CH648642A5 - Stelleinrichtung eines hydraulischen, elektronisch steuerbaren proportionalventils. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Stelleinrichtung eines hydraulischen, elektronisch steuerbaren Proportionalventils,

bestehend aus einem Proportionalmagneten, dessen Magnetkern in dem mit den hydraulischen Räumen des eigentlichen Proportionalventils in Verbindung stehenden Hubraum seines aus Lagerbüchse und zwei stirnseitigen Deckeln gebildeten Gehäuses angeordnet ist, und aus einem induktiven Wegaufnehmer, in dessen Messspule ein durch einen Stössel des Magnetkerns des Proportionalmagneten gebildeter oder gehalterter weiterer Magnetkern hineinragt, der innerhalb des Gehäuses des Magnetkerns des Proportionalmagneten angeordnet ist, wobei der ölgefüllte Hubraum des in einem hohlen, koaxialen Ansatz des einen Deckels liegenden Magnetkerns des Wegaufnehmers mit dem Hubraum des Magnetkerns des Proportionalmagneten kommuniziert, mit elektronischer Beschaltung.

Bei einer bekannten Stelleinrichtung dieser Art (DE-AS 29 14195 in Verbindung mit dem Prospekt der Firma Elek-troteile GmbH D-7772 Uhldingen-Mühlhofen, Ausgabe 6/79, Elektromagnete-Transformatoren, Gleichstrom-Pro-portional-Magnet mit Wegaufnehmer für Hydraulik) besteht die «elektronische Beschaltung» in einer elektrischen Verknüpfung der teils in Reihe teils parallel geschalteten Spulen und deren Verbindung mit zugehörigen Steckerstiften.

Es ist auch bekannt, in ein Proportional- mit zweistufigem Vorsteuerventil eine Positions-Regelkreis-Elektronik einzu-beziehen. Durch das Vorsteuerventil wird der Hauptsteuerkolben der Hauptsteuerstufe bewegt. Der über einen Oszillator gespeiste Wegaufnehmer greift am Hauptsteuerkolben an (Katalog 642 D Firma Moog GmbH in D-7030 Böblingen, Proportionalventile, Baureihe D 064-2 vom April 1975 in Verbindung mit Zeitschrift: «o+p-Ölhydraulik und Pneumatik», 21 (1977), Nr. 1, S. 43).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Beeinträchtigung einer rationellen Serienfertigung eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass sich eine qualitativ verbesserte Arbeitsweise bei vereinfachter Montagemöglichkeit ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

dass der Ansatz in eine an das Gehäuse des Magnetkern koaxial anschliessbare Elektronikeinheit hineinragt, in welcher die Messspule und ein elektronischer Regelverstärker baulich vereinigt sind, wobei der Messspulenkörper Printplatten des Regelverstärkers haltert, die anderenends von einem Verbindungskörper miteinander zu einer stabilen Einheit verbunden sind, auf welche das Gehäuse der Elektronikeinheit aufschiebbar ist.

Bei einer solchen Ausbildung kann die Montage in einfacher Weise wie folgt durchgeführt werden:

Die im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Printplatten werden einenends mit dem Verbindungskörper und anderenends mit dem Spulenkörper verbunden und bilden so eine stabile Einheit, die an das Gehäuse des Proportionalmagneten axial angefügt wird. Beim Anfügen taucht der den Magnetkern enthaltende Ansatz in den Spulenkörper ein. Nach Verdrahtung wirs probegefahren, wobei der programmierbare elektronische Regelverstärker für Änderungen bzw. Reparaturen ohne weiteres zugänglich ist. Nach dem Probefahren und gegebenenfalls nach Eichung wird das Gehäuse der Elektronikeinheit axial auf die vorgenannte stabile Einheit aufgeschoben.

Eine weitere Vereinfachung der Montage ergibt sich bei einer Ausbildung entsprechend dem Patentanspruch 2.

Bei Dauerbetrieb können in kritischen Bereichen der Stelleinrichtung Temperaturen zwischen 110° und 160°C auftreten. Um dadurch die Arbeit des Regelverstärkers, insbesondere bei stärkeren Temperaturschwankungen im höheren Temperaturbereich nicht zu beeinträchtigen, ist zweckmässigerweise ein Distanz- und Wärmedämmring entsprechend den Patentansprüchen 3 und 5 vorgesehen.

