DE69916573T2

DE69916573T2 - Steuerventil eines hydromotors

Info

Publication number: DE69916573T2
Application number: DE69916573T
Authority: DE
Inventors: Carl Christian Dixen
Original assignee: Sauer Danfoss Holding ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions Holding ApS
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: AU1960399A; EP1046003A1; DE69916573D1; DE19800720C2; DE19800720A1; EP1046003B1; WO1999035424A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen hydraulischen Motor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Steuerventil ist aus DE 44 13 216 C2 bekannt.
Ein weiteres Steuerventil ist aus DE 38 02 672 C2 bekannt. Die Gehäusebohrung weist eine mittlere, mit einem Pumpenanschluß verbundene Pumpen-Ringnut, zu deren beiden Seiten je eine mit jeweils einem Motoranschluß verbundene Motor-Ringnut und außerhalb davon je eine mit einem Behälteranschluß verbundene Behälter-Ringnut auf. Der Schieber weist zwei jeweils im Bereich einer Motor-Ringnut angeordnete Verteiler-Ringnuten auf, von denen zur Bildung der Zuflußdrosseln sich in Richtung auf die Pumpen-Ringnut erstreckende Zuflußtaschen und zur Bildung der Rückflußdrosseln sich in Richtung auf die Behälter-Ringnuten erstreckende Rückflußtaschen ausgehen. Da die zueinander gehörenden Zufluß- und Rückflußdrosseln synchron schließen und öffnen, ergibt sich – ausgehend von der Neutralstellung – ein Totband, in dem der Zuflußdruck von einem Standby-Wert auf den erforderlichen Arbeitsdruck ansteigt und unmittelbar im Anschluß daran ergibt sich ein Steuerbereich, bei dem sowohl die Zuflußdrossel als auch die Rückflußdrossel wirksam sind. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Motor zumindest in einer Arbeitsrichtung von einer äußeren Kraft belastbar ist, beispielsweise durch den Ausleger eines Krans, eine Hebebühne, einen Hubstapler o. dgl., bei dem die Rückflußdrossel ein zu schnelles Absenken verhindern muß.
Das bekannte Steuerventil läßt sich jedoch nicht anwenden, wenn in der Rückflußleitung ein Überdruckventil vorgesehen ist, das beim Auftreten des Überdrucks öffnet und so lange Druckflüssigkeit ablassen soll, bis der Überdruck abgebaut ist. Denn in der Neutralstellung des Steuerventils ist die Rückflußdrossel geschlossen, so daß die Überdruck-Flüssigkeit nicht abfließen kann. Gerade bei den hier besonders interessierenden Motoren, die von einer äußeren Kraft belastet sein können, sind aber Überdruckventile notwendig. Wenn aber die Rückflußdrossel nicht vollständig geschlossen wird, damit in der Neutralstellung eine Öffnung verbleibt, führt dies zu einer Verkürzung des Arbeitsbereichs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art anzugeben, das gleichzeitig eine gute Steuerung und die Verwendung eines Überdruckventils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dieser Auslegung hat die Rückflußdrossel eine Charakteristik, bei der eine Verlagerung des Steuerventils aus der Neutralstellung zunächst eine Schließ- und anschließend eine Öffnungsbewegung verursacht. Daher kann in der Neutralstellung Druckflüssigkeit, die vom Überdruckventil abgelassen worden ist, in den Behälter abgeführt werden. Trotzdem ist die Rückflußdrossel über den gesamten an das Totband anschließenden Steuerbereich voll wirksam. Da der Schieber Zusatztaschen von begrenzter axialer Länge aufweist, die in der Neutralstellung den jeweiligen Bund zwischen Motor-Ringnut und Behälter-Ringnut überbrücken, wird die übliche Rückflußtasche daher durch eine Zusatztasche ergänzt. Die gewünschte Charakteristik ergibt sich dann durch die kombinierte Wirkung beider Taschen.
Zweckmäßig ist es, daß die Rückflußdrossel die Schließstellung mit Abstand vom Ende des Totbandes erreicht. Über diesen Abstand hinweg ist daher die Rückflußdrossel geschlossen, so daß der Druckaufbau beim Durchlaufen des Totbandes so wenig wie möglich gestört wird.
Günstig ist es auch, daß bei der Bewegung aus der Neutralstellung heraus die Rückflußdrossel erst schließt und dann wieder öffnet, bevor die Zuflußdrossel zu öffnen beginnt. Da es schwierig ist, die Toleranzen für ein gleichzeitiges Öffnen von Rückflußdrossel und Zu flußdrossel zu erreichen, empfiehlt sich die erwähnte Reihenfolge, weil der Druckaufbau erst mit dem Öffnen der Zuflußdrossel abgeschlossen ist. In vielen Fällen ist es aber auch günstig, die Zuflußdrossel vor der Rückflußdrossel öffnen zu lassen.
