DE3402508A1

DE3402508A1 - Verstaerkerstufenventil fuer eine hydraulische zweistufen-regeleinrichtung

Info

Publication number: DE3402508A1
Application number: DE19843402508
Authority: DE
Inventors: Wayne R. Bloomington Minn. Anderson
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1984-08-30
Also published as: JPS59164403A; GB8404785D0; IT8447750A0; AU545487B2; SE8400267L; US4537220A; FR2541736B1; SE459356B; AU2442084A; IT1180670B; CA1217406A; GB2136161B; GB2136161A; SE8400267D0; FR2541736A1

Description

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Sunds trand Corporation Rockford, Illinois 6 1125, V.St.A.

Verstärkerstufenventil für eine hydraulische Zweistufen-Regeleinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstärkerstufenventil, das in einer hydraulischen Zweistufen-Regeleinrichtung verwendbar ist, wobei eine erste Vorsteuerstufe einen Differenzdruck liefert, der die verbesserte Verstärkerstufe beaufschlagt, die zwei geregelte Ausgänge hat, die parallel an eine Last, etwa einen Hydraulikzylinder oder eine weitere Ventilstufe, anlegbar sind.

Hydraulische Zweistufen-Regeleinrichtungen sind allgemein bekannt; dabei erzeugt eine erste Vorsteuerstufe Strömungs-oder Druckstellsignale, die ihrerseits eine Verstärkerstufe beaufschlagen, die entweder den Fluidstrom in größeren Mengen regelt oder steuert, als die Vorsteuerstufe verarbeiten kann, oder die den Fluiddruck mit Druckpegeln steuert oder regelt, die über den durch die Konstruktion gegebenen Fähigkeiten des Vorsteuerstufen-Ventils liegen. Der geregelte Strömungs- oder Druckausgang des Verstärkerstufenventils wird dann dazu genutzt, eine Last, etwa eine dritte Steuerstufe oder eine andere hydraulische Vorrichtung, zu betreiben. Bei vielen dieser Zweistufen-Regeleinrichtungen ist der Eingang zur Verstärkerstufe eine Differenzströmung, während der Ausgang der Verstärkerstufe

entweder eine Differenzströmung oder ein Differenzdruck; ist. Viele der bekannten Einrichtungen erfordern irgendeine mechanische Rückführung entweder zwischen der Versfärkerstufe und der Vorsteuerstufe oder zwischen der Last und der Vorsteuerstufe.

Eine bekannte Einrichtung verwendet eine Vorsteuerstufe für die Druckregelung (ÜS-PS 4 362 182). Der Ausgang dieses druckregelnden Vorsteuerventils ist ein Differenzdruck zwischen zwei Steuerkanälen, wobei der Differenzdruck durch die Stellung einer Prallplatte zwischen zwei Düsen erzeugt wird, die den von der von einer Versorgung kommenden Strömung durch die Düsen erzeugten Gegendruck regelt. Dieses Vorsteuerstufenventil mit seinem Differenzdruck-Ausgang wird dazu genutzt, ein Vierwege-Verstärkerstufenventil zu steuern, das einen einzigen Steuerbzw. Ventilschieber aufweist, der die Verbindung von zwei geregelten Ausgängen mit einer Hochdruck-Fluidversorgung und mit einem Niedrigdruck-Behälter oder Strömungsrücklauf moduliert. Bei einer zur Strömungsregelung dienenden Ausführungsform eines solchen Zweistufenventils wird der einzige Steuerschieber durch einen Kraftausgleich positioniert, der durch zwei Vorsteuerventil-Signale und zwei entgegengesetzt wirkende Federn erzeugt wird. Bei einer zur Druckregelung dienenden Ausführungsform eines solchen Zweistufenventils wird der einzige Steuerschieber durch einen Kraftausgleich positioniert, der durch zwei Vorsteuerventil-Signale und zwei Rückführungssignale von den beiden geregelten Ausgängen erzeugt wird. Damit werden der einzige Steuerschieber und somit alle daran befindlichen kritischen Strömungs-Steuerkanten, die relativ zueinander starr positioniert sind, sämtlich durch die Gesamtkombination der an das Verstärkerstufenventil angelegten Kräfte gesteuert.

Der einzige Steuerschieber eines Vierwegeventils muß wenigstens vier kritische Strömungs-Steuerkanten aufweisen. Für jeden der beiden geregelten Ausgänge muß der Steuerschieber zwei kritische Steuerkanten aufweisen, deren eine die Verbindung mit der

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Hochdruckversorgung und deren andere die Verbindung mit einem Rücklaufkanal steuert. Da diese vier kritischen Strömungs-Steuerkanten sich sämtlich an einem einzigen Ventilschieber befinden, müssen alle vier Kanten gemeinsam bewegt werden, und somit kann keine gesonderte Verstellung der kritischen Kanten für einen Ausgang relativ zu den kritischen Kanten für den anderen Ausgang erfolgen. Daher bewirkt jede Nulleinstellung des Ventils für einen ersten Ausgang der Verstärkerstufe automatisch die gleiche Nulleinstellung (oder auch Fehleinstellung) für den Ausgang der zweiten Verstärkerstufe. Ferner müssen für jeden Ausgang die kritischen Kanten, die den Hochdruckversorgungs- und den Strömungsrücklauf-Anschluß steuern, relativ zueinander maschinell bearbeitet werden, und diese Bearbeitung unterliegt extrem kritischen Toleranzen. Da jedoch beide Ausgänge denselben Steuerschieber benützen, müssen alle vier kritischen Kanten relativ zueinander unter Einhaltung äußerst kleiner Toleranzen bearbeitet werden.

Die Erfindung richtet sich auf die Verwendung von zwei verschiebbaren Ventilgliedern in einem Verstärkerstufenventil eines Servoverstärkers, wobei jedes Ventilglied gesondert einen von zwei geregelten Ausgängen regelt und wobei jedes Ventilglied mit wenigstens einem Stelldruck vom Vorsteuerstufenventil beaufschlagt wird.

Bei Verwendung von zwei gesonderten, leicht maschinell zu bearbeitenden Ventilgliedern wird ein kostengünstiges, leicht herstellbares Verstärkerstufenventil erhalten, das im Vergleich zu bekannten Vierwege-Verstärkerventilen sehr gut funktioniert. Ein solches Verstärkerstufenventil kann ferner zwei kurze Bohrungen aufweisen und relativ kompakt gebaut sein.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Verstärkerstufenventils unter Verwendung jeweils eines gesonderten Ventilglieds zur Regelung jeweils eines von zwei Verstärkerstufen-Ausgängen, wobei jedes Ventilglied nur eine kritische Abmessung aufweist, die zwei Strömungs-Steuerkanten voneinander

trennt, deren eine den Anschluß an eine Hochdruckversorgung und deren andere den Anschluß an einen Strömungsrücklauf steuert, wobei ferner die maschinelle Bearbeitung dieser einen Abmessung gegenüber der Bearbeitung der kritischen Kanten des anderen Ventilglieds unkritisch ist. Dabei sollen ferner zwei gesonderte Ventilglieder in einem Verstärkerstufenventil verwendet werden, wobei jedes Ventilglied, das jeweils einen gesonderten Ausgang regelt, einzeln relativ zu seinem Ausgang justierbar ist, ohne daß dadurch die Justierung des zweiten Ventilglieds relativ zu dessen Ausgang beeinflußt wird. Dabei sollen gesonderte Ventilglieder zur individuellen Regelung von zwei Ausgängen für ein Verstärkerstufenventil verwendet werden, wobei jedes Ventilglied individuell nur durch die Kräfte steuerbar ist, die zur Erzeugung der Regelfunktion erforderlich sind, und nicht mit Kräften beaufschlagt wird, die ausschließlich für die Steuerung des jeweils anderen Ventilglieds erforderlich sind. Dabei werden zwei einzelne Ventilglieder zur Regelung von zwei Ausgängen eines Verstärkerstufenventils eingesetzt, wobei jedes Ventilglied von geringerer Masse als ein einzelnes Ventilglied, das beide Ausgänge regelt, ist, so daß jedes der beiden Ventilglieder schneller auf daran angelegte Kräfte ansprechen und dadurch die Ansprechzeit des Systems verkürzt werden kann. Ferner soll ein Zweistufen-Druckregelventil angegeben werden, bei dem die Verstärkerstufe einen Differenzdruck zwischen zwei Ausgängen erzeugt, deren jeder durch ein gesondertes Ventilglied geregelt wird, und bei dem der Rückführungsdruck von jedem Ausgang nur das Ventilglied beaufschlagt, das diesen Ausgang regelt. Dadurch, daß der Rückführungsdruck auf einen verringerten Querschnittsbereich des Ventilglieds wirkt, kann der geregelte Ausgangsdruck relativ zu einem Eingangs-Stellsignal verstärkt werden. Durch Vorsehen gesonderter Ventilglieder zur Regelung jedes Verstärkerstufen-Ausgangs kann auch die Rückführungsverstärkung zwischen den beiden Ausgängen geändert werden.