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Ein montagefreundlicher Anschluss des Kabels ergibt sich bei einer Ausbildung entsprechend dem Patentanspruch 4. Eine ebenso sichere wie einfache Führung des Magnetkerns des Proportionalmagneten erhält man dadurch, dass der Magnetkern entsprechend dem Patentanspruch 6 teils im anderen Deckel des Gehäuses des Proportionalmagneten und teils in seiner Lagerbuchse aufgenommen ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die teilweise längsgeschnittene Proportionalmagneteinheit der Stelleinrichtung in Seitenansicht,

Figur 2 die Proportionalmagneteinheit in Stirnansicht, Figur 3 die aus Proportionalmagneteinheit und Elektronikeinheit bestehende Stelleinrichtung in Seitenansicht (untere Hälfte in Explosionszeichnung),

Figur 4 die Einheit E der Stelleinrichtung im Schnitt nach Linie IV-IV von Figur 5 mit Messspulenkörper und Proportionalmagnet,

Figur 4a einen Ausschnitt aus dem Steckergehäuse gemäss Figur 4 im Schnitt nach Linie IVa-IVa von Fig. 5,

Figur 5 einen Schnitt nach Linie V-V von Figur 4 ohne äussere Halbschale des Steckergehäuses,

Figur 6 die Elektronikeinheit der Stelleinrichtung in einer im Vergleich zur Figur 4 im 90° gedrehten Stellung teilweise im Längsschnitt und

Figur 7 eine Stirnansicht der Einheit gemäss Figur 6 von rechts aus gesehen und

Figur 8 eine Stirnansicht der Einheit gemäss Figur 6 von links aus gesehen.

Wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich, umfasst die Stelleinrichtung eine Proportionalmagneteinheit M und die daran koaxial befestigte Elektronikeinheit mit Gehäuse für Stecker 52,55,56 und Anschlusskabel 59 (Fig. 4,6). Das zylindrische Gehäuse 1 der Einheit M weist einen im Grundriss vierek-kigen Flansch la auf, der sich in axialer Richtung über den grössten Teil der Einheit erstreckt. Diagonale Befestigungsschrauben 33 durchsetzen den Flansch la und stehen bei angeschlossenem Proportionalventil mit dessen Gehäuse im Gewindeeingriff. An dem von Proportionalventil abgewandten Ende der Einheit M ist, wie insbesondere aus den Figuren 3,4 erkennbar, ein aus Kunststoff bestehender Wärmedämmring 60 zentrierend mittels Befestigungsschrauben 62 befestigt.

Die Befestigungsschrauben durchsetzen Löcher 63 der Basiswandung 60g des Ringes 60 und stehen mit Gewindelöchern 64 der Wandung des Gehäuses 1 der Einheit M in Gewindeeingriff. Ein Deckflansch 60d des Ringes 60 ist auf der der Einheit M zugewandten Seite mit diametral angeordneten äusseren Formrippen 60e versehen (Fig. 3,4,5).

Wie insbesondere aus Fig. 4 (oben) erkennbar, dienen Deckflansch 60d und Formrippen 60e der Verbindung mit dem Gehäuse 44 der Einheit E. Befestigungsschrauben 61 stehen in Büchsen 44b radialer Vorsprünge 44e mit dem Gehäuse 44 im Gewindeeingriff. Die Vorsprünge 44e sind mittels axialer Rippen 44c stabilisiert und sind am Deckflansch 60d abgestützt. Das Steckergehäuse 55,56 ist mit Hilfe von Schraubenbolzen 53 an die Stirnwand 44d des Gehäuses 44 angeschlossen, die im Eingriff mit Gewindeformkörpern 48 stehen, welche ihrerseits an der Stirnwand 44d abgestützt sind (Fig. 4).

