DE1282055B

DE1282055B - Anordnung zur Steuerung der hydraulisch betaetigten Fahrschalterwalze eines elektrischen Triebfahrzeuges

Info

Publication number: DE1282055B
Application number: DEL43061A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Menzel; Dipl-Ing Helmut Vo Moellendorf; Heinrich Teichert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1962-09-27
Filing date: 1962-09-27
Publication date: 1968-11-07
Also published as: AT243930B; CH419759A

Description

Anordnung zur Steuerung der hydraulisch betätigten Fahrschalterwalze eines elektrischen Triebfahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung der hydraulisch betätigten Fahrschalterwalze eines elektrischen Triebfahrzeuges, bei der ein Arbeitszylinder zur Fortschaltung der Fahrschalterwalze nach Maßgabe eines Soll-Istwert-Motorstromvergleichs von einem Tauchspulenregler mit Steuerspulen und Steuerkolben, der die Druckmittelzufuhr überwacht, mit Öldruck beaufschlagt wird. Der bei derartigen Anordnungen benutzte Tauchspulenregler ist ein stufenloses elektrohydraulisches Ventil mit extrem kleiner Eigenzeit. Er steuert einen Ölstrom (1/min) stufenlos nach Größe und Richtung proportional einer Eingangsgröße unter der Voraussetzung konstanten Druckabfalles am Ventil. Die Eingangsgröße ist ein Erregerstrom elektrischer, im Tauchspulenregler entsprechend angeordneter Spulen. Der Erregerstrom wird im folgenden als Steuerstrom bezeichnet.
Zum besseren Verständnis soll zunächst in F i g. 1 ein solcher bekannter Tauchspulenregler erläutert werden. Danach besitzt der Tauchspulenregler einen kleinen leichten Steuerschaft 1, auf dem drei Steuerkolben 15, 16 und 17 angeordnet sind. Der Steuerschaft 1 läuft in einem Schiebergehäuse 2, das fünf Kanäle enthalten kann, die mit --f-, -, Ml, M, be- zeichnet sind. Am oberen Ende des Steuerschaftes ist ein topfförmiger Körper 3 befestigt, auf dessen äußerem Umfang zwei Steuerwicklungen 4 aufgebracht sind. Die zwei als ein Block gezeichneten Steuerspulen befinden sich zwischen den Polschuhen 6 und 7 eines Permanentmagneten 5: Der Steuerschaft 1 mit den Steuerwicklungen 4 (dieselben werden häufig auch als Tauchspulen bezeichnet) wird in seiner Lage durch zwei Wickelfedern 8 und 18 festgehalten. Das obere Federwiderlager 9 ist verstellbar, um die genaue Nullage der Steuerkolben im Schiebergehäuse einstellen zu können. Sie ist dann erreicht, wenn die Kanten 13 des Steuerkolbens 16 genau die Plus-Öffnung im Schiebergehäuse verdecken. Seitlich am Gehäuse des Tauchspulenregler ist eine Steckvorrichtung 10 vorgesehen, die die elektrischen Anschlüsse aufnimmt. Die Verbindung der Tauchspule mit der Steckvorrichtung 10 erfolgt durch vier hochflexible Litzen 11. Letztere können mit Flachsteckvorrichtungen 12 ausgerüstet sein. Die Wirkungsweise dieses Tauchspulenreglers ist folgende: Sind beide Steuerwicklungen 4 stromlos, so wird der Steuerschaft durch die Federn 8 und 18 in der Mittellage, die gleichzeitig die Nullage der Steuerkolben ist, gehalten. Das an der Puls-Öffnung anstehende Drucköl wird durch die Steuerkanten 13 des Steuerkolbens 16 abgesperrt. Somit kann durch die Kanäle Ml oder M, kein Drucköl zu einem an diesen Regler angeschlossenen hydraulischen Arbeitszylinder fließen.