Das Verstärkerstufenventil nach der Erfindung für eine hydraulische Zweistufen-Regeleinrichtung mit einem Vorsteuerstufen-Signal umformer, der ein Eingangssignal in ein erstes Signal und ein zweites Signal umformt, und mit einer Druckfluidversorgung und einem Strömungsrücklauf, dessen Druck niedriger als derjenige der Druckfluidversorgung ist, ist gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Ventilglied, die in einer ersten bzw. einer zweiten Ventilkammer jeweils unabhängig verschiebbar sind, durch einen ersten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang in Fluidverbindung mit der ersten Ventilkammer, durch einen zweiten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang in Fluidverbindung mit der zweiten Ventilkammer, wobei die beiden Verstärkerstufen-Ausgänge parallel an eine Last anlegbar sind, durch Leitungen zum Anlegen des ersten Signals an wenigstens eines der Ventilglieder zwecks Verschiebung desselben gegen eine erste Vorspannkraft, und durch Leitungen zum Anlegen des zweiten Signals an wenigstens das andere Ventilglied zwecks Verschiebung desselben gegen eine zweite Vorspannkraft, wobei die Druckversorgung und der Strömungsrücklauf an beide Ventilkammern angeschlossen sind, so daß die Verschiebung des ersten und des zweiten Ventilglieds die Fluidverbindung des ersten und des zweiten Ausgangs der Verstärkerstufe von der Druckversorgung und zum Strömungsrücklauf regelt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des zweiteiligen

Verstärkerstufenventils nach der Erfindung, das als Strömungsregler eingesetzt wird;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines als Strömungsregler eingesetzten bekannten Einzelschieber-Verstärkerstufenventils;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das zweiteilige Verstärkerstufenventil nach der Erfindung, das als Strömungsregler eingesetzt wird;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie 4-4 von Fig. 3 durch die zweiteilige Verstärkerstufe;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm des zweiteiligen Verstarkerstufenventils als Druckregler;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines bekannten Einzelschieber-Verstärkerstufenventils für die Druckregelung;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des zweiteiligen Verstarkerstufenventils nach der Erfindung für die Druckregelung;

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 von Fig. 7; und

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Abwandlung des zweiteiligen Verstarkerstufenventils für die Druckregelung nach Fig. 7, wobei eine Druckverstärkung vorgesehen ist.

Das Verstärkerstufenventil mit zwei Ventilgliedern kann sowohl für eine Zweistufen-Strömungsregelung als auch eine Zweistufen-Druckregelung eingesetzt werden. Die Fig. 1-4 veranschaulichen die Zweistufen-Strömungsregelung, wogegen die Fig. 5-9 die Zweistufen-Druckregelung zeigen.

Gemäß Fig. 1 wird der Zweistufen-Strömungsregelventileinrichtung Druckfluid von einer Pumpe 10 über Leitung 12 zugeführt. Diese Hochdruckversorgung ist mit Pg bezeichnet. Ferner ist eine Rücklaufleitung 14 vorgesehen, die einen niedrigeren Druck als Ps führt und entweder zu einem Behälter oder einem Sumpf (oder einem anderen Niederdruckbereich) entweder direkt oder durch die Pumpe 10 führt. Dieser Strömungsrücklauf ist im folgenden mit Prp bezeichnet.

Die Hochdruckversorgung Pg und der Strömungsrücklauf P-p sind an eine Differenzdruck-Regelvorrichtung 16 angeschlossen, die ein Eingangssignal 18 dazu nutzt, zwei Ausgangsdrucksignale C-j bzw. 0-2 in den Leitungen 20 bzw. 22 zu erzeugen. Aufbau und Funktionsweise einer Ausfuhrungsform einer solchen Regelvorrichtung 16 sind in der US-PS 4 362 182 beschrieben. Hierbei

ist zu beachten, daß diese Vorsteuerstufen-Regelvorrichtung eher als Druckregelung anstatt als Strömungsregelung wirkt. Dieses druckregelnde Vorsteuerstufenventil wird nachstehend mit PCP bezeichnet.

Die Hochdruckversorgung Pg ist ferner über Leitungen 12¹ und 12" mit einem ersten Verstärkerstufenventil 24 und einem zweiten Verstärkerstufenventil 26 verbunden. In gleicher Weise ist der Strömungsrücklauf P<p ebenfalls mit dem ersten und dem zweiten Verstärkerstufenventil 24 bzw. 26 über Leitungen 14' bzw. 14" verbunden. Das erste Verstärkerstufenventil 24 hat einen strömungsgeregelten Ausgang F^, der an eine Last 30 angelegt ist. Das zweite Verstärkerstufenventil 26 hat einen strömungsgeregelten Ausgang Fq, der ebenfalls über Leitung an die Last 30 gelegt ist. Das erste Verstärkerstufenventil ist durch Federn 34 und 36 in eine Mitten- oder Nullage beaufschlagt, und das zweite Verstärkerstufenventil 26 ist ebenfalls durch Federn 38 und 40 in eine Mitten- oder Nullage beaufschlagt. Das erste Drucksignal C-|_{E des PCP} ^₆ wird über Leitungen 20, 20' und 20" an beide Verstärkerstufenventile angelegt, wogegen das zweite Drucksignal C2 über Leitungen 22, 22' und 22" an die entgegengesetzten Enden der beiden Ventile angelegt wird.

Es ist somit ersichtlich, daß, wenn ein Eingangssignal 18 die Erzeugung eines Hochdrucksignals C-) und eines Niederdrucksignals C 2 durch das PCP 16 bewirkt, die angelegten Drücke das Verstärkerstufenventil 24 nach links verschieben, während das Verstärkerstufenventil 26 nach rechts verschoben wird. Eine Verschiebung des ersten Ventils 24 nach links verbindet die Hochdruckversorgung Pg von Leitung 12¹ mit dem Ventilausgang F^ von Leitung 28. Eine Verschiebung des zweiten Ventils 26 nach rechts verbindet den Strömungsrücklauf P_T von Leitung 14" mit dem zweiten Ventilausgang F_B von Leitung 32. Somit wird der Last 30 eine Differenzströmung zugeführt, wobei die Strömung F^ in Leitung 28 zur Last hin und die Strömung Fg in Leitung 32 von der Last weg gerichtet ist. Eine solche Regelung nutzt die

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Verstärkerstufenventile 24 und 26 dazu, für eine größere Strömungskapazität als diejenige des PCP 16 zu sorgen. Eine Umkehr des Differenzdrucks durch das PCP 16 würde dazu führen, daß das Signal C2 höheren Druck als das Signal C-) hat, so daß die Arbeitsweise gegenüber der vorstehend erläuterten umgekehrt ist. Wenn die beiden Signale C-| und C2 gleichen Druck aufweisen, sind die beiden Verstärkerstufenventile 24 und 26 von den Federn in ihre Nullagen beaufschlagt, so daß keine Differenzströmung zur Last 30 stattfindet.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Einrichtung mit einem einzigen Steuerschieber 44, der in einer Bohrung 46 axial verschiebbar ist und als Vierwegeventil wirkt, um die Ausgänge F^ und F3 dadurch zu regeln, daß die Strömungsverbindung zwischen der Druckversorgung Pg und dem Strömungsrücklauf P^ geregelt wird. Der Steuerschieber 44 ist durch Federn 48 und 50, die jeweils eine Einstellvorrichtung 52 bzw. 54 aufweisen, in eine Mittenoder Nullage beaufschlagt. Die Steuersignale C-| und C2 des PCP 16 werden an die Bohrung 46 stromaufwärts der Enden des Steuerschiebers 44 angelegt. Die Steuersignale Ci und C2 sorgen für einen Differenzdruck, der die Lage des Steuerschiebers 44 in der Bohrung 46 ändert. Der Steuerschieber 44 weist drei Steuerflächen auf, die Steuerkanten 56, 58, 60 und 62 bilden. Die Steuerkanten 56 und 62 steuern die Verbindung der Ausgänge F^ bzw. Fg mit der Hochdruckversorgung Pg. Die Steuerkanten 58 und 60 der mittleren Steuerfläche steuern die Strömungsverbindung der Ausgänge F^ und Fß mit dem Strömungsrücklauf P>p. Die relative Positionierung der Steuerkanten wird, wie auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist, durch maschinelles Bearbeiten erhalten und ist hinsichtlich der Erzielung der richtigen Strömungseigenschaften sehr kritisch. Da sämtliche vier Steuerkanten des bekannten Ventils an einem einzigen Steuerschieber durch Bearbeiten ausgebildet sind, sind sie in bezug aufeinander unveränderlich und verlangen außerdem kritische Bearbeitungsvorgänge, um eine richtige Positionierung jeder Steuerkante relativ zu den drei anderen Steuerkanten zu gewährleisten.

