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Hydraulischer Steuerschieber Die Erfindung betrifft einen hydraulischen
Steuerschieber, bei welchem ein mit Ringnuten versehener Schieberkörper von zylindrischer
Grundform in einer axialen Bohrung eines Schiebergehäuses geführt ist, bei welchem
die Bohrung einmal von einem zentralen ersten Ringraum umgeben ist, der mit einer
Druckölzuleitung in Verbindung steht, und zum anderen im Abstand beiderseits des
ersten Ringraumes von einem zweiten und einem dritten Ringraum, die mit je einem
Druckraum eines hydraulischen Stellmotors verbunden sind, und bei welchem der Raum
beiderseits des Schieberkörpers mit einen Ölauslaß in Verbindung steht, wobei die
vorstehenden Umfangsteile des Schieberkörpers Drosselstellen für den Öldurchgang
von dem ersten Ringraum zu dem zweiten oder dritten Ringraum und von dem dritten
bzw. zweiten Ringraum zu dem Auslaß beherrschen.
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Bei bekannten hydraulischen Steuerschiebern dieser Art werden die
Drosselstellen von Ringspalten zwischen dem
Schiebergehäuse und
den Kanten der vorstehenden Umfangsteile des SchieberKörpers gebildet0 Es hat sich
gezeigt, daß bei solchen Steuerschiebern, insbesondere bei hohen Drücken und hohen
Strömungsgeschwindigkeiten eine unerwünscht starke Geräuschbildung durch das durch
den Hingspalt hindurchtretende 01 auftritt, Eine solche Geräuschbildung ist in vielen
Fällen sehr störend, insbesondere bei manchen militärischen Anwendungen oder bei
Maschinen, bei denen eine Mehrzahl solcher Steuerschieber verwendet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydraulischen
Steuerschieber der eingangs erwähnten Art die Geräuschbildung an den Drosselstellen
zu vermindern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drosselstellen
von längsverlaufenden Bohrungen in dem Schieberkörper, die in unten oder Stirnflächen
desselben münden, und damit in Verbindung stehenden, auf einer wendelförmigen Linie
um den Umfang der vorstehenden Umfangsteile herum angeordneten Radialbohrungen gebildet
werden.
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Es hat sich zeit, daß durch eine solche Ausbildung die Geräusche eines
hydraulischen Steuerschiebers erheblich vermindert werden können. Das Öl tritt nicht
durch einen schmalen Drosselspalt mit scharfen anten hindurch sondern durch definierte
Axialbohrungen, wobei nach und nach bei der Bewegung des Schieberior)ers immer mehr
Radialbohrungen abgedeckt oder freigegeben werden und dementsprechend der Ölfluß
verändert wird.
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Eine starke Drosselung erfolgt also dadurch, daß nur wenige Radialbohrungen
freiliegen, durch welche aber
ein normaler Öldurchfluß stattfindet,
nicht aber dadurch, daß, wie bei dem Stand der technik, ein sich um den gesamten
Schieberkörper herum erstreckender Ringspalt gleichmäßig schmal wird.
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Die Geräuschbildung läßt sich weiterhin dadurch vermindern, daß jeweils
mehrere parallele längsverlaufende Bohrungen in einer Radialbohrung münden.
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Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß in der Druckölzuleitung
ein Hengenregler angeordnet ist. Damit wird die durch den Schieber strömende lelenge
begrenzte Es wird hierdurch einmal eine definierte Geschwindigkeit des Stellmotors
gewährleistet. Zum anderen wird durch die Begrenzung der durchtretenden Menge auch
die Geräuschbildung in Grenzen gehalten.
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Der Mengenregler kann seinerseits als veränderliche Drosselstelle
einen Schieber mit längs verlaufenden Bohrungen enthalten, die in axial gegeneinander
versetzten Radialbohrungen münden0 Dabei. kann der Schieber gegen die Wirkung einer
Feder von einem Differenzdruck beaufschlagt sein, der an einer der Schieber-Drosselstelle
vorgeschalteten Drosselstelle abfällt.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig, 1 zeigt einen Längsschnitt
durch einen nach der Erfindung ausgebildeten Steuerschieber.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Schieberkörper und zwar
auf der linken Seite von Fig. 2 öleinlaßseitig und auf der rechten Seite ölauslaßseitig.
