DE2345768C2

DE2345768C2 - Steuerventilkombination

Info

Publication number: DE2345768C2
Application number: DE2345768A
Authority: DE
Inventors: Kishor J. Hales Corners Wis. Patel
Original assignee: Dynex Rivett Inc
Current assignee: Dynex Rivett Inc
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1984-06-07
Also published as: FR2199069A1; GB1400381A; ES418624A1; FR2199069B1; JPS5232434B2; JPS4964784A; DE2345768A1; NL7312327A; IT994209B; US3875849A; CA972658A

Description

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/bö

fläche in der .Steuerdruckkammcr stets größer als die Kolbenfläche in der llochdnickkainmcr. Die Hochdruckkammer ist stets dem vollen Systemdruck ausgesetzt. Der Fluß des Steuerfluids in die und aus der Steucrdriickkammer wird durch das Dreiwegeventil gesteu- ^r, cn. das eine federzentrierte hohle Servospindel enthält, die in einer federzentrierten hohlen Servohülse gleitend geführt ist, die ihrerseits in einer zweiten Bohrung im Gehäuse gleitende Aufnahme findet. Die Servohülse und die Servospindel enthalten beide Mcßdüsen. die oh- in ne Erregung des Solenoids nicht miteinander fluchten, also geschlossen sind, bei Erregung des Solenoids zwecks Bewegung der Servospindel dagegen gemeinsam eine Meßöffnung für das Druckfluid definieren. Der Fluidstrom von der und zu der Steuerdruckkammer r> setzt den Kolben wegen des Unterschieds in den darauf einwirkenden Druckkräften in Bewegung.

Zwischen der Servohülse und dem Kolben besteht '-'"Γ!£ ii'jf Üe.SHt'n Bc""-)*¹.!*!^', iin^nrprlirndr Riirkkoppliingsverbindiing. die der Servohülse eine Bewegung in 2» der gleichen Richtung wie der der Servospindel aufprägt, wodurch sich dann die Meßöffnung für das Druckfluid schließt und der Kolben in der gewünschten Lage gehalten wird. Diese Rückkopplungsvcrbindung umfaßt einen ersten Nockenstößel auf der Servohülse. 2'> der bei einer Ausführungsform unmittelbar an einer schrägen Oberfläche des Kolbens anliegt, bei einer anderen Ausführungsform dagegen an einer ersten schrägen Oberfläche eines gleitend verschiebbaren zweiten Nockenstößels zur Anlage kommt, der seinerseits an j< > der obengenannten oder zweiten schrägen Oberfläche am Kolben anliegt.

Um einen Handbetrieb des Kolbens bei Versagen der Signaleingabe über das Solenoid zu ermöglichen, ist eine manuelle Übersteuerungseinrichtung vorgesehen, η Bei der oben an zweiter Stelle erwähnten Ausführungsform weist diese Übersteucrungscinrichtung ein von I kind im Gegentakt bewegbares Gestänge auf, das eine Verschiebung der schrägen Oberfläche des zweiten Nockenstößels bewirkt, die wiederum eine Bewegung der Servohülse zur F'olgc hat. Bei einer anderen Version dieser zweiten Ausführungsform enthält die Überstcuerungseinrichtung ein von Fland betätigbarcs Gestänge, das mit der Servospindel gekoppelt ist und diese bewegen kann. Bei noch einer anderen Version dieser zwei- a', ten Ausführungsform umfaßt die Übcrsteucrungscinrichtung ein von Fland betätigbares Gegeniaktgestänge. das mit dem Anker des Proportionalsolenoids verbunden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil- >o düngen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Betäti- v, gungsvorrichtung in elekirohydraulischer Ausführung mit den zugehörigen elektrischen und hydraulischen Schaltungen.

F i g. 2 einen im Maßstab vergrößerten Schnitt durch den Servobetätiger nach Fig. 1. t>0

F ; g. 3 eine Stirnansicht des Servobetätigers nach F 1 g. 1 und 2 mit in Fi g. 2 durch Pfeile i 3 angedeuteter Blickrichtung.

Γ·'i μ. 4 eine graphische Darstellung des Kolbenhubs üc-r lietäligungsvorrichtung in Abhängigkeit von dein t,', cingiingsseilig dem Solenoid ztigeführ'cn elektrischen Strom,

F ; g. 5 einen Ausschnitt aus der Darstellung in F !g. 2 mit in eine gewünschte Stellung gebrachter Servoventilspindcl.

F i g. b den gleichen Ausschnitt wie in I· i g. 5 nach Nachführung der Servoventilhülse in die Schließstellung des Servoventils durch die Rückkopplung /um Fixieren des Kolbens in der gewünschten Stellung.

F i g. 7 einen Schnitt durch das Servoventil nach F i g. 2 mit einer abgeänderten Ausführungsform einer manuellen Übersteuerungsein rich lung,

F i g. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines weiteren Typs eines l'roportionalsolenoids mit einer für eine mit dem Anker des Solenoids verbundenen Ausführungsform der Übersteuerungsei η rieh tu ng.

F i g. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Betätigungsvorrichtung mit daran angekoppeltem Ventil und mit schematisch angedeuteten elektrischen und hydraulischen Schaltungen für deren Betrieb.

F" i g. 9Λ den Servobclätiger nach F i κ. 2 mit einem der F' i g. 9 entsprechenden daran angekoppelten Ventil und

Fig. IO einen Schnitt durch die Darstellung von F i g. 9 entlang der Schnittlinie 10-10 in I" i g.^c».

Der in F i g. I dargestellte Heklrohydraulisehe Servobetätiget* 10 mit proportionaler Wirkung weist ein Gehäuse 11 auf. in das von der einen Seite her ein Proportionalsolenoid 12 hineinreicht und aus dem auf der anderen Seift ein Kolben 70 (Fig. 2) herausgeführt ist. der seine Fortsetzung in einer Kolbenstange 13 findet. Das Proportionalsolenoid 12 dient dabei als Eingangssignalgeber, während der Kolben 70 das Ausgangsglied für die Abgabe der Ausgangsleistung darstellt. Beim Betrieb der Betätigungsvorrichtung 10 bewirkt eine Betätigung eines Rheostaten 29, an den das Proportionalsolenoid 12 angeschlossen ist. eine proportional·: lineare Bewegung des Kolbens 70, die wiederum eine Sleuerfunktion wie beispielsweise den Betrieb eines in der Zeichnung nicht dargestellten, über die Kolbenstange 13 angekoppelten Ventils übernehmen kann, wie es in den F i g. 9 und 9Λ jeweils auf der linken Seite dargestellt ist.