Die Fig. 3 und 4 sind Schnittansichten des verbesserten Verstärkerstufenventils für die Strömungsregelung, wobei die beiden Verstärkerstufenventilglieder 24 und 26 anstatt eines einzigen Steuerschiebers verwendet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Ventilglieder 24 und 26 als Steuerschieber ausgebildet, die in kurzen parallelen Bohrungen 64 und 66 axialverschiebbar sind, wobei sich diese Bohrungen von einem Ende eines kompakten Verstärkerstufenventilgehäuses 68, das direkt unter dem PCP 16 angeordnet ist, zum anderen Ende desselben erstrecken. Der erste Steuerschieber 24 weist eine erste Fläche 70 mit einer Steuerkante 72 für die Strömung und eine zweite Fläche 74 mit einer Steuerkante 76 für die Strömung auf. Der zweite Steuerschieber 26 weist einee erste Fläche 78 mit einer Steuerkante 80 für die Strömung und eine zweite Fläche82 mit einer Steuerkante 84 für die Strömung auf. Zwischen den Flächen der Ventilschieber 24 und 26 sind mit den Ventilbohrungen 64 und 66 mittig Ausgangsleitungen 28 und 32 für die Strömungsregelung verbunden. Dieses kompakte Ventilgehäuse 68 mit den beiden parallelen Bohrungen braucht nur von seinen beiden Enden her maschinell bearbeitet zu werden und nicht von vier Flächen her, wie das bei dem bekannten einzigen Steuerschieber gemäß Fig. 2 der Fall ist.

Die Steuerschieber 24 und 26 sind in den Bohrungen 64 und 66 in Axialrichtung durch die Federn 34, 36, 38 und 40 positioniert, die in bezug auf Fig. 1 bereits erwähnt wurden. Die beiden unteren Federn 34 und 40 sind durch Stopfen 86 und 88 verstellbar, die an den Enden der Bohrungen 64 und 66 eingeschraubt sind und ferner jeweils Schlitze zur Aufnahme eines Schraubendrehers aufweisen. Das erste Stellsignal C-j des PCP 16 wird an die oberen Enden beider Ventilbohrungen 64 und 66 angelegt, so daß die Steuerschieber 24 und 26 nach unten beaufschlagt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Leitung 20· mit dem oberen Ende der Bohrung 64 verbunden, während die Leitung 20" das obere Ende der Bohrung 64 mit dem oberen Ende der Bohrung 66 verbindet. In gleicher Weise wird das Signal C2

des PCP 16 an die unteren Enden beider Bohrungen 64 und 66 durch die Leitungen 22' und 22" angelegt. Die Leitung 22" ist in Fig. 4 nicht zu sehen, da sie unter der Querschnittslinie 4-4 liegt.

In dem Ventilgehäuse 68 ist mittig der Strömungsrücklauf P^ vorgesehen, der mit der Bohrung 64 angrenzend an die Kante 70 über Leitung 14' und mit der Bohrung 66 angrenzend an die Kante 82 über Leitung 14" verbunden ist. Hinter dem Strömungsrücklauf Pf in Fig. 3 versteckt ist die Leitung für die Hochdruckversorgung Ps angeordnet, die mit der Bohrung 64 angrenzend an die Kante 74 über Leitung 12¹ und mit der Bohrung 66 angrenzend an die Kante 78 über Leitung 12" verbunden ist (vgl. Fig. 1). Somit ist ersichtlich, daß die Steuerkanten 72 und 84 die Strömungsverbindung der Ausgänge F^ bzw. Fq mit dem Strömungsrücklauf Pip steuern, während die Steuerkanten 7 6 und 8 0 die Strömungsverbindung der Ausgänge F^ bzw. Fg mit der Hochdruckversorgung Ps steuern. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Stege der Ventilschieber mit über den Gesamtumfang verlaufenden Steuerkanten ausgebildet, die mit dem Gesamtumfang der Kanäle von Ps und P^ zusammenwirken. Dies erfordert für eine stabile Ventilfunktion die Verwendung steifer Zentrierfedern. Wenn Federn mit geringerer Steifigkeit eingesetzt werden, können die Strömungssteuerkanten (oder -einlasse) konisch verjüngt oder eingekerbt ausgebildet sein, so daß sich eine allmähliche Öffnung ergibt, aber dies verlangt auch einen längeren Ventilhub zum vollständigen Öffnen und Schließen der Kanäle.

Eine Erhöhung des Signals C-| von der PCP 16 und damit eine Verminderung des Signals C2 hat zur Folge, daß die Ventilschieber 24 und 26 gegen die Kraft der Federn 34 und 40 abwärts verschoben werden (in Fig. 3). Dadurch wird der Verstärkerstufen-Ausgang F& an die Hochdruckversorgung Ps und der Ausgang Fg an den Strömungsrücklauf Prp angeschlossen. Eine Druckumkehr zwischen C-j und C2 hat die entgegengesetzte Wirkung, daß nämlich beide Ventilschieber gegen die Kraft der Federn 36 und

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38 gehoben und die Strömungsverbindungen der Ausgänge F^ und Fg relativ zu der Hochdruckversorgung Pg und dem Strömungsrücklauf Pt umgekehrt werden. Die Widerstandskraft der Federn gegen die Bewegung der Ventilschieber hat eine Erhöhung der Steuerdrücke C-] und C2 zur Folge, so daß eine weitere Verschiebebewegung der Ventilschieber erzeugt wird. Dadurch ergibt sich eine Druckrückführung zum PCP 16.

Es ist ersichtlich, daß jeder Ventilschieber nur zwei Strömungsregelkanten, und zwar die Kanten 72 und 76 für den Ventilschieber 24 und die Kanten 80 und 84 für den Ventilschieber 26, aufweist. Vom Gesichtspunkt der maschinellen Bearbeitung ist es wesentlich einfacher, kritische Toleranzen für nur eine kritische Dimension je Ventilschieber einzuhalten, als mehrere Dimensionen vorsehen zu müssen, die sämtlich kritische Abstände von einer bestimmten strömungsregelnd wirkenden Kante haben müssen, wie das bei dem bekannten einzigen Ventilschieber von Fig. 2 der Fall ist. Ferner geht aus Fig. 3 hervor, daß die die beiden Ventilschieber 24 und 26 positionierenden Federn jeweils einzeln durch die beiden Gewindestopfen 86 und 88 verstellbar sind. Dadurch kann jeder Ventilschieber 24 und 26 individuell zentriert oder axial in eine Nullage verschoben werden, ohne daß die Nullage des anderen Ventilschiebers dadurch beeinträchtigt wird. Bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. 2 ist dies natürlich ausgeschlossen, da beide Verstellmechaniken 52 und 54 eine Bewegung des Steuerschiebers 44 zur Folge haben.

