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Die
Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches System, insbesondere
ein Cabrioverdeck im Kraftfahrzeug, sowie eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems.
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Mit
der
DE 102 96 739
T5 ist ein Hydraulikkreislauf mit Rückführleitungsdosierventilen bekannt geworden.
Dabei wird ein doppelseitig wirkender Zylinder mittels einer Quelle
mit Druck beaufschlagt, wobei die beiden Stelldruckräume über eine
gemeinsame Ventilanordnung über
eine gemeinsame Rückführleitung
mit einem Tank des Systems verbunden sind. Als Ventile werden vier
Proportionalventile verwendet, die jeweils separat von einer Steuereinheit angesteuert
werden. Da hierbei für
einen Zylinder vier Proportionalventile verwendet werden, die alle unabhängig voneinander
angesteuert werden, muss die Steuereinheit eine entsprechend hohe
Anzahl von Verstärkerstufen
aufweisen. Dies ist aber für
eine Anwendung im Kraftfahrzeug recht kostenintensiv.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße elektrohydraulische System,
sowie die Vorrichtung und das Verfahren zum Betreiben eines solchen
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
haben den Vorteil, dass durch die gemeinsame Ansteuerung eines Schaltventils
und eines Proportionalventils über
genau eine Verstärkerstufe
die Anzahl der benötigten
Verstärkerstufen
halbiert wird. Dadurch kann das entsprechende Steuergerät kostengünstiger
und bauraumsparender hergestellt werden. Zusätzlich kann hierdurch der Energieverbrauch
reduziert werden.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den
unabhängigen
Ansprüchen
vorgegebenen Ausführungen
möglich.
Ist beispielsweise bei einem doppelt wirkendem Hydraulikzylinder
ein Stelldruckraum über
ein Schaltventil und ein zweiter Stelldruckraum über ein Proportionalventil
mit der Druckmittelquelle, bzw. dem Tankvolumen verbunden, kann
mit einer Verstärkerstufe
gleichzeitig das Schaltventil geöffnet
werden und das Proportionalventil beispielsweise zur Beeinflussung
der Verstellgeschwindigkeit des Kolbens entsprechend angesteuert
werden. Dadurch kann der doppelt wirkende Zylinder mit einer einzigen
Endstufe anwendungsoptimiert angesteuert werden.
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Besonders
günstig
ist es dabei, wenn die Verstärkerstufe
eine Ausgangsspannung als Steuersignal zur Verfügung stellt. Dabei sind das
Schaltventil und das Proportionalventil mittels einer Parallelschaltung
mit der Verstärkerstufe
verbunden.
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Das
Schaltventil weist vorteilhafterweise eine Schaltschwelle auf, die
unterhalb eines sich der Schaltschwelle anschließenden Proportionalbereichs
für die
variable Durchflusssteuerung des Proportionalventils liegt.
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Dies
kann besonders einfach dadurch realisiert werden, dass das Proportionalventil
einen höheren
elektrischen Gesamtwiderstand aufweist, als das Proportionalventil,
das gemeinsam mit dem Schaltventil angesteuert wird. Hierzu werden
die Elektromagneten, bzw. deren Vorwiderstände für das Schalt- bzw. Proportional-Ventil
entsprechend ausgelegt.
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Von
Vorteil ist die Verwendung von Transistoren als Verstärkerstufe,
vorzugsweise Feldemissionstransistoren (FET), die beispielsweise
auch über ein
BUS-System mit den entsprechenden Ventilen verbunden sein können.
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In
einer bevorzugten Ausführung
sind sowohl die Schalt- als auch die Proportionalventile als 2/2-Wegventile
ausgebildet, die sehr platzsparend in gemeinsamen Ventilblöcken angeordnet
werden können.
Durch die Verwendung von insgesamt vier 2/2-Wegeventilen für einen
doppelt wirkenden Hydraulikzylinder kann dieser in beiden Richtungen
geschwindigkeitsabhängig
angesteuert werden.
