DE202007017894U1

DE202007017894U1 - Hydraulic control valve system

Info

Publication number: DE202007017894U1
Application number: DE202007017894U
Authority: DE
Original assignee: Sonceboz SA; Societe Industrielle de Sonceboz SA
Current assignee: Sonceboz SA; Societe Industrielle de Sonceboz SA
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2017-12-22

Abstract

Hydraulisches Steuerventilsystem mit einem hydraulischen Ventilblock mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Steuerventilsegmenten, wobei jedes Steuerventilsegment eine erste Leitung, eine zweite Leitung sowie eine verschiebbare Ventilstange umfasst, die dafür geeignet ist, je nach der Stellung der Ventilstange in unterschiedlichen Ausmassen die erste Leitung zu öffnen und zu schliessen bzw. die zweite Leitung zu schliessen und zu öffnen, wobei das Ventilsystem weiter eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Stellgliedern umfasst, pro Ventilsegment ein Stellglied, und jedes Stellglied einen Elektromotor umfasst, der über einen Kupplungsmechanismus jeweils mit einer entsprechenden Ventilstange verbunden ist, jeder Motor mit einem Rotor und einem Stator, wobei das Verhältnis DS/HS, DS'/HS', DS''/HS'', DS'''/HS''' eines durchschnittlichen Durchmessers DS, DS', DS'', DS''' eines gedachten Kreises durch Mittelpunkte von Statorspulen, geteilt durch eine Gesamthöhe HS, HS', HS'', HS''' der Spulen in einer Richtung parallel zur Drehachse des Rotors, grösser als 1,6 ist.hydraulic Control valve system with a hydraulic valve block with a A plurality of juxtaposed control valve segments, each Control valve segment a first line, a second line as well includes a sliding valve rod, which is suitable, depending on the Position of the valve rod in different proportions the first Open line and to close or close the second line and open, where the valve system further a plurality of juxtaposed Actuators comprises, per valve segment, an actuator, and each Actuator includes an electric motor, which has a clutch mechanism each connected to a corresponding valve rod, each Motor with a rotor and a stator, wherein the ratio DS / HS, DS '/ HS', DS '' / HS '', DS '' '/ HS' '' of an average diameter DS, DS ', DS' ', DS' '' of an imaginary circle through midpoints of stator coils divided by a total height HS, HS ', HS' ', HS' '' of Coils in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor, larger than Is 1.6.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ventilsystem zur Steuerung eines hydraulischen Antriebssystems.These The invention relates to a valve system for controlling a hydraulic drive system.

Hydraulische Antriebssysteme werden in vielen mechanischen Lastantriebsanwendungen verwendet, zum Beispiel in Baumaschinen, landwirtschaftlichen Maschinen, Gabelstaplern, Kränen und anderen, hydraulisch angetriebenen Arbeitssystemen. Hydraulische Kolben, die ein damit verbundenes mechanisches Organ antreiben, werden von Ventilen gesteuert, die den Strom eines hydraulischen Fluids durch eine Pumpenleitung und eine Rückleitung steuern, um den hydraulischen Kolben zu füllen oder zu entleeren. Die Bewegungsgeschwindigkeit und Lage des mechanischen Arbeitselements, das damit verbunden ist, wird durch den Öffnungs- bzw. Schliessungsgrad der Steuerventile in der Pumpenleitung bzw. der Rückleitung bestimmt. Daher ist es wichtig, ein genaues Öffnen und Schliessen der Steuerventile zu gewährleisten und den Öffnungsdruck des Steuerventils gegenüber dem Druck im hydraulischen System weniger empfindlich zu machen.hydraulic Drive systems are used in many mechanical load drive applications used, for example, in construction machinery, agricultural machinery, Forklifts, cranes and other hydraulically powered work systems. hydraulic Pistons driving an associated mechanical organ, are controlled by valves that control the flow of a hydraulic Fluids through a pump line and a return line control to the hydraulic To fill the piston or to empty. The movement speed and location of the mechanical Working element associated with it is defined by the opening or degree of closure of the control valves in the pump line or the return line certainly. Therefore, it is important to accurately open and close the control valves to ensure and the opening pressure the control valve opposite to make the pressure in the hydraulic system less sensitive.

In bestimmten herkömmlichen Systemen werden hydraulische Ventile durch elektromagnetische Stellglieder in Kombination mit einem hydraulischen Verstärker gesteuert, um die Kraft zur Verfügung zu stellen, die erforderlich ist, um die Ventilstange zu bewegen und zu halten. Mit solchen Steuersystemen lässt sich aber eine genaue und starre Steuerung der Ventile nur schwer erreichen. Ein weiteres bekanntes Mittel für die Steuerung von Ventilen ist ein Stellglied, das einen Elektromotor umfasst, der die Ventilsteuerstange antreibt, wie in DE 19 948 379 oder US 4 650 159 beschrieben.In certain conventional systems, hydraulic valves are controlled by electromagnetic actuators in combination with a hydraulic booster to provide the force required to move and hold the valve stem. With such control systems but can achieve an accurate and rigid control of the valves difficult. Another known means for controlling valves is an actuator that includes an electric motor that drives the valve control rod, as in DE 19 948 379 or US 4,650,159 described.

