DE10006141A1

DE10006141A1 - Elektrohydraulische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE10006141A1
Application number: DE10006141A
Authority: DE
Inventors: Joerg Linser
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2001-09-06
Also published as: US20030010194A1; EP1254316B1; JP4619605B2; EP1254316A1; US6712091B2; JP2003525399A; WO2001059305A1; DE50100555D1

Abstract

Elektrohydraulische Steuervorrichtung für einen hydraulischen Stellmotor (41) mit mindestens einem, durch eine Stellkraft aktiv gesteuerten Ventil (48), und mindestens einem, mit dem aktiv gesteuerten Ventil (48) in Wirkverbindung stehenden passiven Ventil (49), das über eine Leitung (25) mitgesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steu ervorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine elektrohydraulische Steuervorrichtung für einen hydraulischen Stellmotor zur Steuerung eines Volumenstromes ist aus der DE 196 34 319 A1 bekannt. Diese elektrohydrau lische Steuervorrichtung ist als 4/2-Ventilmodul ausgebil det und weist ein in einem Gehäuse angeordnetes Sperrventil auf, dessen beweglicher Sitzventilkörper in eine Verbindung zwischen einer Motorkammer und einer Rücklaufkammer ge schaltet ist und die Motorkammer absichert. Ein Proportio nalmagnet mit ankerbetätigtem Stößel zum Betätigen des Sperrventils und ein im Gehäuse gleitend ausgeführtes Entsperrglied sind mit dem Sitzventilkörper gleichachsig zueinander angeordnet. Das Entsperrglied ist als Längs schieber ausgebildet, der mit einer Steuerkante die Verbin dung zwischen einer Zulaufkammer und einer zweiten Motor kammer steuert, wobei die zweite Motorkammer in der Schie berbohrung des Längsschiebers angeordnet ist. Der Längs schieber weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser auf wie der Sitzventilkörper. Bei Betätigung durch den Propor tionalmagneten werden beide Verbindungen gleichsinnig ange steuert.

Die in der DE 196 34 319 A1 beschriebene elektrohy draulische Steuervorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie aus vielen, kleinen ineinander verschachtelten Bautei len besteht, was in bezug auf Fertigungs- und Montagegenauigkeit hohe Anforderungen stellt und gleichzeitig eine er höhte Störanfälligkeit durch Verschmutzungen aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine elektrohydraulische Steuereinrichtung darzustellen, die einfach aufgebaut ist, zuverlässig arbeitet und ohne großen Fertigungsaufwand hergestellt werden kann. Eine wei tere Aufgabe ist eine verbraucherneutrale und mengenunab hängige Funktion sicherzustellen. Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuereinrichtung soll zusätzlich für verschiedene Anwendungsfälle verwendbar sein und leicht an geänderte Anforderungen angepaßt werden können. So soll sie beispielsweise für einen hydraulischen Stellmotor einge setzt werden können, unabhängig davon, ob dessen Ansteue rung nach dem Prinzip der geschlossenen oder der offenen Mitte funktioniert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße elektrohydraulische Steuerein richtung gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfin dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Durch den modularen Aufbau der erfindungsgemäßen elek trohydraulischen Steuereinrichtung können viele Teile mehr fach verwendet werden, was bezüglich Fertigungs- und Monta geaufwand erhebliche Vorteile bringt. Durch den einfachen Aufbau können Standardabdichtungen verwendet werden, die bezüglich Toleranzen und Oberflächengüte keine so hohen Anforderungen an die Bauteile stellen. Zusätzlich kann auf die Verwendung von besonderen Werkstoffen verzichtet wer den, was hinsichtlich Wärme- und Oberflächenbehandlung von Vorteil ist. Gleichzeitig bleibt eine hohe Flexibilität für verschiedene Anwendungsfälle erhalten. Eine besonders si chere Funktion wird dadurch gewährleistet, daß keine beweg liche Teile ineinander montiert werden. Wird die erfin dungsgemäße elektrohydraulische Steuereinrichtung für einen hydraulischen Stellmotor verwendet, so kann dieser nach dem Prinzip der offenen oder der geschlossenen Mitte angesteu ert werden.