Des weiteren ist es von Vorteil, daß die Zusatztasche sowohl eine Rückflußtasche als auch eine Lastdruckfühlöffnung axial überlappt und gegenüber beiden in Umfangsrichtung versetzt ist. Da die beiden Taschen und die Lastdruckfühlöffnung nur geringe Abmessungen zu haben brauchen, lassen sie sich ohne Schwierigkeiten an der Schieberoberfläche anbringen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Öffnungscharakteristik einer Rückflußdrossel und einer Zuflußdrossel bei einem Steuerventil gemäß der Erfindung
2 einen Schnitt durch eine konstruktive Ausführungsform eines solchen Steuerventils.
In 1 ist der Öffnungsquerschnitt F in mm² über dem Stellweg s in mm des Schiebers eines Steuerventils dargestellt. Der erste Quadrant Q1 bezieht sich auf eine Rückflußdrossel, der zweite Quadrant Q2 auf eine Zuflußdrossel. Letztere ist über ein Totband c geschlossen und öffnet dann, wie die Kurve Z zeigt. Die Kurve für die Rückflußdrossel dagegen besteht aus zwei Abschnitten R1 und R2. Der Abschnitt R1 zeigt, daß die Rückflußdrossel etwa gleichzeitig mit der Zuflußdrossel öffnet, genauer gesagt, in einem Abstand b von der Neutralstellung, also zeitlich kurz vor der Zuflußdrossel. Gemäß dem Abschnitt R2 ist die Rückflußdrossel in der Neutralstellung geöffnet und schließt nach Durchlaufen eines Abschnitts a des Totbandes, so daß ein Stellwegabschnitt b–a verbleibt, in welchem die Rückflußdrossel völlig geschlossen ist.
In der Neutralstellung kann daher Druckflüssigkeit, die von einem Überdruckventil abgelassen worden ist, zum Behälter abgeleitet werden. Der normale Betrieb, der am Ende des Totbandes c beginnt, bleibt aber unverändert, weil die Rückflußdrossel am Ende des Totbandes vollständig geschlossen ist.
2 zeigt ein Ventilgehäuse 1 mit einer Gehäusebohrung 2, in der ein Schieber 3 axial verstellbar ist. Eine Verstellung aus der Neutralstellung, beispielsweise nach rechts, wie der Pfeil s andeutet, führt zu dem Diagramm der 1. Dem so gebildeten Steuerventil ist ein Kompensationsventil 4 vorgeschaltet, das den Druckabfall an der Zuflußdrossel des Steuerventils konstant hält. Statt dieser Durchflußsteuerung kann das Steuer ventil auch Teil einer Drucksteuerung sein oder eine beliebige andere Funktion haben.
Die Gehäusebohrung 2 weist in der Mitte eine Pumpen-Ringnut 5 auf, die mit einem Pumpenanschluß P verbunden ist. Zu beiden Seiten findet man Motor-Ringnuten 6 und 7, die mit Motoranschlüssen A bzw. B verbunden sind. Weiter außerhalb gibt es Behälter-Ringnuten 8 und 9, die mit einem Behälteranschluß T verbunden sind. Der Schieber 3 ist mit zwei Verteiler-Ringnuten 10 und 11 versehen, die sich im Bereich der Motor-Ringnuten 6 und 7 befinden. Von ihnen gehen aufeinander zu gerichtete Zuflußtaschen 12 und 13 aus, die zusammen mit der Pumpen-Ringnut 5 Zuflußdrosseln 14 und 15 bilden. Jeweils in Richtung auf die Behälter-Ringnut erstrecken sich Rückflußtaschen 16 und 17, die zusammen mit den Behälternuten 8 und 9 Rückflußdrosseln 18 und 19 bilden. Zu den Rückflußdrosseln gehören auch noch Zusatztaschen 20 und 21, die in der Neutralstellung jeweils einen Bund 22 und 23 zwischen Motor-Ringnut 6 und Behälter-Ringnut 8 bzw. zwischen Motor-Ringnut 7 und Behälter-Ringnut 9 überbrücken. Die Zusatztaschen 20 und 21 können einfach oder mehrfach vorhanden sein. Sie sind zumeist gleichmäßig über den Umfang verteilt.
2 zeigt auch die Totzone c, die der Schieber 3 aus der Neutralstellung zurücklegen muß, ehe die Zuflußtasche 12 oder 13 die Pumpen-Ringnut 5 erreicht. Der Abstand b ist diejenige Strecke, die der Schieber 3 aus der Neutralstellung zurücklegen muß, ehe die Rückflußtasche 16 oder 17 die Behälter-Ringnut 8 oder 9 erreicht. Die Zusatztaschen 20, 21 können einen Abstand a zurücklegen, ehe sie unwirksam werden. Beispielsweise spielsweise betragen die werte a = 1,2 mm, b = 1,4 mm und c = 1,5 mm.
An der Schieberoberfläche befinden sich noch Lastdruckfühlöffnungen 24, 25, 26 und 27, die, wie auch die Rückflußtaschen 16 und 17 und die Zusatztaschen 20 und 21 nur eine begrenzte Erstreckung in Umfangsrichtung haben, so daß man die beiden Taschen und eine Lastdruckfühlöffnung in axialer Überlappung anordnen kann.
Das in der rückflußseitigen Motorleitung angeordnete Überdruckventil kann ein selbständiges federbelastetes Rückschlagventil sein, aber auch durch eine Zusatzfunktion eines anderen Ventils, z. B. eines Lasthalteventils, gebildet werden.