Der in Achse a-a der Stelleinrichtung verschiebliche Magnetkern 12 ist ventilseitig über seinen Stössel 11 auf einer Lagerbuchse 9 im Deckel 6 und auf der anderen Seite an am Umfang verteilten Führungsflächen 12a seines Mantels an der Lagerbuchse 13 für die Spule 4 geführt. Der Stössel 11 taucht in das angeschlossene Proportionalventil zur Steuerung des Ventilkörpers ein. Die Lagerbuchse 13 sitzt auf einer Ringschulter 30 des Deckels 6 und liegt am anderen Ende mit seiner Mantelfläche am Gehäuse 1 an. Sie dient als Lager für den Spulenkörper 4a der Spule 4, zu welcher Anschlusslei-s tungen 10 führen, die durch den mit Giessharz ausgegossenen Leitungskanal 5 (Fig. 1,2) geführt sind. Der Magnetkern 12 ist in dem ölgefüllten, mit den hydraulischen Räumen des Proportionalventils in Verbindung stehenden Hubraum 23 seines Gehäuses 6,13,17 angeordnet, das aus der Lager-lo buchse 13 und den diese Lagerbuchse 13 stirnseitig abdek-kenden Deckeln 6,17 besteht. Auf einer inneren Ringschulter 67 des ventilabgewandten Deckels 17 sitzt eine an der inneren Wandung des Deckels 17 anliegende Ringscheibe 37. Diese ist mit einem axialen Durchlass 65 zum Ringraum 23b ver-15 sehen, welcher der Entlüftung des Hubraumes 23 dient. Zur Entlüftung wird die radiale Entlüftungsschraube 39 abgenommen, wodurch eine Verbindung zwischen Ringraum 23b und der Aussenatmosphäre entsteht. Der Magnetkern 12 ist bei stromfreier Spule 4 mittels einer am Deckel 17 abge-20 stützten in einer ringförmigen Aussparung 32 des Magnetkerns angeordneten Schraubenfeder 31 in seiner (in der Zeichnung) linken Endstellung gehalten, wo er an einem am Deckel 6 abgestützten Ring 16 anliegt. Der Hubraum 23 ist mit Hilfe von Ringdichtungen 8,18 abgedichtet, die in Ring-25 nuten der Deckel 6,17 liegen und mit der Lagerbuchse 13 bzw. dem Gehäuse 1 zusammenarbeiten. Eine weitere Dichtung 40 zwischen Lagerbuchse 13 und Gehäuse 1 dichtet den Ringraum 23b ab. Auf der vom Ventil abgewandten Seite ist der Stössel 11 mit einem Magnetkern 14 bestückt, der funk-30 tioneller Teil des aus Magnetkern und Messspule (vergi. Messspulenkörper 42 in Fig. 3-6) bestehenden Wegaufnehmers ist. Der Stössel 11 und Magnetkern 14 ragen in einen hohlen, zylindrischen Ansatz 17a des Deckels 17 hinein. Der Hubraum 23 des Magnetkerns 14 steht mit dem Hubraum 23a 35 des Magnetkerns 12 über einen Ringkanal 66 in Verbindung, der zwischen der Mantelfläche des Stössels 11 und der Mantelfläche des Deckels 17 ausgespart ist. Stirnseitig ist der Ansatz 17 mit Hilfe einer Verschlussschraube 35 verschlossen, die der axialen Entlüftung des aus den 40 Hubräumen 23a, 23 bestehenden ölgefüllten Hohlraumsystems dient. Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, überragen Ansatz 17a und Magnetkern 14 das Gehäuse 1 der Einheit M in axialer Richtung und tauchen, wie insbesondere aus Fig. 4 zu ersehen, in den Innenraum des Gehäuses 44 der Ein-45 heit E hinein.

Bei Dauerbetrieb können in den kritischen Bereichen der Einheit M Temperaturen zwischen 110 und 160°C auftreten.

Andererseits ist die Arbeit des Regelverstärkers bei stärkeren Temperaturschwankungen im höheren Temperaturbe-50 reich beeinträchtigt. Aus diesem Grunde ist die Einheit E durch den Ring 60 von der Einheit M thermisch abgeschirmt. Der Ring 60 umschliesst die am Gehäuse 44 der Einheit E befestigte Messspule, deren Messspulenkörper 24 in einen Flansch 24a ausläuft. Dieser Flansch 24a schliesst als Deckel 55 das Gehäuse 44 der Einheit stirnseitig ab. Der den Messspulenkörper 24 durchgreifende Ansatz 17a ist am freien Ende von einer Ausformung 24d des Spulenkörpers 24 umschlossen. Radial verlaufende Versteifungsrippen 60a verleihen dem Ring 60 eine hohe Festigkeit. Eine Axialnut 42 im 60 Spulenkörper nimmt die Anschlussleitungen der Messspulen auf. Zur Zentrierung ist Flansch 24a von Büchsen 44 durchgriffen und liegt sowohl an der die Messspule satt umschlies-senden inneren Ringwand 60c als auch an der äusseren Ringwand 60b an. Er weist einen Durchbruch 45 für Leitungen 65 auf. Der mit Versteifungsrand versehene Flansch 24a ist mit Platten 50,51 verrastbar, die Träger von gedruckten Schaltungen sind. Die Platten erstrecken sich axial durch die Einheit E und sind auf der dem Spulenkörper 24 abgewandten

