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Steuerschieber für einen einfach wirkenden Druckmittelmotor Die Erfindung
bezieht sich auf einen Steuerschieber für einen einfach wirkenden Druckmittelmotor
mit einer Einlaßkammer, einer Motoranschlußkammer und einer Auslaßkammer, die durch
eine durchgehende Bohrung miteinander verbunden sind, welche Dichtflächen bildet,
von denen eine erste zwischen der Einlaßkammer und der Motoranschlußkammer liegt,
während sich eine zweite zwischen der Motoranschlußkammer und der Auslaßkammer befindet,
und in welcher ein mit einem Bund versehener Schieberkolben zwischen einer Lage,
in welcher der Bund und die erste Dichtfläche die Strömung von der Einlaßkammer
zu der Motoranschlußkammer unterbrechen, und einer anderen Lage, in welcher der
Bund und die zweite Dichtfläche die Strömung von der Motoranschlußkammer zur Auslaßkammer
unterbrechen, verschiebbar ist.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Steuerschieber dieser
bekannten Bauart zu schaffen, bei welchem der Druck in der Motoranschlußkammer der
Stellung des Schieberkolbens proportional und nach Maßgabe der Bewegung dieses Kolbens
allmählich veränderlich ist.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Teil des
Bundes und Teile der beiden Dichtflächen in an sich bekannter Weise einen verengten
Durchgang zwischen der Einlaßkammer und der Motorenanschlußkammer und einen weiteren
verengten Durchgang zwischen der Motorenanschlußkammer und der Auslaßkammer bilden,
wenn sich der Schieberkolben in einer Mittelstellung befindet, wobei sich die Längen
der beiden verengten Durchgänge in bezug aufeinander im umgekehrten Sinne verändern,
wenn der Schieberkolben in der einen oder anderen Richtung aus der Mittelstellung
heraus verschoben wird.
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Die Drosselung und der damit verbundene Druckabfall an einem Durchgang
sind bekanntlich proportional zu dessen Länge. Da sich bei dem erfindungsgemäßen
Steuerschieber die längen der verengten Durchgänge zwischen der Motoranschlußkammer
und den beiden anderen Kammern bei einer Verschiebung des Schieberkolbens im entgegengesetzten
Sinne verändern, ändern sich bei dieser Verschiebung auch die Druckabfälle an ihnen
im entgegengesetzten Sinne, was zur Folge hat, daß der Druck in der Motoranschlußkammer,
welcher in der Mittelstellung des Schieberkolbens einen bestimmten Wert zwischen
dem Druck in der Einlaßkamrner und dem Druck in der Auslaßkammer annimmt, bei Verschiebung
des Schieberkolbens in der einen Richtung proportional zu dieser Verschiebung gegen
den Druck in der Auslaßkammer hin abfällt, während er bei Verschiebung des Schieberkolbens
in der anderen Richtung proportional zu der Verschiebung gegen den Druck in der
Einlaßkammer hin ansteigt. Der Druck in der Motoranschlußkammer entspricht somit
der Stellung des Schieberkolbens und ist nach Maßgabe der Bewegung des Schieberkolbens
stufenlos veränderlich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Steuerschieber können die verengten Durchgänge
in an sich bekannter Weise einen konstanten Querschnitt aufweisen.
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Vorzugsweise haben die Dichtflächen durchgehende Oberflächen, und
der Bund besitzt in an sich bekannter Weise eine Rille, die in seiner Oberfläche
ausgebildet ist und in der Mittelstellung des Schieberkolbens die drei Kammern miteinander
verbindet.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung zeigt die Zeichnung.
Darin ist Fig. 1 ein Längsschnitt eines Steuerschiebers gemäß der Erfindung, welcher
den Schieberkolben in einer seiner Endstellungen zeigt, Fig.2 ein der Fig. 1 ähnlicher
Schnitt, der den Schieberkolben in einer Mittelstellung zeigt und Fig. 3 ein der
Fig. 1 ähnlicher Schnitt, der den Schieberkolben in seiner anderen Endstellung zeigt.
