DE2303286A1 - Hydraulische steuereinrichtung - Google Patents
Hydraulische steuereinrichtungInfo
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Description
R. 1 3 OO
5.1.1973 My/Gü
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmust erhilf sanmeldung
ROBERT BOSCH GKBH, STUTTGART
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung mit einem zum Steuern eines Verbrauchers geeigneten /Jegeventil,
dessen Steuerglied in einer Feutralstellung wenigstens
eine zum Verbraucher führende Leitung absperrt und ia zwei Arbeitsstellungen wahlweise mit einem Zulauf oder einem Rücklauf
verbindet, und mit einem Umschaltventil zur unmittelbaren Rückleitung des in den Zulauf geförderten Druckmittels
in den Rücklauf und mit einer dem Umschaltventil zugeordneten, vom Steuerglied beeinflußbaren Steuerleitung, in die eine
Drosselstelle geschaltet ist, deren Druckdifferenz an einem
Schließglied des Umschaltventils entgegen der Kraft einer Feder wirksam werden kann.
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- 2 - R. 13 00
Es ist bereits eine derartige Steuereinrichtung bekannt, bei
der die Bewegungen eines Umschaltschiebers hydraulisch beeinflußt
werden. Obwohl hier am Steuerschieber für die Druckmitteilströme
zum Verbraucher und über die Steuerleitung Übergangszonen unterschiedlichen Querschnitts vorhanden sind, läßt
sich in der Praxis keine zufriedenstellende Feinsteuerung erreichen.
Abhängig von der Auslenkung des Steuerschiebers ergeben sich unabhängig von den jeweiligen Verbraucherdrücken
immer so lange Drucküberhöhungen, bis die Summe aus Verbraucherstrom und Steuerstrom dem Pumpenstrom gleicht. Solche bei Steuereinrichtungen
mit Umschaltventilsteuerung auftretenden DrucküberhÖhungen stören die Feinsteuerung entweder beträchtlich
oder belasten die Pumpe in unerwünschter Weise.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Steuereinrichtung mit Umschaltventilsteuerung
zu schaffen, die durch Verwendung einfachster Mittel bessere Feinsteuereigenschaften ergibt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die vom Zulauf
zum Verbraucher führende Verbindung eine zweite Drosselstelle geschaltet ist, die in der Steuerleitung der ersten
Drosselstelle vorgeschaltet sowie zum Umschaltventil parallel geschaltet ist.
Auf diese V/eise können Drucküberhöhungen im Bereich der Feinsteuerung
ganz wesentlich verringert und damit auch die Feinsteuerung als solche verbessert werden. Ferner können die Vorteile
eines das Druckmittel unmittelbar in den Rücklauf leitenden Umschaltventils voll genutzt \>rerden. Beide Eigenschaften
ließen sich bisher nicht kombinieren. Hinzu kommt, daß die verwendeten Mittel keinen nennenswerten Aufwand erfordern und
daß sie in bereits vorhandene Steuereinrichtungen ohne große Änderungen einbaubar sind.
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- 3 - R. 1 3 ° °
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die zweite Drosselstelle einen größeren Durchflußquerschnitt aufweist als die erste
Drosselstelle. Die erwähnten Vorteile kommen dann besonders zur Geltung, wenn mit einem möglichst kleinen Steuerstrom ein
möglichst großer Druckmittelstrom im Bereich des Feinsteuerns
beeinflußt werden kann.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und
der Beschreibung.