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Seite mittelbar über die Steckdose 46 am Gehäuse 44 zentriert. Bei Verrastung greifen elastische Arretiernasen 24b in entsprechende Ausnehmungen der Platten 50,51 ein. Elastische Arretierzungen 24c des Flansches 24a liegen dabei auf der anderen Seite der Platten 50,51 unter elastischer Vorspannung an. Die Platten verlaufen parallel zueinander und symmetrisch zur Achse des Systems. Das achteckige Gehäuse der Einheit E ist topfartig gestaltet. Die den «Boden» des Gehäusetopfes bildende Stirnwand 44d weist einen rechtek-kigen Durchbruch zur formschlüssigen Aufnahme der Steckdose 46 auf. Diese ist in den Durchbruch von innen einsteckbar, wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich. Die Steckdose 46 ist in ihrer Einstecklage mit Hilfe von zwei an der Stirnwand 44d befestigten Gewindeformkörpern 48 gesichert, die einen Flansch der Steckdose 46 durchgreifen, welche Anschlüsse 47 aufweist. Der Versteifungsrand 24e des Flansches 24 liegt an Anschlagstegen 44a des Gehäuses 44 an. Die Gewindeformkörper 48 haltern über einen Verbindungskörper 49 die Platten 50,51, der die Steckdose umschliesst. Zur Halterung der Platten 50,51 an der Steckdose 46 durchgreifen Gewindezapfen der Gewindeformkörper 48 den Verbindungskörper 49, der durch Muttern 48a axial gesichert ist. Auf der dem Steckergehäuse 55,56 zugewandten Seite gehen die Gewindeformkörper 48 in einen aussen mehrkantigen muffenartigen Abschnitt 48b mit Innengewinde über, der zylindrisch ausläuft. Im Abschnitt 48b ist der Formkörper 48 drehgesichert in korrespondierenden Ausformungen der Stirnwand 44d aufgenommen. In das Gewinde des Abschnittes 48b greifen Befestigungsschrauben 53 ein,

welche nach Abnahme des Steckergehäuses 55,56 mit Hilfe von Seegeringen 54 axial arretiert sind. Wie aus Fig. 6 erkennbar, liegt der Verbindungskörper an den Längsseiten der Platten 50,51 an.

Die mit der Aussenfläche der Stirnwand 44d bündige Steckdose 46 nimmt die Kontaktstifte des aufsteckbaren Stekkers 52 auf, der bei Montage von aussen in die Stirnwand 55b der Halbschale 55 des Steckergehäuses 55,56 formschlüssig einsteckbar ist. Der Stecker 52 ist in seiner Einstecklage durch Seegeringe 54 der von Büchsen 55a der Halbschalen 56

umschlossenen Befestigungsschrauben 53 hintergriffen. Das zum Stecker 52 führende Kabel 59 ist senkrecht zur Achse des Systems in das ebenfalls im Querschnitt achteckige Steckergehäuse 55,56 eingeführt. Dabei kann nach den jeweiligen s Raumverhältnissen die Einführung von jeder Seite des Gehäusepolygons her erfolgen, wie durch Pfeile b, c in Fig. 5 angedeutet. An die das Gehäuse bildenden Halbschalen 55, 56 sind innen miteinander korrespondierende Zugentlastungsrippen 57 angeformt, die mit ihren inneren Kanten das io Kabel 59 zur Zugentlastung festklemmen. Die Klemmkraft hierzu liefert die Zugentlastungsschraube 58.

Die die Einheit E über den Ring 60 mit der Einheit M verbindenden Schrauben 61 sind mittels Plombendraht 60f plombiert. Eine unbefugte Abnahme der Einheit E von der ls Einheit M ist daher nachweisbar.

Bei der Montage wird wie folgt verfahren: Die Platten 50, 51 werden mit Hilfe des Verbindungskörpers 49 sowie der Gewindeformkörper 48 mit der Steckdose 46 zu einer stabilen baulichen Einheit verbunden, wobei diese Platten mit dem 20 Verbindungskörper verschraubt werden. Daraufhin wird der Spulenkörper 24 auf die Platten 50,51 von der anderen Seite her aufgesteckt und somit die aus Spulenkörper 24, Platten 50,51 und Steckdose 46 bestehende stabile bauliche Einheit gebildet. Nach Aufschrauben des Wärmedämmrings 60 auf 25 die Proportionalmagnet-Einheit M wird die vorgenannte Einheit axial an die Proportionalmagnet-Einheit M angefügt, wobei der Ansatz 17a in den Spulenkörper 24 eintaucht.