Die Verwendung eines Schrittmotors für die Betätigung einer Ventilstange ist im Hinblick auf die grosse Starrheit, die dadurch dem hydraulischen Ventilsteuersystem verliehen wird, und auf die hohe Genauigkeit, die beim Öffnen und Schliessen der Ventile durch die Steuerung des Schrittmotors ermöglicht wird, vorteilhaft. Ein wichtiger Nachteil solcher Systeme liegt aber in der Grösse von Schrittmotoren und der begrenzten Anzahl von hydraulischen Ventilen, die nebeneinander angeordnet werden können. In der Patentschrift DE 19 948 379 sind beispielsweise im hydraulischen Block vier Paare von Steuerventilen nebeneinander angeordnet, wobei jedes Steuerventil durch einen elektrischen Schrittmotor betätigt wird, der über einen Verbindungsarm mit der Ventilstange verbunden ist, und wobei jeder der Motoren in einer anderen Ausrichtung angeordnet ist. In dieser Konfiguration können keine weiteren Ventile zum Ventilblock hinzugefügt werden, und die unterschiedlichen Anordnungen der verschiedenen Elektromotoren führen zu höheren Herstellungs- und Montagekosten.The use of a stepper motor for operating a valve stem is advantageous in view of the high rigidity that is thereby imparted to the hydraulic valve control system and the high accuracy that is enabled by the control of the stepper motor in opening and closing the valves. However, an important disadvantage of such systems resides in the size of stepper motors and the limited number of hydraulic valves that can be arranged side by side. In the patent DE 19 948 379 For example, in the hydraulic block, four pairs of control valves are juxtaposed, each control valve being actuated by an electric stepper motor connected to the valve stem via a link arm, and each of the motors being arranged in a different orientation. In this configuration, no further valves can be added to the valve block and the different arrangements of the various electric motors result in higher manufacturing and assembly costs.

Angesichts des oben Gesagten besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein hydraulisches Steuerventilsystem mit einer Mehrzahl nebeneinander liegender Ventile zur Verfügung zu stellen, das kompakt und in der Herstellung und Montage wirtschaftlich ist und eine genaue, starre Steuerung des Öffnens und Schliessens der hydraulischen Ventile liefert.in view of Of the above, an object of the invention is to provide a hydraulic Control valve system with a plurality of juxtaposed valves to disposal to make that compact and economical in manufacturing and assembly is and a precise, rigid control of the opening and closing of the hydraulic valves supplies.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Steuerventilsystem zur Verfügung zu stellen, das sich leicht erweitern lässt, um weitere Steuerventile in einem kompakten Block nebeneinander angeordnet einzubeziehen.One Another object of this invention is to provide a hydraulic Control valve system available to make it easy to expand to more control valves in a compact block next to each other.

Die Ziele dieser Erfindung sind erreicht worden, indem ein hydraulisches Steuerventilsystem zur Verfügung gestellt wird, das einen hydraulischen Ventilblock mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Steuerventilsegmenten umfasst, wobei jedes Steuerventilsegment eine erste Leitung, zum Beispiel eine Pumpenleitung, eine zweite Leitung, zum Beispiel eine Rückleitung, sowie eine verschiebbare Ventilstange umfasst, die dafür geeignet ist, je nach der Stellung der Ventilstange in unterschiedlichen Ausmassen die erste Leitung zu öffnen und zu schliessen bzw. die zweite Leitung zu schliessen und zu öffnen, wobei das Ventilsystem weiter eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Stellgliedern umfasst, pro Ventilsegment ein Stellglied, und jedes Stellglied einen Elektromotor umfasst, der über einen Kupplungsmechanismus jeweils mit einer betreffenden Ventilstange verbunden ist, jeder Motor mit einem Rotor und einem Stator, der eine Mehrzahl von Spulen um den Rotor herum angeordnet besitzt, wobei die ungefähren Mittelpunkte der Spulen einen gedachten Kreis um den Rotor herum definieren und das Verhältnis DS/HS des Durchmessers DS des durch die Mittelpunkte der Statorspulen definierten, gedachten Kreises, geteilt durch die Gesamthöhe HS der Spulen in einer Richtung parallel zur Drehachse des Rotors, grösser als 1,6 ist.The Objects of this invention have been achieved by providing a hydraulic Control valve system available is provided, which has a hydraulic valve block with a plurality comprising juxtaposed control valve segments, wherein each control valve segment a first line, for example a Pump line, a second line, for example a return line, and a slidable valve stem suitable for depending on the position of the valve stem in different proportions to open the first line and to close or close the second line and open, where the valve system further comprises a plurality of juxtaposed actuators includes, per valve segment, an actuator, and each actuator an electric motor that covers over a clutch mechanism each with a respective valve rod is connected, each engine with a rotor and a stator, the has a plurality of coils arranged around the rotor, the approximate Center points of the coils define an imaginary circle around the rotor and the relationship DS / HS of the diameter DS of the one defined by the centers of the stator coils, imaginary circle, divided by the total height HS of the coils in one direction parallel to the axis of rotation of the rotor, greater than 1.6.

