DE2161923A1 - Elektrohydraulische steuereinrichtung - Google Patents

Description

• Elektrohydraulische SteuereinrichtunE Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung mit wenigstens einem durch Druckmittel betätigtem Steuerglied, das aus einer Ausgangsstellung in wenigstens eine Arbeitsstellung bringbar ist, wobei es die Verbindung zwischen wenigstens zwei Anschlüssen für Druckmittel steuert, und mit einem elektrischen Eingang.
• Aus dem Buch Fluid-Power-Gontrols von Pippenger/Koff, Seite 141, Ausgabe 1959 ist eine derartige elektrohydraulische Steuereinrichtung bekannt, die zweistufig ausgebildet ist. Vorsteuer-und Hauptstufe weisen jeweils 4/3-Wegeventile auf, von denen die Vorsteuerstufe zwei Elektromagnete zur Schieberbetätigung hat. Um die Schaltzeit der Haupt-stufe zu beeinflussen, sind in die hydraulischen Verbindungen von der Vorsteuesstufe zur Hauptstufe verstellbare Drosselstellen geschaltet. Diese Art der Schaltzeitbeeinflussung arbeitet nicht feinfühlig, so daß keine Schaltzeitbeeinflussung des Schiebers der Hauptstufe möglich ist. Ferner beansprucht die Steuereinrichtung infolge der zwei Elektromagnete mehr Raum.
• Aus der Zeitschrift "ÖlhydrauLik und pneumatik 15 -(1971) Nr. 9, Seite 379, Fig.9 ist ein Schaltplan für ein hydrostatisches Getriebe mit hydraulischer Primär- und Sekundärregelung bekannt.
• Hier wird über ein vorgesteuertes 4/3-Wegeventil der Stellmotor einer Axialkolbenpumpe mit Druckmittel versorgt. Um kurze Stellzeiten zu erreichen, ist als Vorsteuerstufe'ein elektrohydraulischer Wandler vorgesehen, der über ein elektrisches Steuergerät angesteuert wird. Um hier den Steuerschieber des 4/3-Wegeventils in beliebige Stellungen zu bringen, muß auch ein in einem gewissen'Bereich beliebig veränderliches, elektrisches Eingangssignal gebildet werden. Eine einfache Aus-Ein-Schaltung ist hier nicht vorgesehen.
• Ferner ist es aus der DT-OS 1 807 748 bekannt, in einer Gleichstromschaltung für die Spule eines Magnetventils ein RC-Glied vorzusehen, um einen Schalter verzögert zu betätigen.
• Eine Schaltzeiteinstellung de s Magnetvent ils ist damit aber nicht möglich und nicht beabsichtigt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrohydraulische Steuereinrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der ein Geschwindigkeitsprogramm des Steuerglieds möglich ist, und die besonders einfach baut.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zur Vorsteuerung des Steuerglieds ein elektrofluidischer Wandler angeordnet ist, dessen Spule mit dem elektrischen Eingang über ein elektrisches Netzwerk verbunden ist, das beim Anlegen einer Spannung am elektrischen Eingang den Verlauf des Stromes über die Spule des Wandlers abhängig von der Zeit verändert.
• Auf diese Weise läßt sich mit besonderseinfachen Mitteln einet feinfühlige Schaltzeiteinstellung erreichen, die einer üblichen hydraulischen Schaltzeiteinstellung überlegen ist. Ferner werden relativ groß bauende Elektromagnete durch einen kleinen Wandler ersetzt.
• Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldegegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 eine vereinfacht dargestellte elektrohydraulische Steuereinrichtung, teilweise im Schnitt Fig. 2 ein Strom-Zeit-Diagramm für die Spule des elektrofluidischen Wandlers Fig. 3 ein Schieberhub-Zeit-Diagramm für die 3. Stufe der Steuereinrichtung.
• Die Steuereinrichtung 10 ist dreistufig ausgebildet und weist im wesentlichen einen elektrofluidischen Wandler 11 als erste Stufe, ein Vorsteuerventil 12 als zweite Stufe und ein 4/3--Wegeventil 13 als dritte Stufe auf. Zwischen Wandler 11 und einen elektrischen Eingang 14 der Steuereinrichtung 10 ist ein elektrisches Netzwerk 15 geschaltet.
• Der elcktrofluidiscbe Wandler 11 weist ein in einem Gehäuse 16 mit Hilfe einer Spule 17 eines Elektromagneten beweglich angeordnetes Strahlrohr 18 auf, dem zwei Fangdüsen mit entsprechenden Ausgängen 19,21 zugeordnet sind. Das Gehäuse 16 ist an einem die zweite und dritte Stufe aufnehmenden Ventilgehäuse 22 befestigt. Das Ventilgehäuse 22 nimmt in einer ersten Schieberbohrung 23 den Vorsteuerschieber 24 des Vorsteuerventils 12 und in einer zweiten Schieberbohrung 25 den Steuerschieber 26 des 4/3-Wegeventils 13 auf. Der Vorsteuerschieber 24 ist durch zwei, in Druckräumen 27,28 angeordneten Federn 29 in einer Mittelstellung zentriert, in der er mit zwei Kolbenabschnitten 51,32 zwei Steuerkanäle 33,34 von einem Zulaufkanal 35 trennt und mit einem Rücklaufkanal 36 verbindet. Die Druckräume 27,28 sind mit den Ausgängen 19 bzw. 21 des Wandlers 11 verbunden. Die Steuerkanäle 33,34 sind mit Druckkammern'37,38 verbunden, die dem von Federn 39 in einer Ausgangsstellung zentrierten Steuerschiebe 26 zugeordnet sind. Der Steuerschieber 26 sperrt in seiner gezeichneten Ausgangsstellung mit zwei Kolbenabschnitten 41, 42 einen ersten Anschluß 43 und einen zweiten Anschluß 44 jeweils von einem Zulauf 45 und einem Rücklauf 46 ab.