Wird jetzt eine der Steuerwicklungen 4 von einem Strom durchflossen, so wird der Steuerschaft mit den Steuerkolben aus der Nullage gegen die Federkraft bewegt, z. B. nach oben. Dadurch gibt die untere der beiden Steuerkanten 13 einen ringförmigen Querschnitt frei, durch den Drucköl über den Kanal M1 in den Arbeitszylinder fließt. Letzterer vollführt infolgedessen einen Stellhub, wobei Drucköl aus der Gegenkammer des Arbeitszylinders über den Kanal M, wieder dem Tauchspulenregler zugeführt wird. Das Öl verläßt den Tauchspulenregler nach Passieren keilförmiger Steuerschlitze 14 durch den Minus-Kanal. Wird die andere Steuerwicklung erregt, so bewegt sich der Steuerschaft nach unten, und der Kolben - in dem nicht näher dargestellten Arbeitszylinder - vollführt eine Gegenbewegung.
In die Steuerkolben 15 und 17 sind auf der dem Steuerkolben 16 zugewandten Seite Steuerschlitze 14 eingearbeitet. Der durch sie dem Ölstrom freigegebene Querschnitt ist wesentlich kleiner als der durch die Kanten 13 freigegebene Ringquerschnitt. Es erfolgt deshalb die Steuerung des Ölstromes ausschließlich durch die Schlitze 14. Das System Tauchspule, Steuerschaft und Ölmenge ist so abgestimmt, daß einerseits die Steuerschaftauslenkung proportional dem Tauchspulenstrom ist und andererseits die durchfließende Ölmenge proportional der Auslenkung des Steuerschaftes. Dabei ist es eine Voraussetzung, daß der gesamte Druckabfall am Tauch spulenregler konstant bleibt. Es entsteht damit ein linearer Zusammenhang zwischen dem Tauchspulenstrom und der Durchlaßmenge. Diese Abhängigkeit ist in. der F i g. 2. dargestellt,- bei der die Ölmenge Q als Funktion des Steuerstromes I eine gerade Kennlinie ergibt.
Für den Betrieb des elektrischen Triebfahrzeuges, z. B. für den Anfahrvorgang, ist es nun erforderlich, daß Widerstandsstufen durchgeschaltet werden. Damit ergibt sich ein sprunghafter Kennlinienverlauf des Fahrmotorstromes -1r als Funktion der Zeit, wie er in F i g. 3 dargestellt ist. Betrachtet man nun z. B. den Regelbereich A in dieser Figur unter der Voraussetzung, daß eine-Fortschaltung der Widerstände immer dann erfolgt, -wenn der Istwert des Fahrmotorstroms auf den Sollwert Jsou abgeklungen ist, so überschreitet nach jeder Widerstandsänderung bei einem Anfahrvorgang der Fahrmotorstrom dreieckförmig den Sollströiri. Dadurch würde bei einem Tauchspulenregler mit einer geradlinigen, d. h. einer stufenfreien Kennlinie, eine gegensinnige Beaufschlagung des Arbeitskolbens- durch den Ölstrom erfolgen. Es ist deshalb der . Ansprechunempfindlichkeitsbereich, angedeutet durch die gestrichelte Linie L, so groß zu wählen, da13 die größten Stromspitzen darunter bleiben.
Die F i g.- 4 zeigt eine- Kennlinie für die Ölmenge Q als Funktion des Steuerstromes 1 mit einem solchen Ansprechunempfindlichkeitsbereich, der mit A bezeichnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Anordnung einen derartigen Ansprechunempfindlichkeitsbereich zu schaffen.
Die erfinderische Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Tauchspulenregler mit an sich proportionaler Abhängigkeit zwischen öldurchflußmenge pro Zeiteinheit und. der an seine Steuerspulen gegebenen steuernden Größe durch eine überdeckung-der-Ölzufuhröffnungen mittels der Steuerkolben in der Ruhestellung einen Ansprechunempfindlichkeitsbereich aufweist, der. mindestens der größten Schwankung des Steuerstroms des Tauchspulenreglers bei Umschaltung von .einer auf eine folgende Fahr- oder-Bremsstufe entspricht.
Es ist zwar in Verbindung mit Druckmittelventilen für die Regelungstechnik an sich bekannt, in der Ruhestellung eine überdeekung der Ölzufuhröffnungen mittels der Steuerkolben vorzusehen. Die genannte Aufgabe, einen Unempfindlichkeitsbereich zu erzielen bei an sich proportionaler Abhängigkeit zwischen öldurchflußmenge und Steuergröße wurde aber bisher nicht mit dieser Maßnahme, sondern durch eine entsprechende elektrische Schaltung gelöst. Bei einer bekannten Anordnung werden dazu spezielle Zusatzspulen benötigt, die im engen Luftspalt des Magneten mit eingebracht werden müssen. Das ist teuer in der Herstellung und schwierig in Montage und Justierung. Dadurch; daß gemäß der Erfindung die Steuerkolben mit einer überdeckung versehen sind, wird bei Bewegungen derselben infolge kleiner Ströme bzw. Stromänderungen der Druckölstrom zum Arbeitszylinder nicht freigegeben und eine Weiterschaltung der Fahrschalterwalze wird vermieden.