Das Gehäuse 11 besitzt weiterhin einen Fluideinlaß 15 und einen Fhiidauslaß 16. Der Fluideinlaß 15 ist über eine hydraulische Druckfluidleitung 17 an die Drucksciic einer üblichen motorbetriebenen I lydraulikpumpe 18 angeschlossen, die ihrerseits über eine Speiseleitung 19 für Hydraulikfluid mit einem Fluidreservoir 20 in Verbindung steht. Der Fluidauslaß 16 des Gehäuses U ist über eine Rückleilung 21 für Hydraulikfluid mit dem F'luidrcscrvoir 20 verbunden. Von der Druckfluidleilung 17 geht eine Zweigleitung mit einem Überdruckventil 22 üblicher Bauart ab. die ebenfalls zum Fluidreservoir 20 führt.

Das Proportionalsolenoid 12 weist elektrische Anschlußklemmen 25 und 26 auf. Die Anschlußklemme 25 ist über eine elektrische Leitung 27 mit einem beweglichen Kontakt 28 des Rheostaten 29 verbunden. Die Enden 35 und 36 des Widerstandseiements 30 des Rheosta ten 29 sind an den positiven Pol 32 bzw. an den negati· ven Pol 33 einer elektrischen Stromquelle angeschlos sen. die bei dem dargestellten Beispiel aus einer Batterie 34 besieht. Die Anschlußklemme 26 des Proportional) lenoids 12 ist über eine elektrische Leitung 40 jeweil: mit dem beweglichen Kontakt 41 bzw. 42 zweier End schalter 43 und 44 verbunden. Die festen Kontakte 4f bzw. 47 der beiden, l.ndschaller 43 und 44 sind an det positiven Pol 32 bzw. an den negativen Pol 33 der Batte rie 34 angeschlossen.

Der in F i g. 2 im Detail give ig te Scrvobelätigcr IO umfal.il generell drei Stufen.

Die erste dieser drei Stufen enthalt das Proportionalsolenoid 12. eine Scrvospindel 50. die gleitend in einer Servohülse 51 montiert ist. die ihrerseits gleitende Aufnahme in einer Bohrung 52 im Gehäuse 11 findet, und je eine Vorspannfeder 53 bzw. 54 für die Scrvospindel 50 und die Servohülse 5t.

Zur zwiten Stufe gehören eine Nockenstößelhülse 57, die giekend in einer Bohrung 58 im Gehäuse 11 geführt ist, und ein Stößelkcrn 59. der wiederum in einer Bohrung 60 in der NockenstöLielhülsc 57 gleitend geführt ist. Die Bohrung 58 verläuft rechtwinklig zur Bohrung 52, mit der sie verbunden ist. und sie wird an ihrem äußeren Ende durch eine Stopfbüchse 61 mit Außengewinde und einer zentralen Bohrung 62 abgeschlossen. Weiter umfaßt die zweite Stufe eine durch die Bohrung 62 in der Stopfbüchse 61 hindurch gleitend nach außen geführte Schub- und Zugstange 64 mit einem Bela'ii· gungshandgriff 65 an ihrem äußeren Ende, einen Sprengring 66, eine Zubringerfeder 67 und cine I laltefcdei-68.

Die dritte Stufe bildet der Kolben 70. der im Gehäuse Il in einer Bohrung 71 gleitend geführt ist. die rechtwinklig zur Bohrung 58 verläufl und damit verbunden ist. Ein Ende der Bohrung 71 ist durch einen eingeschraubten Stopfen 72 verschlossen, und in das andere Ende der Bohrung 71 ist eine Stopfbüchse 73 mit Außengewinde und einer zentralen Bohrung 74 für den Durchgang des Kolbens 70 eingeschraubt.

Das Proportionalsolenoid 12 ist von zylindrischer Form urd weist ein Außengewinde 75 auf, mit dem es in ein komplementäres Innengewinde 76 in einer Bohrung 77 im Gehäuse 11 cinschraubbar ist. Auf diese Weise läßt sich das Proportionalsolenoid 12 durch Verdrehen um seine Längsachse in der Bohrung 77 axial nach innen oder nach außen bewegen, wodurch sein Anker 78, der sich aus einer zentralen Stellung heraus in axialer Richtung vorwärts oder rückwärts bewegen kann, auf einen Nullpunkt eingestellt werden kann.

Der Anker 78 des Proportionalsolenoids 12 liegt zwar an der Servospindcl 50 an, ist aber nicht körperlich damit verbunden. Die Servospindel 50 enthält einen zentralen Kanal 85. der sich an einem Ende unter Ausbildung einer Schulter 86 erweitert und am anderen F.ndc in einer Querbohrung 95 für die Abführung von Fluid mündet. Die Vorspannfeder 53 für die Servospindcl 50 liegt mit einem Ende an der Schulter 86 und mit dem anderen Ende an der Rückscile eines Nockenslößeis 87 an, dessen Schaft mit Preßsiiz in eine zentrale Bohrung 88 in der Servohülse 51 eingebracht ist. Der Nockenstößel 87 läßt sich daher gemeinsam mit der Servohülse 51 bewegen, und sein freies Ende liegt an einer schrägen, konischen Nockenfläche 103 an der Nockcnslöüelhülsc 57 an.

Die Servohülse 51 enthält drei Ringnuten mit anschließenden Durchlässen 90, 91 und 92. Die Scrvospindel 50 weist eine kalibrierte tragende Fläche 106, eine Ringnut 94, eine weitere Ringnut mit anschließenden Durchlässen 93 und außerdem die durchgehende Querbohrung 95 auf.

Der Fluideinlaß 15 im Gehäuse 11 steht über einen Kanal % mit der Bohrung 52 und über weitere Kanäle 97 und 98 mit der Bohrung 71 in Verbindung. Der Fluidauslaß 16 im Gehäuse 11 hat über Kanäle 99 und 100 Verbindung mit der Bohrung 52. Die Bohrung 52 ist über einen Kanai iO5 mit der Bohrung 7i verbunden. Wie die Darstellungen in F i g. 2, 5 und 6 erkennen lassen, arbeiten die Servohülse 51 und clic relativ da/u verschiebbare Serveispindel 50 in unten im ein/einen erläuterter Weise so zusammen, daß die tragende Fläche 106 an der Servospindel 50 den Fiuidfluß aus dem

S Kanal 96 zum Kanal 105 und aus dem Kanal 105 über den Kanal 85 und die Qucrbohrimg 95 zu den Kanälen 99 und 100 steuert.

Der Kolben 70 läßt in der Bohrung 71 /wei getrennte Kammern 110 und 111 entstehen, mit denen die Kanäle

ίο 98 bzw. 105 verbunden sind. Abdichtende Kolbenringe 112 und 113 um Kolben 70 verhindern einen Fluidaustritt aus den Kammern 110 bzw. 111. Der Kolben 70 läßt sich in der Bohrung 71 nach entgegengesetzten Richtungen axial gleitend verschieben und wird in seiner mittlc-

r> ren Lage gehallen durch eine Vorspannfeder 114, die zwischen einer Schulter 115 am Kolben 70 und dem inneren Ende der Stopfbüchse 73 angeordnet ist. und durch eine Vorspannfeder 117. die zwischen einer Schulter 118 am Kolben 70 und der inneren Stirnseite des

2i) Stopfens 72 liegt. Die in dor Kammer 110 liegende zylindrische Oberfläche 120 des Kolbens 70. auf die Druckfluid zur Wirkung kommt, ist beispielsweise etwa halb so groß wie die zylindrische Oberfläche 121 und die ebene Stirnfläche 122 des Kolbens 70 in der Kammer

111. auf welche Flächen, die im folgenden gemeinsam als Kolbenfläche 123 bezeichnet werden sollen, das Stcuerfluid einwirkt.