Vorteilhafterweise besitzt ein Stellglied eine Breite, die gleich der jedes hydraulischen Ventilsegments oder kleiner als diese ist, so dass eine Mehrzahl identischer Stellglieder nebeneinander angeordnet zusammengefügt werden können, um eine Mehrzahl entsprechender hydraulischer Ventile in einem kompakten Ventilblock zu betätigen und dabei aus der Positionsstarrheit und Steuergenauigkeit der Elektromotoren Nutzen zu ziehen.advantageously, an actuator has a width equal to that of each hydraulic Valve segment or smaller than this, so that a plurality identical actuators are juxtaposed together can, around a plurality of corresponding hydraulic valves in a compact Actuate valve block and from the positional rigidity and control accuracy of the electric motors Benefit.

Der Kupplungsmechanismus der Stellglieder kann vorteilhaft einen Zahnstangenantrieb umfassen, wobei die Zahnstange direkt an der Ventilstange befestigt ist oder eine Verlängerung dieser Stange bildet.Of the Clutch mechanism of the actuators may advantageously be a rack and pinion drive include, wherein the rack directly attached to the valve rod is or an extension this rod forms.

Der Elektromotor kann vorteilhaft ein Schrittmotor sein, wobei der Stator eine Mehrzahl von Spulen umfasst, die um radial ausgestreckte Arme des Stators herum angeordnet sind. Der Stator umfasst bevorzugt zumindest sechs Spulen, vorzugsweise acht. Im Hinblick darauf, eine hohe Genauigkeit und Starrheit bei der Bewegung der Ventilstange zu erzielen, besitzt der Motor bevorzugt eine grosse Anzahl von Schritten pro Umdrehung, vorzugsweise mehr als 100 Schritte, zum Beispiel etwa 200 Schritte. Die grosse Anzahl von Schritten ist auch besonders vorteilhaft dafür, beim Wechsel der Antriebsrichtung eine sehr geringe Positionshysterese zu haben. In der gezeigten Ausführungsform hat der Rotor etwa 50 Zähne.Of the Electric motor may advantageously be a stepper motor, wherein the stator a plurality of coils surrounding the radially outstretched arms of the stator are arranged around. The stator preferably comprises at least six coils, preferably eight. In view of that, one high accuracy and rigidity in the movement of the valve stem To achieve the engine preferably has a large number of Steps per revolution, preferably more than 100 steps, to Example about 200 steps. The big number of steps is also particularly advantageous for When changing the drive direction a very small position hysteresis to have. In the embodiment shown the rotor has about 50 teeth.

Weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden aus den Ansprüchen und der folgenden eingehenden Beschreibung und den Figuren hervorgehen.Further Objects and advantageous features of the invention will be apparent from the claims and the following detailed description and the figures emerge.

1a ist eine Ansicht eines hydraulischen Steuerventilsystems gemäss dieser Erfindung; 1a Figure 11 is a view of a hydraulic control valve system according to this invention;

1b ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils 1b in 1; 1b is a view in the direction of the arrow 1b in 1 ;

1c ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils 1c in 1b; 1c is a view in the direction of the arrow 1c in 1b ;

2a ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 2a-2a in 1; 2a is a cross-sectional view through the line 2a-2a in 1 ;

2b ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 2b-2b in 2a; 2 B is a cross-sectional view through the line 2b-2b in 2a ;

3a ist eine der 2a ähnliche Querschnittsansicht, zeigt aber eine Variante eines elektrischen Stellgliedes; 3a is one of the 2a similar cross-sectional view, but shows a variant of an electric actuator;

3b ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 3b-3b in 3a; 3b is a cross-sectional view through the line 3b-3b in 3a ;

4a ist eine der 2a ähnliche Querschnittsansicht, zeigt aber noch eine andere Variante eines elektrischen Stellgliedes; 4a is one of the 2a similar cross-sectional view, but shows yet another variant of an electric actuator;

4b ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 4b-4b in 4a; 4b is a cross-sectional view through the line 4b-4b in 4a ;

5a ist eine Querschnittsansicht eines Teiles einer Variante des hydraulischen Steuerventilsystems von 2a; und 5a is a cross-sectional view of a portion of a variant of the hydraulic control valve system of 2a ; and

5b ist eine Querschnittsansicht durch die Linie 5b-5b in 5a. 5b is a cross-sectional view through the line 5b-5b in 5a ,

Auf die Figuren Bezug nehmend, umfasst ein hydraulisches Steuerventilsystem 2 eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten hydraulischen Steuerventilsegmenten 4 mit je einer hydraulischen Ventilvorrichtung 6 und einem Stellglied 8, 8', 8'', 8'''. Die hydraulischen Ventilvorrichtungen der Steuerventilsegmente können als getrennte Bauteile vorliegen, die zu einem einzigen Block zusammengesetzt werden, wechselweise können sie aus einem einzigen Block oder einer Anzahl von Bauteilen hergestellt werden, die zu einem einzigen Block zusammengebaut sind.Referring to the figures, comprises a hydraulic control valve system 2 a plurality of juxtaposed hydraulic control valve segments 4 each with a hydraulic valve device 6 and an actuator 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' , The hydraulic valve devices of the control valve segments may be present as separate components which are assembled into a single block, alternatively they may be made from a single block or a number of components assembled into a single block.