• Der hydraulische Eingang und der Ausgang des Wandlers 11 haben über Kanäle 47 bzw. 48 Verbindung mit dem Zulauf 45 bzw. dem Rücklauf 46. Am Steuerschieber 26 sind Feinsteuerfasen 49 angeordnet.
• Das elektrische Netzwerk 15 weist als RC-Glied einen verstellbaren Widerstand 51 und einen dazu parallel geschalteten Kondensator 52 auf.
• Der erste und zweite Anschluß 43,44 sind mit einem doppeltwirkenden Verbraucher 53, der Zulauf 45 mit einer Pumpe 54, der Rücklauf 46 mit einem Behälter 55 verbunden.
• Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt: In der gezeigten Mittelstellung des Strahlrohrs 18 im Wandler 11 fließt ein kleiner Steuerstrom von dem Zulauf 45 über den Kanal 47, das Strahlrohr 18, und den Kanal 48 in den Rücklauf 46. In den Ausgängen 19,21 und damit auch in den Druckräumen 27,28 herrscht gleicher Druck. Der Vorsteuerschieber 24 ist damit in seiner Mittelstellung federzentriert, ebenso der Steuerschieber 26. Der Kolben des Verbrauchers 53 ist damit in seiner jeweiligen Lage hydraulisch blockiert.
• Wird am elektrischen Eingang 14 eine pqsitive Spannung angelegt, so wird das Strahlrohr 18 z. B. im Uhrzeigersinn ausgelenkt, so daß eine am Vorsteuerschieber 24- wirksam werdende Druckdifferenz den Vorsteuerschieber 24 entgegen der Kraft der Feder 29 nach rechts bewegt. Bei dieser Auslenkung gibt er die Verbindung vom Zulaufkanal 35 zur'Druckkammer 38 mehr oder weniger stark frei, wodureh der Steuerschieber 26-durch Druckmittel entgegen der Kraft der Feder 39 nach links -aus gelenkt wird. Da die Größe der vom Wandler 11 erzeugten Druckdifferenz von der Größe des jeweiligen-Stroms abhängt und der~Stromverlauf sowie die Steilheit des Stromabfalls vom Kondensator 52 bestimmt wird, wird dementsprechend auch die Auslenkung des Vorsteuerschiebers 24 verlaufen. Der Vorsteuerschieber 24 wird somit die Verbindung vom Zulaufkanal 35 zur Druckkammer 38 anfänglich voll aufsteuern und dann langsam teilweise wieder zusteuern. Proportional zu der vom Vorsteuerschieber 24 jeweils aufgesteuerten Offnung'ist die Geschwindigkeit des Steuerschiebers 26 bei seiner Aus lenkung nach links. Durch entsprechende Abstimmung läßt sich damit erreichen, daß der Steuerschieber 26 den Bereich der positiven ttberdeckung sehr schnell durchläuft und anschließend den Bereich beim Aufsteuern einer Verbindung vom. Zulauf 54 zum ersten Auslaß 43 mitte-ls der Feinsteuerfasen 49 langsam durchfährt, um z. B. mögliche Schaltschläge am Verbraucher 53 zu vermeiden. Der Steuerschieber 26 wird anschließend bis zu seiner maximalen Auslenkung langsam ausgefahren.
• Während durch die Wahl des Kondensators 52 die Steilheit des Stromabfalls bestimmt wird, läßt sich mit dem verstellbaren Widerstand 51 die Höhe des elektrischen Arbeitstromes begrenzen.
• In Fig. 2 ist der Verlauf des Spulenstromes i abhängig von der Zeit t -aufgetragen. Die Kurven 57,58,59 zeigen den Stromverlauf bei unterschiedlichen Einstellungen des verstellbaren Widerstands 51. Die Kurvenabschnitte 61 und 62 zeigen den Verlauf des Strom abfalls-bei Verwendung verschiedener Kondensatoren bezogen auf den Arbeitsstrom der Kurve 57.
• In Fig. 3 ist der Schieberhub s des Steuerschiebers 26 über der Zeit aufgetragen. Wie die Kurven 64 und 65 zeigen, wird der Bereich der Uberdeckung im 4/3-Wegeventil 13 mit relativ gro-Ber Geschwindigkeit durchfahren; der Bereich der anschließenden Feinsteuerung und der weiteren Öffnung der Verbindung zum'- Verbraucher 53 läßt sich dagegen einstellbar langsam bis zur ximalen Auslenkung des Steuerschiebers 26 durchfahren. Die Kurve 63 stellt die obere Grenze des yerstellbaren Bereichs dar; diese Grenze ist durch die maximale Aussteuerung des Vorsteuerschiebers 24 festgelegt.
• In entsprechend umgekehrter Weise bewirkt eine negative Spannung am Eingang 14 eine Auslenkung des'Strahlrohrs 18 entgegen dem Uhrzeigersinn und damit eine Steuerung des Kolbens des Verbrauchers 53 in entgegengesetzter Richtung.
• Die Schaltzeiteinstellung ist dabei dieselbe wie bei der Auslenkung des Strahlrohrs 18 im Uhrzeigersinn.
• Aus obigen Ausführungen folgt, daß die erfindungsgemäße Schaltzeiteinstellung bei Steuereinrichtungen nicht auf die gezeigte 3-stufige Bauart beschränkt ist, sondern sich auch für eine 2-stufige-Steuereinrichtung eignet, bei der ein elektrofluidischer Wandler unmittelbar den Steuerschieber eines 4/3-Wegeventils beeinflußt. Ferner läßt sich die mit eiektrofluidischem Wandler und RC-Glied erreichbare, einfache Schaltzeiteinstellung nicht nur bei üblichen Wegeventilen, sondern auch bei Sperrventilen vorteilhaft-anwenden, bei denen eine Verbindung gesteuert geöffnet werden soll, zum Steuern des Sperrventils aber lediglich ein elektrisches Auf-Zu-Signal zur Verfügung steht.