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Vorzugsweise
sind paarweise entweder die beiden Ventile, die die beiden Stelldruckräume mit der
Pumpe verbinden, oder alternativ die beiden Ventile, die die Stelldruckräume mit
dem Tankvolumen verbinden, als Proportionalventile ausgebildet.
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Weisen
die Schaltventile und die Proportionalventile jeweils eine Rückstellfeder
auf, die die Ventile in unbestromten Zustand in eine bestimmte Ruheposition
versetzt, brauchen die Ventile nur während des Verstellvorgangs
aktiv mit Strom versorgt werden. Ist beispielsweise das erste und
das dritte Ventil in der Ruheposition geöffnet und das zweite und vierte
Ventil geschlossen, kann auch einfach eine Notbetätigung bei
Stromausfall realisiert werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Betätigungsverfahren
des elektrohydraulischen Systems kann mittels einer einzigen Verstärkerstufe
nacheinander zuerst ein Schaltventil zwischen zwei Schaltpositionen
geschaltet werden, und anschließend
durch die Erhöhung
der Steuergröße über die
Schaltschwelle des Schaltventils das Proportionalventil variabel
eingestellt werden.
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Sinkt
die Steuergröße unter
die durch das Schaltventil vorgegebene Schaltschwelle, ist das Proportionalventil
noch geöffnet
und das Schaltventil schon zuverlässig geschlossen.
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Wird
die Steuergröße hingegen über die Schaltschwelle
erhöht,
bleibt das Schaltventil unverändert
in seiner von der Ruheposition abweichenden Schaltposition. Gleichzeitig
kann das Proportionalventil über
den gesamten Proportional-Stellbereich individuell in eine gewünschte Durchfluss-Stellung eingestellt
werden.
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Zur
gemeinsamen Ansteuerung des Schaltventils und des Proportionalventils
eignet sich als Steuergröße besonders
eine elektrische Spannung und/oder ein Strom, die an der Verstärkerstufe
abgegriffen werden. Weist nun das Proportionalventil einen höheren Widerstand
auf als das Schaltventil, kann oberhalb der Schaltspannung des Schaltventils ein
Stellbereich realisiert werden, bei dem die Stellung des Proportionalventils
proportional zum angelegten Spannungs- und/oder Stromwert eingestellt wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen
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1 einen
hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen eines
elektrohydraulischen Systems,
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2 eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens
des hydraulischen Systems, und
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3 einen
elektrischen Schaltplan für
die gemeinsame Ansteuerung des Schaltventils mit dem Proportionalventil.
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Die
in der 1 dargestellte hydraulische Betätigungsvorrichtung
umfasst einen Hydraulikzylinder 2, in dem ein Kolben 3 längs verschiebbar
angeordnet ist. Um die Bewegung des Kolbens 3 auf eine
zu betätigende
Klappe oder beispielsweise ein Verdeck eines Cabriolets zu übertragen,
ist mit dem Kolben 3 eine Kolbenstange 4 fest
verbunden. Der Kolben 3 weist eine erste Kolbenfläche 5 auf,
die einen ersten Stelldruckraum 6 in dem Hydraulikzylinder 2 begrenzt.
Auf der von der ersten Kolbenfläche 5 abgewandten
Seite ist an dem Kolben 3 eine zweite Kolbenfläche 7 ausgebildet,
die entsprechend einen zweiten Stelldruckraum 8 in dem
Hydraulikzylinder 2 begrenzt. In Abhängigkeit von der auf den Kolben 3 wirkenden
resultierenden hydraulischen Kraft wird der Kolben 3 in
dem Hydraulikzylinder 2 in axialer Richtung verschoben.
Zum Erzeugen der hydraulischen Kraft auf den Kolben 3 ist über eine
erste Stelldruckleitung 9 der Druck in dem ersten Stelldruckraum 6 und über eine
zweite Stelldruckleitung 10 der Druck in dem zweiten Stelldruckraum 8 veränderbar. Die
erste Stelldruckleitung 9 verzweigt sich in einen ersten
Leitungszweig 11 und einen zweiten Leitungszweig 12.
