DE2305014A1

DE2305014A1 - HYDRAULIC DIRECTIONAL VALVE WITH CONTINUOUS CONTROL FUNCTION

Info

Publication number: DE2305014A1
Application number: DE19732305014
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Ing Dr Nikolaus
Original assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Current assignee: Brueninghaus Hydraulik GmbH
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1973-02-02
Publication date: 1974-08-15
Also published as: DE2305014B2

Description

Hydraulisches Wegeventil mit stetiger Stellfunktion Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Wegeventil mit stetiger Stellfunktion, insbesondere ein 4/3 Wegeventil, dessen Ventilkörper gegen die Kraft einer Feder aus der mittleren Nullstellung mittels gegeneinander wirkender Gleichstromregelmagnate verstellbar ist, die über jeweils ein die Stromzufuhr steuerndes Halbleiterbauelement an einer gemeinsamen Speisespannungsquelle in Parallelschaltung angeschlossen sind. Hydraulic directional valve with continuous actuating function The invention relates to a hydraulic directional control valve with a continuous control function, in particular a 4/3 way valve, the valve body against the force of a spring from the middle Zero position adjustable by means of counteracting direct current regulating magnets is, which each have a semiconductor component controlling the power supply to a common supply voltage source are connected in parallel.

Bei einem bekannten Wegeventil dieser Art sind als halbleiterbauelemente Dioden vorgesehen, die in den parallelen Speisestromkreisen der beiden Gleichstromregelmagnete antiparallel geschaltet sind. Die Magnetkraft der Gleichstrommagnete wird durch die Speisespannung verstellt. Damit eine Verstellung aus der mittleren Nullstellung in beide Richtungen möglich ist, muß diSpeisespannung in ihrer Polarität umkehrbar, also symmetrisch sein. Diese beiden notwendigen Voraussetzungen für die stetige Verstellung des Wegeventils, nämlich die in ihrer Polarität umkehrbare und in ihrer absoluten Größe veränderbare Speisespannung, erfordert einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.In a known directional control valve of this type, semiconductor components are used Diodes are provided in the parallel supply circuits of the two direct current regulating magnets are connected in anti-parallel. The magnetic force of the DC magnets is through the supply voltage is adjusted. This means an adjustment from the middle zero position is possible in both directions, the polarity of the supply voltage must be reversible, so be symmetrical. These two necessary conditions for steady Adjustment of the directional control valve, namely the reversible in polarity and in their supply voltage, which can be changed in absolute size, requires considerable technical equipment Expenditure.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Wegeventil mit stetiger Stellfunktion zu schaffen, das mit einem geringeren gerätetechnischen Aufwand auskommt.The invention is therefore based on the object of a hydraulic To create a directional control valve with a continuous control function that requires less equipment Effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem hydraulischen Wegeventil mit stetiger Stellfunktion der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Speisung der Gleichstromregelmagnete aus einer unsymmetrischen Spannungsquelle das eine Halbleiterbauelement ein p-n-p-Transistor und das andere Halbleiterbauelement ein n-p-n-Transistor ist und beide Transistoren einen gemeinsamen Anschluß für die Steuerspannung haben.According to the invention, this object is achieved with a hydraulic directional control valve with a continuous actuating function of the type mentioned at the outset solved in that for the supply the direct current regulating magnet from an asymmetrical voltage source is the one semiconductor component a p-n-p transistor and the other semiconductor device is an n-p-n transistor and both transistors have a common connection for the control voltage.

Bei dem erfindungsgemäßen Wegeventil kann bei konstanter Speisespannung die resultierende Magnetkraft, die sich aus den in entgegengestzter Richtung wirkenden Kräfte der beiden Magnete zusammensetzt, über die Steuerspannung sowohl in der Größe als auch der Richtung verändert werden. Da die Steuerspannung im Verhältnis zur Speisespannung klein ist, sind die mit der Steuerung verbundenen Verluste im Vergleich zu einer Steuerung über die Speisespannung klein. Besondere Geräte,. die symmetrische Spannungen erzeugen, sind nicht erforderlich.With the directional control valve according to the invention, with a constant supply voltage the resulting magnetic force, which results from the acting in the opposite direction Forces of the two magnets put together, over the control voltage both in size as well as the direction can be changed. Since the control voltage in relation to the Supply voltage is small, the losses associated with the control are in comparison to a control via the supply voltage small. Special devices. the symmetrical Generating stresses are not required.