Jede hydraulische Ventilvorrichtung umfasst einen Körperabschnitt 10, in dem Kanäle 12, 14, 16, 17, 19 angebracht sind, durch die ein hydraulisches Fluid strömt. Zu den Kanälen gehört ein erster Kanal 12 und ein zweiter Kanal 14, die dafür bestimmt sind, an hydraulische Leitungen angeschlossen zu werden, die zum Antrieb einer mechanischen Last zu einem hydraulischen Kolben führen. Zu den Kanälen gehören weiter Eingangskanäle 17, 19, die dafür bestimmt sind, an ein hydraulisches Pumpensystem angeschlossen zu werden, das den hydraulischen Druck liefert, sowie ein Entleerungskanal 16 für die Rückführung des hydraulischen Fluids. Der erste und der zweite Kanal, 12 und 14, können an eine erste Leitung (z.B. eine Pumpenleitung) bzw. an eine zweite Leitung (z.B. eine Rückleitung) angeschlossen werden. Das hydraulische Ventil umfasst weiter eine Ventilstange 22, die gleitend in einen Ventilstangenhohlraum 28 montiert ist, der mit den Kanälen 12, 14, 16, 17, 19 kommuniziert. Die Ventilstange ist in einer linearen Richtung T entlang einer Ventilstangenachse 13 beweglich. Die Ventilstange hat Abschnitte verringerten Querschnitts 14, 26, um die erste Leitung bzw. die zweite Leitung mit den Eingangskanälen 17, 19 zu verbinden bzw. die Verbindung zu sperren, um dadurch die erste Leitung 12 oder die zweite Leitung 14 zu öffnen und zu schliessen, damit sich der mit ihr verbundene hydraulische Kolben vorwärts bzw. rückwärts bewegt.Each hydraulic valve device comprises a body portion 10 in which channels 12 . 14 . 16 . 17 . 19 are attached, flows through which a hydraulic fluid. The channels include a first channel 12 and a second channel 14 which are intended to be connected to hydraulic lines leading to a hydraulic piston for driving a mechanical load. The channels further include input channels 17 . 19 , which are intended to be connected to a hydraulic pumping system that provides the hydraulic pressure, as well as a drainage channel 16 for the return of the hydraulic fluid. The first and the second channel, 12 and 14 , can be connected to a first line (eg a pump line) or to a second line (eg a return line). The hydraulic valve further comprises a valve stem 22 Sliding into a valve rod cavity 28 is mounted, with the channels 12 . 14 . 16 . 17 . 19 communicated. The valve stem is in a linear direction T along a valve stem axis 13 movable. The valve rod has sections of reduced cross-section 14 . 26 to the first line and the second line to the input channels 17 . 19 to connect or to block the connection, thereby the first line 12 or the second line 14 to open and close, so that the hydraulic piston connected to it moves forward or backward.

Die Translationsbewegung der Ventilstange im Hohlraum bestimmt das Ausmass des Öffnens bzw. Schliessens der Ventile, wodurch wiederum der Druck und die Strömung des hydraulischen Fluids in das mit dem Ventil verbundene hydraulische Antriebssystem bzw. aus diesem heraus variiert wird. Daher ist es wichtig, eine genaue Verschiebung und Positionierung der Ventilstange zu haben, ebenso eine grosse Starrheit beim Festhalten und Stabilisieren der Ventilstange an einer bestimmten Position. Dieses genaue Positionieren und starre Festhalten der Ventilstange wird durch das Stellglied 8, 8', 8'', 8''' bewerkstelligt, das auf eine Stellgliedbefestigungsfläche 21a des Körpers 10 des hydraulischen Ventils montiert ist, durch die sich ein Ende 23 der Ventilstange 22 erstreckt.The translational movement of the valve stem in the cavity determines the extent of opening or closing of the valves, which in turn varies the pressure and flow of the hydraulic fluid into or out of the hydraulic drive system connected to the valve. Therefore, it is important to have an accurate displacement and positioning of the valve stem, as well as a high degree of rigidity in holding and stabilizing the valve stem at a particular position. This accurate positioning and rigid retention of the valve stem is achieved by the actuator 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' accomplished on an actuator mounting surface 21a of the body 10 the hydraulic valve is mounted, through which there is an end 23 the valve rod 22 extends.

Das Stellglied umfasst ein Gehäuse 30 sowie einen im Gehäuse montierten und über einen Kupplungsmechanismus 33 an die Ventilstange 22 angekoppelten Elektromotor. Der Motor umfasst einen Stator 32, 32', 32'', 32''', der starr am Gehäuse 30 befestigt ist, sowie einen Rotor 36, 36', 36'', 36''', der über Lager 41 drehbar an den Stator oder an das Gehäuse montiert ist. Die Drehachse R des Rotors erstreckt sich in einer axialen Richtung A und senkrecht zur Ventilstangenachse 13 sowie zu einer Hauptebene, die allgemein durch die Ventilstange 22 sowie den ersten und zweiten hydraulischen Kanal 12, 14 definiert wird.The actuator comprises a housing 30 and a housing mounted and via a clutch mechanism 33 to the valve stem 22 is coupled electric motor. The engine includes a stator 32 . 32 ' . 32 '' . 32 ''' , the rigid on the case 30 is attached, as well as a rotor 36 . 36 ' . 36 '' . 36 ''' who is over camp 41 rotatably mounted to the stator or to the housing. The axis of rotation R of the rotor extends in an axial direction A and perpendicular to the valve rod axis 13 as well as to a main plane, generally through the valve stem 22 and the first and second hydraulic channels 12 . 14 is defined.