Ei:i Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der
Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in
1 eine vereinfacht dargestellte hydraulische Steuereinrichtung, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 den Druckverlauf als Kennlinien abhängig von der Steuerschieberauslenkung bei verschiedenen Verbraucherdrücken
für eine bekannte Einrichtung,
Fig. 3 die Durchflußmenge als Kennlinien abhängig von
der Steuerschieberauslenkung bei verschiedenen Verbraucherdrücken für eine bekannte Einrichtung,
Pig. 4- den Druckverlauf als Kennlinien abhängig von der
Steuerschieberauslenkung bei verschiedenen Verbraucherdrücken
für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung
nach Fig. 1, '
Fig. 5 die Durchflußmenge als Kennlinien abhängig von der
Steuerschieberauslenkung bei verschiedenen Verbraucherdrücken für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung
nach Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung 10, die aus einer Anschlußplatte 11, einem Wegeventil 12 und einer Endplatte
13 besteht.
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- 4 - R. ι 3 O O
Die Anschlußplatte 11 weist ein Umschaltventil 14 auf, das
zwischen einen Zulauf 15 und einen Rücklauf 16 geschaltet ist.
Ein Schließglied 17 des Umschaltventils 14 wird von einer in
einer Druckkammer 18 angeordneten Feder 19 in Richtung Schließstellung gedrückt, in der seine Steuerkante 21 die Verbindung
vom Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zusteuert. Außer dem Zulauf
führt ein verzweigter Kanal 22 vom Zulauf 15 über eine erste Drosselstelle 23 in eine Flanschfläche 24 der Anschlußplatte
10 und in die Druckkammer 18. In den Zulauf 15 ist parallel
zum Umschaltventil 14 und vor den verzweigten Kanal 22 eine zweite Drosselstelle 25 geschaltet. Die zweite Drosselstelle
25 weist einen größeren Durchflußquerschnitt auf als die erste Drosselstelle 24. Ein Druckbegrenzungsventil 26 sichert den
Zulauf 15 zum Rücklauf 16 hin ab. Ferner führt vom Rücklauf 16 ein Rücklaufkanal 27 in die Flanschfläche 24.
Das Wegeventil 12 hat ein Gehäuse 28 mit einer Schieberbohrung 29, die örtlich begrenzt zu einer Zulaufkamner 31, zwei Verbraucherkammern
32, 33j zwei Rücklaufkammern 34-, 35 und zu
zwei nebeneinanderliegenden Steuerkammern 36, 37 erweitert
ist. Die Zulaufkammer 31 hat über ein Rückschlagventil 38
und einen Zulaufkanal 39 mit dem Zulauf 15 in der Anschlußplatte 11 Verbindung; die beiden Rücklaufkammern 3^-, 35 verbindet
ein Kanal 41 miteinander. Ein Durchgangskanal 42 verbindet ferner die Rücklauf kammern 34-» 35 mit dem Rücklaufkanal
27 -;.n der Anschlußplatte 11. Ein Kanal 43 verbindet die Steuerkiimmer
36 mit dem verzweigten Kanal 22 in der Anschlußplatte. Von der Steuerkammer 37 führt ein Kanal 44 in die der
Endplatte 13 zugewandte Flanschfläche. In der Schieberbohrung 29 ist ein Steuerschieber 45 gleitend geführt; an zwei Kolbenabschnitten
46, 47 weist er Steuerkanten 48 mit Feinsteuerfasen 49 zum Steuern von Druckmittel zu und von einem doppeltwirkenden
Verbraucher auf. Zwei zusätzliche Kolbenabschnitte 51, 52 weisen Steuerkanten 53 mit Feinsteuerfasen 5^- zum
Steuern eines Steuerstromes auf. Eine doppeltwirkende Rückhol-
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einrichtung 55 zentriert den Steuerschieber 45 in Neutralstellung,
aus der er nach beiden Seiten in Arbeitsstellungen auslenkbar ist.