Die zweite Stelldruckleitung 10 verzweigt sich in einen
dritten Leitungszweig 13 sowie einen vierten Leitungszweig 14. Über den
ersten Leitungszweig 11 ist der erste Stelldruckraum 6 mit
einem ersten Ventil 15 verbunden. Über den zweiten Leitungszweig 12 ist
der erste Stelldruckraum 6 mit einem zweiten Ventil 16 verbunden.
Dementsprechend ist der zweite Stelldruckraum 8 über einen
dritten Leitungszweig 13 mit einem dritten Ventil 17 und über den
vierten Leitungszweig 14 mit einem vierten Ventil 18 verbunden.
Der erste Stelldruckraum 6 und der zweite Stelldruckraum 8 sind über das
zweite Ventil 16 bzw. das vierte Ventil 18 mit
einer Druckmittelquelle 19 verbindbar. Als Druckmittelquelle 19 dient
im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Hydropumpe 19, die vorzugsweise als Konstantpumpe
ausgeführt ist.
Die Hydropumpe 19 ist zur Förderung in lediglich einer
Richtung vorgesehen und wird von einem Elektromotor 20 angetrieben,
der mit der Hydropumpe 19 über eine Welle 21 verbunden
ist. Die Hydropumpe 19 saugt Druckmittel über eine
Saugleitung 22 und einen darin angeordneten Filter 23 aus
einem Tankvolumen 24 an. Das von der Hydropumpe 19 angesaugte
Druckmittel wird von der Hydropumpe 19 in eine Arbeitsdruckleitung 25 gefördert. Die
Arbeitsdruckleitung 25 verzweigt sich in einen ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 und
einen zweiten Arbeitsdruckleitungszweig 27. Der erste Arbeitsdruckleitungszweig 26 ist
mit dem zweiten Ventil 16 verbunden. Der zweite Arbeitsdruckleitungszweig 27 ist mit
dem vierten Ventil 18 verbunden. Über das zweite Ventil 16 kann
eine durchströmbare
Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 und dem
zweiten Leitungszweig 12 hergestellt werden, so dass das
von der Hydropumpe 19 in die Arbeitsdruckleitung 25 geförderte Druckmittel über den
ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26, den zweiten Leitungszweig 12 sowie
die erste Stelldruckleitung 9 in den ersten Stelldruckraum 6 strömt und dort
die erste Kolbenfläche 5 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagt. Ebenso kann durch das vierte
Ventil 18 der zweite Arbeitsdruckleitungszweig 27 mit
dem vierten Leitungszweig 14 durchströmbar verbunden werden. Das
von der Hydropumpe 19 in die Arbeitsdruckleitung 25 geförderte Druckmittel
strömt
dann über
den zweiten Arbeitsdruckleitungszweig 27, den vierten Leitungszweig 14 sowie
die zweite Stelldruckleitung 10 in den zweiten Stelldruckraum 8.
Dort wird die zweite Kolbenfläche 7 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagt. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die erste Kolbenfläche 5 und
die zweite Kolbenfläche 7 unterschiedlich
groß. Werden
daher die erste Kolbenfläche 5 und
die zweite Kolbenfläche 7 beide
mit dem von der Hydropumpe 19 erzeugten Druck beaufschlagt,
so bewegt sich der Kolben 3 samt der Kolbenstange 4 in
der 1 nach rechts in Richtung 64 und verringert
damit das Volumen des zweiten Stelldruckraums 8. Der erste Stelldruckraum 6 und
der zweite Stelldruckraum 8 sind über das erste Ventil 15 bzw.
das dritte Ventil 17 zu dem Tankvolumen 24 hin
entspannbar. Hierzu ist durch das erste Ventil 15 eine
durchströmbare
Verbindung von dem ersten Leitungszweig 11 in das Tankvolumen 24 herstellbar.