Ferner kann die Verstellung der beiden Gewindestopfen 86 und 86 dazu genutzt werden, den Nulldruck (oder den Anfangs-Öffnungspunkt der Ventile) und den Unempfindlichkeitsbereich der Ventile zu justieren. Wie bereits erwähnt, kann jeder Ventilschieber für sich in seine eigene Nullage eingestellt werden. Die Kompression jeder unteren Feder hat eine gleiche Kompression der oberen Feder zur Folge, wodurch immer ein Federkraftausgleich an jedem Ventilschieber aufrechterhalten wird. Eine Aufwärtsbewegung des Stopfens 86 und eine Abwärtsbewegung des

Stopfens 88 bewirkt, daß sich die Ventilschieberkanten 72 und 84 näher zu dem Anschluß zum Strömungsrücklauf P^ bewegen, wodurch der Nulldruck verringert wird. Dies erfordert auch einen vergrößerten Hub für beide Ventilschieber zum Erreichen der Hochdruckversorgung Pß, wodurch der Unempfindlichkeitsbereich vergrößert wird. Eine entgegengesetzte Einstellung der beiden Gewindestopfen 86 und 88 erhöht den Nulldruck, so daß die Ventilschieberkanten 76 und 80 nunmehr näher an ihren Verbindungspunkt mit der Hochdruckverksorgung Ps bewegt wurden. Dadurch wird auch der Unempfindlichkeitsbereich verkleinert, da ein geringerer Ventilschieberhub erforderlich ist, um eine Strömungsverbindung mit der Hochdruckversorgung Ps zu bewirken.

Versuche haben ferner gezeigt, daß die Last-Strömungs-Kurve der Doppelschieber-Ausführungsform nach Fig. 3, also die Ausgangsströmung gegen den von der Last erzeugten Differenzdruck, relativ flach oder linear ist im Vergleich zu der Last-Strömungs-Kurve der bekannten Einzelschieber-Vorrichtung. Somit werden durch den Einsatz von zwei gesonderten Ventilschiebern erhebliche Vorteile erzielt, wobei jeder Schieber einen einzigen Ausgang des Verstärkerstufenventils in einer Zweistufen-Strömungsregelvorrichtung steuert.

Aufgrund der relativ großen Schieberventile verstärkt das Verstärkerstufenventil zur Strömungsregelung die Strömungsleistung des Vorsteuerventils und liefert einen Differenz-Strömung sausgang, der der Druckdifferenz zwischen den Signalen Ci und C 2 proportional ist. Der Strömungsausgang der Verstärkerstufe ist besonders zur Ansteuerung von Lasten wie etwa einem Hydraulikzylinder oder -kolben nützlich. Daher ist als Last 30 in Fig. 3 ein Kolben dargestellt.

Die Fig. 5-9 zeigen eine Zweistufen-Druckregelung.

Das Schema von Fig. 5 zeigt, daß der Zweistufen-Druckregelventileinrichtung Druckfluid von einer Pumpe 110 zuführbar ist, so daß eine Druckversorgung Ps erhalten wird, die über Leitungen 112, 112' und 112" mit einem PCP 116 sowie einem ersten und einem zweiten Verstärkerstufenventil 124 und 126 verbunden ist. Gleichermaßen ist ein Stromungsrücklauf Prp von diesen Stellelementen vorgesehen, der über Leitungen 114, 114' und 114" führt. Das PCP 116 führt ein Eingangssignal 118, das zwei Druckausgangssignale C-| und C2 in Leitungen 120 und 122 erzeugt. Bei der Strömungsregeleinrichtung nach Fig. 1 werden die Stellsignale C-\ und C2 beiden Ventilen zugeführt. Bei der Druckregeleinrichtung nach Fig. 5 wird jedoch C-j nur an das erste Verstärkerstufenventil 124 über Leitung 120 angelegt, und das zweite Drucksignal C2 wird nur dem zweiten Verstärkerstufenventil 126 über Leitung 122 zugeführt.

Das erste Verstärkerstufenventil 124 hat einen Ausgang P^, der über Leitung 128 an die Last 130 angeschlossen ist, während das zweite Verstärkerstüfenventil 126 einen Ausgang Pg hat, der über Leitung 132 an die Last 130 angeschlossen ist. Diese beiden Ausgänge sind mit Pa und Pg bezeichnet, weil sie im Gegensatz zu den Ausgängen F^ und Fg der Regeleinrichtung von Fig. 1 nicht strömungs-, sondern druckgeregelt sind. Rückführleitungen 129 und 133 verbinden die Ausgangsleitungen 128 bzw. 132 mit dem ersten bzw. dem zweiten Verstärkerstufenventil 124 bzw. 126. Es ist also zu beachten, daß der Kraftausgleich für die Verstärkerstufenventile bei der Druckregeleinrichtung durch eine Rückführdruck-Beaufschlagung und nicht durch einen Federausgleich erzeugt wird. Somit wird durch eine Erhöhung des Drucksignals C-) das erste Verstärkerstufenventil 124 nach links gegen den Rückführdruck in Leitung 129 verschoben und verbindet damit die Druckversorgung Pg mit dem ersten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang P^. Eine Verminderung des Drucks C-| dagegen verbindet den Ausgang P^ der ersten Verstärkerstufe mit dem Strömungsrücklauf P^. Eine Erhöhung oder Abnahme des

Drucks des Signals C2 hätte einen gleichartigen Änderungseffekt auf das zweite Verstärkerstufenventil 126 und dessen geregelten Ausgang Pg.

Fig. 6 zeigt eine bekannte Einrichtung mit einem einzigen Ventilschieber 144, der in einer Bohrung 146 axialverschiebbar ist zur Vierwegeventilregelung der Ausgänge P^ und Pg. Der Ventilschieber 144 ist durch den Differenzdruck positioniert, der von den Eingangssignalen C-j und C2 an die entgegengesetzten Enden des Ventilschiebers angelegt wird. Weitere Positioniermittel am Ventilschieber 144 sind Rückführdrücke in Rückführkammern 148 und 150, die mit den druckgeregelten Ausgängen P^ undPß über Leitungen 152 und 154 in Verbindung stehen. Ebenso wie bei dem Einzelventilschieber der bekannten Strömungsregeleinrichtung nach Fig. 2 weist auch der einzelne Ventilschieber 144 der Druckregeleinrichtung vier Strömungsregelkanten 156, 158, 160 und 162 auf, die zur Änderung der Strömung zu und von den Verstärkerstufenausgängen P^₁ und Pg dienen, während die axiale Positionierung des Ventilschiebers 144 durch die Stellkräfte verändert wird. Damit treten die gleichen kritischen Bemessungsprobleme, die bei dem bekannten Einzelschieber 44 auftreten, auch bei dem Einzelschieber 144 auf. Ferner ist wiederum zu beachten, daß die beiden Eingänge C-\ und C2 zusammen mit den beiden Rückführwerten sämtlich an einen einzigen Ventilschieber angelegt werden, so daß sämtliche vier kritischen Steuerkanten sich gemeinsam und aufgrund sämtlicher angelegten Ausgänge bewegen müssen. Es kann daher keine gesonderte Einstellung der strömungsregelnden Steuerkanten für den Ausgang P^ relativ zu der Einstellung der Steuerkanten für den Ausgang Pg stattfinden. Außerdem muß der einzelne Ventilschieber 144 wenigstens drei in Axialrichtung voneinander beabstandete Steuerflächen aufweisen und relativ lang sein, wodurch die Ventilschiebermasse vergrößert wird. Da die Rückführkammern 148 und 150 getrennt von den Kammern für die Stellsignale C-] und C2 sein müssen, müssen am Ventilschieber 144 aufstrom befindliche Ansätze und gesonderte Endbuchsen für die Ansätze vorgesehen sein. Dadurch wird die auf den Ven-

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tilschieber im Betrieb einwirkende Reibung erhöht. Da die Stelldrücke C-j und C2 höher als der Rückführdruck sein können, müssen die Ansätze mit dem Ventilschieber 144 einstückig ausgeführt sein, um eine Ablösung zu unterbinden. Dadurch werden wiederum die maschinellen Bearbeitungsschwierigkeiten vergrößert, weil die Buchsen mit dem Schieber 144 konzentrisch sein müssen.