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Über eine Ölzuleitung 10 wird Drucköl zugeführt. In der Ölzuleitung
10 ist eine Drosselstelle in Gestalt eines Hahnkükens 12 angeordnet, durch welches
ein gewünschter Drosselquerschnitt einstellbar ist. Der Öldruck in der Ölzuleitung
vor der Drosselstelle 12 wird über einen Kanal 14 in eine Bohrung 16 geleitet, in
welcher ein Schieber 18 geführt ist. Die Bewegung des Schiebers 18 ist durch einen
Sprengring 20 begrenzt, so daß vor der in l?ig. 1 linken Stirnfläche des Schiebers
18 eine Kammer frei bleibt. Die Ölzuleitung 10 mündet hinter der Drosselstelle 12
ebenfalls in der Bohrung 16, jedoch vor der anderen Stirnfläche des Schiebers 18.
Mit dem Schieber 18 ist ein Pederteller 22 Verbunden, über welchen der Schieber
18 von einer Druckfeder 24 belastet ist. Die Druckfeder 24 sucht den Schieber 18
nach links in wie;. 1 zu drücken und in Anlage an dem Sprengring 20 zu halten. Der
Schieber 18 weist eine ringnut 26 auf. Im Bereich der Ringnut 26 ist die Bohrung
16 von einem Ringraum 28 umgeben.
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Im Abstand von dem Ringraum 28 ist ein weiterer Ringraum 30 vorgesehen.
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Auf der in Fig. 1 rechten Stirnfläche des Schiebers 18 münden Axialbohrungen
32, die an ihrem linken Ende in Radialbohrungen 34 münden. Die Radialbohrungen sind
axial gegeneinander versetzt und, wie in fig. 1 dargestellt, auf einer wendelförmigen
Linie längs
des Umfanges des Schieberkörpers 18 angeordFnetO Entsprechende
Axialbohrungen 36 gehen von der linken Wandung der Ringnut 26 aus und münden ebenfalls
in Radialbohrungen 38, die auf einer wendelförmigen Linie längs des Umfanges des
Schieberkörpers 18 angeordnet sind0 Je nach der Stellung des Schieberkörpers 18
sind mehr oder weniger der Radialbohrungen 34 und 38 von den gegenüber den Ringräumen
28 und 30 vorstehenden Wandungsteilen 40, 42 der Bohrung 16 abgedeckt, Aus dem Ringraum
30 führt ein Kanal 44 in einen Ringraum 46o Der Ringraum 46 umgibt eine axiale Bohrung
48, in welcher ein Schieberkörper 50 des Steuerschiebers geführt ist. Der Steuerschieber
50 besitzt eine zentrale Ringnut 52 und zwei Ringnuten 54 bzw0 56 in der Nähe seiner
Enden. Im Abstand von dem Ringraum 46 ist die Bohrung 48 von zwei Ringräumen 58,
60 umgeben, die mit je einem Druckraum eines hydraulischen Stellmotors verbunden
sind.
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Der hydraulische Stellmotor kann beispielsweise von einem beidseitig
beaufschlagten Kolben gebildet werden, der in einem Zylinder geführt ist, wobei
die Druckräume von den Zylinderteilen auf der einen und auf der anderen Seite des
Kolbens gebildet werden.
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Es sind weiterhin im Abstand von den Ringräumen 58 und 60 beidseitig
von diesen weitere Ringräume 62 und 64 vorgesehen.
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Von der Ringnut 52 gehen nach beiden Seiten längsverlaufende Kanäle
66 bzw. 68 aus, die in Radialbohrungen 70 bzwo 72 münden. Die Radialbohrungen liegen
auf wendelförmigen Linien längs des Umfanges des Schieberkörpers i50, wobei die
Linie
der Radialbohrungen 70 gegensinnig zu der Linie der Radialbohrungen
72 verläuft, derart, daß bei einer Bewegung des Schieberkörpers 50 nach links immer
mehr Radialbohrungen 70 in den Bereich des Ringraumes 58 gelangen, während die Bohrungen
72 von der Wandung der Bohrung 48 abgedeckt bleiben.