Damit wird bei einer entsprechenden Schaltstellung des ersten Ventils 15 der erste
Stelldruckraum 6 über
die erste Stelldruckleitung 9 und den ersten Leitungszweig 11 in
das Tankvolumen 24 entspannt. Befindet sich das dritte
Ventil 17 in einer entsprechenden Stell-Position, so wird
der dritte Leitungszweig 13 mit dem Tankvolumen 24 verbunden
und der zweite Stelldruckraum 8 über die zweite Stelldruckleitung 10 sowie
den dritten Leitungszweig 13 in das Tankvolumen 24 entspannt.
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Die
Ventile 15 bis 18 sind bevorzugt 2/2-Wegeventile,
die jeweils durch eine Feder belastet in ihrer Ruheposition gehalten
werden. Das erste Ventil 15 wird durch eine erste Feder 28 in
einer Position gehalten, in der eine durchströmbare Verbindung von dem ersten
Leitungszweig 11 zu dem Tankvolumen 24 besteht.
In entgegen gesetzter Richtung wird das erste Ventil 15 durch
die Kraft eines Elektromagneten 32 beaufschlagt, der bei
entsprechender Bestromung das erste Ventil 15 in eine erste
Schaltposition bringt, in der der Durchfluss gesperrt ist. In dieser
ersten Schaltposition des ersten Ventils 15 ist damit ein
Entspannen des ersten Stelldruckraums 6 über den
ersten Leitungszweig 11 in das Tankvolumen 24 nicht möglich. Wird
der erste Elektromagnet 32 nicht bestromt, so bringt die
erste Feder 28 das erste Ventil 15 zurück in seine
zweite Schaltposition, in der der erste Stelldruckraum 6 in
das Tankvolumen 24 entspannt wird. Anders als das erste
Ventil 15 wird das zweite Ventil 16, das parallel
zu dem ersten Ventil 15 angeordnet ist, durch die Kraft
einer zweiten Feder 29 in Richtung der ersten Schaltposition
als Ruheposition beaufschlagt. So lange ein in entgegen gesetzter
Richtung wirkender zweiter Elektromagnet 32 nicht bestromt
ist, ist damit keine durchströmbare Verbindung
zwischen dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 sowie
dem zweiten Leitungszweig 12 hergestellt. Erst wenn der
zweite Elektromagnet 33 bestromt wird, wird das zweite
Ventil 16 in Richtung seiner zweiten Schaltstellung betätigt, in
der Druckmittel aus dem ersten Arbeitsdruckleitungszweig 26 in
den zweiten Leitungszweig 12 strömen kann. In dieser zweiten
Schaltposition des zweiten Ventils 16 wird Druckmittel
von der Hydropumpe 19 in den ersten Stelldruckraum 6 gefördert. Das
dritte Ventil 17 entspricht in seinem Aufbau dem ersten
Ventil 15, wobei es durch eine dritte Feder 30 in
seiner zweiten Stell-Position
gehalten wird, in der der zweite Stelldruckraum 8 in Richtung
des Tankvolumens 24 entspannt wird. Entgegen der Kraft
der dritten Feder 30 wirkt ebenfalls ein Elektromagnet 34,
der das dritte Ventil 17 mit einer Kraft in Richtung der
ersten Schaltstellung beaufschlagt. Schließlich ist auch das vierte Ventil 18 mit
einer vierten Feder 31 beaufschlagt, die es in seiner Ruheposition
hält. Die
Ruheposition des vierten Ventils 18 ist wie bei dem zweiten
Ventil 16 die erste Schaltposition des Ventils, in der
der Durchfluss gesperrt ist. Entgegen der Kraft der vierten Feder 31 ist
an dem vierten Ventil 18 ein vierter Elektromagnet 35 angeordnet,
der bei einem entsprechenden anliegenden Signal das vierte Ventil 18 in
seine zweite Schaltposition bringt. In der zweiten Schaltposition des
vierten Ventils 18 wird durch die Hydropumpe 19 der
zweite Stelldruckraum 8 bedrückt.