Claims (9)

Ansprüche

1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung mit wenigstens einem durch Druckmittel betätigtem Steuerglied, das aus einer Ausgangsstellung in wenigstens eine Arbeitsstellung bringbar ist, wobei es die Verbindung zwischen wenigstens zwei Anschlüssen für Druckmittel steuert, und mit einem elektrischen Eingang, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorsteuerung des Steuerglieds (26) ein elektrofluidischer Wandler (11) angeordnet ist, dessen Spule (17) mit dem elektrischen Eingang (14) über ein elektrisches Netzwerk (15) verbunden ist, das beim Anlegen einer Spannung am elektrischen Eingang 1 den Verlauf des Stromes über die Spule des Wandlers (11) abhängig von der Zeit verändert.

2. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk als RC-Glied (-51,52) ausgebildet ist.

3. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Glied einen verstellbaren Widerstand (51) und einen dazu parallel geschalteten, austauschbar angeordneten Kondensator (52) aufweist.

4. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrofluidische -lWandler alls einem Strah1rohr-Fangdüsen-Versta'ker (11) gebildet ist.

5. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied als Steuerschieber (26) eines 4/3-Wegeventils (13) ausgebildet ist, dem eine aus Wandler (11) und einem Vorsteuerventil (12) bestehende, zweistufige Vorsteuereinrichtung zugeordnet ist

6. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil als 4-Wegeventil (12) ausgebildet ist, dessen von Federn (29) zentrierter Vorsteuerschieber (24) auf einandergegenüberliegenden Stirnseiten Druckräume (27,28) begrenzt, welche mit den Fluid-Ausgängen (19,21) des Wandlers (11) verbunden sind.

7. zu Elekt Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (33,34) des Vorsteuerventils (12) mit Druckkammern (37,38) des die dritte Stufe bildenden 4/3-Wegeventils (13) Verbindung haben und der Vorsteuerschieber (24) in seiner Mittelstellung die Druckkammern (37,38) von einem Zulaufkanal (35) trennt und mit dem Rücklauf (46) verbindet.

8. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Glied (51,52) am Gehäuse (16,22) der Steuereinrichtung (10) angeordnet ist.

9. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zweistufig aus einem Wandler und einem davon-beein'flußten Wegeventil gebildet ist. 7/