DE1425775C - Electrohydraulic adjusting device - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrohydrau- Maximalhub aufweist und auf beliebige Zwischenlische Stellvorrichtung mit zwei vollständig mit Stellungen einstellbar ist.The invention relates to an electrohydraulic maximum stroke and to any intermediate table Adjusting device with two fully adjustable with positions.
Flüssigkeit gefüllten Kammern, von denen die erste Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten ArtLiquid-filled chambers, of which the first in a device of the type mentioned
Kammer von einem beweglichen Wandteil begrenzt wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich ist und eine Pumpe enthält, die über eine zwischen 5 bekannter Weise eine einstellbare Rückströmöffnung den Kammern verlaufende Verbindung Flüssigkeit zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kamaus der ersten in die zweite Kammer fördert, die mer vorgesehen ist, daß die einstellbare Rückströmvon einem beweglichen Stellorgan begrenzt ist. und Öffnung aus einem elektromagnetischen Drosselventil einer das Stellorgan entgegen der Ausfahrrichtung besteht, dessen Erregerstrom mit einer Einstellbelastenden Feder. io vorrichtung auf verschiedene Werte einstellbar ist, Bei einer derartigen bekannten, als Bremslüft- und daß die Pumpe in an sich bekannter Weise eine gerät dienenden Stellvorrichtung befindet sich zwi- im wesentlichen konstante Förderleistung hat. sehen den beiden Kammern eine Schleuderpumpe, Da die Pumpe in der ersten Kammer mit konstandurch die zwecks Verstellung eines Verstellkolbens ter Förderleistung arbeitet, kann mit Hilfe des hydraulische Flüssigkeit von der ersten in die zweite 15 elektromagnetischen Drosselventils der Druck in der Kammer gefördert wird. Bei Stillstehen der Pumpe zweiten Kammer verändert werden. Damit entspricht erfolgt der Flüssigkeitsrücklauf über die Pumpe. Im infolge der Federbelastung des Stellorgans einem Fall einer ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllten, eine bestimmten Druck in der zweiten Kammer ein beRückstellfeder enthaltenden Kammer, die von einer stimmter Stellweg.Chamber bounded by a movable wall part, this object is achieved in that in itself and contains a pump which has an adjustable backflow opening in a manner known between 5 fluid between the first chamber and the second chamber extending through the chambers the first conveys into the second chamber, which is provided that the adjustable return flow of a movable actuator is limited. and orifice from an electromagnetic throttle valve one the actuator against the direction of extension exists, whose excitation current with a setting load Feather. io device is adjustable to different values, with such a known, as a brake release and that the pump in a known manner a device serving adjusting device is located between has essentially constant delivery rate. see the two chambers a centrifugal pump, Since the pump in the first chamber with konstandurch which works for the purpose of adjusting a Verstellkolbens ter delivery rate, can with the help of the hydraulic fluid from the first to the second 15 electromagnetic throttle valve the pressure in the Chamber is funded. When the pump is at a standstill, the second chamber can be changed. This corresponds to the liquid is returned via the pump. In a result of the spring loading of the actuator In the case of a return spring that is also filled with liquid, a certain pressure in the second chamber is activated containing chamber by a correct travel.