Nach
Fig. 1 weist der Steuerschieber ein Gehäuse 11 auf, das eine durchgehende Bohrung
12 enthält, entlang derer fünf Ringkammern 13 bis 17 im Abstand angeordnet sind.
Wie gezeigt, trennen Dichtflächen 18, 19, 21 und 22 diese Kammern voneinander. Die
Ringkammern 15 und 17 stehen mit einer Einlaßöffnung 23 über den abgezweigten Durchgang
24 und die Ringkammern 13 und 16 mit einer Auslaßöffnung 25 über den abgezweigten
Durchgang 26 in Verbindung.
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Der Durchgang 27 verbindet die Ringkammer 14 mit einer Motoröffnung
28. In die Bohrung 12 ist ein Schieberkolben 29 eingebaut, der vier durch ringförmige
Rillen 35, 36 und 37 voneinander abgeteilte Schieberbunde 31, 32, 33 und 34 hat.
Der Bund 31 sitzt in einer Gegenbohrung 38 und ist mit zwei diametral gegenüberliegenden
Abflachungen 39 versehen, die um einen Abstand voneinander entfernt sind, der gleich
dem Durchmesser der Ringrille 35 ist. Auf diese Weise steht die Ringrille 35 in
ständiger Verbindung mit der Ringkammer 13. Der Schieberbund 32 ist mit einer Längsrille
41 von gleichmäßiger Querschnittsfläche ausgebildet, die sich zwischen den
Ringrillen 35 und 36 erstreckt. Eine sich zwischen der Abschlußkappe 43 und dem
Schieberbund 31 abstützende Schraubenfeder 42 drängt den Schieberkolben 29 in die
Stellung nach Fig. 1.
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Im Betrieb sind die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung 23 bzw. 25 mit einer
Pumpe bzw. einem Sammelbehälter verbunden. Die Druckleitung von der Pumpe zur Einlaßöffnung
23 sollte ein Entlastungsventil einschließen, da der durch den Schieber 11 gewährte
Entlastungspfad unterbrochen wird, wenn der Kolben 29 aus seiner Stellung nach Fig.
1 geschoben wird. Die Motoranschlußöffnung 28 wird mit einem einfach wirkenden federbelasteten
Expansionskammer-Druckmittelmotor verbunden, wie er z. B. zum Steuern von Bremsen
und Kupplungen benutzt wird. In der Schieberstellung nach Fig. 1 , fließt das in
die Einlaßöffnung 23 eintretende Druckmittel entlang eines den abgezweigten Durchgang
24, die Ringkammer 17, die Ringrille 37, die Ringkammer 16, den abgezweigten Durchgang
26 und die Ausgangsöffnung 25 umfassenden Entlastungspfad zum Sammelbehälter. Ein
kleiner Teil der Einlaßströmung wird über die Längsrille 41, die Ringrille 35, die
Abflachungen 39, die Ringkammer 13 und den abgezweigten Durchgang 26 zur Auslaßöffnung
25 übertragen. Da die Motoranschlußöffnung 28 und die Motoranschlußkammer 14 in
freier Verbindung mit dem Sammelbehälter stehen, ist der gesteuerte Motor entleert.
Um den gesteuerten Motor unter Druck zu setzen, wird der Schieberkolben 29 aus seiner
Stellung gemäß Fig. 1 nach links geschoben. Diese Bewegung bewirkt, daß die Bunde
34 und 32 über die Dichtflächen 22 und 18 wandern und so sowohl den Entlastungspfad
von der Einlaßöffnung 23 zur Auslaßöffnung 25 durch die Ringkammer 17 als auch den
umverengten Pfad zwischen der Motoranschlußkammer 14 und dem Sammelbehälter durch
die Ringrille 35 unterbrechen. Das ganze in die Einlaßöffnung 23 eintretende, unter
hohem Druck stehende Strömungsmittel fließt nun durch den abgezweigten Durchgang
24, die Einlaßkammer 15 und die Längsrille 41 zur Motoranschlußkammer 14 und von
dort durch die Längsrille 41, die Kolbenrille 35, die Abflachungen 39, die Auslaßkammer
13 und die Auslaßöffnung 25 zum Sammelbehälter. Die Längsrille 41 und die Dichtflächen
18 und 19 arbeiten zusammen, um einen zu und von der Motoranschlußkammer 14 führenden
verengten Durchgang zu bestimmen. Die durch jeden der beiden Durchgänge hervorgerufene
Drosselung und folglich der Druckabfall längs dieser Durchgänge ist eine Funktion
ihrer Länge. Wenn sich der Schieberkolben 29 nach links bewegt, nimmt die Länge
des verengten Durchganges zwischen den Ringkammern 14 und 15 ab und die Länge des
verengten Durchganges zwischen den Ringkammern 13 und 14 zu. Deshalb nimmt der Druckabfall
zwischen den Ringkammern 14 und 15 und zwischen den Ringkammern 13 und 14 ab bzw.
