizierende Verbindung
gelangt und dadurch der Druck im bodenseitigen Antriebsdruckraum 16 des
Hydrozylinders 11 wieder abgesenkt wird; die Folge hiervon
ist dann, dass der Kolben 14 wieder in seine vor Beginn
dieser Störung eingenommene Sollposition gelangt.This results in an increase in pressure in the bottom pressure chamber 16 of the drive cylinder 11 which causes the piston 14 of the hydraulic cylinder 11 a shift in the direction of the arrow 29 "To the right" learns about the cross member 98 also on the threaded spindle 102 transmits, which thus also evades to the right. The consequence of this is that the rod-shaped valve body element 31 by the spring force of the valve return spring 53 with the actuating element 71 the spindle 103 kept in abutment and thus the ring rib 73 again against the rib-shaped valve seat 72 of the first seat valve - sealing - is pushed and this valve closes again. If the disturbance is canceled again, so that under the effect of the "slightly" increased pressure in the bottom pressure chamber 16 of the hydraulic cylinder 11 The piston 14 past the previously taken position "slightly to the right" in the direction of the arrow 29 is moved, so raises the ring rib 86 of the outer conical end portion 79 the sleeve-shaped valve body element 32 from the seat rib 87 of the housing 37 of the valve 10 from, which now the annulus 59 of the valve connected to the A-load connection 22 communicating communicates with the T-ring space in communicating connection and thereby the pressure in the bottom drive pressure chamber 16 of the hydraulic cylinder 11 is lowered again; the consequence of this is then that the piston 14 returned to his assumed before the beginning of this disturbance target position.
Die
Sperrstellung 0 des Ventils 10 ist somit eine Regelstellung,
die, wenn die Positions-Sollvorgabe nicht geändert wird,
aufrecht erhalten wird, solange das Druckversorgungsaggregat in
Betrieb ist. Dafür, dass das Funktionsspiel in der geschilderten Weise
abläuft, ist notwendig, dass die Ventilfeder 81, über
die das hülsenförmige Ventilkörperelement 32 an
dem stangenförmigen Ventilkörperelement 31 axial
abgestützt ist, dem Betrage nach eine größere
Vorspannkraft entfaltet, als die Kraft, welche die Rückstellfeder 53 als
Rückstellkraft entfaltet. Die Einhaltung dieser Bedingung
ist mit gängigen Maßnahmen der Dimensionierung
und Auslegung der Ventilfedern 53 und 81 dem Fachmann
ohne weiteres möglich.The blocking position 0 of the valve 10 is thus a control position which, if the position command value is not changed, is maintained as long as the pressure supply unit is in operation. For the fact that the function play proceeds in the described way, it is necessary that the valve spring 81 over which the sleeve-shaped valve body element 32 on the rod-shaped valve body element 31 is supported axially, the magnitude unfolds a greater biasing force than the force which the return spring 53 unfolded as restoring force. Compliance with this condition is common with the dimensioning and design of the valve springs 53 and 81 the skilled person readily possible.
Soll
der Hydrozylinder 11 im Sinne eines Ausfahren der Kolbenstange ”nach
rechts” in Richtung des Pfeils 29 angesteuert
werden, so wird der Spindeltrieb 97 in demjenigen Drehsinn
angesteuert, dass sich dessen Gewindespindel 103 relativ
zur Spindelmutter 102 nach rechts bewegt. Die neu eingestellte,
der Einstellung des Sollwertes entsprechende Position erfolgt dann
in vollkommener Funktionsanalogie zum Ausgleich der erläuterten
Störung, die den Kolben 14 relativ zum Gehäuse 12 nach
links zu verschieben tendiert.Should the hydraulic cylinder 11 in the sense of extending the piston rod "to the right" in the direction of the arrow 29 be controlled, so the spindle drive 97 driven in that direction of rotation, that is the threaded spindle 103 relative to the spindle nut 102 moved to the right. The newly set, the setting of the setpoint corresponding position then takes place in a perfect functional analogy to compensate for the explained fault, the piston 14 relative to the housing 12 tends to shift to the left.