Zwischen seinen Schultern 115 und 118 weist der Kolben 70 einen konischen Abschnitt auf, der eine Nockenin fläche 125 .schafft, gegen die der Stößelkern 59 angedrückt wird.

Der oben in seinem Aufbau beschriebene Servobetätiger 10 arbeitet in folgender Weise. Als Ausgangslage sei angenommen, daß sich der Servobetätiger 10 in dem

i^r> in F i g. 2 gezeigten Zustand befindet und der Rheostat 29 die in Fig. I dargestellte zentrierte Stellung einnimmt. In dieser Ausgangstage verhindert die tragende fläche 106 an der Servospindel 50 jeden Fluidlluß zur oder aus der Kummer 11t.

4» Ks sei nun weiter angenommen, daß der Kolben 70 um eine vorgegebene Strecke nach innen in das Gehäuse 11 hinein in eine neue Lage gebracht werden soll. Dies wird dadurch bewirkt, daß der bewegliche Kontakt 28 des Rheostaten 29 — bei geschlossenem Endschalter

4"i 43 oder 44 — in passender Richtung verdreht wird, um das Proportionalsolenoid 12 zu erregen. Bei Erregung des Proportionalsolenoids 12 bewegt sich dessen Anker 78 aus der in F i g. 2 dargestellten Lage beispielsweise in die in F i g. 5 gezeigte Lage und bewirkt dabei eine ent-

■V) sprechende Bewegung der Servospindel 50. Diese Bewegung der Scrvospindel 50 bringt deren Durchlaß 93 zum Fluchten mildem Durchlaß 90 in der Servohülse 51, und fluid kann aus der Kammer 111 zum Fluidauslaß 16 strömen. Das Fluid zeigt eine Tendenz zu einem Fluß in dieser Richtung, da in der Kammer 110 der volle Fluiddruck des Systems aufrechterhalten wird und der Kolben 70 sich daher — in Fi g. 2 — nach links zu verschieben sucht. Die Bewegung des Kolbens 70 wird von dessen Nockenfläche 125 auf den Stößeikern 59 und von

bo der Nockcnflächc 103 an der Nockenstößelhulse 57 auf den Nockenstößel 87 an der Servohülse 51 übertragen, wie die Darstellung in F i g. 6 erkennen läßt.

Angemerkt sei, daß bei der Bewegung des Kolbens — Fig.2, 5 und b — nach links der Stößelkern 59 und

b5 die Nockensiößelhülse 57 sich nach aufwärts bewegen und damit der Servohülse 51 die Möglichkeit zu einer Bewegung nach rechts, also in der gleichen Richtung wie die Servospindel 50. geben. Diese Bewegung der

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Servohi'ilse 51 hai zur rolge, dal} die tragende Fläche 106 der Servospindei 50 den Durchlaß 90 in der Servohiilse 51 absperrt und einen weiteren Austritt von Fluid aus der Kammer 111 unterbindet. Dementsprechend wird der Kolben 70 in der neuen Lage, in die er gebracht worden ist, festgehalten.

Aus dar vorstehenden Darlegung ist ersichtlich, daß die Scrvospinc.-I 50 und die Servohülse 51 mit den darin enthaltenen Kanälen und Durchlässen für das Fluid wie ein hydraulisches Dreiwegeventil wirken. Außerdem wirken die Nockenflächen und Nockenstößel als ein mechanisches Rückkopplungssystcm, das eine passende Vcntileinstcllung und Bewegung aufrechterhält.

Um den Kolben 70 in entgegengesetzter Richtung — also in F i g. 2, 5 und 6 nach rechts — zu verschieben, wird das Proportionalsolcnoid 12 so erregt, daß sich sein Anker 78 nach links bewegt. Sobald dies geschieht, drückt die Vorspannfeder 53 an der Schuller 86 die Snrvimnindel 50 nach links, so daß die tragende Fläche 106 an der Servospindei 50 dem Fluid den Weg vom Fluideinlaß 15 durch den Kanal 96. den Durchlaß 91 in der Servohülse 51, die Ringnut 94 in der Servospindei 50 und den Kanal 105 zur Kammer 111 freigibt. Da die Kolbenfläche 123 des Kolbens 70 in der Kammer 111 erheblich größer ist als die andere Oberfläche 120 des Kolbens 70, stellt sich ein Druckunterschied ein, der den Kolben 70 — in F i g. 2, 5 und b — nach rechts zu verschieben sucht. Wenn dies geschieht, bewegen sich der Stößelkern 59 und die Nockenstößelhülse 57 nach unten, und durch diese Abwärtsbewegung der Nockenstößelhülse 57 werden der Nockenstößel 87 und die daran befestigte Servohülse 51 in eine Bewegung — in F ι g. 2, 5 und 6 — nach links versetzt. Damit wird der Fluidftiiß zur Kammer 111 wieder unterbrochen, und der Kolben 70 wird in der neuen Stellung, in die er gebracht worden ist. festgehalten.

Wenn ein elektrisches Versagen eine Betätigung des Servobetätigers 10 mit Hilfe des Proportionalsolcnoids 12 unmöglich macht, läßt sich eine Bewegung des Kolbens 70 immer noch mit Hilfe der Schub- und Zugslange 64 erreichen, die insoweit als mechanische Übcrstcuerungseinrichtung wirk' Beispielsweise führt ein Drükkcn auf den Betätigungshandgriff 65 zu einer Abwärtsbewegung der Schub- und Zugstange 64 und zu einem Zusammendrücken der Haltefeder 68. Diese Belastungszunahme versetzt die Nockenstößelhülse 57 in eine Abwärtsbewegung. Dadurch wiederum wird eine Bewegung der Servohülse 51 — in Fi g. 2 — nach links ausgelöst, und Fluid kann aus der Kammer 111 über den Kanal 105, den Durchlaß 90 in der Servohülse 51, den Durchlaß 93 in der Servospindei 50, den Kanal 85. die Querbohrung 95 und die Kanäle 99 und 100 zum Fluidauslaß 16 entweichen. Als Folge davon sucht sich der Kolben 70 — in F i g. 2 — nach links zu verschieben, und diese Bewegung ist deshalb möglich, weil der Stößelkern 59 unter der Vorspannung der Haltefeder 68 steht und sich trotz der Abwärtsbewegung der Nockenstößelhülse 57 nach oben bewegen kann.