Die Endplatte 13 v/eist einen Kanal 56 auf, der den Kanal 44
und den Durchgangskanal 42 im Wegeventil 12 miteinander verbindet. Der verzweigte Kanal 22, die Kanäle 4-3, 4-4-, die Steuerkammern
36, 37 und der Kanal 56 sind Teil einer vom Zulauf
15 zum Rücklauf 16 führenden Steuerleitung 57·
Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt:
In der gezeichneten Neutralstellung des Steuerschiebers 4-5 kann
ein Teil des in den Zulauf 15 geförderten Druckmittels über die erste Drosselstelle 23 und die offene Steuerleitung 57 in den
Rücklauf 15 strömen. Die an der ersten Drosselstelle 23 entstehende
Druckdifferenz drückt das Schließglied gegen die Feder
19 in eine offene Stellung, so daß der größte Teil des Druckmittels vom Zulauf 15 weitgehend ungedrosselt unmittelbar
in den Rücklauf 16 strömt. Der Druckmittelstrom über die
Steuerleitung wird von der ersten Drosselstelle 23 in Verbindung mit dem Umschaltventil 14- weitgehend konstant gehalten.
Bei Auslenkung des Steuerschiebers 4-5 nach rechts drosselt eine
Steuerkante 53 mit Feinsteuerfase 5^ den Druckmittelstrom
in der Steuerleitung 57 an. Damit steigt auch der Druck im
Drui.kraum 18 und somit auch der Druck im Zulauf 15· Übersteigt
nun der Druck im Zulauf 15 die Summe aus Verbraucherdruck und Widerstand am Rückschlagventil 38, so fließt Druckmittel vom
Zulauf 15 über .die zweite Drosselstelle 25, den Zulaufkanal'
39) die Zulaufkammer 31>
vorbei an der Steuerkante 48 des Kolbenabschnitts 47 in die Verbraucherkammer 33· Gleichzeitig
kann vom Verbraucher zurückströmendes Druckmittel von der anderen Verbraucherkammer 32 in die Rücklaufkammer 34 und zum
Rücklauf 16 abströmen. Durch den zum Verbraucher fließenden Druckmittelstrom entsteht eine zusätzliche Druckdifferenz an
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- 6 - R. 1 3 O O
der nun stärker zur Wirkung kommenden zweiten Drosselstelle
25· Da der gesamte Druckabfall beider Drosselstellen 25, 23
von der Feder 19 bestimmt wird und daher konstant bleibt, bewirkt der zum Verbraucher abströmende Druckmittelstrom,
daß der Steuerstrom über die erste Drosselstelle 23 kleiner
wird, als es ohne die zweite Drosselstelle 25 der Fall wäre.
Dies täuscht einen größeren Öffnungsquerschnitt in der Steuerleitung 57 vor, als es an der Steuerkante 53 tatsächlich
der Fall ist. Dies hat ein verringertes Zusteuern der Verbindung von Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zur Folge und damit einen
verminderten Druckaufbau im Zulauf 15» wodurch Drucküberhöhungen wesentlich wirksamer, als dies bisher möglich war,
verhindert werden.
Wie Fig. 4- näher zeigt, verläuft der geschilderte Anstieg des Drucks ρ im Zulauf 15 abhängig von der Auslenkung s des
Steuerschiebers 4-5 nach der Linie 61 und abhängig von den
jeweiligen Verbraucherdrücken nach den Linien 62 bis 65· Die Drucküberhöhung beim Übergang von der Linie 61 in die Linien
62 bis 65 ist dabei durch den Einfluß der zweiten Drosselsteile 25 relativ gering; dieser Einfluß wird mit zunehmender
Steuerschieberauslenkung stärker.
Fig. 2 zeigt als Vergleich die entsprechenden Kennlinien 66 bis 69 für eine bekannte Steuereinrichtung, die keine erfindungsgeinäße
zweite Drosselstelle 25 aufweist. Der Druckanstieg verläuft längs der Kennlinie 61 bei niedrigem Verbraucherdruck
bis zu einem Vielfachen des Verbraueherdrucks, bevor
er gemäß der Kennlinie 66 wieder auf den vorgegebenen Verbraucherdruck sinkt. Bei hohem Verbraucherdruck führt die
Drucküberhöhung zu einem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils, wie es die Abflachung in der Kennlinie 69 erkennen läßt.