Der Kupplungsmechanismus 33 umfasst ein Rotorgetriebe 38, das starr am Rotor angebracht ist und in ein Untersetzungsgetriebe 25 eingreift, das ein grosses Zahnrad 37 und ein Antriebsrad 39 umfasst, das drehbar auf eine am Gehäuse befestigte Achse 43 montiert ist. Statt des Untersetzungsgetriebes kann auch ein Treibriemen um das Rotorzahnrad 38 und das Antriebsrad 39 herum vorgesehen werden. Das Antriebsrad 39 des Untersetzungsgetriebes steht mit einer Zahnstange 40 im Eingriff, die an das Ende 23 der Ventilstange 22 angekoppelt und mit ihr ausgerichtet ist. Wechselweise kann die Zahnstange integral mit der Ventilstange ausgebildet sein. Andere fachbekannte Kupplungsmechanismen, die eine Drehbewegung des Rotors in eine lineare Translationsbewegung der Ventilstange umwandeln, können ebenfalls verwendet werden, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.The coupling mechanism 33 includes a rotor gear 38 , which is rigidly mounted on the rotor and in a reduction gear 25 engages that a big gear 37 and a drive wheel 39 includes, rotatably mounted on an axis to the housing 43 is mounted. Instead of the reduction gear can also drive belt around the rotor gear 38 and the drive wheel 39 be provided around. The drive wheel 39 the reduction gear stands with a rack 40 engaged in the end 23 the valve rod 22 coupled and aligned with it. Alternatively, the rack may be integrally formed with the valve rod. Other prior art coupling mechanisms that convert rotary motion of the rotor into linear translation of the valve stem may also be used without departing from the scope of this invention.

Die Zahnstange 40 wird von einer Rolle 27 getragen und geführt, die sich auf eine Fläche 29 der Zahnstange stützt, die entgegengesetzt zum Antriebsrad 39 liegt.The rack 40 gets from a roll 27 worn and guided, resting on a surface 29 the rack supports, opposite to the drive wheel 39 lies.

Das Stellgliedgehäuse 30 hat die allgemeine Gestalt eines Parallelepipeds, das von einander gegenüber liegenden Hauptflächen 53a, 53b und schmalen Nebenflächen 53c, 53d, 53e, 53f begrenzt wird, von denen eine als Montierfläche dient. Das Gehäuse umfasst ein Unterteil 35a, bevorzugt aus einer gegossenen, nicht magnetischen Metalllegierung, sowie ein Abdeckteil 35b. Das Unterteil umfasst einen Hohlraum 52 zur Unterbringung des Stators 32 des Motors sowie Hohlräume 55a, 55b, 55c zur Unterbringung des Rotorlagers 41 und der Achsen 43a, 45a des Untersetzungsgetriebes 25 bzw. der Stützrolle 27. Das Abdeckteil 35b kann ebenfalls mit entspechenden Hohlräumen 54a, 54b zur kompakten Unterbringung des entsprechenden Rotorlagers 41 und der Untersetzungsgetriebeachse 43 versehen sein, wobei ein axialer Zusammenbau des Motors und des Kupplungsmechanismus mit den Gehäuseteilen 35a, 35b vorteilhaft möglich gemacht wird.The actuator housing 30 has the general shape of a parallelepiped, that of opposing major surfaces 53a . 53b and small secondary areas 53c . 53d . 53e . 53f is limited, one of which serves as Montierfläche. The housing comprises a lower part 35a , preferably of a cast, non-magnetic metal alloy, and a cover 35b , The lower part comprises a cavity 52 for housing the stator 32 of the engine as well as cavities 55a . 55b . 55c for housing the rotor bearing 41 and the axles 43a . 45a of the reduction gear 25 or the support roller 27 , The cover part 35b can also with entspechenden cavities 54a . 54b for compact accommodation of the corresponding rotor bearing 41 and the reduction gear axis 43 be provided, wherein an axial assembly of the motor and the clutch mechanism with the housing parts 35a . 35b is advantageously made possible.

