DE2112813B2

DE2112813B2 - Elektrohydraulische Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2112813B2
Application number: DE2112813A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7144 Asperg Flaschar; Klaus 7140 Ludwigsburg Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2112813A1; FR2130431B1; DE2112813C3; GB1349329A; PL75109B1; SE372604B; US3744374A; IT950066B; FR2130431A1; JPS5428905B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung von der im Anspruchsoberbegriff ungegebenen Art

Aus der DE-OS 17 50 358 ist eine solche Steuereinrichtung bekannt, bei der ein Differentialkolben über ;:wei Ventile gesteuert wird. Bei dieser Steuereinrichtung steht der Ringraum am Differentialkolben über eine Drossel unmittelbar mit dem Druckmittelzulauf in Verbindung. Obwohl der Steuerölstrom vom Druckmitlelzulauf durch die Drossel oder gegebenenfalls ein Mengenbegrenzungsventil klein gehalten werden kann, eignet sich eine solche Begrenzung nicht für alle Anwendungsfälle. So können sich bei der bekannten so Steuereinrichtung infolge der Drosselcharakteristik der Ventile zusammen mit dem ständig fließenden Steuerölstrom verschiedene Drücke im Steuersystem bilden, die ;swar gering sind, aber verhindern, daß der Steuerschieber einwandfrei seine Nullage erreicht. Außerdem hat es üich gezeigt, daß in manchen Fällen entweder der Strombedarf zu groß wird oder der Steuerölstrom über die offenen Ventile unzulässige Werte annimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrohydraulische Steuereinrichtung der angegebenen Art dahingehend zu &o vervollkommnen, daß sie mit geringerem Strombedarf auskommt, hinsichtlich des Steuerölstroms verlustfreier arbeitet und daß zugleich ihre Sicherheit bei Ausfall der elektrischen Anlage erhöht wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im <>·> Anspruchskennzeichen angegebenen Merkmale erreicht.

Auf diese Weise ist ein Steuerölsii ■ mi vom Druckmit

telzulauf direkt zum Rücklauf nicht mehr möglich; dies gilt sowohl bei eingeschalteter, aber nicht betätigter, wie auch, bei ausgeschalteter elektrischer Anlage. Der Steuerölstrom fließt nur während eines Stellvoranges am Steuerschieber, Die elektrische Leistung wird in verringertem Maße benötigt, wenn der Steuerschieber außerhalb seiner Neutrallage in einer bestimmten Stellung gehalten werden soll, da dies durch die Magnetbetätigung nur eines der stromabwartigen Wegeventile erreichbar ist Bei Ausfall der elektrischen Anlage ermöglicht die Sicherheitsschaltung, daß die Rückholeinrichtung den Steuerschieber in seine Neutralstellung schiebt Diese wird nun in jedem Fall einwandfrei erreicht, da störende Drücke infolge eines ständigen Steuerölstroms im Steuersystem fehlen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben; diese zeigt in

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der elektrohydraulischen Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung und in

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Steuereinrichtung mit anderer Bauart der Vorsteuerventile.

Die Steuereinrichtung 9 nach F i g. 1 weist ein 4/3-Wegeventil 10 und eine Vorsteuereinheit 11 auf. Das Wegeventil 10 hat ein Ventilgehäuse 12, in dem ein Druckmittelzulauf 13, ein Rücklauf 14, zwei Verbraucheranschlüsse 13,16, ein in einer Schieberbohrung 17 dicht und gleitend geführter Steuerschieber 18 sowie eine Zulaufkammer 19, zwei Verbraucherkammern 20, 21 und zwei Rücklaufkammern 22, 23 angeordnet sind. In den Zulauf 13 fördert eine Pumpe 24 Druckmittel aus einem Behälter 25. Eine Leitung 26 verbindet den Rücklauf 14 mit dem Behälter 25. Zwei Leitungen 27,28 verbinden die Verbraucheranschlüsse 15,16 mit einem Servomotor 29, der einen doppeltwirkenden Kolben 30 hat Am Wegeventil 10 ist eine Handbetätigungseinrichtung 31 für den Steuerschieber 18 vorgesehen.