Zur Erläuterung der Erfindung dient die F i g. 5. Sie zeigt den Teil ?' der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab. Der Teil I der F i g. 5 zeigt noch die kleiche bekannte Ausführung wie F i g. 1, während der Teil II die erfindungsgemäße Ausführung mit der überdeckung d veranschaulicht. Wie erkennbar, werden mit der erfindungsgemäßen überdeckung der Steuerkolben 16 und jeweils die Steuerschlitze 14 der Steuerkolben 15 und 17 versehen. Es wäre denkbar, lediglich den mittleren Steuerkolben mit einer überdeckung auszurüsten, die dem Ölstrom aus der Plus-Öffnung den Weg zum Arbeitszylinder versperrt. Dabei könnte sich jedoch der Fall einstellen, daß der Arbeitszylinder infolge einer von außen wirkenden Kraft das Öl aus der Gegenkammer über den Kanal M, und die Steuerschlitze 14 in den Minus-Kanal drückt. Eine Vakuumbildung und damit eine Arbeitsungenauigkeit des Arbeitszylinders wäre die Folge. Um diesen unerwünschten ölfluß zu vermeiden, sind die Steuerschlitze 14 ebenfalls mit einer überdeckung versehen.
Die Gesamtbreite des Ansprechunempfindlichkeitsbereiches, d. h. also die Stufenbreite der Kennlinie des Tauchspulenreglers, ist abhängig von den Stromsprüngen infolge der Einschaltung verschiedener Widerstände in den einzelnen Fahr- bzw. Bremsstufen. Es muß die Stufenbreite mindestens gleich groß oder größer als der größte Stromsprung infolge einer Widerstandsumgruppierung sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Steuerung der hydraulisch betätigten Fahrschalterwalze eines elektrischen Triebfahrzeuges, bei der ein Arbeitszylinder zur Fortschaltung der Fahrschalterwalze nach Maßgabe eines Soll-Istwert-Motorstromvergleichs von einem Tauchspulenregler mit Steuerspulen und Steuerkolben, der die Druckmittelzufuhr überwacht, mit Drucköl. beaufschlagt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, : daß der Tauchspulenregler (F i g. 1 und 5) mit an sich proportionaler Abhängigkeit zwischen öldurchflußmenge pro Zeiteinheit und der an seine Steuerspulen (4) gegebenen steuernden Größe durch eine überdeckung (d) der ölzufuhröffnungen (+) mittels der Steuerkolben (15, 16, 17) in der Ruhestellung einen Ansprechunempfindlichkeitsbereich (A, F i g. 4) aufweist, der mindestens der .größten Schwankung des Steuerstroms des Tauchspulenreglers bei Umschaltung von einer auf eine folgende Fahr- oder Bremsstufe entspricht.
2. Anordnung nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Tauchspulenreglei3 mit drei axial auf einem senkrechten Steuerschaft übereinander angeordneten Steuerkolben, von denen der mittlere die ölzufuhr zum Arbeitszylinder steuert und der obere und der untere Steuerkolben den ölablauf vom Arbeitszylinder steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Steuerkolben (16) des Tauchspulenreglers in der Ruhelage eine beidseitige überdeckung (d) der ölzufuhröffnung (-1-) im Schiebergehäuse (2) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2 mit sich axial im oberen und unteren Steuerkolben erstreckenden Steuerschlitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschlitze (14) eine überdeckung (a) besitzen, die der Überdeckung (d) des mittleren Steuerkolbens. (16) entspricht.