Die schmale Montagefläche 53c des Stellgliedgehäuses 30 für die Montage des Körpers des hydraulischen Ventils an der Montagefläche 21a umfasst eine Durchführung 56 für die mit der Zahnstange 40 gekoppelte Ventilstange 22, wobei diese Durchführung 56 durch eine rohrförmige Verlängerung 57 gebildet wird, die dazu geeignet ist, in einen entsprechenden Hohlraum 58 im Körperabschnitt 10 des hydraulischen Ventils aufgenommen zu werden. Die rohrförmige Verlängerung 57 ermöglicht eine genaue Positionierung des Stellgliedes relativ zum Körperabschnitt des hydraulischen Ventils und führt und positioniert darüber hinaus das Ende 23 der Ventilstange genau in das Stellglied.The narrow mounting surface 53c of the actuator housing 30 for mounting the body of the hydraulic valve to the mounting surface 21a includes an implementation 56 for those with the rack 40 coupled valve rod 22 , with this implementation 56 through a tubular extension 57 is formed, which is adapted to a corresponding cavity 58 in the body section 10 to be received by the hydraulic valve. The tubular extension 57 allows accurate positioning of the actuator relative to the body portion of the hydraulic valve and also guides and positions the end 23 the valve stem exactly in the actuator.

Elektrische Verbinder 59, 59' erstrecken sich auf der schmalen Nebenfläche 53e (siehe 2a) auf der Seite aus dem Gehäuse 30 heraus, auf der der erste und der zweite hydraulische Kanal 12 und 14 angeschlossen sind, bzw. auf der schmalen Nebenfläche 53d, die der Montagefläche 53c entgegengesetzt liegt (siehe 5a).Electrical connectors 59 . 59 ' extend on the narrow side surface 53e (please refer 2a ) on the side of the case 30 out, on which the first and the second hydraulic channel 12 and 14 are connected, or on the narrow side surface 53d that the mounting surface 53c is opposite (see 5a ).

Der Stator des Elektromotors umfasst eine Mehrzahl von Spulen 42, die auf die Struktur eines magnetischen Kreises mit radial nach innen ausgestreckten Statorarmen 34 montiert sind, die vorzugsweise aus Blechstapeln aus ferromagnetischem Material gebildet sind, um ein variierendes Magnetfeld zu erzeugen, das den Rotor antreibt.The stator of the electric motor comprises a plurality of coils 42 referring to the structure of a magnetic circuit with radially inwardly extended stator arms 34 are mounted, which are preferably formed of sheet metal stacks of ferromagnetic material to produce a varying magnetic field that drives the rotor.

In der in 2a, 2b und 5a, 5b gezeigten Ausführungsform ist der Motor ein Schrittmotor. Der Rotor umfasst einen Dauermagneten 44 in der Gestalt einer Scheibe, die zwischen ein Paar von den Magnetfluss leitenden Scheiben 46 eingesetzt ist, zum Beispiel Scheiben aus gestapelten Blechen aus ferromagnetischem Material. Der Stator umfasst vorzugsweise wenigstens sechs Spulen 42, die um den Rotorumfang herum auf die radial ausgestreckten Statorarme 34 montiert sind.In the in 2a . 2 B and 5a . 5b In the embodiment shown, the motor is a stepping motor. The rotor includes a permanent magnet 44 in the shape of a disk, between a pair of the magnetic flux conducting disks 46 used, for example slices of stacked sheets of ferromagnetic material. The stator preferably comprises at least six coils 42 around the rotor circumference on the radially outstretched stator arms 34 are mounted.

Um eine grosse Genauigkeit und Starrheit bei der Bewegung der Ventilstange zu erreichen, hat der Schrittmotor bevorzugt eine grosse Anzahl von Schritten je Umdrehung, vorzugsweise mehr als 100 und zum Beispiel etwa 200 Schritte. Die grosse Anzahl von Schritten ist auch besonders vorteilhaft dafür, eine sehr geringe Positionshysterese beim Wechsel der Antriebsrichtung sowie eine hohe Auflösung zu erreichen. Sowohl der Rotor als auch der Stator des Schrittmotors hat bevorzugt eine grosse Anzahl von Zähnen 47, vorzugweise mehr als 40. Der Stator der Ausführungsform mit Schrittmotor hat vorzugsweise zumindest sechs Spulen, bevorzugt aber acht oder mehr.In order to achieve a high accuracy and rigidity in the movement of the valve rod, the stepping motor preferably has a large number of steps per revolution, preferably more than 100 and for example about 200 steps. The large number of steps is also particularly advantageous for achieving a very low positional hysteresis when changing the drive direction as well as a high resolution. Both the rotor and the stator of the stepping motor preferably has a large number of teeth 47 Preferably, more than 40. The stator of the stepper motor embodiment preferably has at least six coils, but preferably eight or more.

Das Verhältnis DS/HS des durchschnittlichen Durchmessers DS eines gedachten Kreises, der durch die ungefähren Mittelpunkte der Statorspulen definiert wird, zur Gesamthöhe HS der Spulen ist vorteilhaft grösser als 1,6 und beträgt bevorzugt 1,7 oder mehr. Das Verhältnis DR/HR des Aussendurchmessers DR des Rotors zur axialen Gesamthöhe HR der Rotorscheiben beträgt bevorzugt mehr als 2,5 und vorzugsweise 3 oder mehr, wobei die axiale Höhe in der Richtung der Drehachse R gemessen ist.The ratio DS / HS of the average diameter DS of an imaginary circle defined by the approximate centers of the stator coils to the total height HS of the coils is advantageously greater than 1.6, and is preferably 1.7 or more. The ratio DR / HR of the outside diameter DR of the rotor to the overall axial height HR of the rotor disks is preferably more than 2.5 and preferably 3 or more, wherein the axial height is measured in the direction of the rotation axis R.