Soll
andererseits die Kolbenstange 13 des Linearzylinders 11 eingefahren
werden, d. h. der Kolben 14 in eine Position geringeren
Abstandes vom Boden 27 des Zylindergehäuses 12 gebracht
worden, so wird der Spindeltrieb 97 so angesteuert, dass sich
der Ventilkörperverbund 33 insgesamt in Richtung
des Pfeils 36 nach rechts bewegt, mit der Folge, dass der
bodenseitige Druckraum 16 des Hydrozylinders 11 über
den zwischen der gehäuseseitigen Sitzrippe 87 und
der Ringrippe 86 des hülsenförmigen Ventilkörperelements 32 sich öffnenden
Ventilspalt zum Tank hin druckentlastet wird und somit der Druck im
stangenseitigen Druckraum 17 des Hydrozylinders 11 den
Zylinderkolben 14 wieder gegen den Restdruck im bodenseitigen
Druckraum 16 ”nach links” verschieben
kann.On the other hand, the piston rod 13 of the linear cylinder 11 retracted, ie the piston 14 in a position closer to the ground 27 of the cylinder housing 12 has been brought, then the spindle drive 97 controlled so that the valve body composite 33 overall in the direction of the arrow 36 moved to the right, with the result that the bottom pressure chamber 16 of the hydraulic cylinder 11 over the between the housing side seat rib 87 and the ring rib 86 the sleeve-shaped valve body element 32 opening the valve gap to the tank is relieved of pressure and thus the pressure in the rod-side pressure chamber 17 of the hydraulic cylinder 11 the cylinder piston 14 again against the residual pressure in the bottom pressure chamber 16 Can move to the left.
Die
Einstellung der Gleichgewichtsposition erfolgt in Analogie zu den
vorausgehend geschilderten Ausgleichsvorgängen, sobald
der Sollwertvorgabebetrieb des Spindelmotors 106 abgeschaltet
wird.The adjustment of the equilibrium position is carried out in analogy to the previously described compensation operations as soon as the setpoint specification operation of the spindle motor 106 is switched off.
In
zweckmäßiger Auslegung der Rückstellfeder 53 und
der Ventilfeder 81 des Ventils stehen deren Vorspannungen,
die sie in der Sperrstellung des Ventils entfalten im Verhältnis ½ zueinander,
wobei es jedoch auch ausreichend sein kann, wenn die Vorspannung
der Rückstellfeder 53 noch kleiner ist, sofern
sie nur ausreicht, den Ventilkörperverbund 33 gegen
die vorhandene Reibung zu verschieben. Unter dem Gesichtspunkt einer
hermetisch dichtenden Anlage eines Ventilkörperelements
am jeweiligen Ventilsitzele ment kann eine vorteilhafte Gestaltung dieser
Ventilelemente auch darin bestehen, dass der Anlagebereich eines
Ventilkörperelements, mit dem dieses an einer konkaven
oder ebenen Ventilsitzfläche anliegt, wulstförmig
gestaltet ist, d. h. z. B. von einer ebenen Fläche vorspringend
oder als Wölbung, deren gekrümmter Umfangsbereich
mehr als 180° umfasst.In an expedient design of the return spring 53 and the valve spring 81 the valve whose bias they unfold in the locked position of the valve in the ratio ½ to each other, but it may also be sufficient if the bias of the return spring 53 even smaller, if only sufficient, the valve body composite 33 to move against the existing friction. From the point of view of a hermetically sealing contact of a valve body element on each Ventilsitzele element, an advantageous design of these valve elements also consist in that the contact area of a valve body element, with which this on a concave or flat valve seat che, is designed bead-shaped, ie, for example projecting from a flat surface or as a curvature whose curved peripheral region comprises more than 180 °.
Zur
Erläuterung eines weiteren, speziellen Ausführungsbeispiels
eines einen linearen Antriebszylinder 11 umfassenden Hydraulik-Antriebs,
zu dessen Antriebs- und Positionssteuerung eine Nachlauf-Regeleinrichtung
vorgesehen ist, wie, dem grundsätzlichen Aufbau nach, anhand
der 2 erläutert und in Einzelheiten eines
hierzu benutzten Regelventils 10 in den 1 und 3 dargestellt,
sei nunmehr auch auf die 4 Bezug genommen, die einen
regelbaren hydraulischen Positionierantrieb zeigt, der mit verschiedenen,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei, verschiedenen
Werten der Regelkreisverstärkung betreibbar ist.To explain a further, specific embodiment of a linear drive cylinder 11 comprehensive hydraulic drive, to whose drive and position control a tracking control device is provided, as, the basic structure according to, based 2 explained and in details of a control valve used for this purpose 10 in the 1 and 3 is now also on the 4 Reference is made, which shows a controllable hydraulic positioning drive, which is operable with different, in the illustrated embodiment, two different values of the control loop gain.