Seite durch den Verstellkolben begrenzt ist, ist eine 20 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an gedrosselte Rückströmung von dieser Kammer in die Hand von Zeichnungen näher beschrieben werden, erste Kammer vorgesehen. Nachteilig bei dieser Vor- Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine hydraulischeSide is limited by the adjusting piston, is a 20 An embodiment of the invention is intended to throttled return flow from this chamber in the hand of drawings are described in more detail, first chamber provided. A disadvantage of this before Fig. 1 shows a section through a hydraulic
richtung ist. daß der Verstellkolben nicht auf be- Stellvorrichtung;direction is. that the adjusting piston is not on the adjusting device;
liebige Zwischenstellungen einstellbar ist. Eine grobe F i g. 2 zeigt schematisch ein magnetisches Drossel-any intermediate positions can be set. A rough fig. 2 shows schematically a magnetic choke
Einstellung auf Zwischenstellungen ist allenfalls 25 ventil in weitgeöffneter Stellung; durch Veränderung der Förderleistung der Pumpe Fig. 3 zeigt das Drosselventil nach Fig. 2 inAdjustment to intermediate positions is at most 25 valve in wide open position; by changing the delivery rate of the pump Fig. 3 shows the throttle valve according to Fig. 2 in
möglich. einer mehr gedrosselten Stellung;possible. a more throttled position;
Es ist ferner ein hydraulisches Verstellgerät be- Fig. 4 zeigt das Drosselventil nach Fig. 2 inIt is also a hydraulic adjusting device. FIG. 4 shows the throttle valve according to FIG. 2 in
kannt, bei dem eine elektromotorisch angetriebene geschlossener Stellung:in which a closed position driven by an electric motor:
Pumpe in einer ersten Kammer angeordnet ist und 30 F i g. 5 zeigt das Drosselventil nach F i g. 2 mit Flüssigkeit aus dieser Kammer, die zum größten elektromagnetischer Betätigung und einer Einstell-Teil damit angefüllt ist. in eine zweite Kammer vorrichtung.Pump is arranged in a first chamber and 30 F i g. 5 shows the throttle valve according to FIG. 2 with Liquid from this chamber, which is used for the largest electromagnetic actuation and an adjustment part is filled with it. into a second chamber device.
fördert, deren eine Wand durch einen Verstellkolben Das Gehäuse der elektrohydraulischen Stellbegrenzt ist. In der zweiten Kammer ist außerdem vorrichtung nach F i g. 1 besteht im wesentlichen aus ein Ringschieber angeordnet, über den Rückström- 35 einer mittleren inneren Wand 10 und zwei glockenöffnungen einstellbar sind. Mit Hilfe der veränderlich förmigen Gehäuseteilen 12 und 14, die an die innere einstellbaren Rückströmöffnungen ist der Druck in Wand 10 mittels Flanschen 16, 22 und Bolzen 28 der zweiten Kammer veränderlich und damit die angeflanscht sind. Der glockenförmige Gehäuseteil 12 vom Verstellkolben auf eine Verstellstange über- enthält eine Rollmembran 18, die zusammen mit tragene Kraft. Neben dem Nachteil, daß das be- 40 dem Gehäuseteil 12 an der Innenwand 10 befestigt kannte Gerät infolge der nur teilweise mit Flüssigkeit ist. Die Rollmembran begrenzt eine erste Kammer 20 gefüllten ersten Kammer im wesentlichen nur in der veränderlichen Volumens.promotes, one wall of which is limited by an adjusting piston that limits the housing of the electro-hydraulic actuator is. In the second chamber there is also the device according to FIG. 1 consists essentially of a ring slide arranged over the backflow 35 a central inner wall 10 and two bell openings are adjustable. With the help of the variably shaped housing parts 12 and 14, which are attached to the inner adjustable backflow openings is the pressure in wall 10 by means of flanges 16, 22 and bolts 28 the second chamber is variable and therefore flanged. The bell-shaped housing part 12 from the adjusting piston to an adjusting rod over- contains a rolling diaphragm 18, which together with sustained force. In addition to the disadvantage that the housing part 12 is attached to the inner wall 10 Known device as a result of which is only partially with liquid. The rolling diaphragm delimits a first chamber 20 filled first chamber essentially only in the variable volume.
vertikalen Lage wirksam zu arbeiten vermag, stellt Der glockenförmige Gehäuseteil 14 enthält eineable to work effectively vertical position, the bell-shaped housing part 14 contains a
sich als nachteilig heraus, daß das bekannte Gerät Rollmembran 24, die über den Flansch 22 an der nur für zwei Endlagen verwendet werden kann. Da 45 inneren Wand 10 befestigt ist. Die Rollmembran 24 eine Rückstellfeder nicht vorgesehen ist, ist es auch begrenzt eine zweite Kammer 26 veränderlichen bei dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich, be- Volumens, die außerdem durch die innere Wand 10 liebige Zwischenstellungen eines beweglichen Ver- begrenzt ist.It turns out to be disadvantageous that the known device rolling diaphragm 24, which over the flange 22 on the can only be used for two end positions. Since 45 inner wall 10 is attached. The rolling diaphragm 24 a return spring is not provided, it is also limited to a second chamber 26 variable With this known device, it is not possible to load volume, which is also provided by the inner wall 10 dear intermediate positions of a movable ver is limited.