Vorzugsweise liegt im Steuerkreis jedes Transistors eine Zenerdiode. Die Zenerdiode ermöglicht, den Punkt der Steuerspannung festzulegen, unterhalb oder oberhalb der der zugeordnete Magnet keine Kraft auf den Ventilkörper ausüben soll.A Zener diode is preferably located in the control circuit of each transistor. The zener diode allows to set the point of the control voltage, below or above which the assigned magnet should not exert any force on the valve body.

Die beiden Zenerdioden können hinsichtlich ihrer Zenerspannung so aufeinander abgestimmt werden, daß bei einer bestimmten Steuerspannung der Strom in beiden Magneten Null und damit auch die Magnetkräfte Null sind. Zweckmäßigerweise sollen die Kräfte in der mittleren Nullstellung des Ventilkörpers Null sein.The two zener diodes can be so with regard to their zener voltage be coordinated that at a certain control voltage the current in both magnets zero and thus also the magnetic forces are zero. Appropriately the forces in the middle zero position of the valve body should be zero.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt im Steuerkreis jedes Transistors ein Vorwiderstand. Durch die Größe der Wahl des Vorwiderstandes kann das Verhältnis des Speisestromes jedes Magneten und damit auch dessen Magnete kraft zur Steuerspannung verändert werden. Sofern man Zenerdioden und Widerstände in den Steuerkreisen der Transistoren schaltet, lassen sich durch entsprechende Wahl der Zenerspannung und der Widerstandsgröße unterschiedlichste Hysteresen für die resultierende Stellkraft der Magnete in Abhängigkeit von der Steuerspannung erzielen.In a further embodiment of the invention lies in the control circuit each transistor has a series resistor. By the size of the choice of the series resistor can be the ratio of the supply current of each magnet and thus also its magnets power to the control voltage can be changed. Unless you have zener diodes and resistors in the control circuits of the transistors can be switched by appropriate Choice of Zener voltage and resistance size for a wide variety of hysteresis the resulting actuating force of the magnets as a function of the control voltage achieve.