Soweit
in der 4 Bezugszeichen angegeben sind, die nachfolgend
nicht eigens erwähnt werden, soll dies den Verweis auf
diejenigen vorausgehenden Teile der Beschreibung beinhalten, in
denen die mit solchen Bezugszeichen belegten Bau- beziehungsweise
Funktionselemente schon erläutert worden sind.As far as in the 4 Reference numerals are given, which are not specifically mentioned below, this should include the reference to those preceding parts of the description in which the construction or functional elements occupied by such reference numerals have already been explained.
Der
zur Ansteuerung des Regelventils 10 vorgesehenen Spindeltrieb 97 entspricht
nach Aufbau und Funktion im wesentlichen dem anhand der 1 erläuterten
Spindeltrieb mit einem Antriebsmotor 106, der über
ein Zahnritzel 106/r die Spindelmutter 102 antreibt,
die eine mit dem Zahnritzel 106/r in kämmendem
Eingriff stehende Außenzahnung 102/a hat.The for controlling the control valve 10 provided spindle drive 97 according to structure and function essentially corresponds to the basis of 1 explained spindle drive with a drive motor 106 that's about a pinion 106 / r the spindle nut 102 drives one with the pinion 106 / r in meshed external teeth 102 / a Has.
Die
Spindel 103 erfährt, je nach Drehrichtung der
Spindelmutter 102 in Richtung der Pfeile 34 beziehungsweise 36 erfolgende
alternative axiale Verschiebungen, die den durch die Pfeile 29 und 28 repräsentierten
Bewegungen des Kolbens 14 des Antriebszylinders 11 jeweils
entgegengesetzt ge richtet sind, d. h., wenn der Kolben 14 des
Antriebszylinders 11 sich in Richtung des Pfeils 29 bewegt – ausgefahren
wird – bewegt sich die Gewindespindel 103 in Richtung
des Pfeils 34 der 1 relativ
zu dem Gehäuse 99 des Spindeltriebes, das mechanisch
fest mit der Kolbenstange 13 des Antriebszylinderkolbens 14 verbunden
ist.The spindle 103 learns, depending on the direction of rotation of the spindle nut 102 in the direction of the arrows 34 respectively 36 taking alternative axial displacements, the by the arrows 29 and 28 represented movements of the piston 14 of the drive cylinder 11 each oppositely directed ge, ie, when the piston 14 of the drive cylinder 11 in the direction of the arrow 29 moved - is extended - moves the threaded spindle 103 in the direction of the arrow 34 of the 1 relative to the housing 99 of the spindle drive, which is mechanically fixed to the piston rod 13 of the drive cylinder piston 14 connected is.
In
baulicher Hinsicht unterscheidet sich die Antriebseinrichtung gem. 4 von
derjenigen gem. 1 im wesentlichen nur dadurch,
dass anstelle des Betätigungselements 71 (1),
das direkt an einer stangenförmigen Verlängerung 69 des
durch das 3/3-Wege-Ventilsymbol 10/s repräsentierten Ventilkolbens
des Regelventils 10 abgestützt ist, eine insgesamt
mit 171 bezeichnete Betätigungs- und Umschalteinrichtung
vorgesehen ist, die, axiale Hübe der Spindel 103,
in axiale Auslenkungen des Ventilkolbens 10/s unterschiedlichen
Betrages umsetzen kann, nämlich zum einen in Kolbenhübe,
die dem Betrage nach gleich den Auslenkungen der Gewindespindel
bezüglich einer Grundstellung sind und zum anderen in Auslenkungen
des Ventilkolbens 10/s, die gegenüber den Auslenkungen
der Gewindespindel 103 untersetzt, d. h. dem Betrage nach
reduziert sind.In terms of construction, the drive device differs acc. 4 from the gem. 1 essentially only in that instead of the actuating element 71 ( 1 ), directly on a rod-shaped extension 69 by the 3/3-way valve symbol 10 / s represented valve piston of the control valve 10 is supported, a total with 171 designated actuating and switching means is provided, the, axial strokes of the spindle 103 , in axial displacements of the valve piston 10 / s can implement different amounts, namely on the one hand in piston strokes, which are the amount equal to the deflections of the threaded spindle with respect to a basic position and the other in deflections of the valve piston 10 / s opposite to the deflections of the threaded spindle 103 understated, ie reduced in amount.