In der Variante der 5a und 5b beträgt das Verhältnis DS/HS etwa 1,7, während es in der Variante der 2a und 2b ungefähr 2,2 beträgt.In the variant of 5a and 5b the ratio DS / HS is about 1.7, whereas in the variant of 2a and 2 B is about 2.2.

Die eben erwähnten Verhältnisse ermöglichen es, dass das Stellglied die gleiche Dicke H wie oder eine geringere Dicke als die Breite herkömmlicher hydraulischer Ventilsegmente hat, die typischerweise etwa 40 mm beträgt, dabei aber das erforderliche Drehmoment und die erforderliche Stabilität für eine Verschiebung der Ventilstange bei den typischen Drucken besitzt, die in Ventilsteuersystemen für landwirtschaftliche Maschinen, Gabelstapler, Baumaschinen und dergleichen anzutreffen sind. Die elektrischen Stellglieder können somit identisch nebeneinander mit einer beliebigen Anzahl von hydraulischen Ventilsegmenten eines hydraulischen Ventilblocks zusammengebaut werden.The just mentioned conditions enable it that the actuator has the same thickness H as or a smaller one Thickness than the width of conventional hydraulic valve segments, which is typically about 40 mm is, but the required torque and the required stability for a shift The valve rod possesses at the typical pressures used in valve control systems for agricultural Machines, forklifts, construction machinery and the like can be found are. The electric actuators can thus identical side by side with any number of hydraulic valve segments one hydraulic valve block are assembled.

In der in 3a und 3b gezeigten Ausführungsform ist der Motor des elektrischen Stellgliedes ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem ferromagnetischen Stator 32' mit einer Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Statorarmen oder Polen 34'. Die Spulen 42' sind beabstandet um die Peripherie des Rotors herum auf bestimmte der Pole 34' montiert. Der Rotor 36' umfasst einen ringförmigen Dauermagneten 44', der eine Mehrzahl benachbarter, abwechselnd polarisierter Segmente besitzt.In the in 3a and 3b In the embodiment shown, the motor of the electric actuator is a brushless DC motor with a ferromagnetic stator 32 ' with a plurality of radially inwardly directed stator arms or poles 34 ' , The spools 42 ' are spaced around the periphery of the rotor around certain of the poles 34 ' assembled. The rotor 36 ' comprises an annular permanent magnet 44 ' which has a plurality of adjacent, alternately polarized segments.

Der bürstenlose Gleichstrommotor erzeugt ein niedrigeres Drehmoment als der Schrittmotor der in 2a, 2b veranschaulichten Variante, aber der Rotor 36' dreht sich mit höherer Geschwindigkeit, so dass das Untersetzungsverhältnis des auf die Zahnstange 40 wirkenden Getriebesystems grösser als das Untersetzungsverhältnis des Kupplungsmechanismus des Stellgliedes mit Schrittmotor ist. In Anbetracht des grösseren Untersetzungsverhältnisses ist die Umkehrbarkeit des hydraulischen Systems (in Situationen, wo der Elektromotor abgeschaltet wird) nicht so gut wie mit dem Schrittmotor. Bestimmte Anwendungen brauchen aber keine Umkehrbarkeit im Falle eines Stromausfalls oder aus anderen Gründen, und in bestimmten Anwendungen mag eine Umkehrbarkeit im Gegenteil gar nicht erwünscht sein.The brushless DC motor produces a lower torque than the stepper motor in 2a . 2 B illustrated variant, but the rotor 36 ' rotates at a higher speed, so that the reduction ratio of the on the rack 40 acting transmission system is greater than the reduction ratio of the coupling mechanism of the actuator with stepper motor. In view of the larger reduction ratio, the reversibility of the hydraulic system (in situations where the electric motor is turned off) is not as good as with the stepper motor. However, certain applications do not require reversibility in the event of a power outage or other reasons, and in certain applications reversibility may not be desirable on the contrary.

Nunmehr auf 4a und 4b Bezug nehmend, wird hier eine weitere Ausführungsform gezeigt, in der das elektrische Stellglied einen schaltbaren Reluktanzmotor mit einem ferromagnetischen Stator 32'' mit einer Mehrzahl von radial einwärts gerichteten Statorarmen oder Polen 34'' umfasst, um die herum Spulen 42'' montiert sind. Im Falle eines schaltbaren Reluktanzmotors umfasst der Rotor 36'' einen ferromagnetischen Rumpf mit einer Mehrzahl von radial nach aussen gerichteten Polen 48, wobei weniger Rotorpole als Statorpole vorhanden sind. Die Statorspulen erzeugen ein variierendes Magnetfeld, das die Entsprechung eines rotierenden Magnetfeldes erzeugt, das die Rotorpole 48 anzieht. Da der schaltbare Reluktanzmotor keinen magnetischen Widerstand erzeugt, wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird, hat der Motor eine hohe Umkehrbarkeit und kann daher vorteilhaft in Anwendungen verwendet werden, in denen Umkehrbarkeit erwünscht ist.Now on 4a and 4b Referring to FIG. 1, another embodiment is shown in which the electrical actuator is a switchable reluctance motor having a ferromagnetic stator 32 '' with a plurality of radially inwardly directed stator arms or poles 34 '' includes coils around it 42 '' are mounted. In the case of a switchable reluctance motor, the rotor comprises 36 '' a ferromagnetic hull having a plurality of radially outwardly directed poles 48 with fewer rotor poles than stator poles. The stator coils produce a varying magnetic field that produces the equivalent of a rotating magnetic field that drives the rotor poles 48 attracts. Since the switchable reluctance motor does not generate a magnetic resistance when the power supply is turned off, the motor has high reversibility and therefore can be used to advantage in applications where reversibility is desired.