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Bei
der gewählten
Ausführung,
bei der in Ruhe das erste Ventil 15 und das dritte Ventil 17 in
ihrer zweiten Schaltposition gehalten werden und gleichzeitig durch
die entsprechenden Federn das zweite Ventil 16 und das
vierte Ventil 18 in ihrer ersten Schaltposition gehalten
werden, wird erreicht, dass der Druck in dem ersten Stelldruckraum 6 und in
dem zweiten Stelldruckraum 8 dem Druckniveau des Tankvolumens 24 entspricht.
Der Hydraulikzylinder 2 ist damit drucklos. Es ist jedoch
ebenso denkbar, die jeweils andere Schaltposition der Ventile 15-18 als
Ruheposition zu wählen.
Wichtig ist dabei lediglich, dass die paarweise einer Stelldruckkammer zugeordneten
Ventile 15, 16 bzw. 17, 18 als
Ruheposition jeweils unterschiedliche Schaltpositionen aufweisen.
Vorzugsweise stimmen die Schaltpositionen des ersten und zweiten
Ventils 15, 16 und des dritten und vierten Ventils 17, 18 paarweise überein,
so dass die Ruheposition des ersten Ventils 15 der Ruheposition
des dritten Ventils 17 und die Ruheposition des zweiten
Ventils 16 der Ruheposition des vierten Ventils 18 entspricht.
Die vier Elektromagneten 32-35 zur Betätigung der
Ventile 15-18 werden über eine elektrische Leitung 36 angesteuert.
Die elektrische Leitung 36 kann z. B. ein Teil eines Bussystems
sein, über
das die Elektromagneten 32-35 individuell und unabhängig voneinander
angesteuert werden können.
Die elektrische Leitung 36 ist mit einem Steuergerät 37 verbunden. Über das
Steuergerät 37 werden die
Schaltpositionen der Elektromagneten 32-35 definiert
und dementsprechend ein jedem Elektromagneten 32-35 individuell
bemessener Strom zugeführt. Um
z. B. den Öffnungs-
oder Schließvorgang
eines Verdecks eines Cabriolets zu starten, wird dem Steuergerät 37 durch
einen Betätigungsschalter 38 ein entsprechendes
Startsignal übermittelt.
Um das Ende eines Stellvorgangs erkennen zu können, ist mit einem Eingang
des Steuergeräts 37 eine
Signalleitung 39 verbunden, über die dem Steuergerät 37 ein
Spannungssignal eines Wegmessers 41 zugeführt wird.
Durch den Wegmesser 41 kann die jeweilige Position der
Kolbenstange 4 erfasst werden, so dass beispielsweise gegen
Ende einer Stellbewegung die Drehzahl des Elektromotors 20 reduziert werden
kann. Durch eine Drehzahlreduzierung des Elektromotors 20 wird
von der als Konstantpumpe ausgeführten
Hydropumpe 19 eine kleinerer Volumenstrom in die Arbeitsdruckleitung 25 gefördert. Die Stellbewegung
verlangsamt sich daher. Über Ein-/Ausgänge 40 kommuniziert
das Steuergerät 37 mit
anderen Baugruppen des Fahrzeugs. Einer dieser Ausgänge kann
z. B. die Drehzahl des Elektromotors 20 steuern.