Dadurch
wird im Ergebnis erreicht, dass der Antrieb mit zwei verschiedenen
Werten der Kreisverstärkung betreibbar wird, nämlich
dem relativ höheren Wert, in dem Auslegungen der Gewindespindel 103 gegenüber
der Regelstellung des Ventilkolbens 10/s, die der Sperrstellung
des Regelventils 10 entspricht, im Verhältnis 1/1 in
Auslenkungen des Ventilkolbens 10/s umgesetzt werden, und
einer niedrigeren Kreisverstärkung, in der Auslenkungen
der Gewindespindel 103 gegenüber der in der 4 durch die
Ebene 172 repräsentierten – sperrenden – Grundstellung
des Ventils in Auslenkungshübe des Ventilkolbens 10/s umgesetzt
werden, die um das Hebelarmverhältnis eines einarmigen
Hebels 173 untersetzt sind, über den die Spindel 103 an
der stangenförmigen Verlängerung 69 des
Ventilkolbens 10/s abstützbar ist.As a result, it is achieved that the drive can be operated with two different values of the loop gain, namely the relatively higher value, in the designs of the threaded spindle 103 opposite the control position of the valve piston 10 / s , the blocking position of the control valve 10 corresponds, in proportion 1.1 in deflections of the valve piston 10 / s be implemented, and a lower loop gain, in the deflections of the threaded spindle 103 opposite in the 4 through the plane 172 represented - blocking - basic position of the valve in deflection strokes of the valve piston 10 / s be implemented, which is about the lever arm ratio of a one-armed lever 173 are underpinned, over which the spindle 103 at the rod-shaped extension 69 of the valve piston 10 / s is supportable.
Die
Betätigungs- und Umschalteinrichtung 171 ist so
gestaltet und angeordnet, dass die zentrale Achse 101 der
Gewindespindel 103 mit der zentralen Achse 84 des
Regelventils 10 fluchtet beziehungsweise zusammenfällt.
Mit diesen Achsen fluchtet auch die zentrale Achse 173 eines „kleinen” Plungerkolbens 174,
der die einseitige bewegliche Abgrenzung eines Druckraumes 176 der
Betätigungseinrichtung 171 bildet, durch dessen
Druckbeaufschlagung ein stößelförmiger
Fortsatz 177 des Plungerkolbens in Anlage mit der ihm zugewandten
Seite des einarmigen Hebels 173 gelangt, der sich mit seiner
gegenüberliegenden Seite an dem stangenförmigen
Fortsatz 69 des Kolbens 10/s des Regelventils 10 abstützt.The actuating and switching device 171 is designed and arranged such that the central axis 101 the threaded spindle 103 with the central axis 84 of the control valve 10 is aligned or coincides. The central axis is also aligned with these axes 173 a "small" plunger 174 , the one-sided movable demarcation of a pressure chamber 176 the actuator 171 forms, by the pressurization of a plunger-shaped extension 177 the plunger into contact with the side facing the one-armed lever 173 arrives, with its opposite side to the rod-shaped extension 69 of the piston 10 / s of the control valve 10 supported.
Der
einarmige Hebel 173 sei, zum Zweck der Erläuterung,
als flacher Stab vorgesetzt, dessen Längsmittelebene 178,
gesehen in der – sperrenden – Regelstellung des
Ventils 10 rechtwinklig zu dessen zentraler Achse 84 beziehungsweise
der zentralen Längsachse 101 der Spindel 103 verläuft.