Eine Bewegung des Kolbens 70 nach rechts läßt sich dadurch erzielen, daß am Betätigungshandgriff 65 gezogen wird, um eine Bewegung der Schub- und Zugstange 64 nach aufwärts zu bewirken. Schub- und Zugstange und die damit gekoppelten Bauelemente wirken außer als mechanisches Rückkoppliingssystem auch als mechanische Übersteuerungseinrichtung.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird die Bewegung der Servospindei 50 durch das Proportionalsolenoid 12 bewirkt. Selbstverständlich lassen sich aber auch andere F.ingangssignalgcber wie beispielsweise pneumatische, hydrai '!sehe oder mechanische Signalgeber da/u verwenden, der Servospindei 50 die gewünschte Bewegung aufzuprägen.

■> Angemerkt sei weiter, daß in der Praxis beispielsweise eine nur sehr kleine Bewegung der Servospindei 50 ausreicht, um eine erheblich größere Bewegung des Kolbens 70 zu bewirken. Beispielsweise lug bei einem praktisch erprobten Modell der maximale Vcrschiebcweg für den Λ η 1"Jr 78 des Proportionalsijlcnoids 12 und die Servospindei 50 in der Größenordnung von plus oder minus 03 mm, und dieser Verschiebeweg ergab beispielsweise eine maximale Verschiebung für den Kolben 70 in der Größenordnung von plus oder minus r> 12.7 mm. Bei diesem Ausführimgsbcispiel betrug die Größe der Kolbenfläche 123 am Kolben 70 größenordnungsmäßg das Doppelte von der der Oberfläche 12v. Selbstverständlich lassen sich diese Verhältnisse zwecks Änderung der Leistung des Servobetäligers 10 variic- _'i) ren. und auch die Neigung und die Form eier verschiedenen Nockenflächen können geändert werden, um unterschiedliche Kolbenwege zu erhalten.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbcispiel besteht die Übersteuenmgseinriehuing für einen Hand-.'•Ί betrieb des Servobetäligers 10 im wesentlichen aus der Schub- und Zugstange b4 und deren Betätigungshandgriff 65. Zwei andere Ausführungsbcispiele für Übersicuerungscinrichtungen mit Handbetrieb sind in Fig. 7 und 8 veranschaulicht.

in Bei der in F i g. 7 gezeigten /weiten Ausführungsform für die Übersteuerungseinrichtung liegt die Vorspannfcder 54 an einer Beilagscheibe 130 an, die durch einen im Gehäuse 11 befestigten Sprengring 131 an ihrem Platz gehalten wird. Zur unmittelbaren Bewegung der π Servospindei 50 von Hand ist eine Stange 132 vorgesehen, die mit einem Ende mittels einer Kopfschraube 133 starr an dem dem Proportionalsolenoid 12 zugewandten Ende eier Servospinue! 50 befestigt ist. Das andere Ende der Stange 132 ist mittels einer Kopfschraube 134 mit 4Ii einem Überstcuerungskolben 135 verbunden, der sich in einem Übersieucrungszylinder 136 nach beiden Seiten entlang seiner Achse verschieben läßt. Z.vischen den Enden des Übersteuerungskolbcns 135 einerseits und den Enden des Übcrsieuerungszylinders 136 anderer-■15 seiIs sind Zcntrierfedern 137 und 138 angeordnet, die den Übersteuerungskolben 135 im Übersteuerungszylinder 136 in zentrierter Stellung halten. Eine Schub- und Zugstange 140 ist mil einem Ende am Übersteuerungskolben 135 und mit dem anderen Ende an einem ■so Betätigungsorgan befestigt, das bei dem dargestellten Beispiel aus einem Handgriff 141 besteht.

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Übersteuerungseinrichtung sind die Schub- und Zugstange 64 mit ihrem Betätigungshandgriff 65 und die Haltefeder π des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 entbehrlich, und der Stößelkern 59 bildet einen integralen Bestandteil der Nockenstößelhülse 57, oder er ist direkt damit verbunden. Die Übersteuerungseinrichtung von Fig.7 arbeitel in der Weise, daß mittels des Handgriffes 141 die bo Servospindei 50 verschoben wird, worauf dann Fluid aus der oder in die Kammer 111 strömt und in der oben beschriebenen Weise eine Verschiebung des Kolbens bewirkt.

Bei der in F i g. 8 dargestellten dritten Ausfiihrungsform für die Übersteuerungseinrichtung wird ein Proportionaisoienoid 12 A verwendet, das sich von dem oben beschriebenen Proportionalsolenoid 12 dadurch unterscheidet, daß es einen beweglichen Anker 78/4 auf-

A/eist. der an beiden linden aus dem Solenoidgehäuse 144 herausgeführt ist. Mil seinem inneren Finde liegt der <\nker 784 an der Scrvospindel 50 an und wirkt mil ihr Ii der gleichen Weise /usamineii. wie nies oben fiir den Anker 78 von :-'^:. g. 2 erläutert ist. Der Anker 7H4 liil.il si. h jedoch außerdem von Hand mit I lilfe einer Schub-Lind Zugstange 145 bewegen, die beispielsweise i'-ber eine Verschraubung 146 unmittelbar mil seinem äußeren Ende verbunden ist. Die Schub- und Zugstange 145 ist in axialer Richtung verschiebbar in einem Gehäuse 147 gelagert, das beispielsweise am Sulenoidgehüuse 144 angebracht ist. Zwischen dem Solenoidgehäuse 144 und einer Schulter an der Schub- und Zugstange 145 ist eine Vorspannfeder 148 eingefügt.

Auch bei dieser dritten Ausführungsform für die Übcrsteuerungseinrichiung braucht es die Schub- und Zugstange 64 mit dem Betätigungshandgriff 65 und die Haltefeder 68 des Ausführungsbeispicls nach Fig. 2 nicht, und der Stößelkern 59 bildet wieder einen integralen Bestandteil der Nockenstößelhülse 57, oder er ist direkt dsnVit verbünden. Die UbersteuerMniTsoinrirhtung von Fig. 8 arbeitet in der Weise, daß eine Bewegung der Schub and Zugstange 145 eine entsprechende Bewegung des Ankers 784 und der Servospindel 50 bewirkt, die dann ihrerseits in der oben geschilderten Weise eine Bewegung des Kolbens 70 zur F-Olge hat.

Die beiden in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen für die Übersteuerungseinrichtung lassen sich nicht nur für das in F i g. 1 bis 3 und 5 und 6 dargestellte erste Ausführungsbeispiel für einen Scrvobelätiger verwenden, sie eignen sich auch zu einem liinsai/. bei einem zweiten Ausführungsbeispiel dafür, wie es unten in Verbindung mit den Darstellungen in Fig. 9 und 10 erläutert wird.