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Umgekehrt gelangen bei einer Bewegung des Schieber körpers 50 nach
rechts Bohrungen 72 in den Bereich des Ringraumes 60, während die Bohrungen 70 abgedeckt
sind. Von der in Fig. 1 rechten Wandung der Ringnut 56 gehen Axialbohrungen 74 aus,
die in Radialbohrungen 76 münden. Diese Radialbohrungen 76 sind ebenfalls wieder
auf einer wendelförmigen Linie angeordnet, wobei diese Linie gegensinnig zu der
wendelförmigen Linie der Bohrungen 70 verläuft. In entsprechender Weise gehen von
der linken Wandung der Ringnut 54 axiale Bohrungen 78 aus, die in Radialbohrungen
80 münden. Auch die Radialbohrungen 80 sind auf einer wendelförmigen Linie angeordnet,
die gegensinnig zu der wendelförmigen Linie der Bohrungen 72 verläuft.
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In dem links von der Ringnut 56 liegenden Teil 82 des Schieberkörpers
50 sind Radialbohrungen 84 angeordnet, von denen Axialbohrungen 86 nach links in
Fig. 1 verlaufen, die in der linken Stirnseite des Schieberkörpers 50 münden. Die
Radialbohrungen 84 liegen wieder auf einer wendelförmigen Linie, die gleichsinnig
zu der wendelförmigen Linie der Radialbohrungen 76 angeordnet ist.
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Symmetrisch hierzu ist die Anordnung am anderen Ende des Schieberkörpers
mit einem endseitigen
Teil 88 des Schieberkörpers 50 in welchem
Radialbohrungen 90 auf einer wendelförmigen Linie angeordnet sind, die gleichsinnig
zu der wendelförmigen Linie der Bohrungen 80 verläuft Von den Radialbohrungen 90
gehen Axialbohrungen 92 aus, die in der rechten Stirnseite des Schieberkörpers 50
münden. Die Teile der Bohrung 48 vor den Stirnseiten des Schieberkörpers 50 stehen
mit einem Ölauslaß 94 in Verbindung0 Der Schieberkörper 50 ist von einer Steuerstange
96 her mittels eines Folgekolbensystems verstellbar.
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Zu diesem Zweck ist die Steuerstange 96 mit zwei im-Abstand voneinander
angeordneten Kolben 98 und 100 versehen, die in einem Zylinder 102 gleiten.
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Der Zylinder 102 sitzt seinerseits in einem Kolben 104, der in einem
Zylinder 106 im Gehäuse geführt ist. Der Kolben ist durch eine Hülse 108 mit dem
Schieberkörper 50 verbunden0 Drucköl gelangt über eine Leitung 110 in eine Umfangsausnehmung
112 des kolbens 104 und s-n dort über eine Radialbohrung 114 in einen Ringraum 116o
Der Ringraum steht in nicht dargestellter Weise mit dem Innenraum 118 um die Steuerstange
96 herum und zwischen den Kolben 98 und 100 in Verbindung.
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Bei einer Bewegung der Steuerstange 96 nach links tritt Drucköl aus
dem Raum 118 an dem Kolben 98 vorbei durch eine Radialbohrung 120 in einen Ringraum
122 und über eine Radialbohrung 124 und eine Axialbohrung 126 in den Zylinderraum
128 rechts von dem Kolben 104. Der Kolben 104 und damit die
Hülse
103 und der Schieberkörper 50 werden somit der Steuerstange )b folgend nach links
bewegt. Der Zylinderraum 130 linas von dem Kolben 104 wird über eine Axialbohrung
132, eine Radialbohrung 134, einen Ringruum 1-56 und eine Radialbohrung 138, die
von der in Fig. 1 rechten Kante des Kolbens 100 freigegeben wird, über das Innere
der Hülse 108 und Rohrungen 140 sowie die Verbindun sleitung 142 mit dem Ölauslaß
verbunden.