zu. Diese Änderungen rufen ein allmähliches Ansteigen des Drucks in der Motoranschlußkammer
14 hervor, wenn sich der Kolben 29 nach links bewegt.
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Wenn der Schieberkolben 29 die Stellung nach Fig.2 erreicht, wird
die Drosselung zwischen den Ringkammern 14 und 13 ein Maximum, weil sich die Längsrille
41 über die ganze Breite der Dichtfläche 18 erstreckt, und die Drosselung zwischen
den Ringkammern 14 und 15 wird ein Minimum wegen der freien Verbindung durch die
Kolbenrille 36. Deshalb wird der in der Motoranschlußkammer 14 aufgebaute Druck
maximal sein, wenn der Schieberkolben 29 in dieser Stellung ist. Eine weitere Bewegung
des Schieberkolbens 29 gegen die Endstellung nach Fig. 3 hat keine Wirkung auf den
Druck in der Motoranschlußkammer 14. Es ist nützlich, dieses Weiterfahren vorzusehen,
wenn zwei dieser Schieberkolben für einen Folgebetrieb angeordnet sind; der erste
bewegt sich von der Stellung nach Fig. 2 zu der Stellung nach Fig. 3, während sich
der zweite von der Stellung nach Fig. 1 in die Stellung nach Fig. 2 bewegt.
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Wenn der Schieberkolben 29 in der entgegengesetzten Richtung bewegt
wird, wird die Drosselung zu und von der Motoranschlußkammer 14 fortschreitend zu-
bzw. abnehmen, so daß der Druck in dieser Kammer allmählich abnimmt. Wenn vier Schieberkolben
wieder die Stellung nach Fig. 1 erreicht hat, wird die Motoranschlußkammer 14 entleert.
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Wenn sich der Schieberkolben 29 zwischen seinen Endstellungen bewegt,
befindet sich jeder Teil der Längsrille 41 zu dem einen oder anderen Zeitpunkt entweder
innerhalb der Auslaßkammer 13 oder innerhalb der Motoranschlußkammer 14. So wird
die Rille, wenn sie durch Fremdkörper in dem hydraulischen öl verstopft wird,
gespült, sobald der Kolben verschoben wird und der verstopfte Teil in eine der Ringkammern
gelangt.
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Es ist zu erkennen, daß der Schieber dem Bedienenden eine Anzeige
der Größe der durch den gesteuerten Motor ausgeübten Kraft vermittelt, da zwischen
den Stellungen der Fig. 1 und 2 sowohl der in der Ringkammer 14 aufgebaute Druck
als auch die von der Feder 42 auf den Schieberkolben 29 ausgeübte Kraft von dem
Abstand abhängt, um den der Kolben 29 aus der Stellung nach Fig. 1 verschoben wird.
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Obwohl in der bevorzugten Anordnung die Längsrille 41 in dem Schieberbund
32 ausgebildet ist, ist es offensichtlich, daß sie ihre beabsichtigte Funktion in
gleicher Weise ausführen könnte, wenn sie in den Dichtflächen 18 und 19 ausgebildet
wäre. In jedem Falle könnte eine Vielzahl von Rillen benutzt werden.
Weiterhin
ist es offensichtlich, daß die Erfindung in anderen Schiebern als Kolbenschiebern
anwendbar wäre.