Der in F i g. 9 und 10 dargestellte Servobctätiger 210 besitzt ein Gehäuse 211, in das von der einen Seite her ein Proportionalsolenoid 212 hineinreicht und aus dem quer dazu ein Kolben 270 herausgeführt ist. Beim Betrieb des Servobetätigers 210 bewirkt, wie dies unten linde am Kolben 270 im Gehäuse 21 I anliegt und sich gemeinsam damit bewegen läßt. Zwischen dem Stopfen M)8 und einer Schulter 312 an der Ventilspindel 310 nahe deren linde ist eine Vorsnannieder 2114 angeordnet, die ι Im eine Anlage der Veiililspilidel JIO am Kolben 270 sorgt und außerdem in Zusammenwirken mit einer ai»f den Kolben 270 wirkenden Vorspannfccler 2117(117 in Fig. 2) den Kolben 270 und die Ventilspindel 310 in ihren jeweiligen Bohrungen 271 (71 in Fi g. 2) bzw. 306

to zentriert hält.

Das Gehäuse 304 des Ventils 213 enthält drei Fluideinlasse 316,317 und 318. Die Fluideinlässc 316 und 318 haben Verbindung zur Bohrung 306 und sind über von einer Druckiluidleiuiiig 217 abzweigende Speiseieitun-

i) gen 2174 bzw. 217/i für Druckfluid an die Druckseite einer üblichen motorbetriebenen Hydraulikfluidpumpe

218 angeschlossen, die ihrerseits über eine Speiseleitung

219 für Hydraulikfluid mil einem Fluidrcservoir 220 verbunden ist. Zwischen der Druekfluidlcitung 217 und dem

in Fluidrcservoir 220 besteht eine Verbindung über ein überdruckventil 222 üblicher Bauart. Der Fluideinlaß 317 ist mit der Druckseite der Hydraulikfluidpumpe 218 über die Druckl'luidleitung 217 und eine davon abzweigende Speiseleitung 217Cfür Druckfluid verbunden und speist über eine Serie von miteinander verbundenen Kanälen 3204. 320ß, 320C und 320O im Gehäuse 304 des Ventils 213 eine Kammer 310.4 mit Druckfluid, die in der Bohrung 306 zwischen dem Stopfen 308 und der Schulter 312 an der Ventilspindel 310 liegt. Der Kanal

so 3204 isi außerdem mit einem Fluideinlaß 215 im Gehäuse 211 des Servobeiäligers 210 verbunden und speist diesen lluideinlali 2J5 mit Druckfluid aus der Hydraulikfluidpumpe 218. Das Gehäuse 304 enthält weiterhin drei Fluidauslässe 322,324 und 326, die mit der Bohrung

s^ri 306 verbunden sind und von denen Rückleitungen 3224, 3244 bzw. 3264 für die Rückführung von Hydraulikfluid zum Fluidrcservoir 220 führen. Außerdem enthält das Gehäuse 304 des Ventils 213 zwei Durchlässe 330 und 332, die von der Bohrung 306 ausgehen und über

noch im einzelnen beschrieben wird, die Betätigung ei- 40 Fluidleitungen 334 bzw. 336 mit auf entgegengesetzten

nes Rheostatcn 229 eine proportionale lineare Bewegung des Kolbens 270, die wiederum eine Stcuerfunktion wie beispielsweise den Betrieb eines angebauten Ventils 213 übernehmen kann.

Das gleiche Ventil ist in der in F i g. 9A gezeigten Darstellung an den Kolben des Servobetäligers 10 nach F i g. 2 angeflanscht; in Fig. 9A sind die der F i g. 9 entsprechenden Bauteile des Ventils 213 mit gleichen Bezugszeichen um einen hochgesetzten Strich (»'«) ergänzt bezeichnet. Die Bauteile des Servobetäligers nach F i g. 9 entsprechen den Bauteilen des Servobetätigers 10 nach F i g. 2 bzw. 9A, die sich unter Weglassen der ersten Ziffer der Bezugszeichen nach Fig.9 ergeben. Insofern sind die Ausführungen dieser Beschreibung sowohl zur Fig. 2 als auch zur Fig. 9 cnlsprechend auf F i g. 9A zu übertragen.

Wie Fig.9 und 10 zeigen, ist das Gehäuse 211 des Servobetätigers 210 mit dem Ventil 213 starr verbunden, wozu mehrere Schrauben 214, die durch BohrunSeiten eines Kolbens 342 in einem hydrostatischen Zylinder 344 liegenden Kammern 338 bzw. 340 verbunden sind.

Allgemein betrachtet bewirkt eine durch Betätigung

4^ri des Proportionalsolenoids 212 veranlaßie axiale Bewegung des Kolbens 270 eine entsprechende axiale bewegung der Ventilspindel 310. Bewegt sich die Ventilspindel 310 — in F i g. 9.9A oder 10 — nach rechts, so strömt Druckfluid von der Hydraulikpunipe 218 über die

->o Druckfluidleiiung 217. die Speiseleitung 217S, den Fluideinlaß 318 im Gehäuse 304. eine Ringnut 318ß in der Ventilspindel 310. den Durchlaß 332 und die Fluidleitung 336 zur Kammer 340 im Zylinder 344 und versetzt dort den Koiben 342 in eine Bewegung — in F i g.

η — nach links. Das bei dieser Bewegung des Kolbens aus der Kammer 338 im Zylinder 344 verdrängte Fluid strömt über die Fluidleitung 334. den Durchlaß 330, eine Ringnut 322ß in der Ventilspindel 310 und die Rückleitung 3224 zum Fluidreservoir 220. Bewegt sich die Ven

gen 300 im Gehäuse 211 hindurchgehen, in Gewindelö- t>o tilspindel 310 dagegen — in Fi g. 9 oder 10 — nach links, eher 302 im Gehäuse 304 des Ventils 213 eingeschraubt so strömt Druckfluid von der Hydraulikfluidpumpe 218 sind. Das Gehäuse 304 enthält eine Bohrung 306. die in
axialer Richtung mit einer Bohrung 271 (71 in F i g. 2) im

Gehäuse 211 fluchtet und verbunden ist, sich im Durch

über die Druckfluidlciiung 217. die Speiseleitung 2174. den Fluideinlaß 316 im Gehäuse 304. eine Ringnut 316ß in der Ventilspindel 310, den Durchlaß 330 und die messer jedoch davon unterscheidet. An einem Ende ist bf> Fluidleitung 334 zur Kammer 338 im Zylinder 344 und die Bohrung 306 durch einen eingeschraubten Stopfen versetzt dort den Kolben 342 in eine Bewegung — in 308 abgeschlossen. In der Bohrung 306 ist eine Ventilspindel 310 axial verschieblich geführt, die mit einem

gg

F i g. 9 bzw.9A — nach rechts. Das bei dieser Bewegung des Kolbens 342 aus der Kammer 340 im Zylinder

verdrängte Fluid strömt über die FluidLitung 336. den Durchlaß 332. eine Ringnut 326S in der Ventilspindel 310 und die Rückleitung 326-4 zum Fluidreservoir 220.