An eine Stirnseite 32 des Ventilgehäuses 12 ist das Steuergehäuse 33 der Vorsteuereinhiit Il angeflanscht Das Steuergehäuse 33 weist eine Ausnehmung 34 auf, den ein darin angeordneter Differentialkolben 35 in einen der kleinen wirksamen Fläche zugeordneten Ringraum 36 und in einen der großen wirksamen Fläche zugeordneten Raum 37 unterteilt Eine Kupplung 38 verbindet den Differentialkolben 35 fest mit dem Steuerschieber 18. In dem Ringraum 36 und dem Raum 37 angeordnete Federn 39 bzw. 40 bilden eine mechanische Rückholeinrichtung 41 für den Steuerschieber 18. Vom Differentialkolben 35 erstreckt sich ein Meßfühler 42, der dicht und gleitend im Steuergehäuse 33 geführt ist, zu einem Istwertgeber 43, der als Induktivgeber ausgebildet ist. Der Ringraum 36 steht über Kanäle 44, 45, ein elektromagentisch betätigtes 2/2·Wegeventil 46 und Kanäle 47 und 48 mit dem Raum 37 in Verbindung. Der Raum 37 hat über die Kanäle 48, 47, ein weiteres elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 49 und einen Kanal 50 im Steuergehäuse 33 mit einem Rücklaufkanal 51 im Ventilgehäuse 12 Verbindung, der seinerseits zum Rücklauf 14 entlastet ist Der Ringraum 36 ist über die Kanäle 44 und 45, ein zusätzliches elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 52, einen Kanal 53 im Steuergehäuse 33 und einen Kanal 54 im Ventilgehäuse 12 mit dem Zulauf 13 verbindbar. Die Wegeventile 46, 49 haben von Federn belastete Schließglieder, die bei nicht erregtem Magneten jeweils eine Stellung »Offen«, bei erregtem Magneten eine Stellung »Zu« einnehmen. Beim Wegeventil 52 befindet sich das Schließglied bei nicht

erregtem Magneten in Stellung »Zu«, bei erregtem Magneten in Stellung »Offen«, Alle drei Wegeventile 46, 49, 52 sind Qber elektrische Leitungen 55 vom elektronischen Steuergerät 56 beeinflußbar. Ferner werden in das elektronische Steuergerät 56 Ober entsprechende Verbindungen die Signale des Istwertgebers 43 und eines Sollwertgebers 57 eingegeben.

Istwertgeber 43 und Sollwertgeber 57 sind als an sich bekannte Induktivgeber ausgebildet

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt:

In der gezeichneten Neutralstellung des Steuerschiebers 13 ist der Kolben 30 des Servomotors 29 hydraulisch blockiert Das Wegeventil 52 sperrt den zulaufseitigen Kanal 53 ab, während die Wegeventile 46, 49 die Verbindungen vom Ringraum 36 zum Raum 37 und vom Raum 37 zum Rücklauf 14 offen halten. Die Rückholeinrichtung 41 kann somit den Steuerschieber 18 sicher in der Neutralstellung halten.

Wird nun mit Hilfe des Sollwertgebers 57 eine Auslenkung des Steuerschiebers 18 aus seiner Neutralstellung heraus nach Sinks (wobei sich der Differentialkolben 35 zum Wegeventil 10 hin bewegt) eingdeitet, so steuert das elektronische Steuergerät 56 unter Berücksichtigung der vom Istwertgeber 43 gemeldeten Stellung das Wegeventil 52 auf und das Wegeventil 49 zu. Nun strömt Druckmittel vom Zulauf 13 über das Wegeventil 52 und das Wegeventil 46 und gleichzeitig vom Ringraum 36 über das Wegeventil 46 in den Raum 37 und drückt den Differentialkolben 35 so lange nach links, bis der Istwertgeber 43 einen dem Sollwertgeber 57 entsprechende Stellung meldet Daraufhin wird das Wegeventil 52 wieder zugesteuert, während das Wegeventil 49 weiterhin geschlossen und das Wegeventil 46 offen bleibt. Der Differentialkolben 35 und damit der Steuerschieber 18 können somit in jeder Zwischenlage festgehalten werden; somit kann der Steuerschieber 18 über nicht näher gezeichnete Feinsteuerfasen verschieden große Druckmittelströme zum Servomotor 29 steuern, um Richtung und Geschwindigkeit des Kolbens zu beeinflussen.