Stellorgans zu erzielen. An einem Bügel 30 innerhalb der ersten KammerTo achieve actuator. On a bracket 30 within the first chamber
Schließlich ist eine hydraulische Stellvorrichtung 50 20 ist ein Motor mit Pumpe 32 angeordnet. Die bekannt, bei der eine elektromotorisch angetriebene Pumpe 32 besitzt eine konstante Förderleistung und Pumpe in einer teilweise mit Flüssigkeit gefüllten saugt durch eine nicht gezeigte Saugöffnung Flüssig-Kammer angeordnet ist, die die Flüssigkeit in eine keit an und fördert diese durch eine flexible Leitung zweite Kammer fördert, deren eine Wand durch ein 34 über einen Anschluß 36, der sich in der inneren bewegliches Stellorgan begrenzt ist. An einer Ab- 55 Wand 10 befindet, in die zweite Kammer 26. zweigung der Pumpenleitung in der ersten Kammer Der Rückströmweg der hydraulischen FlüssigkeitFinally, a hydraulic adjusting device 50, 20 a motor with a pump 32 is arranged. the known, in which an electric motor driven pump 32 has a constant delivery rate and Pump in a partially filled with liquid sucks liquid chamber through a suction opening, not shown is arranged, which the liquid in a speed and conveys it through a flexible line second chamber promotes, one wall of which through a 34 via a connection 36, which is located in the inner movable actuator is limited. Located on a wall 10, into the second chamber 26. Branch of the pump line in the first chamber The return flow path of the hydraulic fluid
befindet sich eine elektromagnetisch betätigbare von der zweiten Kammer 26 zur ersten Kammer 20 Klappe, mit der ein Bypass für die Pumpe geschaf- wird von einer Rückströmöffnung 38 in der inneren fen ist, wenn die Klappe geöffnet ist. Da die Klappe Wand 10 gebildet, die ein Filtersieb 40 enthält, die Abzweigleitung nur öffnet oder schließt, ergeben 60 Koaxial zur Rückströmöffnung 38 ist in der ersten sich für das federbeaufschlagte Stellorgan lediglich Kammer ein magnetisches Drosselventil 42 angeordzwei Stellungen, in die es durch die Tätigkeit der net, das ein Rückströmrohr 44 enthält und das kon-Pumpe gebracht werden kann. Zwischenstellungen zentrisch zu einer Erregerspule 46 liegt, die eine sind also auch bei dieser bekannten Vorrichtung nicht bewegliche Drosselklappe 48 steuert, so daß diese möglich. 65 von der Austrittsöffnung 50 des Rückströmrohres 44there is an electromagnetically actuatable one from the second chamber 26 to the first chamber 20 Flap with which a bypass for the pump is created from a return flow opening 38 in the inner one fen is when the flap is open. Since the flap wall 10 is formed which contains a filter screen 40, the branch line only opens or closes, yielding 60 coaxial with the return flow opening 38 is in the first For the spring-loaded actuator only chamber a magnetic throttle valve 42 angeordzwei Positions in which it is by the action of the net, which contains a return pipe 44 and the con-pump can be brought. Intermediate positions centered on an excitation coil 46, the one are therefore also in this known device non-movable throttle valve 48 controls, so that this possible. 65 from the outlet opening 50 of the return pipe 44
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektro- fort und auf diese zu bewegt werden kann. Die hydraulische Stellvorrichtung zu schaffen, die bei Drosselklappe 48 verändert den Strömungswidergeringstem Platzbedarf einen verhältnismäßig großen stand in Richtung der ersten Kammer 20 umgekehrtThe object of the invention is therefore to be able to move an electrically on and on this. the To create hydraulic adjusting device, which at throttle valve 48 changes the flow resistance Required space was a relatively large amount in the direction of the first chamber 20 reversed
proportional zum Quadrat des mittleren Abstandes der Klappe 48 von der Austrittsöffnung 50 des Rückströmrohres 44.proportional to the square of the mean distance between the flap 48 and the outlet opening 50 of the return pipe 44.