Die Fig. 7 und 8 sind Schnittansichten des verbesserten Verstärkerstufenventils für die Druckregelung, wobei die beiden Verstärkerstufenventilschieber 124 und 126 anstatt eines einzigen Ventilschiebers verwendet werden. Ebenso wie bei dem Aufbau des Strömungsregelventils nach Fig. 3 sind die beiden Ventilglieder 124 und 126 Ventilschieber, die in kurzen Bohrungsabschnitten 164 und 166 innerhalb eines kompakten Verstärkerstufen-Ventilgehäuses 168 axialverschiebbar sind. Bevorzugt verlaufen die Bohrungsabschnitte des Ventils parallel zueinander und von einem ersten zu einem zweiten Ende des Ventilgehäuses 168. Der erste Ventilschieber 124 hat eine erste Steuerfläche 170 mit einer Strömungsregelkante 172 und eine zweite Steuerfläche 174 mit einer Strömungsregelkante 176. Der zweite Ventilschieber 126 weist ebenfalls eine erste Steuerfläche 178 mit einer Strömungsregelkante 180 und eine zweite Steuerfläche 182 mit einer Strömungsregelkante 184 auf. Der erste druckgeregelte Ausgang P^ der Verstärkerstufe ist mittig an die Bohrung 164 zwischen den ersten Ventilschieber-Steuerflächen 170 und 174 angeschlossen. Der zweite druckgeregelte Ausgang Pß der Verstärkerstufe ist über Leitung 132 an die zweite Bohrung 166 zwischen den Ventilschieber-Steuerflächen 178 und 182 angeschlossen. So ist in vieler Hinsicht der Aufbau des zweistufigen Doppelschieberventils für die Druckregelung nach Fig. 7 ähnlich wie der Aufbau des VerstärkerStufenventils für die Strömungsregelung entsprechend Fig. 3. Eine typische Last für den druckgeregelten Ausgang des Verstärkerstufenventils ist entweder ein weiteres Servoventil (einschließlich

eines Proportionalventils), das als dritte Stufe funktioniert, oder eine hydraulische Vorrichtung wie ein Hydraulikzylinder oder -kolben, der einen Differenzdruck-Stelleingang erfordert.

Bei dem druckregelnden Verstarkerstufenventil von Fig. 7 werden die beiden Ventilschieber 124 und 126 von einem Druckausgleich moduliert und benötigen keine zentrierenden Federkräfte. Wie bereits unter Bezugnmahme auf das Schema von Fig. 5 gesagt wurde, wird das Stellsignal C-) nur an das erste Verstarkerstufenventil angelegt, wie Leitung 120 in der linken oberen Ecke von Fig. 7 zeigt. Das Stellsignal C 2 wird an das obere Ende des Ventilschiebers 126 durch Leitung 122 angelegt. Somit wird nur ein Ventil mit jedem Stelldrucksignal C-) bzw. C2 beaufschlagt. Ein Ausgleich dieser Stellsignale erfolgt durch die beiden Rückf'ührdrücke von den Verstärkerstufen-Ausgängen P& und Pg über Leitungen 129 und 133, die am unteren Ende des Ventilgehäuses 168 liegen und die erste Ausgangsleitung 128 mit dem unteren Ende der Ventilbohrung 164 sowie die Verstärkerstufen-Ausgangsleitung 132 mit dem unteren Ende der Bohrung 166 verbinden. Der Abgleich der beiden Rückführdrücke gegen die Eingangsstellsignale C-] und C 2 moduliert die Stellung der beiden Ventilschieber 124 und 126 in den Bohrungen 164 bzw. 166. Wenn das Verstarkerstufenventil in der Vertikalebene liegt, beseitigen die die Ventilschieber beaufschlagenden hydraulischen Drücke alle infolge der Schwerkraft auftretenden Auswirkungen. Selbstverständlich kann das Verstarkerstufenventil auch in jeder anderen Ebene orientiert sein.

Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, sind die Strömungsleitungen 112 und 114 für die Druckversorgung Ps und den Strömungsrücklauf P«j zentral im Ventilgehäuse angeordnet und mit beiden Ventilbohrungen 164 und 166 verbunden. Die Strömungsrücklaufleitung 114 ist mit den Ventilbohrungen nahe deren oberen Enden und angrenzend an die ersten Ventilstege beider Ventile über Leitungen 114¹ und 114" verbunden. Die Druckver-

sorgung Pg ist über Leitungen 112' und 112" nahe den unteren Enden der Bohrungen und angrenzend an die unteren Ventilstege 174 und 182 angeschlossen.

Da zum leichteren maschinellen Bearbeiten um den Gesamtumfang verlaufende Steuerflächen als strömungsregelnde Flächen bzw. Kanten bevorzugt werden, können in den Leitungen 120 und 122, die die Signale C-j und C 2 übertragen, Strömungsdrosseln verwendet werden, um Druckänderungen zu glätten und dadurch den Betrieb des Ventils zu stabilisieren.

Bei der Modulation der Ventilschieber 124 und 126 in den Bohrungen 164 und 166 bestimmen die strömungsregelnden Kanten und 180 die Verbindung der beiden Verstärkerstufen-Ausgänge P^ und Pß mit dem StrÖmungsrücklauf Pf. Die strömungsregelnden Kanten 176 und 184 regeln die Verbindung zwischen der Druckversorgung Ps und den beiden Ausgängen P^ und Pg der Verstärkerstufe. Dabei ist wiederum zu beachten, daß jeder Ventilschieber nur eine kritische Dimension, und zwar den Abstand zwischen den beiden strömungsregelnden Kanten, hat, wodurch die maschinellen Bearbeitungsvorgänge erheblich vereinfacht werden und es nicht erforderlich ist, mehrere Kanten mit bestimmten Abständen voneinander zu bearbeiten. Ferner ist zu beachten, daß jeder Ventilschieber, da er nur zwei Steuerkanten hat, relativ kurz ist. Damit wird die Masse jedes Ventilschiebers verringert, so daß die Ventilschieber schneller auf die sie beaufschlagenden Kräfte reagieren können, und die Ansprechzeit wird verkürzt. Insbesondere ist es von Bedeutung, daß jeder Ventilschieber nur einen Verstärkerstufen-Ausgang regelt und dieser Verstärkerstufen-Ausgang nur einem einzigen Steuerdruck unterliegt, der durch seine eigene Rückführung ausgeglichen wird. Somit erfolgt nicht das Anlegen einer Mehrzahl von Steuerkräften und einer Mehrzahl von Rückführkräften zur Regelung eines Ausgangs, dessen Regelung durch diese Kräfte nicht beabsichtigt ist. Es ist zu beachten, daß gegenüber dem bekannten Beispiel nach Fig. 6 keine stromaufwärts befindlichen Ansätze erforderlich sind, um eine Rückführungsregelung zu

erzielen, wodurch die Reibung des Steuerschiebers während des Betriebs herabgesetzt wird. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Last-Strömungs-Kurve mit nur geringer P-Abweichung, was durch Versuche erwiesen ist. Ferner wird durch das Nichtvorhandensein der Rückführungs-Ansätze die Bearbeitung erheblich vereinfacht. Die maschinelle Bearbeitung der beiden Ventilschieber 124 und 126 wird ferner dadurch vereinfacht, daß jeder Schieber nur einen Ausgang regelt und dadurch so einstellbar ist, daß sich die richtige Strömung ergibt, ohne daß eine kritische Ventilüberlappung auftritt. Bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. 6 bestimmt der Steuerschieber jegliche Strömung zu beiden Ausgängen, was es erforderlich macht, daß die Ventilüberlappung relativ zueinander für jeden Ausgang kritisch positioniert sein muß.

Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des Druckregelungs-Verstärkerstufenventils von Fig. 7, wobei aber der Ausgangsdruck verstärkt wird. Da die meisten Teile der Ausführungsform nach Fig. 9 mit denen der Druckregeleinrichtung von Fig. 7 übereinstimmen, werden für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Zur Verstärkung des Ausgangsdrucks ist es erforderlich, den Rückführungs-Steuerdruck relativ zum Eingangs-Steuerdruck zu multiplizieren. Dies erfolgt, indem der Querschnitt des Ventilschiebers, an den der Rückführungsdruck angelegt wird, relativ zur Querschnittsfläche des Ventilschiebers, an die der Steuerdruck angelegt wird, verringert wird.