Nach Verdrahtung wird unter Anschluss des Steckers 52 probegefahren, wobei der programmierbare elektronische Ver-30 stärker, insbesondere seine gedruckten Schaltungen für Änderungen bzw. Reparaturen ohne weiteres zugängig sind, weil die Elektronikeinheit noch nicht von ihrem Gehäuse 44 umschlossen ist. Erst nach dem Probefahren und nach vollständiger Eichung wird das Gehäuse 44 axial aufgeschoben. 35 Bei der Endmontage an der Arbeitsmaschine wird schliesslich auch das Steckergehäuse montiert, wobei je nach den örtlichen Gegebenheiten das Anschlusskabel 59 alternativ von der geeigneten Seite her radial in das Steckergehäuse eingeführt werden kann.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

648 642 PATENTANSPRÜCHE

1. Stelleinrichtung eines hydraulischen, elektronisch steuerbaren Proportionalventils, bestehend aus einem Proportionalmagneten (4,12), dessen Magnetkern in dem mit den hydraulischen Räumen des eigentlichen Proportionalventils in Verbindung stehenden Hubraum (23) seines aus Lagerbuchse (13) und zwei stirnseitigen Deckeln (6,17) gebildeten Gehäuses angeordnet ist, und aus einem induktiven Wegaufnehmer, in dessen Messspule ein durch einen Stössel (11) des Magnetkerns (12) des Proportionalmagneten gebildeter oder gehalterter weiterer Magnetkern hineinragt, der innerhalb des Gehäuses (6,13,17) des Magnetkerns (12) des Proportionalmagneten (4,12) angeordnet ist, wobei der ölge-füllte Hubraum (23a) des in einem hohlen, koaxialen Ansatz (17a) des einen Deckels (17) liegenden Magnetkerns (14) des Wegaufnehmers (14,24) mit dem Hubraum (23) des Magnetkerns (12) des Proportionalmagneten (4,12) kommuniziert, mit elektronischer Beschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (17a) in eine an das Gehäuse (6,13,17) des Magnetkerns (12) koaxial anschliessbare Elektronikeinheit (E) hineinragt, in welcher die Messspule und ein elektronischer Regelverstärker baulich vereinigt sind, wobei der Messspulenkörper (24) Printplatten (50,51) des Regelverstärkers haltert, die anderenends von einem Verbindungskörper (49) miteinander zu einer stabilen Einheit verbunden sind, auf welche das Gehäuse (44) der Elektronikeinheit (E) aufschiebbar ist.

2. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messspulenkörper (24) in einen Flansch (24a) ausläuft, der als Deckel das Gehäuse (44) der Elektronikeinheit (E) abdeckt und mit Hilfe von Arretiernasen (24b) und Arretierzungen (24c) mit den Printplatten (50,51) verrastbar ist, die sich axial durch die Elektronikeinheit (E) erstrecken.

3. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messspulenkörper (24) von einem zwischen einer Proportionalmagneteinheit (M) und der Elektronikeinheit (E) eingefügten Distanz- und Wärmedämmring (60) umschlossen ist.

4. Stelleinrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (44d) des durch Halbschalen (55,56) gebildeten Gehäuses (44) der Elektronikeinheit (E) einen Durchbruch zur Aufnahme einer von innen einsteckbaren Steckdose (46) aufweist, die an der Stirnwand (44d) mit Hilfe von zwei Gewindeformkörpern (48) zentriert ist, die einen Flansch der Steckdose (46) durchgreifen und über den Verbindungskörper (49) die Platten (50,51) haltern.

5. Stelleinrichtung nach einem der Patentansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Querschnitt U-för-mige Distanz- und Wärmedämmring (60) über seine Basiswandung (60g) mit dem Gehäuse (1,1a) der Proportional-magnet-Einheit (M) und über Deckflansche (60d) mit dem Gehäuse (44) der Elektronikeinheit (E) verschraubt ist und den Messspulenkörper (24) satt umschliesst, wobei der von einer Ausformung (24d) des Spulenkörpers (24) umschlossene Ansatz (17a) der Proportionalmagnet-Einheit (M) den Flansch (24a) durchgreift.

6. Stelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (12) des Proportionalmagneten (4,11,12) über den Stössel (11) einer Lagerbuchse (9) des anderen Deckels (6) und an radialen Führungsflächen (12a) seines Mantels an einer ihn umschliessenden Lagerbuchse (13) geführt ist.