Die Abhängigkeit der Stellkraft der Magnete in Abhängigkeit von der Steuerspannung kann weiter dadurch beeinflußt werden, daß parallel zur mit dem Vorwiderstand in Reihe liegenden Zenerdiode im Steuerkreis jedes Transistors eine Reihenschaltung aus einem weiteren Vorwiderstand und einer weiteren mit einem Widerstand parallelgeschalteten Zenerdiode liegt, deren Zenerspannung kleiner als die Zenerspannung der ersten Zenerdiode ist. Statt dieser SWcaltung können auch zur genaueren Bestimmung des Kurvenverlaufs der Magnetkraft in Abhängigkeit von der Steuerspannung parallel zu der aus Vorwiderstand und Zenerdiode bestehenden Reihenschaltung eine oder mehrere gleichartige Reihenschaltungen liegen, deren Zenerdioden unterschiedliche Zenerspannungen haben.The dependence of the actuating force of the magnets as a function of the Control voltage can be further influenced by the fact that in parallel with the series resistor Zener diode in series in the control circuit of each transistor is a series circuit from a further series resistor and another connected in parallel with a resistor Zener diode is whose Zener voltage is smaller than the Zener voltage of the first Zener diode is. Instead of this SWcolding, you can also use it to determine the curve progression more precisely the magnetic force as a function of the control voltage parallel to the series resistor and Zener diode existing series connection one or more similar series connections whose zener diodes have different zener voltages.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. im einzelnen zeigen Fig. 1 ein 4/3 Wegeventil mit zwei Gleichstromregelmagneten in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine Steuerschaltung für die Stromzufuhr zu den beiden Gleichstromregelmagneten, Fig. 3 ein Kennlinienfeld der Ströme durch die beiden Magnete in Abhängigkeit von der Speisespannung, Fig. 4 ein Kennlinienfeld der resultierenden Magnetkraft in Abhängigkeit von der Steuerspannung, Fig. 5 eine Steuerschaltung für einen Gleichstromregelmagneten, Fig. 6 eine Kennlinie für die Kraft des Gleichstromregelmagneten in Abhängigkeit von der Steuerspannung bei einer Steuerschaltung gemäß Fig. 5 und Fig. 7 eine gegenüber Fig. 5 abgewandelte Steuerschaltung für einen Gleichstromregelmagneten.In the following, the invention is explained in more detail with the aid of exemplary embodiments explained. Fig. 1 shows in detail a 4/3 directional control valve with two direct current regulating magnets in a schematic representation, Fig. 2 shows a control circuit for the power supply the two direct current regulating solenoids, 3 shows a family of characteristics Currents through the two magnets depending on the supply voltage, Fig. 4 Characteristic field of the resulting magnetic force as a function of the control voltage, FIG. 5 shows a control circuit for a direct current regulating magnet, FIG. 6 shows a characteristic curve for the force of the direct current regulating magnet as a function of the control voltage in the case of a control circuit according to FIGS. 5 and 7, a modified one compared to FIG. 5 Control circuit for a direct current regulating solenoid.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte 4/3 Wegeventil 1 weist ein Gehäuse mit mehreren Ein- und Auslässen auf, die durch einen im Gehäuse angeordneten verstellbaren Ventilkörper steuerbar sind. Auf den Ventilkörper wirken zwei Gleichstromregelmagnete 2, 3 in entgegengesetzter Richtung ein. Mit ihren Anschlüssen 4, 5, 6, 7 sind sie in Reihe mit jeweils einem Transistor 8, 9 vom p-n-p-Typ oder n-p-n-Typ an einer Gleichspannungsquelle UO angeschlossen. Die Basen der beiden Transistoren 8, 9 liegen mit einem gemeinsamen Anschluß 10 an einer Steuerspannungquelle Us. In den zu den Basen der Transistoren 8, 9 führenden Steuerleitungen liegen jeweils in Reihe ein Widerstand 11, 12 und eine Zenerdiode 13, 14. Durch Auswahl der Zenerdioden hinsichtlich ihrer Zenerspannung können die Punkte P1, P2 (Fig. 3) festgelegt werden. In entsprechender Weise kann durch die Widerstandstgröße R1l, Rt1, R++, R12, Rt , R" für die Widerstände 11 12 12 11, 12 die Abhängigkeit des Speisestromes der Magnete 2, 3 von der Steuerspannung US festgelegt werden. Durch Auswahl entsprechender Zenerdioden 13, 14 und Widerstände 11, 12 können für die resultierende Magnetkraft die unterschiedlichsten KennliXnien erhalten werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Bei einem Beispiel (2) der Fig. 4 fallen die Punkte P1 und P2 zusammen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil in diesem Punkt, der der mittleren Nullstellung des Ventilkörpers entsprechen soll, kein Strom durch die Magnete fließt und damit keine Verlustenergie auftritt. Ein weiteres Beispiel (3) zeigt eine Nullpunkthysterese, die bei Verwendung des Ventils in einem Regelkreis stabilisierend auf das System wirkt.The 4/3 way valve 1 shown schematically in Fig. 1 has a Housing with several inlets and outlets, which are arranged by a housing in the housing adjustable valve body are controllable. Two direct current regulating magnets act on the valve body 2, 3 in the opposite direction. With their connections 4, 5, 6, 7 they are in series with one transistor 8, 9 of the p-n-p-type or n-p-n-type on one DC voltage source UO connected. The bases of the two transistors 8, 9 are located with a common connection 10 to a control voltage source Us. In the to the Bases of the transistors 8, 9 leading control lines are each in series Resistor 11, 12 and a Zener diode 13, 14. By selecting the Zener diodes with regard to The points P1, P2 (FIG. 3) can be defined for their Zener voltage. In appropriate Way can by the resistance value R1l, Rt1, R ++, R12, Rt, R "for the resistors 11 12 12 11, 12 the dependence of the supply current of the magnets 2, 3 on the control voltage US to be set. By choice corresponding Zener diodes 13, 14 and resistors 11, 12 can be very different for the resulting magnetic force Characteristics can be obtained as shown in FIG. In an example (2) 4 the points P1 and P2 coincide. This is particularly advantageous because this point corresponds to the central zero position of the valve body should, no current flows through the magnets and thus no energy loss occurs. Another example (3) shows a zero point hysteresis that occurs when using the Valve in a control loop has a stabilizing effect on the system.

Durch die besonderen, in Fig. 5 und 7 gewählten Schaltungen für die Widerstände und Zenerdioden in den Steuerleitungen lassen sich feinstufige Kurvenzüge festlegen. Ein solcher Kurvenzug ist in Fig. 6 dargestellt.By the special, in Fig. 5 and 7 selected circuits for the Resistors and Zener diodes in the control lines can be used to create fine-grained curves determine. Such a curve is shown in FIG.