An der Rollmembran 24 liegt auf der anderen Seite der zweiten Kammer 26 ein Kolben 52 mit verhältnismäßig großer Oberfläche an, der durch eine kegelförmige Schraubenfeder 54 entgegen der Ausfahrrichtung des Kolbens 52 vorgespannt ist. Die Kegelfeder 54 liegt mit einem Ende an einer Aussind, deren Durchfluß kleiner ist als der Durchfluß durch das Rückströmrohr 44 bei vollgeöffneter Drosselklappe 48.A piston 52 is located on the rolling diaphragm 24 on the other side of the second chamber 26 relatively large surface, which by a conical coil spring 54 against the Extension direction of the piston 52 is biased. The conical spring 54 has one end on an exterior, whose flow rate is less than the flow rate through the return pipe 44 when it is fully open Throttle valve 48.
Bei dieser Ausführungsform werden zwei wesentliehe Vorteile erhalten. Einmal wird durch die zweite kleinere Drosselstelle 82 der Durchfluß von der Pumpe 32 zur Kammer 26 während der Zeit, in der der Luftspalt seine vorher bestimmte maximale Stellung erreicht, so weit gedrosselt, daß in der KammerIn this embodiment, two essential advantages are obtained. One is through the second smaller restriction 82 the flow from pump 32 to chamber 26 during the time in which the air gap reaches its previously determined maximum position, throttled so far that in the chamber
kehlung 56 des Kolbens und mit dem anderen Ende io 26 ein Druck von nahezu Null erzielt wird. Damit gegen ein Widerlager 60 am glockenförmigen Ge- ergibt sich in der Kammer 26 ein Druck, der im häuseteil 14 an. Mit dem Kolben 52 ist eine Verstell- wesentlichen linear sich zur magnetischen Kraft verstange 62 verbunden, die durch die Stirnseite des hält. Im Falle einer Schwankung des Pumpendruckes Gehäuseteils 14 hindurchgeführt ist und in einem im Sinne einer Verstärkung oder einer Abnahme erLager 64 gelagert ist. Die Befestigung der Stange 62 15 folgt wegen der geringen Größe der Drosselstelle ein am Kolben 52 erfolgt über eine Schraube 66, die vom entsprechender Anstieg der Durchströmmenge zur anderen Ende in den Kolben 52 eingesetzt ist. Kammer 26. Dies ruft eine vorübergehende ZunahmeGroove 56 of the piston and with the other end io 26 a pressure of almost zero is achieved. In order to against an abutment 60 on the bell-shaped Ge there is a pressure in the chamber 26 which is in the housing part 14. With the piston 52 an adjustment element is interlinked linearly with the magnetic force 62 connected, which holds through the face of the. In the event of a fluctuation in pump pressure Housing part 14 is passed and in the sense of a reinforcement or a decrease erLager 64 is stored. The fastening of the rod 62 15 follows because of the small size of the throttle point on the piston 52 takes place via a screw 66, the corresponding increase in the flow rate to the other end is inserted into the piston 52. Chamber 26. This calls for a temporary increase
In den F i g. 2, 3 und 4 ist der Betrieb des magne- oder Abnahme des Strömungsdruckes gegen die tischen Drosselventils 42 dargestellt. Die bewegliche Drosselklappe 48 hervor. Der zweite Vorteil ergibt Drosselklappe 48 ist als Anker eines Elektromagneten 20 sich nun daraus, daß bei einer vorgegebenen Einausgebildet, dessen Kern vom Rückströmrohr 44 ge- stellung der magnetischen Kraft eine Änderung des bildet ist, wobei die Austrittsöffnung 50 des Rück- Strömungsmitteldruckes zu einer Änderung des Luftströmrohres 44 ein flaches scheibenförmiges Polstück Spaltes d in einer solchen Richtung führt, daß der 68 darstellt. Für die Erregung des Ventils sorgt die erwünschte Druck in der Kammer 26 aufrecht-Erregerspule 46. Der magnetische Kreis wird vom 25 erhalten bleibt. Somit ist die Kraft, die von der RoIl-Rückströmrohr 44, von einem L-förmigen Bügel 70 membran 24 über dem Kolben 52 auf die Feder 54 aus magnetischem Material, einem