Daher ist eine zusätzliche Ventilplatte 186 vorgesehen, die nunmehr die Rückführungsleitungen 129 und 133 enthält, die die Verstärkerstufen-Ausgangsdrücke P^ und Pß an die jeweiligen Ventilschieber führen. Die Ventilplatte 186 weist zwei Vertikalbohrungen 188 und 190 mit kleinerem Durchmesser auf, die mit den vorher erläuterten Ventilbohrungen 164 und 166 ausgerichtet sind. Zwei in Axialrichtung verlaufende Stummel 192 und 194 mit kleinem Durchmesser sind in den engeren Bohrungen 188 und 190 aufgenommen und wirken gegen die unteren Enden der beiden Ventilschieber 124 bzw. 126. Die Stummel 192 und 194 können zwar

einstückig mit den Ventilschiebern 124 und 126 ausgebildet sein; vom Gesichtspunkt der maschinellen Bearbeitung sind die Stummel jedoch bevorzugt gesonderte Teile. Jeder Rückführungsdruck wirkt auf den Stummel mit kleinerem Durchmesser und unterhalt den Kontakt zwischen dem Stummel und seinem jeweiligen Ventilschieber. Da das Unterende jeder Bohrung 164 und 166 nunmehr nicht mit irgendeinem der Steuerdrücke verbunden ist, sind diese Ventilbohrungskammern, die durch das äußere Ende der unteren Stege 174 und 182 definiert sind, mit dem Strömungsrücklauf Ργ durch gedrosselte Leitungen 196 und 198 verbunden. Dadurch werden etwaige Drücke am unteren Ende der Bohrungen 164 und 166 ausgeschaltet, die dazu tendieren wurden, die Stummel 192 und 194 von den Ventilschiebern 124 und 126 zu trennen. Da die Stummel 192 und 194 getrennt von den Ventilschiebern 124 und 126 ausgebildet sind, ist es nicht erforderlich, daß die Bohrungen 188 und 190 mit verringertem Durchmesser mit den Ventilschiebern konzentrisch sind, wodurch die Bearbeitungssschwierigkeiten weiter vermindert werden. Ferner wurde durch Versuche festgestellt, daß die Drosselvorrichtungen in solchen Leitungen 196 und 198 die Betriebsstabilität des Verstärkerstufenventils steigern und Drosseln in den Leitungen 120 und 122, die die Signale C-| und C 2 führen, unnötig machen.

Das folgende Beispiel erläutert den Funktionsunterschied zwischen der nichtverstärkten Druckregeleinrichtung von Fig. 7 und der verstärkten Druckregeleinrichtung von Fig. 9. Wenn bei dem Ventil nach Fig. 7 der Versorgungsdruck Pg mit 34,5 bar angelegt wird, liegt der höchste Differenzdruck zwischen den von der Vorsteuerstufe gelieferten Steuersignalen C-j und C2 in der Nähe von 27,6 bar. Wenn der zugeführte Druck Pg bei 34,5 bar liegt, wird bei der unverstärkten Druckregelung dieser Druck als Eingangsdruck an beide Ventilschieber 124 und 126 des Verstärkerstufenventils und an das PCP angelegt. Die größte Druckdifferenz zwischen den beiden vom PCP 116 erzeugten Steuersignalen C-| und C2 liegt im Bereich von 27,6 bar. Die Druckdifferenz zwischen den Verstärkerstufen-Ausgängen P^ und Pg ist die gleiche wie zwischen den Eingängen C-| und C2, so daß

keine Druckverstärkung vorliegt. Da jedoch die Strömungskapazität des Verstärkerstufenventils wesentlich größer als diejenige der Vorsteuerstufe PCP 116 ist, ergibt sich eine Verstärkung der übertragenen Leistung, da diese durch Strömung mal Druck erhalten wird. Somit wird eine Leistungsverstärkung mit Druckregelung erhalten.

Um die Vorzüge der Leistungs-und der Druckverstärkung mit der Ausführungsform nach Fig. 9 zu erzielen, wird der Versorgungsdruck Pß auf 138 bar erhöht. Dieser Druck von 138 bar, der an beide Verstärkerstufenventile 124 und 126 angelegt wird, würde das PCP 116 beschädigen. Daher ist in Leitung 112 zwischen Pumpe 100 und PCP 116 eine Drossel 200 gemäß Fig. 5 eingeschaltet. Diese Drossel 200 schützt das PCP vor übermäßig hohem Druck. In der Praxis kann eine solche Drossel 200 auch in dem Strömungsregelventil von Fig. 3 und dem verstärkungslosen Druckregelventil von Fig. 7 verwendet werden, um das PCP gegenüber übermäßigen Schwankungen des Versorgungsdrucks Pg zu schützen. Es ist jedoch speziell erforderlich, die Drossel 200 bei der mit Druckverstärkung arbeitenden Ausführungsform der Druckregeleinrichtung zu verwenden. Dabei bietet diese Drossel 200 noch weitere, nachstehend erläuterte Vorteile.

Bei der mit Leistungsverstärkung arbeitenden Ausführungsform nach Fig. 9 ist zu beachten, daß die Durchmesser der Stummel 192 und 194 im Vergleich zu den Durchmessern der Flächen 170 und 178 klein sind. Bei dem gewählten Beispiel haben die Ventilflächen 170 und 178 einen Durchmesser, der das 2,67fache des Durchmessers der Stummel 192 und 194 beträgt. Damit ist die Querschnittsfläche der Ventilflächen mehr als siebenmal größer als die Querschnittsfläche der Stummel. Dies hat zur Folge, daß die Rückführungsdrücke siebenmal höher als die Eingangs-Steuerdrücke C-] oder C2 sind, um einen Druckabgleich an den Ventilschiebern 124 und 126 zu erzielen. Damit können die druckgeregelten Ausgänge P^ und Pg eine siebenmal größere

Druckdifferenz als die Steuersignale Cl und C2 haben. Dies bewirkt eine Strömungs- und Druckverstärkung gegenüber den Strömungs- und Druckkapazitäten des PCP, wodurch die Leistungsverstärkung zur Last weiter gesteigert wird.

Bei einigen Lasten kann es erforderlich sein, daß der Druck auf einer Seite der Last höher als auf ihrer anderen Seite ist. Fig. 9 zeigt einen Hydraulikkolben 130, wobei die Wirkfläche auf der rechten Seite des Kolbens die Kolbenfläche und die Wirkfläche auf der linken Kolbenseite die Kolbenfläche minus die Kolbenstangenfläche ist. In einem solchen Anwendungsfall kann der Stummel 192 kleineren Durchmesser als der Stummel 194 haben, so daß eine größere Druckverstärkung für P^ relativ zu Pb erhalten wird. Dies würde die beiden unterschiedlichen Wirkflächen des Hydraulikkolbens 130 ausgleichen und außerdem auch einen Ausgleich für eine eventuell verwendete Feder 131 schaffen. Eine solche unterschiedliche Druckverstärkung kann auch in anderen Anwendungsfällen nützlich sein.

Das PCP 116 ist so ausgelegt, daß es eine Druckdifferenz zwischen den Ausgangssignalen C-| und C2 proportional zu dem Eingangssignal 118 erzeugt. Da jedoch das PCP eine Prallplatte zum Strömungsausgleich zwischen zwei Düsen verwendet, besteht immer ein Mindestdruck bei C-| und C2/ auch wenn die Druckdifferenz Null ist. Dieser Mindestdruck ist dem Eingangsdruck zum PCP proportional. Bei Verwendung der Drossel 200 in der Eingangsleitung von der Druckversorgung Pg zum PCP kann der Eingangsdruck zum PCP erheblich verringert werden, wodurch die Mindest-Ausgangsdrücke des PCP bei C-| und C2 auch dann verringert werden, wenn das PCP auf Null steht. Für die Zwecke des vorliegenden Beispiels, bei dem der Versorgungsdruck bei 138 bar liegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Drossel 200 als Öffnung mit einem Durchmesser von 0,71 mm auszubilden.