Die Funktionsweise des hydraulischen Wegetentils mit der Steuerschaltung gemäß der Fig. 2 ist folgende: Die an den beiden parallelen Reihenschaltungen aus den Gleichstromregelmagneten 2, 5 und den Transistoren 8, 9 liegende Speisespannung U0 bleibt unverändert. Geändert wird nur die Steuerspannung Us. Unterhalb einer bestimmten, von der Zenerspannung der Zenerdiode 13 abhängigen Steuerspannung leitet der Transistor 8. Durch die Wicklung des Gleichstromregelmagneten 2 fließt Strom und folglich wird auf den Ventilkörper eine Kraft ausgeübt. Ist die eingestellte Steuerspannung unterhalb eines bestimmten, von der Zenerspannung der Zenerdiode 14 abhängigen Wertes, dann ist der Transistor 9 gesperrt. Dieser Zustand liegt vor, wenn die Steuerspannung in Fig. 5 zwischen Null und P1 liegt. Steigt die Steuerspannung oberhalb P1, dann fließt auch durch den Transistor 9 Strom und der Magnet 5 wird erregt, so daß er ebenfalls auf das Ventilglied eine Kraft ausübt. Diese beiden gegeneinander gerichteten Kräfte setzen sich zu einer resultierenden Kraft zusammen, die die Verstellung des Ventilkörpers bewirkt. Sind beide Magnete gleich erregt, dann ist die resultierende Kraft bei P3 Null. In diesem Zustand nimmt der Ventilkörper seine mittlere Nullage ein. Je nachdem, ob die Steuerspannung vergrößert oder verkleinert wird, kann also bei einer unsymmetrischen Steuerspannung und unsymmetrischen Speisespannung der Ventilkörper aus seiner mittleren Nullage zur einen oder anderen Seite verstellt werden.How the hydraulic directional valve works with the control circuit according to FIG. 2 is as follows: The one on the two parallel series connections the DC control solenoids 2, 5 and the transistors 8, 9 lying supply voltage U0 remains unchanged. Only the control voltage Us is changed. Below one certain control voltage dependent on the Zener voltage of the Zener diode 13 conducts the transistor 8. Current flows through the winding of the direct current regulating magnet 2 and consequently a force is applied to the valve body. Is the set Control voltage below a certain, from the Zener voltage of the Zener diode 14 dependent value, then the transistor 9 is blocked. This condition exists when the control voltage in Fig. 5 is between zero and P1. The control voltage increases above P1, then current also flows through transistor 9 and magnet 5 becomes excited so that it also exerts a force on the valve member. These two opposing forces combine to form a resultant force, which causes the adjustment of the valve body. If both magnets are equally excited, then it is resulting force at P3 zero. In this condition the valve body assumes its central zero position. Depending on whether the control voltage is increased or decreased, so can with an asymmetrical control voltage and asymmetrical supply voltage of the valve body from its central zero position be adjusted to one side or the other.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Patent claims: 1. Hydraulic directional valve with continuous control function, in particular 4/3 way valve, whose valve body is made against the force of a spring the central zero position by means of counteracting direct current regulating magnets is adjustable, each via a semiconductor component controlling the power supply are connected in parallel to a common supply voltage source, characterized in that for feeding the direct current regulating magnets (2,3) from one asymmetrical voltage source (U0) the one semiconductor component a p-n-p transistor (8) and the other semiconductor component is an n-p-n transistor (9) and both transistors (8,9) have a common connection (10) for the control voltage (Us).

2. Hydraulic directional valve according to claim 1, characterized in that that in the control circuit of each transistor (8,9) there is a Zener diode (13,14).

3. Hydraulic directional valve according to claim 1 or 2, characterized in that that in the control circuit of each transistor (8, 9) there is a series resistor (11, 12).

4. Hydraulic way valve according to claim 2 and 3, characterized in that that parallel to the Zener diode (13,14) lying in series with the series resistor (11, 12) a series circuit of a further series resistor and another, with one Resistance connected in parallel Zener diode, whose Zener voltage is less than is the zener voltage of the first zener diode. (Fig. 5)

5. Hydraulic Way valve according to claims 2 and 3, characterized in that parallel to the Series resistor (li, 12) and Zener diode (13,14) existing series connection or There are several similar series connections, the Zener diodes of which are different Have zener stresses (Fig. 7).

L e r s e i t e