Wird nun der Sollwertgeber 57 von seiner Zwischenlage aus in seine linke Endstellung gebracht, so bewirkt das elektronische Steuergerät 56 ein Offnen des Wegeventils 52, und der zum Raum 37 fließende Steuerölstrom bringt den Steuerschieber 18 in seine linke Endlage. Ist diese erreicht, so steuert das elektronische Steuergerät 56 auf Grund des Vergleichs von Soll- und Istwert das Wegeventil 52 wieder zu.

Bewegt man den Sollwertgeber 57 aus seiner linken Endstellung heraus zurück zur Neutralstellung hin, so werden die Signale von Istwertgeber 43 und Sollwertgeber 57 im elektronischen Steuergerät 56 verglichen und darauf das Wegeventil 52 geöffnet, das Wegeventil 46 geschlossen und das Wegeventil 49 ebenfalls geöffnet. Nun kann Druckmittel vom Zulauf 13 über das Wegeventil 52 zum Ringraum 36 strömen. Da der Raum 37 zum Rücklauf 14 entlastet ist bewegt sich der Differentialkolben 35 so lange nach rechts, bis die vom Sollwertgeber 57 vorgegebene Stellung erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird der Steuerölstrom vom Wegeventil 52 wieder unterbrochen, während das Wegeventil 46 weiterhin zu und das Wegeventil 49 offen bleibt. Somit kann der Steuerschieber 18 mit Hilfe des Sollwertgebers 57 in jede Zwischenlage gebracht werden.

Erreicht der Steuerschieber 18 wieder seine Neutralstellung, so sind das Wegeventil 52 zu, das Wegeventil 46 und das Wegeventil 49 >ffen.

In entsprechender Weise wie bei der geschilderten

Auslenkung des Steuerschiebers 18 nach links ist auch eine Auslenkung nach rechts möglich. Debet wird des Wegeventil 52 immer dann aufgesteuert, wenn ein Steuerölstrom benötigt wird, während beim Auslenken nach rechts das Wegeventil 46 zu und das Wegeventil 49 offen sind. Zum Festhalten des Steuerschiebers 18 in einer Zwischenlage wird der Steuerölstrom durch das

Wegeventil 52 unterbrochen. Mit vorliegender Einrichtung kann also der Kolben 30

to des Servomotors 29 in Richtung und Geschwindigkeit ferngesteuert und auch in jeder Stellung festgehalten werden.

Die Fig.2 zeigt eine Vorsteuereinheit 70, die Schaltmittel in Form eines 4/3-Wegeventils 71 anstelle der Wegeventile 46 und 49 nach Fig. 1 aufweist Im übrigen werden gleiche Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet

Das 4/3-Wegeventil 71 hat eine fedarzentrierte Mittelstellung 72, in der es entsprechend den Wegeventilen 46, 49 nach F i g. 1 alle Verbindungen offen hält Um eine Bewegung des Differentiafcolbens 35 nach links zu ermöglichen, hat das Wegeventil 71 ferner eine erste Arbeitsstellung 73, in der der Ringraum 36 und der Raum 37 miteinander verbunden sind, aber der Raum 37 vom Rücklauf 14 getrennt ist Diese erste Arbeitsstellung 73 entspricht der Stellungskombination »Auf« des Wegeventils 46 und »Zu« des Wegeventils 49. Eine zweite Arbeitsstellung 74 entspricht der Stellungskombination »Zu« des Wegeventils 46 und »Auf« des Wegeventils 49, um eine Bewegung des Differentialkolbens 35 nach rechts zu ermöglichen. Das Wegeventil 52 wird wie bei der Steuereinrichtung 9 nach F i g. 1 betätigt
Während die Ausführung nach F i g. 2 auf die geschilderte Betätigungsart der Schaltmittel beschränkt ist lassen sich mit der Steuereinrichtung nach F i g. 1 auch andere Schaltkombinationen der Wegeventile 52, 46,49 erreichen, da die Wegeventile 46, 49 unabhängig voneinander betätigbar sind. Zum hydraulischen Blokkieren des Differentialkolbens 35 kann deshalb zusätzlich auch das Wegeventil 46 bei ausgelenktem Steuerschieber 18 herangezogen werden. In der linken und rechten Endstellung des Steuerschiebers 18 kann auch das Schließen des Wegeventils 52 entfallen und dieses in Stellung »Auf« bleiben, da der am Diffei entialkolben 35 wirksame Steuerdruck diesen in Endlage hält. Die Wegeventile sind vorteilhaft so schaltbar, daß die Handbetätigungseinrichtung 31 bei Nullstellung des Sollwertgebers 57 betätigt werden kann. Besonders günstig kann dadurch bei Ausfall der Elektronik oder bei einer Störung im hydraulischen Teil der Steuerschieber 18 unmittelbar am Wegeventil 10 noch von Hand betätigt werden.

Ferner lassen sich auch zum Rückbewegen des

Differentialkolbens 15 aus seinen Endstellungen in die Neutralstellung die Kräfte der Federn 39, 40 ausnützen, wodurch der Steuerölstrom besonders gering wird. Dabei können bei einer Rechtsbewegung des Differentialkolbens 35 aus s .iner linken Endstellung heraus das Wegeventil 52 zu, die Wegeventile 46, 49 offen sein. Überschüssiges Druckmittel strömt, bei dieser Bewegungsrichtung vom Raum 37 über das Wegeventil 49 zum Rücklauf 14 ab. Umgekehrt kann bei einer Linksbewegung des Differentialkolbens 35 aus seiner

^h"' rechten Endstellung heraus Druckmittel aus dem Rücklauf 14 in den Raum 37 nachgesaugt werden.

Die vorliegende Steuereinrichtung ist nicht auf eine Bauart begrenzt, bei welcher der Steuerschieber 18 in

seiner Neutralstellung den hydraulischen Servomotor 29 blockiert. Die Steuereinrichtung läßt sich genauso vorteilhaft mit Schwimmstellung in Neutralstellung oder mit einer Eilgangschaltung bei Servomotoren mit Differentialkolben ausführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Elektrohydraulische Steuereinrichtung für die Wegesteuerung des Arbeitsdruckmiitels zu und von einem Servomotor, mit einem mit einer doppeltwirkenden mechanischen Rückholeinrichtung ausgerüsteten Steuerschieber, der in seiner Neutralstellung als Ausgangsstellung mindestens eine Motorleitung beeinflußt, z. B. absperrt, diese in zwei Arbeitsstellungen abwechselnd mit einem Zulauf oder einem Rücklauf verbindet und einen durch elektromagnetisch betätigte Ventile gesteuerten Differentialkolben zur Verstellung des Steuerschiebers aufweist, wobei die kleine Fläche des Differentialkolbens einen Ringraum begrenzt, der einerseits mit einem Druckmittelzulauf und andererseits über ein Wegeventil mit dem der großen Fläche des Differentialkolbens zugeordneten Raum Verbindung hat, der seinerseits ££>er ein weiteres Wegeventil mit dem Rücklauf verbindbar ist, und mit einer jedem Wegeventil zugeordneten Feder, durch weiche das Schließglied jedes Wegeventils bei nicht erregtem Elektromagneten eine die zugeordnete Verbindung offenhaltende Stellung einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung vom Ringraum (36) am Differentialkolben (35) zum Druckmittelzulauf (13) ein zusätzliches Wegeventil (52) geschaltet ist, dessen Schließglied von einer Feder bei nicht erregtem Elektromagneten in einer die Verbindung vom Druckmittelzulauf (13) zum Ringraum (36) unterbrechenden Stellung gehalten ist.