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In 1 sind
das erste Ventil 15 und das dritte Ventil 17 als
Proportional-Ventile ausgebildet, deren Durchlassstrom über die
Steuereinheit 37 variabel einstellbar ist. Die Ruheposition
des ersten und des dritten Ventils 15, 17 stellt
hierbei eine offene, durchströmbare
Verbindung zwischen dem Stellraum 6 und dem Tankvolumen 24 dar,
so dass bei einem unbestromten Ventil 15, 17 die
Stelldruckräume 6, 8 auf
gleichem Druckniveau mit dem Tankvolumen 24 liegt. Dabei
sind die beiden Ventile 15, 17 direkt und unmittelbar
mit dem Tankvolumen 24 verbunden, wobei insbesondere keine
weiteren Steuerventile zwischen den Ventilen 15, 17 und
dem Tankvolumen 24 angeordnet sind. Der Ausgang 49 des
ersten und dritten Ventils 15, 17 ist dabei jeweils
durch eine separate Leitung 50, 51 direkt mit
dem Tankvolumen 24 verbunden. Das zweite Ventil 16 und
das vierte Ventil 18 sind jeweils als Schaltventile ausgebildet,
die einen sperrenden Zustand und einen durchlassenden Zustand aufweisen.
Dabei ist der sperrende Zustand als Ruheposition ausgebildet, so
dass bei einem Stromausfall die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle 19 und
den Stelldruckräumen 6, 8 unterbrochen
ist. Die Anordnung mit zwei Proportional-Ventilen, die jeweils mit
dem Tankvolumen 24 verbunden sind, und zwei Schaltventilen,
die mit der Druckmittelquelle 19 verbunden sind ist besonders
vorteilhaft für 2/2-Wegeventile 15 bis 18 herstellbar,
da hierbei alle vier 2/2-Wegeventile, bzw. gegebenenfalls weitere Vierereinheiten
für zusätzliche
Kolben 3 günstig
in einem gemeinsamen Ventilblock herstellbar sind. Optional weist
die Hydraulikschaltung einen oder mehrere Drucksensoren 54 auf,
wie in 1 gestrichelt dargestellt ist. Der Drucksensor 54 ist
dabei zwischen dem Stelldruckraum 8 und den parallel geschalteten Ventilen 17, 18 in
der Stelldruckleitung 10 angeordnet. Dabei wird der Druck
an der Zylinderausgangsseite des Stellraums 8 erfasst und
ein Drucksignal 56 an die Auswerteeinheit 58 weitergeleitet.
Die Auswerteeinheit 58 weist einen Druckregler 60 auf,
mittels dessen ein Stellsignal 62 generiert wird, mit dem die
Proportional-Ventile 15, 17 angesteuert werden. Die
Auswerteeinheit 58 ist dabei beispielsweise in das Steuergerät 37 integriert.
In der Auswerteeinheit 58 können hierbei Informationen über die
Positionen der Geschwindigkeit der Kolbenstange 4 gewonnen werden,
wodurch über
die elektrische Ansteuerung der Proportional-Ventile 15, 17 ein
Regelkreislauf geschaffen werden kann. Bewegt sich beispielsweise die
Kolbenstange 4 in Pfeilrichtung 64 nach rechts kann über den
eingezeichneten Drucksensor 54 ein Stellsignal 62 für das Proportional-Ventil 17 generiert werden,
das direkt die Verstellgeschwindigkeit der Kolbenstange 4 über die
Auslassgeschwindigkeit des Druckmittels aus dem Stellraum 8 in
das Tankvolumen 24 regelt. Dabei ist die Verstellbewegung
der Kolbenstange 4 völlig
unabhängig
von der Druckmittelquelle 19 aufgebrachten Leistung, bzw.
im Stelldruckraum 6 aufgebauten Druck. In gleicher Weise kann
in die Stelldruckleitung 9 zwischen dem Stelldruckraum 6 und
den beiden Ventilen 15, 16 ein weiterer Drucksensor 54 eingebaut
werden, um die Einschubbewegung der Kolbenstange 4 entsprechend über das
Proportional-Ventil 15 zu steuern.
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In
einer weiteren, nicht dargestellten Variante der hydraulischen Schaltung
gemäß 1,
ist das zweite Ventil 16 und das vierte Ventil 18 als
Proportional-Ventil und das erste Ventil 15 und das dritte
Ventil 17 als Schaltventil ausgebildet. Hierbei wird die Verstellgeschwindigkeit
der Kolbenstange 4 nicht über den Abfluss des Druckmittels
aus den Stelldruckräumen 6 und 8 gesteuert,
wie dies in der Schaltung gemäß 1 der
Fall war, sondern über die
Zufuhr des Druckmittels und der Druckmittelquelle 19 über die
Proportional-Ventile 16, 18 in die Stelldruckräume 6, 8 hinein.