Λ m, mm ft*

Da bei der mit Druckverstärkung arbeitenden Ausführungsform nach Fig. 9 der Druck der Ausgänge P^ und Pg siebenmal so hoch wie der Druck der Eingangssignale C-j und C 2 ist, wird es als sehr vorteilhaft angesehen, den Mindestdruck der Signale C-) und C2 dadurch niedrig zu halten, daß die Drossel 200 verwendet wird, die ihrerseits die Mindestausgangsdrücke von P^ und Pg verringert. Somit bietet die Drossel 200 einen über den bloßen Schutz des PCP 116 hinausgehenden Vorteil. Es ist zwar zuzugeben, daß ein reduzierter Mindestdruck des Steuersignals Ci und C2 auch den Höchstdruck des Verstärkerstufenausgangs herabsetzt, der gesamte Differenzausgang der Verstärkerstufe wird aber durch die Drossel 200 nicht erheblich geändert, da beide Signale C-| und C2 und die Ausgänge P& undPg um einen proportionalen Betrag verringert wurden. Ferner wird durch Verwendung der Drosssei 200 am PCP 116 der Unempfindlichkeitsbereich des Verstärkerstufenausgangs, also der Eingangssignalbereich, der zur Verstellung des Ventils aus einer Nullage zur Erzeugung eines Ausgangssignals erforderlich ist, beseitigt.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist also ersichtlich, daß durch die Verwendung von zwei Verstärkerstufenventilen, deren jedes gesondert jeweils einen von zwei geregelten Ausgängen regelt, erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Einrichtungen erzielbar sind.

- Leerseite

Claims

Ansprüche

mit einer Druckfluidversorgung und einem Strömungsrücklauf, dessen Druck niedriger als derjenige der Druckfluidversorgung ist,
gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Ventilglied (24, 26; 124, 126), die in einer ersten bzw. einer zweiten Ventilkammer (64, 66; 164, 166) jeweils unabhängig verschiebbar sind, einen ersten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang (F^; P^) in Fluidverbindung mit der ersten Ventilkammer (64; 164),

einen zweiten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang (Fg; Pß) iⁿ Fluidverbindung mit der zweiten Ventilkammer (66; 166),

- wobei die beiden Verstärkerstufen-Ausgänge parallel an eine Last (30; 130) anlegbar sind,

572-BO1657-Schö

Leitungen zum Anlegen des ersten Signals (C-|) an wenigstens eines (24; 124) der Ventilglieder zwecks Verschiebung desselben gegen eine erste Vorspannkraft (34, 36), und Leitungen zum Anlegen des zweiten Signals (C2) an wenigstens das andere Ventilglied (26; 126) zwecks Verschiebung desselben gegen eine zweite Vorspannkraft (38, 40), wobei die Druckversorgung (Ps) und der Strömungsrücklauf (Prp) an beide Ventilkammern (64, 66; 164, 166) angeschlossen sind, so daß die Verschiebung des ersten und des zweiten Ventilglieds (24, 26; 124, 126) die Fluidverbindung des ersten und des zweiten Ausgangs (F^₁, Fg; Pa» P3) der Verstärkerstufe von der Druckversorgung (Pg) und zum Strömungsrücklauf (Pt) regelt.
2. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste und das zweite Ventilglied jeweils ein Ventilschieber (24, 26; 124, 126) mit jeweils einer ersten und einer zweiten, in Axialrichtung voneinander beabstandeten Steuerfläche (70, 74, 78, 82; 170, 174, 178, 182) ist und die erste und die zweite Ventilkammer Bohrungsabschnitte (64, 66; 164, 166) sind, in denen die Ventilschieber (24, 26; 124, 126) axial verschiebbar aufgenommen sind, wobei der erste und der zweite Ausgang (F^, Fß; Pa ' ^pb) ^an die beiden Bohrungsabschnitte (64, 66; 164, 166) jeweils an einer Stelle zwischen den Steuerflächen (70, 74, 78, 82; 170, 174, 178, 182) der entsprechenden Ventilschieber anschließen.
3. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste und der zweite Bohrungsabschnitt jeweils gesonderte parallele Bohrungen (64, 66; 164, 166) sind, die in einem Ventilgehäuse (68; 168) positioniert sind, und daß die Fluidverbindungen zwischen der Druckversorgung (Pg) und dem Strömungsrücklauf (Pt) im Ventilgehäuse (68; 168) und zwischen den parallelen Bohrungsabschnitten (64, 66; 164, 166) liegen.
4. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 2, wobei die hydraulische Zweistufen-Regeleinrichtung eine Druckregeleinrichtung ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Signal (Ci) mit dem ersten Bohrungsabschnitt (164) angrenzend an ein Ende des ersten Ventilschiebers (124) kommuniziert und eine erste Druckrückführungsleitung (129) den ersten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang (P^) mit dem entgegengesetzten Ende des ersten Bohrungsabschnitts (164) verbindet unter Bildung der ersten Vorspannkraft, und daß das zweite Signal (C2) mit dem zweiten Bohrungsabschnitt (166) angrenzend an ein Ende des zweiten Ventilschiebers (126) kommuniziert und eine zweite Druckrückführungsleitung (133) den zweiten durch die Verstärkerstufe geregelten Ausgang (Pß) ^mit dem entgegengesetzten Ende des zweiten Bohrungsabschnitts (166) verbindet unter Bildung der zweiten Vorspannkraft.
5. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückführungsleitungen (129, 133) mit verringerten Durchmesser aufweisenden Abschnitten (188, 190) der Bohrungen (164, 166) in Verbindung stehen und daß die Ventilschieber (124, 126) sie beaufschlagende, verringerten Durchmesser aufweisende Stummel (192, 194) aufweisen, die in den Abschnitten (188, 190) mit verringertem Durchmesser aufgenommen sind, so daß geregelte Ausgangsrückführungssignale kleinere Querschnittsflächen als das erste und das zweite Signal (C-), C2) beaufschlagen.
6. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 2, wobei die hydraulische Zweistufen-Regeleinrichtung eine Strömungsregeleinrichtung ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Ventilschieber (24, 26) Zentrierfedern (34, 36, 38, 40) aufweist, die ihn in eine Nullage beaufschlagen, wobei das erste Signal (C-]) mit einem Ende beider Bohrungsabschnitte (64, 66) und das zweite Signal (C2) mit dem entgegengesetzten Ende beider Bohrungsabschnitte (64, 66) kommuniziert.
7. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß für die Zentrierfedern (34, 36, 38, 40) jedes Ventilschiebers (24, 26) gesonderte Justierelemente (86, 88) vorgesehen sind, so daß die Nullage jedes Ventilschiebers (24, 26) in den Bohrungsabschnitten (64, 66) gesondert einstellbar ist.
8. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Druckversorgung (Pg) mit dem ersten Bohrungsabschnitt (64) angrenzend an dessen erste Steuerfläche nächst demjenigen Ende, das mit dem zweiten Signal (C2) in Verbindung steht, kommuniziert, und daß sie mit dem zweiten Bohrungsabschnitt (66) angrenzend an die zweite Steuerfläche nächst demjenigen Ende des zweiten Bohrungsabschnitts (66), der mit dem ersten Signal (C-] ) in Verbindung steht, kommuniziert.
9. Verstärkerstufenventil für eine Zweistufen-Strömungsregeleinrichtung, mit einem die erste Stufe bildenden Signalumformer, der ein Eingangssignal in ein erstes und ein zweites Drucksignal (C-] und C2) unter Bildung eines Differenzdruck-Ausgangs umformt,

mit einer Druckfluidversorgung (Pg) und einem Strömungsrücklauf (Prp), dessen Druck niedriger als derjenige der Druckfluidversorgung ist,

gekennzeichnet durch

- einen ersten Ventilschiebver (24) mit zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Steuerflächen (70, 74), der axial in einem ersten Ventilbohrungsabschnitt (64) positionierbar ist,

einen zweiten Ventilschieber (26) mit zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Steuerflächen (78, 82), der axial in einem zweiten Ventilbohrungsabschnitt (66) positionierbar ist,

erste und zweite Zentrierfedern (34, 36, 38,40), die unabhängig voneinander den ersten und den zweiten Ventilschieber (24, 26) in deren jeweiligen Ventilbohrungsabschnitten (64, 66) zentrieren,

erste Fluidverbindungsleitungen (14* , 14"), die den Strömungsrücklauf (Pt) an die Ventilbohrungsabschnitte angrenzend an die erste Steuerfläche (70) des ersten Ventilschiebers (24) und angrenzend an die zweite Steuerfläche (82) des zweiten Ventilschiebers (26) anlegen, zweite Fluidverbindungsleitungen (12*, 12"), die die Druckversorgung (Ps) an die beiden Ventilbohrungsabschnitte (64, 66) angrenzend an die zweite Steuerfläche (74) des ersten Ventilschiebers (24) und die erste Steuerfläche (78) des zweiten Ventilschiebers (26) anlegen, zwei gesonderte geregelte Ausgänge (F^, Fg), die an eine Last (30) angelegt sind, wobei jeder Ausgang mit jeweils einem der Ventilbohrungsabschnitte (64, 66) zwischen den Steuerflächen (70, 74, 78, 82) der Ventilschieber (24, 26) verbunden ist,