Das Gehäuse 211 des Servobetätigers 210 enthält außer dem Fluidein^ß 215 auch einen Fluidauslaß 216. Der Fluideinlaß 215 hat über den Kanal 320A und den Fluideinlaß 317 im Gehäuse 304 des Ventils 213 Verbindung zur Druckseite der Hydraulikfluidpumpc 218. während der Fluidauslaß 216 über die Bohrung 306 im Gehäuse 304 des Ventils 213 und die Rückleitung 322Λ mit dem Fluidreservoir 220 verbunden ist.

Das Proporüonalsolenoid 212 weist elektrische Anschlußklemmen 225 und 226 auf. Die Anschlußklemme 225 ist über eine elektrische Leitung 227 mit einem beweglichen Kontakt 228 des Rheostaten 229 verbunden. Die Endpn 235 und 236 des Widerstandsclemenis 230 des Rheostaten 229 sind an den positiven Pol Z32 bzw. an den negativen Pol 233 einer elektrischen Stromquelle angeschlossen, die bei dem dargestellten Beispiel aus einer Batterie 234 besteht. Die Anschlußklemme 226 des Propoftionalsolenoids 212 ist über eine elektrische Leitung 240 jeweils mit dem beweglichen Kontakt 141 bzw.

242 zweier Endschalter 243 und 244 verbunden. Die festen Kontakte 246 bzw. 247 der beiden Endschalter

243 und 244 sind an den positiven Pol 232 bzw. an den negativen Pol 233 der Batterie 234 angeschlossen.

Der in Fig.9 im Detail gezeigte Servobetätiger 210 weist generell zwei Stufen auf. im Gegensatz zu dem in F i g. 9A dargestellten 3-stufigen Servobetätiger.

Die erste dieser beiden Stufen umfaß) das Proportionalsolenoid 212, eine Servospindel 250, die gleitend in einer Servohülse 251 montiert ist, die ihrerseits gleitende Aufnahme in einer Bohrung 252 im Gehäuse 211 findet, und je eine Vorspannfeder 253 b/w. 254 für die Servospindel 250 und die Servohülse 251.

Zur zweiten Stufe gehört der Kolben 270, der im Gehäuse 211 in der Bohrung 271 gleitend geführt ist. Die Bohrung 271 verläuft im Gehäuse 211 rechtwinklig zur Bohrung 252. mit der sie verbunden ist. Ein Ende der

Die Servohülse 255 enthält drei Ringnuten mit anschließenden Durchlässen 290, 291 und 292. Die Servospindel 250 weist eine kalibrierte tragende Fläche 2106, eine Ringnut 294, eine weitere Ringnut mit anschließenden Durchlässen 293 und außerdem die durchgehende Querbohrung 295 auf.

Der Fluideinlaß 215 im Gehäuse 211 ist mit der Bohrung 252 unmittelbar und mit der Bohrung 271 über

ίο einen Kanal 2105 verbunden. Der Fluidauslaß 216 im Gehäuse 211 liegt zwischen der Bohrung 252 und dem Fluidreservoir 220, wie dies oben erläutert ist. Die Servohülse 251 und die relativ dazu verschiebbare Servospindel 250 wirken in unten im einzelnen erläuterter Weise so zusammen, daß die tragende Fläche 2106 an der Servospindei 250 den Fluidfluß aus der Ringnut 294 zum Kanal 2105 und vom Kanal 2105 zu einer Kammer 2111 im Gehäuse 211 steuert. Der Rückfluß des Fluids aus der Kammer 2111 vollzieht sich in unten im einzelnen erläuterter Weise über die Kanäle 2105 und 285 und die Durchlässe 292 und 293 zum Fiuidausiaß 2i6.

Der Kolben 270 trennt in der Bohrung 271 die Kammer 2111 ab, und die Ventilspindel 310 definiert in der Bohrung 306 die Kammer 2110. Ein abdichtender KoI-benring 2113 am Kolben 270 verhindert einen Austritt von Fluid aus der Kammer 2111. Der Kolben 270 und die Ventilspindel 310 liegen unter Vorspannung aneinander an und lassen sich in ihren jeweiligen Bohrungen 271 bzw. 306 nach entgegengesetzten Richtungen axial

jo gleitend gleichzeitig verschieben. Die in der Kammer 2110 zwischen der Schulter 312 an der Ventilspindel 310 einerseits und dem Stopfen 308 andererseits angeordnete Vorspannfeder 2114 und die in der Kammer 2111 zwischen einer Schulter 2118 am Kolben 270 einerseits

is und dem geschlossenen Ende der Bohrung 271 andererseits angeordnete Vorspannfeder 2117 halten den Kolben 270 und die Ventilspindel 310 in einer zentrierten Lage. Die in der Kammer 2110 liegende und mit Druckfluid beaufschlagte kreisförmige Oberfläche der Ventil-

Bohrung 271 ist abgeschlossen, und ;im anderen Ende 40 spindel 310 ist beispielsweise etwa halb so groß wie die steht die Bohrung 271 mit der Bohrung 306 im Gehäuse kreisförmige Oberfläche des Kolbens 270. die in der

304 des Ventils 213 in Verbindung.

Das Proportionalsolenoid 212, das dem oben beschriebenen Proportionalsolenoid 12 gleicht, ist von zylindrischer Form und weist ein Außengewinde 275 auf. 4^r> mit dem es in ein komplementäres Innengewinde 276 in einer Bohrung 277 im Gehäuse 211 einsehraubbar ist. Auf diese Weise läßt sich das Proportionalsolenoid 212 durch Verdrehen um seine Längsachse in der Bohrung 277 axial nach innen oder nach außen bewegen, wo· durch sein Anker 278. der sich aus einer zentralen Stellung heraus in axialer Richtung nach oben oder nach unten bewegen kann, auf einen Nullpunkt eingestellt werden kann.

Der Anker 278 des Proportionalsolenoids 212 liegt zwar an der Servospindel 250 an, ist über körperlich nicht damit verbunden. Die Servospindel 250 enthält einen zentralen Kanal 285, der sich an einem Ende unter Ausbildung einer Schulter 286 erweitert und am anderen Ende in einer Querbohrung 295 für die Abführung wi von Fluid mündet. Die Vorspannfeder 253 für die Servospindel 250 liegt mil einem Ende an der Schtilier 286 und mit dem anderen Ende an der Rückseite eines Nockenstößels 287 an. dessen Schaft mit Preßsil/ in eine zentrale Bohrung 288 in der Servohülse 251 eingebracht ist. tvi Der Nockenstößel 287 läßt sich daher gemeinsam mil der Servohülso 251 bewegen. u\k\ sein freies Ende liegt an einer konischen Nockenfläehe 2125 ;im Kolben Kammer 2111 liegt und dem Steuerfluid ausgesetzt ist.

Zwischen seinen Enden weist der Kolben 270 einen konischen Abschnitt auf. der die Nockenfläche 2125 bildet, an der das Ende des Nockenstößels 287 zur Anlage gebracht wird. Dadurch ergibt sich eine Rückkopp-Itingsverbindung, über die der Nockenstößel 287 die Bewegung oder die Lage des Kolbens 270 abfühlt.