Hierbei kann wiederum unabhängig
vom Volumenstrom der Druckmittelquelle 19 der Zufluss des
Druckmittels in den Stelldruckraum 6 oder 8 über die
variable Durchflusssteuerung der Proportional-Ventile 16 bzw. 18 gesteuert
werden.
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Es
ist für
den Fachmann selbstverständlich, dass
sich die beschriebene Betätigungsvorrichtung 1 nicht
auf die Anwendung mit lediglich einem Hydraulikzylinder 2 beschränkt. Anstelle
des einen Kolbens 3 können
in den Schaltungen gleichzeitig auch mehrere Kolben 3 angesteuert
werden oder mehrere Schaltungen für mehrere Kolben 3 nebeneinander aufgebaut
werden Vielmehr ist eine Anwendung zusammen mit mehreren Hydraulikzylindern 42 möglich. Sind
die weiteren Hydraulikzylinder 42 jeweils wiederum als
doppelt wirkende Hydraulikzylinder 42 ausgeführt, so
ist jedem der so entstehenden Stelldruckräume der weiteren Hydraulikzylinder 42 ein Paar
von Ventilen zugeordnet, wie dies für den Hydraulikzylinder 2 in
der 1 dargestellt ist. Die beschriebenen Schaltungen
können
besonders vorteilhaft für
die Verstellung des Cabrio-Verdecks verwendet werden, bei dem die
einzelnen zueinander beweglich angeordneten Verdeckteile jeweils
mit einer Kolbenstange 4 verbunden sind, um diese automatisch
zu verstellen. In einer weiteren Anwendung der hydraulischen Schaltung
können
insbesondere auch dreh- oder kippbare Teile am Kraftfahrzeug, wie
Verschlüsse
oder Klappen mittels dem dargestellten Komfortantrieb verstellt
werden.
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In 2 ist
schematisch die gleichzeitige Ansteuerung des Schaltventils 66 und
des Proportional-Ventils 68 dargestellt, die beiden parallel
zueinander geschaltetet sind. Eine Verstärkerstufe 70 liefert
als Steuersignal 72 beispielsweise eine Steuerspannung 74,
die gleichzeitig an dem Schaltventil 66 und dem Proportional-Ventil 68 anliegt.
In 2 ist die an der Verstärkerstufe 70 zur Verfügung stehende Steuerspannung 74 auf
der x-Achse 76 dargestellt, und auf der y-Achse 77 der
bei Anlegung der Steuerspannung 74 resultierende Strom 78 der
entsprechenden Elektromagneten 32-35 der Ventile 66, 68. Als
Steuerspannung 74 kann ein analoges Spannungssignal oder
eine Wechselspannung, bzw. ein pulsweitenmoduliertes (PWM-)Spannungssignal 74 angelegt
werden. Wird die Spannung 74 über eine Schaltschwelle 80 erhöht, wird
beispielsweise das Schaltventil 66 von einer „Geschlossen-Stellung" in eine "Geöffnet-Stellung" geschaltet. Dabei
weist der Elektromagnet 33, 35 des Schaltventils 66 einen
geringeren Widerstand auf als der Elektromagnet 32, 34 des
Proportional-Ventils 68, so dass beim Schaltventil 66 der
Schaltvorgang des Schaltventils 66 schon bei einer geringeren
Spannung 76 stattfindet. Wird die Spannung 76 über der
Schaltschwelle 80 weiter erhöht, wird in einem Proportional-Stellbereich 82 des
Proportional-Ventils 68 dieses variabel in eine entsprechende
Durchfluss-Position bewegt. Dabei weist der Elektromagnet 32, 34 des
Proportionalventils 68 einen höheren Widerstand auf, so dass
das Proportionalventil 68 erst bei höheren Strömen 78 in eine entsprechende
Stellposition verstellt wird. In 2 sind die
Kurven 86, 88 der Spulenströme des Schaltventils 66 und
des Proportioanal-Ventils 68 dargestellt.