Scharnier 72 für ausgeübt wird, konstant, so daß die vorgegebene die Drosselklappe 48 und die Drosselklappe 48 Stellung der Verstellstange 62 unverändert bleibt, durch einen Luftspalt d (Fig. 5) zwischen der Da das gesamte Flüssigkeitsvolumen in der erstenIn the F i g. 2, 3 and 4 the operation of the magnetic or decrease of the flow pressure against the table throttle valve 42 is shown. The movable throttle valve 48 protrudes. The second advantage results from the throttle valve 48 being an armature of an electromagnet 20, that at a given input the core of the return pipe 44 forms a change in the magnetic force position, the outlet opening 50 changing the return fluid pressure of the air flow tube 44, a flat disk-shaped pole piece gap d leads in such a direction that the 68 represents. The desired pressure in the chamber 26 - the excitation coil 46 - ensures the excitation of the valve. The magnetic circuit is maintained by the 25. Thus, the force that is exerted by the RoIl return pipe 44, from an L-shaped bracket 70 diaphragm 24 above the piston 52 on the spring 54 made of magnetic material, a hinge 72 for, is constant, so that the predetermined throttle valve 48 and the throttle valve 48 position of the adjusting rod 62 remains unchanged, due to an air gap d (Fig. 5) between the Da the total liquid volume in the first
Drosselklappe 48 und dem Polstück 68 geschlossen. 30 Kammer 20 und in der zweiten Kammer 26 konstant In F i g. 5 ist gezeigt, wie die Erregerspule 46 über ist, zieht sich die Membran 18 beim Fördern derThe throttle valve 48 and the pole piece 68 are closed. 30 chamber 20 and in the second chamber 26 constant In Fig. 5 shows how the excitation coil 46 is pulled over the membrane 18 when conveying the
Pumpe 32 in dem Maße zusammen, wie die Membran 24 sich ausdehnt. Auf diese Weise ist durch die Rollmembran 18 die Pumpe ungeachtet der Lage derPump 32 together as diaphragm 24 expands. That way is through the Rolling diaphragm 18 the pump regardless of the location of the
werden kann, um die mit 78 in den F i g. 2, 3 und 4 35 gesamten Stellvorrichtung immer in Flüssigkeit einangedeutete Strömung der Flüssigkeit zu drosseln. getaucht.can be made to the number indicated by 78 in FIGS. 2, 3 and 4 35 the entire adjusting device is always to throttle the flow of the liquid indicated in liquid. submerged.
Eine bestimmte Stellung des Stellwiderstandes 76 entspricht einer bestimmten Stellung der Verstellstange 62. Eine bestimmte Stellung des Stellwider-Standes 76 ergibt eine vorgegebene Erregung der Erregerspule 26, so daß die Drosselklappe 48 einer entA certain position of the variable resistor 76 corresponds to a certain position of the adjusting rod 62. A certain position of the variable resistor stand 76 results in a predetermined excitation of the excitation coil 26, so that the throttle valve 48 is an ent
einen Stellwiderstand 76 von einer Spannungsquelle 74 erregt wird, wobei die magnetische Kraft zwischen der Drosselklappe 48 und dem Polstück 68 veränderta variable resistor 76 is excited by a voltage source 74, the magnetic force between the throttle valve 48 and the pole piece 68 changed
Die erzeugte magnetische Kraft MF ist umgekehrt dem Quadrat des Luftspaltes D mal einer Konstante K, die von den Parametern des jeweils verwendeten Magneten abhängt:The generated magnetic force MF is the reverse of the square of the air gap D times a constant K, which depends on the parameters of the magnet used:
MF =MF =
-d2 -d 2