Eine erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuervor richtung für einen hydraulischen Stellmotor weist minde stens ein, durch eine Stellkraft aktiv gesteuertes Ventil auf, das einen ersten, in einem Gehäuse axial beweglich gelagerten und durch eine Feder belasteten Kolben mit ge stuften Durchmessern aufweist, der einen ersten Druckraum mit einem, eine Drosselstelle aufweisenden, scheibenförmi gen Element bildet. Weiterhin weist eine solche elektrohy draulische Steuereinrichtung mindestens ein, mit dem aktiv gesteuerten Ventil in Wirkverbindung stehendes passives Ventil auf, das einen zweiten, in dem Gehäuse axial beweg lich gelagerten und durch eine Feder belasteten Kolben mit gestuften Durchmessern aufweist, der mit dem Gehäuse einen zweiten Druckraum bildet. Diese beiden Druckräume stehen über eine Leitung in Wirkverbindung, so daß das aktiv ge steuerte Ventil das passive Ventil mitsteuert. Das aktiv gesteuerte Ventil weist eine einstellbare Drosselstelle auf, die aktiv durch eine Drosselnadel geregelt werden kann. Die Stellkraft, die die Drosselstelle regelt, kann mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch aufgebracht werden. Die Kolben weisen spezielle Dichtelemente auf, die neben ihrer Dichtungsfunktion auch Lagereigenschaften übernehmen können. Sie sind vorzugsweise aus widerstandsfähigen und verschleißarmen Werkstoffen, wie beispielsweise Teflon, hergestellt. In dem Kolben des aktiv gesteuerten Ventils ist mindestens eine Bohrung integriert, die der Zuführung von Druckmedium in einen Druckraum dient, der über eine Leitung mit dem passiven Ventil verbunden ist. Die Bohrung kann so angeordnet werden, daß bei gerin gem Systemdruck durch die Kraft der Feder der Kolben gegen das Gehäuse gedrückt wird, wodurch ein Ringspalt zwischen Kolben und Gehäuse sowie die Bohrung in dem Kolben ver schlossen werden, um Leckagen zu vermeiden.

Nachfolgend ist anhand einer Figur ein Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße elek trohydraulische Steuereinrichtung, die einen hydraulischen Stellmotor steuert.

Ein von einer Pumpe 1 aus einem Tank 2 gefördertes Druckme dium fließt durch eine Zulaufbohrung 3 in ein Gehäuse 4, das mehrere Bohrungen 5, 6, 7, 8 aufweist, die über Leitun gen 9, 10 verbunden sind. In der Bohrung 5 ist ein mit ei ner Feder 11 belasteter Kolben 12 axial beweglich gelagert. Der Kolben 12 weist einen gestuften Außendurchmesser auf. Ein Dichtelement 13 im Kolben 12 trennt die Bohrung 5 in zwei Druckräume 14, 15. Das Dichtelement 13 dient gleich zeitig noch zur reibungsarmen Führung des Kolbens 12. Die Feder 11 stützt sich an einem, fest mit dem Gehäuse 4 ver bundenen, scheibenförmigen Element 16 ab. Das scheibenför mige Element 16 weist eine Drosselstelle 17 auf, die mit einer durch eine Stellkraft axial verschiebbare Drosselna del 18 zusammenwirkt und somit eine Volumenstromänderung ermöglicht. Soll beispielsweise der Volumenstrom in der Zulaufbohrung 3 reduziert oder unterbrochen werden, wird die Drosselnadel 18 in die Drosselstelle 17 hineingescho ben. Das Druckmedium muß nun durch eine in dem Kolben 12 angeordnete Bohrung 19 fließen, wodurch es, aufgrund des geringeren Durchmessers der Drosselstelle 17, zu einem Druckaufbau in dem Druckraum 14 kommt. Ab einem definierten Druck im Druckraum 14 ergibt sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den auf Stirnflächen 20 und 21 wirkenden Druck kräfte. Die Feder 11 hat weiterhin zur Aufgabe, den Kol ben 12 in Neutralstellung so gegen das Gehäuse 4 zu schie ben, daß durch Drosselung des Volumenstroms des Druckmedi ums in einem Ringspalt 22 eine vorbestimmte Druckdifferenz entstehen kann, die bei Eintreten eines Drosseleffektes an der Drosselstelle 17 eine Druckkraft auf der Stirnfläche 21 des Kolbens 12 bewirkt, die die Reibung des Dichtelemen tes 13 überwindet. Bei Erreichen des Kräftegleichgewichtes bewegt sich der Kolben 12 durch die Kraft der Feder 11 in Richtung Zulaufbohrung 3. Dadurch verringert sich der Ringspalt 22, der zwischen dem Gehäuse 3 und der Stirnflä che 20 liegt. Als Folge erhöht sich der Druck des Druckme diums in der Zulaufbohrung 3. Die Stellkraft an der Dros selnadel 18 entspricht in ihrem Betrag dem Druck des Druck mediums im Druckraum 14, der wiederum dem Druck des Druck mediums in der Zulaufbohrung 3 entspricht. Daraus ergibt sich eine Proportionalität zwischen der an der Drosselna del 18 wirkenden Stellkraft und dem sich in der Zulaufboh rung 3 einstellenden Druck des Druckmediums. Das durch die Drosselstelle 17 fließende Druckmedium fließt durch einen weiteren Druckraum 24 und über eine Leitung 23 zurück zum Tank. In der Bohrung 6 im Gehäuse 4 befindet sich ein weiterer, durch eine Feder 26 druckbelasteter Kolben 27. Die Feder 26 stützt sich auch hier an einem scheibenförmigen Element 28 ab. Eine Drosselnadel 29 verschließt eine Dros selstelle 30, wodurch ein Ringspalt 31 verschlossen wird. Das Druckmedium strömt durch eine Bohrung 32 in einen Druckraum 33 und von dort weiter über eine Leitung 34 in einen Druckraum 35, der von einem in der Bohrung 7 axial verschiebbaren Kolben 36 und dem Gehäuse 4 gebildet wird. Der durch eine Feder 37 druckbelastete Kolben 36 ver schließt einen Ringspalt 38, so daß das Druckmedium über eine Leitung 39 zu einem Druckraum 40 eines hydraulischen Stellmotors 41 geleitet wird. Ein Kolben 42 des hydrauli schen Stellmotors 41 wird verschoben und das Druckmedium aus einem zweiten Druckraum 43 über eine Leitung 44 an die Leitung 10 im Gehäuse 4 weitergeleitet. Das Druckmedium kann über einen offenen Ringspalt 45, der zwischen dem Ge häuse 4 und einem in der Bohrung 8 axial verschiebbaren, durch eine Feder 47 belasteten Kolben 46 entsteht, zum Tank 2 abfließen.