dritte Fluidverbindungsleitungen (20¹, 20"), die das erste Drucksignal (C-|) mit den Ventilbohrungsabschnitten (64, 66) außerhalb der ersten Steuerflächen (70, 78) verbinden, und vierte Fluidverbindungsleitungen (22¹, 22"), die das zweite Drucksignal (C2) mit den Ventilbohrungsabschnitten (64, 66) außerhalb der zweiten Steuerflächen (74, 82) der Ventilschieber (24, 26) verbinden,

so daß eine Fluiddruck-Differenz zwischen den Signalen (C-) und C2) beide Ventilschieber (24, 26) mit einer Axialbewegung beaufschlagt unter Verbindung des einen Ausgangs mit der Druckversorgung (Ps) und des anderen Ausgangs mit dem Strömungsrücklauf (Pt).
10. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten und die zweiten Zentrierfedern jeweils ein Federpaar (34, 36 und 38, 40) umfassen, wobei jeweils eine Feder auf jedes Ende des entsprechenden Ventilschiebers (24, 26) einwirkt, und

daß gesonderte Federjustierelemente (86, 88) vorgesehen sind, die jeweils eine Feder (34, 40) jedes Paars beaufschlagen unter Verstellung der Nullage jedes Ventilschiebers (24, 26) innerhalb seines entsprechenden Ventilbohrungsabschnitts (64, 66).
11. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilbohrungsabschnitte jeweils gesonderte parallele Ventilbohrungen (64, 66) innerhalb eines Ventilgehäuses (68) mit einem ersten und einem zweiten Ende sind, wobei sich die Bohrungen (64, 66) vom ersten zum zweiten Ende des Ventilgehäuses (68) erstrecken, und daß die Federjustierelemente (86, 88) in jeder Ventilbohrung (64, 66) an einem der Enden des Ventilgehäuses (68) positioniert sind.
12. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten und die zweiten Fluidverbindungsleitungen (14¹, 14", 12', 12") Fluidleitungen umfassen, die mittig zwischen den parallelen Ventilbohrungen (64, 66) im Ventilgehäuse (68) unter Bildung eines kompakten Ventilaufbaus positioniert sind.
13. Verstärkerstufenventil für eine Zweistufen-Druckregeleinrichtung, mit einem die erste Stufe bildenden Signalumformer, der ein Eingangssignal in ein erstes und ein zweites Drucksignal (Ci und C2) unter Bildung eines Differenzdruck-Ausgangs umformt,

mit einer Druckfluidversorgung (P₃) und einem Strömungsrücklauf (Pt), dessen Druck niedriger als derjenige der Druckversorgung ist,

gekennzeichnet durch

- einen ersten Ventilschieber (124) mit zwei voneinander in Axialrichtung beabstandeten Steuerflächen (170, 174), der in einem ersten Ventilbohrungsabschnitt (164) in Axialrichtung positionierbar ist,

einen zweiten Ventilschieber (126) mit zwei voneinander in Axialrichtung beabstandeten Steuerflächen (178, 182), der in einem zweiten Ventilbohrungsabschnitt (166) in Axialrichtung positionierbar ist,

erste Fluidverbindungsleitungen (114¹, 114"), die den Strömungsrücklauf (P^) an die Ventilbohrungsabschnitte (164, 166) angrenzend an die ersten Steuerflächen (170, 178) beider Ventilschieber (124, 126) anlegen, und zweite Fluidverbindungsleitungen (112¹, 112"), die die Druckversorgung (Pg) an die Ventilbohrungsabschnitte (164, 166) angrenzend an die zweiten Steuerflächen (174, 182) beider Ventilschieber (124, 126) anlegen,

einen ersten druckgeregelten Ausgang (P&), der mit dem ersten Ventilbohrungsabschnitt (164) zwischen den Steuerflächen (170, 174) des ersten Ventilschiebers (124) verbunden ist,

- einen zweiten druckgeregelten Ausgang (Pß)t der mit dem zweiten Ventilbohrungsabschnitt (166) zwischen den Steuerflächen (178, 182) des zweiten Ventilschiebers (126) verbunden ist, wobei beide Ausgänge parallel an eine Last (130) angelegt sind,

- eine dritte Fluidverbindungsleitung (120), die das erste Drucksignal (C-|) an den ersten Ventilbohrungsabschnitt (164) außerhalb der ersten Steuerfläche (170) des ersten Ventilschiebers (124) anlegt,

eine vierte Fluidverbindungsleitung (122), die das zweite Drucksignal (C2) an den zweiten Ventilbohrungsabschnitt (166) außerhalb der ersten Steuerfläche (178) des zweiten Ventilschiebers (126) anlegt,

_- 8 --_■■

eine erste Rückführungsleitung (129), die den ersten druckgeregelten Ausgang (Pa) mit dem ersten Ventilbohrungsabschnitt (164) außerhalb der zweiten Steuerfläche (174) des ersten Ventilschiebers (124) verbindet, und - eine zweite Rückführungsleitung (133), die den zweiten druckgeregelten Ausgang (Pß) mit dem zweiten Ventilbohrungsabschnitt (166) außerhalb der zweiten Steuerfläche (182) des zweiten Ventilschiebers (126) verbindet, so daß der erste Ventilschieber (124) in dem ersten Bohrungsabschnitt (164) durch den Druckausgleich zwischen dem ersten Drucksignal (Ci) und dem ersten Rückführungssignal (129) in Axialrichtung positionierbar ist und der zweite Ventilschieber (126) in dem zweiten Bohrungsabschnitt (166) durch den Druckausgleich zwischen dem zweiten Drucksignal (C2) und dem zweiten Rückführungssignal (133) positionierbar ist.
14. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ventilbohrungsabschnitte gesonderte parallele Ventilbohrungen (164, 166) innerhalb eines kompakten Ventilgehäuses (168) mit einem ersten und einem zweiten Ende sind, wobei sich die Bohrungen (164, 166) vom ersten zum zweiten Gehäuseende erstrecken, und

daß die ersten und die zweiten Fluidverbindungsleitungen (114*, 114", 112¹, 112") Fluidleitungen umfassen, die zwischen den parallelen Ventilbohrungen (164, 166) im Ventilgehäuse (168) unter Bildung eines kompakten Verstärkerstufenventil-Aufbaus mittig positioniert sind.
15. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Ventilbohrungsen (164, 166) Abschnitte (188, 190) mit verringertem Durchmesser zur Aufnahme der ersten bzw. der zweiten Rückführungsleitung (129, 133) aufweisen, wobei in den beiden Abschnitten (188, 190) mit verringertem Durchmesser ein erster und ein zweiter Stummel (192, 194) mit verringertem

Durchmesser aufnehmbar und zwischen den beiden Rückführungsleitungen (129, 133) und den zweiten Steuerflächen (174, 182) der beiden Ventilschieber (124, 126) positionierbar sind, so daß das erste und das zweite Rückführungssignal (129, 133) die beiden Ventilschieber (124, 126) jeweils über den ersten und den zweiten Stummel (192, 194) beaufschlagen.
16. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste und der zweite Stummel (192, 194) getrennt von den beiden Ventilschiebern (124, 126) ausgeführt und im Betrieb des Verstärkerstufenventils durch den Rückführungsdruck in Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Ventilschieber (124, 126) gehalten sind.
17. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste und der zweite Ventilschieber (124, 126) verschiedene Durchmesser aufweisen, so daß für den ersten und den zweiten druckgeregelten Ausgang (P^, Pß) jeweils eine unterschiedliche Druckverstärkung erfolgt.
18. Verstärkerstufenventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fluiddruckversorgung (Pg) eine Hochdruckversorgung ist und direkt durch die zweiten Fluidverbindungsleitungen (112¹, 112") an die beiden Ventilbohrungsabschnitte (164, 166) und an den Signalumformer der ersten Stufe über eine Drossel (200) anlegbar ist, so daß der Signalumformer der ersten Stufe ein Druckeingangssignal mit vermindertem Druck relativ zu dem von dem Verstärkerstufenventil empfangenen Druck empfängt.