Das Proportionalventil 68 hat durch dessen höheren Gesamtwiderstand
eine geringere Stromaufnahme (flache Kurve 88) als das
Schaltventil 66. In einer weiteren Ausführung überlappt der Proportional-Stellbereich 82 mit
dem Bereich unterhalb der Schaltschwelle 80 des Schaltventils 66.
Die Schaltschwelle 80 ist beispielsweise vom Druck und/oder
dem Volumenstrom des Systems abhängig und
kann durch die Auslegung der Widerstände der beiden Ventile 66, 68 beeinflusst
werden. Beispielsweise weist das Proportional-Ventil 68 als
Ruheposition (ohne Strom) eine „Geöffnet-Position" auf, so dass praktisch
nach dem Öffnen
des Schaltventils 68 bei weiterer Erhöhung des Steuersignals 72 (Steuerspannung 74)
das Proportionalventil 68 geschlossen wird. Grundsätzlich kann
durch die entsprechende unterschiedliche Ausbildung des Widerstands
des Schaltventils 66 und des Proportional-Ventils 68 durch
die vorgebbare Steuerspannung 74 als Steuersignal 72 die
jeweilige Schaltposition, bzw. Stellposition der beiden Ventile 66, 68 angesteuert
werden. Dabei ist der Elektromagnet 33, 35 des
Schaltventils 66 derart ausgelegt, dass er auch über längere Zeiten
mit Strömen belastet
werden kann, die deutlich über
der Schaltschwelle 80 liegen. Alternativ kann als Steuersignal 72 auch
ein Steuerstrom oder eine elektrische Leistung verwendet werden,
wodurch beispielsweise Temperatureffekte des Spulenstroms kompensiert
werden können.
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In 3 ist
ein erfindungsgemäßer elektrischer
Schaltplan dargestellt, bei dem eine Verstärkerstufe 70 ein Steuersignal
zur parallelen Ansteuerung des Schaltventils 66 und des
Proportionalventils 68 liefert. Die Verstärkerstufe
ist beispielsweise als Transistor 71, vorzugsweise als
FET ausgebildet. Die Verstärkerstufe 70 ist
als Teil der Steuereinheit 37 aufgebaut, in der noch weitere
Verstäkerstufen 70 zur Ansteuerung
zusätzlicher
Ventil-Paare 66, 68 angeordnet
sein können.
Zur Realisierung eines höheren Widerstands
des Proportionalventils 68, ist diesem in Reihe ein Vorwiderstand 90 vorgeschaltet.
Bei dieser Ausführung,
kann dann zweckmäßig für beide
Ventil-Typen 68, 68 eine identisch ausgelegte
Magnetspule für
die Elektromagneten 32 bis 35 verwendet werden.
Durch den unterschiedlichen Gesamtwiderstand der beiden Ventile 66 und 68,
weisen diese eine unterschideliche Stromaufnahme auf, wie dis durch
die Kurven 86 und 88 in 2 dargestellt
ist.
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Es
sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung
dargestellten Ausführungsbeispiele
vielfältige
Kombinationsmöglichkeiten
der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. Beispielsweise
kann die Anordnung der Drucksensoren 54 und der Wegsensoren 41 mit
jeder Variation der hydraulischen Schaltung kombiniert werden, um
die entsprechend dargestellten Ansteuerungen zu realisieren. Ebenso
kann die Auswahl des Steuersignals 72 (Spannung, Strom,
Leistung, PWM) die Betätigung
der Ventile 66, 68 optimierrt werden. Durch die
Rückführung der
Sensorsignale kann anstelle einer reinen ansteuerung auch ein Regelkreislauf
für die
Verstellung der Ventile 66, 68 erzielt werden.