Für die Beschreibung der Arbeitsweise des oben in seinem Aufbau beschriebenen Servobetätigers 210 sei angenommen, daß er als Ausgangslage den in Fig.9 und 10 dargestellten Zustand aufweist und daß sich der Rheostat 229 in der in F i g. 9 gezeigten zentrierten Stellung befindet. Bei dieser Ausgangslage verhindert die tragende Fläche 2106 an der Servospindel 250 jeden Fluidfluß in die oder aus der Kammer 2111.

F.s sei nun weiter angenommen, daß der Kolben und die Ventilspindel 310 um eine vorgegebene Strecke — in F i g. 9 — nach links in eine neue Lage gebracht werden sollen und auf diese Weise das Ventil 213 betätigt werden soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der bewegliche Kontakt 228 des Rhuostatcn 229 bei geschlossenem Endschalter 243 oder 244 in entsprechendem Sinne verdreht wird, um das Proportionalsolenoid 212 zu erregen. Bei Erregung des Proportionalsolenoids 212 bewegt sich dessen Anker 278 aus seiner in Fig.*) gezeigten Lage nach außen und bewirkt eine entsprechende Bewegung der Servospindel 250. Diese Uewe·

gung der Servospindel 250 bringt deren Durchlaß 293 zum Fluchten mil dem Durchlaß 290 in der Servohülse 251, und Fluid aus der Kammer 2111 kann zum Fluidauslaß 216 gelangen, wenn sich der Kolben 270 nach links bewegt Das Fluid zeigt eine Tendenz zu einem Fluß in dieser Richtung, da in der Kammer 2110 der volle Fluiddruck des Systems aufrechterhalten wird, während der Steuerfluiddruck in der Kammer 2111 vermindert wird. Auf diese Weise suchen sich der Kolben 270 und die Ventilspindel 310 unter dem Einfluß des Druckes in der Kammer 2110 in Fig.9 nach links zu bewegen. Die Bewegung des Kolbens 270 wird von dessen Nockenfläche 2125 auf den Nockenstößel 287 an der Servohülse 251 übertragen, wie F i g. 9 zeigt.

Angemerkt sei, daß sich bei der Bewegung des Kolbens 270 — in F i g. 9 — nach links die Servohülse 251 nach abwärts bewegt Diese Bewegung der Servohülse 251 hat zur Folge, daß die tragende Fläche 2106 an der Servospindel 250 den Durchlaß 290 in der Servohülse 251 absperrt und einen weiteren Austritt von Fluid aus der Kammer 2111 unterbindet. Dementsprechend wird der Kolben 270 in der neuen Lage, in die er gebracht worden ist, festgehalten.

Aus der vorstehenden Darlegung geht hervor, daß die Servospindel 250 und die Servohülse 251 mit den darin enthaltenen Kanälen und Durchlässen wie ein hydraulisches Dreiwegeventil wirken. Außerdem bilden die Nockenfläche 2125 am Kolben 270 und der Nockenstößel 287 an der Servohülse 251 ein mechanisches Rückkopplungssystem, das eine passende Ventilbewegung und Einsteilung aufrechterhält.

Um den Kolben 270 in entgegengesetzter Richtung — also in F i g. 9 nach rechts — zu verschieben, wird das Proportionalsolenoid 212 so erregt, daß sich sein Anker 278 na^h aufwärts bewegt. Wenn dies geschieht, drückt die Vorspannfeder 253 an der Schulter 286 die Servospindel 250 nach aufwärts, so daß ihre tragende Fläche 2106 dem Fluid den Weg vom Fluidcinlaß 215 über den Durchlaß 291 in der Servohülse 251, die Ringnut 294 in der Servospindel 250 und den Kanal 2105 zur Kammer 2111 freigibt. Da die Oberfläche des Kolbens 270 in der Kammer 2111 doppelt so groß ist wie die Oberfläche der Ventilspindel 310 in der Kammer 2110, stellt sich ein Druckunterschied ein, der die Ventilspindel 310 und den Kolben 270 gemeinsam relativ zu ihrer Lage in F i g. 9 nach rechts zu verschieben sucht. Bei dieser Bewegung des Kolbens 270 werden der Nockenstößel 287 und die damit verbundene Servohülse 251 gegenüber ihrer Lage in Fig.9 nach oben verschoben. Dies führt zu einer erneuten Absperrung des Fluidflusses zur Kammer 2111, und der Kolben 270 wird in der neuen Lage, in die er gebracht worden ist, festgehalten.

Allgemein betrachtet wird eine axiale Bewegung des Kolbens 270 und der Ventilspindel 310 durch eine Betätigung des Proportionalsolcnoids 212 bewirkt, wie dies oben erläutert ist. Wird die Ventilspindel 310 aus ihrer in Fig. 9 und 10 dargestellten Lage nach rechts verschoben, so strömt Druckfluid aus der Hydraulikfluidpumpc 218 über die Druckfluidleilung 217, die Speiseleitung 217Ö, den Fluideinlaß 318 im Gehäuse 304 des Ventils 213, die Ringnut 318S in der Ventilspindel 310, den Durchlaß 332 und die Fluidleitung 336 zur Kammer im Zylinder 344 und verschiebt den Kolben 342 gegenüber seiner in Fig. 9 ge/eigten Lage nach links. Bei dieser Bewegung des Kolbens 342 nach links aus der Kammer 338 im Zylinder 344 verdrängtes Fluid strömt über die Fluidleitung 334, den Durchlaß 130. die Ringnut 322Ö in der Ventilspindel 310 und die Rücklcitung 3224 zum Fluidreservoir 220. Bei einer Bewegung der Ventilspindel 310 aus ihrer in F i g. 9 und 10 dargestellten Stellung nach links strömt Druckfluid aus der Hydraulikfluidpumpe 218 über die Druckfluidleitung 217, die Speiseleitung 217A. den Fluideinlaß 317 im Gehäuse 304 des Ventils 213, die Ringnut 316ß in der Ventilspindel 310, den Durchlaß 330 und die Fluidleitung 334 in die Kammer 338 des Zylinders 344. wodurch sich der Kolben 342 aus seiner in F i g. 9 gezeigten Stellung nach rechts ver-

lu schiebt. Bei dieser Bewegung des Kolbens 342 nach rechts aus der Kammer 340 des Zylinders 344 verdrängtes Fluid strömt über die Fluidleitung 336. den Durchlaß 332, die Ringnut 328ß in der Ventilspindel 310, den Fluidauslaß 326 und die Rückleitung 326A zum Fluidreservoir 220 zurück.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird die Bewegung der Servospindel 250 durch das Proportionalsolenoid 212 bewirkt. Statt dessen können aber auch andere Eingangssignalgeber wie insbesondere solcher-rnftchanischcr, hydraulischer oder pneumatischer Art verwendet werden, um der Servospindel 250 eine gewünschte Bewegung aufzuprägen.