Der einarmige Hebel 173 ist in einem seitlichen Abstand
l/1 von den miteinander fluchtenden zentralen Achsen 84 und 101 des
Regelventils 10 beziehungsweise der Gewindespindel 103 um
eine Achse 179 schwenkbar gelagert, die senkrecht auf der
Ebene steht, die durch die miteinander fluchtenden zentralen Achsen 101 und 84 der
Spindel 103 beziehungsweise des Ventils 10 einerseits,
und der zentralen Längsachse 181 des Antriebszylinders 111 der
Antriebseinrichtung aufgespannt ist.The one-armed lever 173 be, for the purpose of explanation, pre-set as a flat rod whose longitudinal median plane 178 , seen in the - locking - regulating position of the valve 10 perpendicular to its central axis 84 or the central longitudinal axis 101 the spindle 103 runs. The one-armed lever 173 is at a lateral distance l / 1 from the aligned central axes 84 and 101 of the control valve 10 or the threaded spindle 103 around an axis 179 pivotally mounted, which is perpendicular to the plane passing through the aligned central axes 101 and 84 the spindle 103 or the valve 10 on the one hand, and the central longitudinal axis 181 of the drive cylinder 111 the drive device is clamped.
Die
Länge lh des einarmigen Hebels 173 entspricht
einem Mehrfachen, z. B. dem fünf- bis zehnfachen des Abstandes
ls seiner Schwenkachse 179 von der zentralen Längsachse 101 der
Spindel beziehungsweise der zentralen Achse 84 des Regelventils.The length lh of the one-armed lever 173 corresponds to a multiple, z. B. five to ten times the distance ls its pivot axis 179 from the central longitudinal axis 101 the spindle or the central axis 84 of the control valve.
In
der durch die zentralen Längsachsen des Antriebszylinders 11 und
der Spindel 103 beziehungsweise des Regelventils 10/s aufgespannten Ebene
verläuft auch die zentrale Längsachse 182 eines
relativ kleinhubigen Stellzylinders 183, der als doppelt
wirkender Zylinder mit einseitig aus dem Gehäu se herausragender
Kolbenstange 184 ausgebildet ist, die durch Druckbeaufschlagung
des bodenseitigen Druckraumes 186 mit dem Ausgangsdruck des
Druckversorgungsaggregats 24 ausfahrbar und dadurch in
Anlage mit dem freien Ende des einarmigen Hebels 173 bringbar
ist.In through the central longitudinal axes of the drive cylinder 11 and the spindle 103 or the control valve 10 / s spanned plane also runs the central longitudinal axis 182 a relatively small stroke actuator cylinder 183 , the double-acting cylinder with one side of the hous se outstanding piston rod 184 is formed by the pressurization of the bottom pressure chamber 186 with the outlet pressure of the pressure supply unit 24 extendable and thus in abutment with the free end of the one-armed lever 173 can be brought.
In
dieser Funktionsstellung des Kolbens 184 des Stellzylinders 183 ist
die große Hebellänge lh wirksam, in welcher axiale
Verschiebebewegungen der Spindel 103 im Verhältnis
ls/lh untersetzt sind, was dem Betrieb der Antriebseinrichtung mit
dem kleinen Wert der Kreisverstärkung entspricht, da hier die Öffnungsweiten
mittels des Ventils 10 gesteuerter Drucköl-Strömungspfade
zum Antriebszylinder 11 und von diesem zurück
zum Vorratsbehälter 27 des Druckversorgungsaggregats 24 reduziert
sind.In this functional position of the piston 184 of the adjusting cylinder 183 the long lever length lh is effective in which axial displacements of the spindle 103 in the ratio ls / lh are reduced, which corresponds to the operation of the drive means with the small value of the loop gain, since here the opening widths by means of the valve 10 controlled pressure oil flow paths to the drive cylinder 11 and from this back to the reservoir 27 of the pressure supply unit 24 are reduced.
Eine
Sicherung der Gewindespindel 103 der Betätigungs-Einrichtung 171 gegen
Verdrehen vermittelt, analog zum Ausführungsbeispiel gem. 1, ein
Führungsstab 187, der von einem die Gehäuse für
den Plungerzylinder und den Stellzylinder umfassenden Träger 187 ausgeht
und sich parallel zur Längsachse der Gewindespindel erstreckt.A backup of the threaded spindle 103 the actuating device 171 mediated against rotation, analogous to the embodiment according to. 1 , a management staff 187 of a carrier comprising the housings for the plunger cylinder and the actuating cylinder 187 goes out and extends parallel to the longitudinal axis of the threaded spindle.