Die Gesamthöhe L des Stellgliedes (d.h. der Abstand zwischen den Nebenflächen 53e und 53f) kann vorteilhaft etwa den gleichen Wert wie die Höhe des Körpers des hydraulischen Ventils haben, so dass sich die entgegengesetzten Nebenflächen 53e, 53f des Stellgliedes nicht wesentlich über die entsprechenden Flächen 21b, 21c des Körpers des hydraulischen Ventils hinaus erstrecken. In der Variante von 5a, 5b steht der elektrische Verbinder 59' für den Anschluss des Motors an eine externe Stromversorgung und eine Antriebseinheit aus der Nebenfläche 53d gegenüber der Montagefläche 53c hervor, was einen leichten und bequemen Zugriff auf die Verbinder ermöglicht.The total height L of the actuator (ie the distance between the minor surfaces 53e and 53f ) may advantageously have about the same value as the height of the body of the hydraulic valve, so that the opposite minor surfaces 53e . 53f of the actuator does not significantly over the corresponding surfaces 21b . 21c extend out of the body of the hydraulic valve. In the variant of 5a . 5b is the electrical connector 59 ' for connecting the motor to an external power supply and a drive unit from the auxiliary area 53d opposite the mounting surface 53c resulting in easy and convenient access to the connectors.

Vorteilhaft haben die Stellglieder mit Elektromotor, die eine starre Position und genaue Steuerung liefern, die gleiche Dicke wie oder eine geringere Dicke als jedes hydraulische Ventilsegment, so dass eine Mehrzahl identischer Stellglieder nebeneinander zusammengefügt werden können, um eine Mehrzahl entsprechender hydraulischer Ventile zu betätigen, wobei sie ein kompaktes, aber leistungsfähiges hydraulisches Ventilblocksystem bilden.Advantageous have the actuators with electric motor, which is a rigid position and provide accurate control, the same thickness as or a smaller one Thickness than any hydraulic valve segment, so that a plurality of identical Actuators can be joined together side by side to a plurality of corresponding to operate hydraulic valves, being a compact but powerful hydraulic valve block system form.

Claims

A hydraulic control valve system comprising a hydraulic valve block having a plurality of juxtaposed control valve segments, each control valve segment comprising a first conduit, a second conduit and a sliding valve rod adapted to open the first conduit to different extents depending on the position of the valve stem closing and opening and closing the second conduit, the valve system further comprising a plurality of juxtaposed actuators, one actuator per valve segment, and each actuator including an electric motor connected to a respective valve stem via a clutch mechanism, each Motor with a rotor and a stator, wherein the ratio DS / HS, DS '/ HS', DS '' / HS '', DS '''/HS''' an average diameter DS, DS ', DS'', DS '''of an imaginary circle through centers of stator coils divided by an overall height HS, HS' , HS '', HS '''of the Spu len in a direction parallel to the axis of rotation of the rotor, greater than 1.6.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the ratio DS / HS, DS '/ HS', DS '' / HS '', DS '' '/ HS' '' greater than 1.7 is.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the ratio DS / HS, DS '/ HS', DS '' / HS '', DS '' '/ HS' '' greater than 2 is.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the coupling mechanism is a rack includes, which is connected to one end of the valve rod and away from it extends and which is engaged with a drive wheel, which in the actuator is mounted and driven by the rotor.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the hydraulic valve block more than four juxtaposed hydraulic control valve segments and associated actuators.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the motor is a stepper motor and the stator includes six or more coils that are radially outstretched Arms of the stator are arranged.

Hydraulic control valve system according to claim 6, characterized in that the stator comprises at least eight coils.

Hydraulic control valve system according to claim 6, characterized in that the engine is more than 100 steps each Turn has.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the motor is a brushless DC motor is.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the motor is a switchable reluctance motor is.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the actuators on a mounting surface of each Control valve segments of the hydraulic valve block are mounted, through which one end of the respective valve rod extends.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that the control valve segment and corresponding Actuators have a width of 40 mm or less.

Hydraulic control valve system according to claim 1, characterized in that each actuator comprises a housing a lower part and a cover part, wherein the lower part is cast from a non - magnetic alloy and cavities for Housing of the stator and axles includes a reduction gear wear the clutch mechanism.

Hydraulic control valve system according to claim 13, characterized in that the actuator housing has a tubular extension which extends away from a narrow mounting surface, wherein the renewal in a corresponding cavity in the hydraulic valve segment can be received, through which the valve rod extends.