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In entsprechender Weise wird bei Bewegung der Steuerstange 96 aus
der gezeichneten Stellung heraus nach rechts der Raum 118 mit dem Drucköl über 138,
136, 134 und 132 mit dem Zylinderraum 130 verbunden und der Zylinderraum 128 über
Kanal, 126 Bohrung 124, Ringraum 122 an der linken Kante des Kolbens 98 vorbei,
das Innere der iiölse 108 und die Bohrungen 144 mit dem Ölauslaß 94 verbunden.
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immer Öldruck in der Leitung 110 wird durch einen Öldruckregler 146
geregelt. Dieser Öldruckregler 146 enthält einen Hohlkolben 148 in welchen über
eine Leitung 150 Drucköl aus der Ölzuleitung 10 über eine Radialbohrung 152 eingeleitet
wird. Der Hohlkolben 148 ist Von einer Feder 154 belastet. Die Radialbohrung 152
bildet mit einer Gehäusekante 156 eine veränderbare Drosselstelle. ns stellt im
Inneren des lIohlkolbens 148 ein solcher Druck ein, daß der Kraft der Feder 134
die Waage gehalten wird0 Dieser Druck wird über eine Bohrung 158 auf den Kanal 110
gegeben.
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Die Drosselstelle 12, der Schieber 18 und die druck feder 24 bilden
einen Mengenregler für das dem Scheiber zufließende Drucköl. An dem Schieberkörper
18
des Mengenreglers wirkt auf der einen Stirnseite über Kanal
14 der Öldruck in der Ölzuleitung 1.0. Auf die andere Stirnseite wirkt der verminderte
Öldruck hinter der Drosselstelle 12. An delta Schieberkörper 18 wirkt also der Druckabfall
an der-Drosselstelle 12 der Kraft der Peder 24 entgegen. Das Öl strömt durch die
Bohrungen 32, die Radialbohrung 34, den Ringraum 28, die Bohrungen 36, die Radialbohrung
38 und den Ringraum 30 zu dem Kanal 44.
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Der Schieber stellt sich in eine solche Gleichgewichtslage ein, daß
ein vorgegebener Druckabfall an der Drosselstelle 12 auftritt, was einer vorgegebenen
Strömungsmenge entspricht0 Die Schieber-Drosselstelle wird hier von den hintereinander
geschalteten Kanälen 32 und 36 mit den Radialbohrungen 34 und 38 gebildet, wobei
je nach der Stellung des Schiebers mehr oder weniger Radialbohrungen 34 freigelegt
und die anderen Radialbohrungen abgedeckt sind. Es wird also aucn bei dem Mengenregler
kein Ringspalt gebildet, der bei starker Drosselung sehr schmal werden muß und dann
zu Geräuschbildung Anlaß gibt. Das Drucköl in der Leitung 44 wird bei einer Bewegung
des Schieberkörpers 50 nach links in Fig. 1 über die Kanäle 66 in den Ringraum 58
geleitet, von wo aus es in einen Druckraum des hydraulischen Stellmotors gelangt.
Die Radialbohrungen 76 sind dabei abgedeckt, Dafür werden Radialbohrungen 80 freigelegt,
so daß aus dem anderen Druckraum des hydraulischen Stellmotors über Ringraum 60,
Bohrung 80, Kanäle 78, Ringraum 64, Radialbohrungen 90 und Axialbohrungen 92 Öl
in den Ölauslaß 94 gelangen. Auch hier werden Ring spalte vermieden und ersetzt
durch Radialbohrungen, von denen je nach Stellung des Schieberkörpers 50 mehr oder
weniger freigegeben werden in Verbindung mit
lns verlaufenden Kanälen
z.B. 66.
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Es sind einer Radialbohrung, z.b0 70, zwei solche längs verlaufende
Kanäle 66 zugeordnet. Dadurch erfolgt nochmal eine Aufteilung der Strömung, was
zu einer weiteren Geräuschverminderung führt. Die Spannung des Öls aus dem Druckraum
des hydraulischen Stellmotors zum Ölauslaß 94 erfolgt kaskadenförmig über zwei hintereinander
geschaltete Drosselstellen 80, 78 und 90, 92, was ebenfalls geräuschmindernd wirkt.