Die
Auswahl der jeweiligen, größeren oder kleineren
Kreisverstärkung erfolgt elektrisch gesteuert mittels eines
Umschaltventils 191, das als 4/2-Wege-Ventil ausgebildet
ist, das im stromlosen Zustand seines Steuermagneten 192 durch
die Wirkung einer Ventilfeder 193 in seiner Funktionsstellung
I gehalten ist, in welcher der Ausgangsdruck der Versorgungspumpe 59 in
den stangenseitigen Druckraum 187 des doppelt wirkenden
Stellzylinders 183 eingekoppelt ist und der bodenseitige
Druckraum 186 dieses Stellzylinders 183 zum Vorratsbehälter 27 des
Druckversorgungsaggregats hin druckentlastet ist, so dass der Kolben
des Stellzylinders 183 zurückgezogen und die Kolbenstange 184 von
dem einarmigen Hebel 173 abgehoben ist.The selection of the respective, larger or smaller loop gain is electrically controlled by means of a switching valve 191 , which is designed as a 4/2-way valve in the de-energized state of its control magnet 192 by the action of a valve spring 193 is held in its functional position I, in which the output pressure of the supply pump 59 in the rod-side pressure chamber 187 of the double-acting actuator cylinder 183 is coupled and the bottom pressure chamber 186 this adjusting cylinder 183 to the reservoir 27 the pressure supply unit is depressurized, so that the piston of the actuating cylinder 183 retracted and the piston rod 184 from the one-armed lever 173 is lifted off.
In
dieser Funktionsstellung ist wegen einer permanenten Verbindung
zwischen dem stangenseitigen Druckraum 187 des Stellzylinders 183 und
dem durch den Plungerkolben 174 begrenzten Druckraum 176 der
Plungerkolben in diejenige Stellung gedrängt, in welcher
sein stößelförmiger Fortsatz 177 an
dem einarmigen Hebel 173 anliegt, so dass axiale Auslenkungen
der Gewindespindel 103 unmittelbar auf den stangenförmigen
Fortsatz 69 des Ventilskolbens 10/s übertragen
werden. Die Antriebseinrichtung wird jetzt mit dem großen
Betrag der Kreisverstärkung betrieben.In this functional position is because of a permanent connection between the rod-side pressure chamber 187 of the adjusting cylinder 183 and that through the plunger 174 limited pressure chamber 176 the plunger pushed into that position in which its tappet-shaped extension 177 on the one-armed lever 173 abuts so that axial deflections of the threaded spindle 103 directly on the rod-shaped extension 69 of the valve piston 10 / s be transmitted. The drive device is now operated with the large amount of loop gain.
Im
bestromten Zustand des Steuermagneten 192 gelangt das Umschaltventil 191 in
seine Funktionsstellung II, in welcher der bodenseitige Druckraum 186 des
Stellzylinders 183 mit dem Ausgangsdruck des Druckversorgungsaggregats 24 beaufschlagt
und der durch den Plungerkolben 124 einseitig begrenzte
Druckraum 176 zusammen mit dem stangenseitigen Druckraum 187 des
Stellzylinders 183 druckentlastet ist, so dass jetzt die
Kolbenstange 184 des Stellzylinderkolbens am freien Ende
des Hebels 173 abgestützt ist und der Plungerkolben
durch den Hebel 173 leicht zurückschiebbar ist,
mit der Folge, dass in dieser Funktionsstellung II des Umschaltventils 191 die
Antriebseinrichtung mit dem kleinen Wert der Kreisverstärkung
betrieben wird.In the energized state of the control magnet 192 the changeover valve arrives 191 in its functional position II, in which the bottom-side pressure chamber 186 of the adjusting cylinder 183 with the outlet pressure of the pressure supply unit 24 impinged and that by the plunger 124 one-sided limited pressure chamber 176 together with the rod-side pressure chamber 187 of the adjusting cylinder 183 relieved of pressure, so now the piston rod 184 of the adjusting cylinder piston at the free end of the lever 173 is supported and the plunger by the lever 173 is easily pushed back, with the result that in this functional position II of the switching valve 191 the drive device is operated with the small value of the loop gain.
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