sprechenden magnetischen Kraft ausgesetzt ist. Wenn die Pumpe in Betrieb ist, bewegt sich die Drosselklappe 48 in Richtung auf die Austrittsöffnung 50 zur 45 des Rückströmrohres 44 oder von dieser fort. Die Drosselklappe 48 setzt jedoch der Strömung 78 eine Kraft entgegen, so daß in der Kammer 26 ein entsprechender Gegendruck erzeugt wird. Dadurch dehnt sich die Rollmembran 24 gegen die Kraft derspeaking magnetic force. When the pump is running, the butterfly valve moves 48 in the direction of the outlet opening 50 to 45 of the return pipe 44 or away from it. the Throttle valve 48, however, opposes the flow 78 with a force, so that in the chamber 26 a corresponding force Back pressure is generated. As a result, the rolling diaphragm 24 expands against the force of the
Bei einer Unterbrechung der Energiezufuhr für den Antrieb der Pumpe 32 treibt die Kraft der Feder 54 die gesamte Flüssigkeit aus der Kammer 26 her-When the energy supply for driving the pump 32 is interrupted, the force of the spring drives 54 draws all of the liquid out of chamber 26
Demnach wird die magnetische Kraft, die Überwindung des Strömungsmitteldruckes erforderlich ist, um so größer, je mehr sich die Drosselklappe 48 dem Rückströmrohr 44 annähert, d. h. der Luftspalt d kleiner wird, denn die Pumpe 32 besitzt eineAccordingly, the magnetic force that is required to overcome the fluid pressure, the greater the closer the throttle valve 48 approaches the return pipe 44, ie the air gap d is smaller because the pump 32 has a
konstante Förderleistung, so daß ein konstantes 50 Feder 54 aus, so daß der Kolben 52 die Verstell-Volumen
durch das Rückströmrohr 44 übertragen stange 62 in eine neue Gleichgewichtslage bringt,
wird. Die Wechselwirkung zwischen der Strömung 48
und der magnetischen Kraft MF erzeugt bei einem
festen Volumen der Kammer 26 einen veränderlichenconstant delivery rate, so that a constant 50 spring 54, so that the piston 52 transfers the adjustment volume through the return pipe 44, rod 62 brings into a new equilibrium position. The interaction between the flow 48
and the magnetic force MF generated at one
fixed volume of the chamber 26 a variable
Druck in dieser Kammer, der direkt proportional der 55 aus. Bei einem Ausfall der Energie für das Drosselmagnetischen Kraft MF ist, da der Strömungsdruck ventil wird die Flüssigkeit ebenfalls aus der Kammer infolge der konstanten Förderleistung der Pumpe 32 26 über das Rückströmrohr 44 in die Kammer 20 zunimmt. Auf diese Weise wird eine Kraft über die hineinbefördert. In jedem Fall wird dadurch der Rollmembran 24 auf den Kolben 52 erzeugt, der sich Kolben 52 in die am weitesten innenliegende Stellung gegen die Feder 54 so weit bewegt, bis sich der auf 60 gebracht, so daß eine Gefahr des Brechens der Verdie Rollmembran 24 ausgeübte Druck und die Feder- stellstange 62 vermieden wird, kraft das Gleichgewicht halten.Pressure in this chamber, which is directly proportional to the 55 out. In the event of a failure of the energy for the throttle magnetic force MF , since the flow pressure valve, the liquid will also increase from the chamber as a result of the constant delivery rate of the pump 32 26 via the return pipe 44 into the chamber 20. In this way a force is conveyed in via the. In any case, the rolling diaphragm 24 is thereby generated on the piston 52, which moves the piston 52 into the most inward position against the spring 54 until it is brought to 60, so that there is a risk of the rolling diaphragm 24 breaking Pressure and the spring adjusting rod 62 is avoided, force to keep the balance.
Gemäß der Darstellung nach F i g. 5 kann eine Steuerung dadurch erhalten werden, daß zwischen dem Auslaß 34 der Pumpe 32 und die zweite Kammer 26 ein Puffervolumen 80 geschaltet wird, wobei die zweite Kammer und das Puffervolumen 80 über eine zweite Drosselstelle 82 miteinander verbundenAccording to the illustration according to FIG. 5, control can be obtained by switching between the outlet 34 of the pump 32 and the second chamber 26, a buffer volume 80 is connected, wherein the second chamber and the buffer volume 80 are connected to one another via a second throttle point 82
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