Claims

Steuerventil für einen hydraulischen Motor, mit einem sich in einer Gehäusebohrung (2) erstreckenden Schieber (3), der zu beiden Seiten einer Neutralstellung je einer Arbeitsrichtung zugeordnete Arbeitsbereiche aufweist, in denen nach Durchlaufen eines Totbandes (c) eine Zuflußdrossel (14, 15) und etwa gleichzeitig auch eine Rückflußdrossel (18, 19) öffnet, wobei die Rückflußdrossel (18, 19) in der Neutralstellung geöffnet ist und beim Durchlaufen des Totbandes (c) schließt, wobei die Gehäusebohrung (2) eine mittlere, mit einem Pumpenanschluß (P) verbundene Pumpen-Ringnut (5) aufweist, die auf beiden Seiten eine Motor-Ringnut (6, 7), die jeweils mit einem Motoranschluß (A, B) verbunden ist und außerhalb von dieser eine Behälter-Ringnut (8, 9) aufweist, die jeweils mit einem Behälter-Anschluß verbunden ist, wobei der Schieber (3) zwei Verteiler-Ringnuten (10, 11) aufweist, die jeweils in dem Bereich einer Motor-Ringnut (6, 7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den Verteilernuten zur Bildung der Zuflußdrosseln (14, 15) sich in Richtung auf die Pumpen-Ringnut (5) erstreckende Zuflußtaschen (12, 13) und zur Bildung eines Teils der Rückflußdrosseln (18, 19) sich in Richtung auf die Behälter-Ringnut (8, 9) erstreckende Rückflußtaschen (16, 17) ausgehen, und daß der Schieber (3) Zusatztaschen (20, 21) von begrenzter axialer Länge aufweist, die zu den Rückflußdrosseln (18, 19) gehören, wobei die Zusatztaschen (20, 21) in der Neutralstellung den vorhandenen Bund (22, 23) zwischen Motor-Ringnut (6, 7) und Behälter-Ringnut (8, 9) überbrücken, so daß die Rückflußdrossel (18, 19) in der Neutralstellung geöffnet ist, aber beim Durchlaufen des Totbandes schließt.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußdrossel (18, 19) die Schließstellung mit einem Abstand vom Ende des Totbandes erreicht.
Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bewegung aus der Neutralstellung heraus die Rückflußdrossel (18, 19) erst schließt und dann wiederöffnet, bevor die Zuflußdrossel (14, 15) zu öffnen beginnt.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatztasche (20, 21) sowohl eine Rückflußtasche (16, 17) als auch eine Lastdruckfühlöffnung (24, 26) axial überlappt und gegenüber beiden in Umfangsrichtung versetzt ist.