Die Fig. 3 und 5 zeigen den Verlauf der Durchflußmenge Q abhängig
von der Steuerschieberauslenkung s bei einer bekannten
bzw. der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und bei den verschiedenen
Verbraucherdrücken wie nach den Fig. 2 bzxtf. 4-.
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- 7 - R. ι 3 O ©
Die Kennlinien in Fig. 5 zeigen einen wesentlich flacheren
Verlauf als die vergleichbaren -Kennlinien in Fig. 3j da der
Einfluß der Drucküberhöhungen durch die zweite Drosselstelle 25 weitgehend ausgeschaltet wird. Die Feinsteuerung arbeitet
somit wesentlich feinfühliger als bei bekannten Einrichtungen.
Der Steuerschieber 4-5 kann auch bei Auslenkung in die ändere Arbeitsstellung in gleicher Weise zusammen mit dei? Umschaltventil
eine Feinsteuerung bewirken.
Selbstverständlich kann bei der Steuereinrichtung 10 das Schließglied 17 zusammen mit dem Druckbegrenzungsventil 25
ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil bilden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Ebenso sind andere Wegeventilbauarten
möglich; so kann z. B. anstelle des gezeigten Wegeventils mit Längsschieber ein solches mit Sitzventilkörpern
treten. Bei beiden Bauarten des Wegeventils ist es gleichgültig, ob die gevriinschten Steuerfunktionen mit einem
einzigen Steuerglied oder mit zwei, räumlich voneinander getrennten Steuergliedern erreicht wird.
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Claims (8)
1. Steuereinrichtung mit einem zum Steuern eines Verbrauchers geeigneten Wegeventil, dessen Steuerglied in einer Neutralstellung
wenigstens eine zum Verbraucher führende Leitung absperrt und in zwei Arbeitsstellungen wahlweise mit einem
Zulauf oder einem Rücklauf verbindet, und mit einem Umschaltventil
zur unmittelbaren Rückleitung des in den Zulauf geförderten Druckmittels in den Rücklauf und mit einer dem
Umschaltventil zugeordneten, vom Steuerglied beeinflußbaren Steuerleitung, in die eine Drosselstelle geschaltet ist,
deren Druckdifferenz an einem Schließglied des Umschaltventils
entgegen der Kraft einer Feder v/irksam vier den kann,
dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Zulauf (15) zum Verbraucher führende Verbindung eine zweite Drosselstelle (25)
geschaltet ist, die in der Steuerleitung (57) der ersten Drosselstelle (23) vorgeschaltet sowie zum Umschaltventil
(14) parallel geschaltet ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (25) einen größeren Durchfltißquerschnitt
aufweist als die erste Drosselstelle (23)·
3· Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerglied als längsbeweglicher Steuer-
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- 9 - R. 1
3 O O
schieber (45) ausgebildet ist, der zum Feinsteuern des Druckmittelstroms in der Steuerleitung (57) geeignete
Übergangszonen (54) veränderlichen Querschnitts aufweist.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerschieber (45) zum Steuern des Druckmittelstroms
zum Verbraucher geeignete Übergangszonen (49) veränderlichen Querschnitts aufweist.
5- Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der zweiten
Drosselstelle (25) mindestens eine solche Größe aufweist, daß bei abgesperrter Steuerleitung (57) und maximalem Druckmittelstrom
zum Verbraucher die aus dem Druckabfall an der zweiten Drosselstelle (25) sich ergebende Kraft auf das
Schließglied des Umschaltventils (14) kleiner ist als die Kraft der Feder (19).
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der zweiten Drosselstelle (25)
eine solche Größe aufweist, daß die Kraft auf da.s Schließglied des Umschaltventils (14) nur geringfügig kleiner ist
als die Kraft der Feder (19). A
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L e e r s e i t e
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