Ein Druckraum 50, der von dem Gehäuse 4 und dem durch eine Feder 47 druckbelasteten Kolben 46 gebildet wird, steht über eine Leitung 25 mit dem Druckraum 24 in Wirkverbin dung.

Ein aktiv gesteuertes Ventil 48 steuert somit gleichzeitig noch ein passives Ventil 49. In einer erweiterten Funkti onsvariante kann in dem Kolben 46 des passiven Ventils 49 zusätzlich eine Bohrung 52 vorgesehen werden, um das Druck medium in den Druckraum 14 zurückzuführen.

Bezugszeichen

1

Pumpe

2

Tank

3

Zulaufbohrung

4

Gehäuse

5

Bohrung

6

Bohrung

7

Bohrung

8

Bohrung

9

Leitung

10

Leitung

11

Feder

12

Kolben

13

Dichtelement

14

Druckraum

15

Druckraum

16

scheibenförmiges Element

17

Drosselstelle

18

Drosselnadel

19

Bohrung

20

Stirnfläche

21

Stirnfläche

21

Stirnfläche

22

Ringspalt

23

Leitung

24

Druckraum

25

Leitung

26

Feder

27

Kolben

28

scheibenförmiges Element

29

Drosselnadel

30

Drosselstelle

31

Ringspalt

32

Bohrung

33

Druckraum

34

Leitung

35

Druckraum

36

Kolben

37

Feder

38

Ringspalt

39

Leitung

40

Druckraum

41

hydraulischer Stellmotor

42

Kolben

43

Druckraum

44

Leitung

45

Ringspalt

46

Kolben

47

Feder

48

Ventil

49

Ventil

50

Druckraum

51

Dichtelement

52

Bohrung

Claims

1. Elektrohydraulische Steuervorrichtung für einen hy draulischen Stellmotor (41) mit mindestens einem, durch eine Stellkraft aktiv gesteuerten Ventil (48), das einen ersten, in einem Gehäuse (4) axial beweglich gelagerten, durch eine Feder (11) belasteten Kolben (12) mit gestuften Durchmessern aufweist, der einen ersten Druckraum (14) mit einem, eine Drosselstelle (17) aufweisenden, scheibenförmi gen Element (16) bildet, und mindestens einem, mit dem ak tiv gesteuerten Ventil (48) in Wirkverbindung stehendem passiven Ventil (49), das einen zweiten, in dem Gehäuse (4) axial beweglich gelagerten, durch eine Feder (47) belaste ten Kolben (46) mit gestuften Durchmessern aufweist, der mit dem Gehäuse (4) einen zweiten Druckraum (50) bildet, und der zweite Druckraum (50) durch den ersten Druck raum (24) über eine Leitung (25) mitgesteuert wird.

2. Elektrohydraulische Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktiv gesteuerte Ventil (48) eine einstellbare Drosselstel le (17) aufweist, die aktiv durch eine Drosselnadel (18) geregelt werden kann.

3. Elektrohydraulische Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkraft mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hy draulisch oder pneumatisch aufgebracht werden kann.

4. Elektrohydraulische Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (12, 46) Dichtelemente (13, 51) aufweisen, die gleichzeitig zur Abdichtung und zur Lagerung verwendet wer den.

5. Elektrohydraulische Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) des aktiv gesteuerten Ventils (48) und/oder der Kolben (46) des passiven Ventils (49) eine Bohrung (19 bzw. 52) aufweist, die der Zuführung von Druckmedium in einen Druckraum (14) dient.

6. Elektrohydraulische Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (19 bzw. 12) in den Kolben (12 bzw. 52) so ange ordnet sind, daß bei geringem Systemdruck die Kolben (12 bzw. 46) durch die Kraft der Federn (11 bzw. 47) gegen das Gehäuse (4) gedrückt werden, und dadurch die Ringspalte (22 bzw. 45) und die Bohrungen (19 bzw. 52) verschlossen wer den, um Leckagen zu vermeiden.