Angemerkt sei weiter, daß schon sehr kleine Bewegungen der Servospindel 250 zu erheblich größeren Bewcgungen des Kolbens 270 und der Ventilspindel 310 führen. Beispielsweise kann das Streckenverhältnis für die Bewegung der Servospindel 250 in Relation zur Bewegung des Kolbens 270 und der Ventilspindel 310 bei 1 :25 liegen, wobei stets eine strenge Proportionalität

jo zwischen der Größe des Eingangssignals einerseits und der ausgangsseitigen Verschiebungsstreche andererseits gewährleistet ist. wie sich dies aus der graphischen Darstellung in Ki g. 4 ersehen läßt, in der längs der Abszisse der dem Proportionalsolenoid 212 — oder 12 oder 12/4 — zugeführte elektrische Strom in Ampere und längs der Ordinate der Hub des Kolbens 270 — oder 70 — in mm aufgetragen ist.

In der vorstehenden Beschreibung ist ein elektrohydraulischcr Scrvobciäliger 10 (oder 210) mit proportionalcr Arbeitsweise dargestellt, der ein Gehäuse 11 (oder 211). ein Proportionalsolenoid 12 (oder 212). ein als hydraulisches Dreiwegeventil ausgebildetes Servoventil und einen hydraulischen Kolben 70 (oder 270) aufweist, der sich aus einer feder/entrierten Mittcllage in einer ersten Bohrung 71 (oder 271) im Gehäuse 11 (oder 211) in Reaktion auf eine Betätigung des Proporlionalsolenoids 12 (oder 212) und des Servoventils nach beiden Richtungen linear verschieben läßt, um eine Stcucrfunktion zu übernehmen.

Bei einer ersten Ausführungsform definiert der Kolben 70 in seiner Bohrung 71 im Gehäuse ti eine Hochdruckkammcr 110 und eine Stcucrdruckkammer 111. Bei ciiicr zweiten Ausführungsform ist der Kolben 270 mit einer Ventilspindel 310 gekoppelt, die in ihrer Bohrung 306 eine Hochdruckkammer 2110 abgrenzt, wahrend der Kolben 270 selbst in seiner Bohrung 271 eine Stcuerdruckkammer 2111 definiert.

Die wirksame Kolbcnfläche in der Steuerdruckkammer 111 (oder 2111) ist in beiden Fällen beispielsweise

bo etwa doppelt so groß wie die wirksame Kolbenfläche — bzw. Veiililspindelfläche — in der Hochdriickkammer 110 (oder 2110), die ständig unter dem vollen Fluiddruck im System steht. Der Fluß des Slcucrfluids in die bzw. aus der Sieucrdruckkainmer 111 (oder 2111) wird durch

b¹) das als Dreiwegeventil ausgebildete Servoventil gesteuert, das eine federzentrierte hohle Servospindel 50(oder 250) aufweist, die in einer zweiten Bohrung 52 (oder 252) im Gehäuse 11 (oder 211) gleitend geführt ist.

17 18

Die Servospindel 50 (oder 250) und eine sie gleitend aufnehmende Servohülse 51 (oder 251) weisen jeweils Meßdüsen 90, 91 bzw. 93 (oder 290, 291 bzw. 293) auf, die abgesperrt sind, solange das Proportionalsolenoid 12 (oder 212) nicht erregt ist, und zu gegenseitiger Dekkung kommen und eine Meßöffnung entstehen lassen, wenn das Proportionalsolenoid 12 (oder 212) erregt wird und sein Anker 78 (oder 278) die Servospindel 50 (oder 250) bewegt. Ein Fluidfluß in die oder aus der Steuerdruckkammer 111 (oder 2111) versetzt wegen des in sich daraus ergebenden Druckunterschieds auf beiden Seiten des Kolbens 70 (oder 270) diesen und die Ventilspindel 310 in Bewegung. Eine zwischen der ScrvohüLse 51 (oder 251) einerseits und dem Kolben 70 (oder 270) andererseits bestehende Riickkopplungsverbindung i·. spricht auf die Bewegung des Kolbens 70 (oder 270) an und bewegt die Servohülse 51 (oder 251) in der gleichen Richtung wie die Servospindel 50 (oder 250), so daß die Meßöffnung für das Fluid sich wieder schließt und der Kolben 70 (oäer 270) in der gewünschten Lage gehalten wird.

Diese Rückkopplungsverbindung umfaßt bei einer ersten Ausführungsform einen ersten Nockenstößel 87 an der Servohülse 51, der an einer ersten schrägen Oberfläche 103 an einem zweiten gleitend bewegbaren Nok- 2^r> kenslößel 57 anliegt, der seinerseits an einer zweiten schrägen Oberfläche 125 am Kolben 70 anliegt. Bei einer zweiten Ausführungsform weist die Rückkopplungsverbindung einen ersten Nockenstößel 287 auf, der unmittelbar an einer schrägen Oberfläche 2125 am KoI-ben 270 anlief,:.

Im Falle einer Fehlfunktion yenlricrt sich der Kolben 70 (oder 270) unter der Einwirkung von Vorspannfedern 114 und 117 (oder 2114 und 2117Ϊ selbst. Bei Ausfall des elektrischen Antriebs läßt sich der Kolben 70 (oder 270) r> mit Hilfe einer manuellen Übersicucrungseinrichtuiig von Hand bewegen, die bei einer ersten Ausführungsform eine mit dem zweiten Nockenstößel 57 verbundene Schub- und Zugstange 64 aufweist. Das Proportionalsolenoid 12 (oder 212) ist mit dem Gehäuse 11 (oder 211) des Servobetätigcrs 10 (oder 210) über Gewinde 75 und 76 (oder 275 und 276) so verbunden, d;iß es sich in axialer Richtung in eine Nullstellung einstellen läßt, um die Auswirkungen von Fcrtigungstolcranzcn auszugleichen. ·*·'>

Bei dem in Fig. 9 und 10 dargestellten /weiten Ausführungsbeispiel ist der Servobetätigcr 210 unmittelbar mit einem davon betriebenen Ventil 213 zusammengebaut, das seinerseits dem Betriebe bzw. der Steuerung eines hydraulischen Zylinders 344 dient. In Fig. 9A is( dieses Ventil 213 an den Servobetäiiger 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel (F i g. 2) iingebaut.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventilkombination mit einer proportional wirkenden Betätigungsvorrichtung mit einem Gehäuse, in dem zum einen ein Kolben mit einer in einer ersten Kammer ständig unter konstantem Fluiddruck stehenden kleineren Kolbcnflächc und einer in einer zweiten Kammer wahlweise mit Fluiddruck beaufschlagbaren größeren Kolbenfläche und in zum anderen ein selektiv betätigbares Servoventil für die Steuerung der Fluidbeaufschlagung der größeren Kolbenfläche axial verschiebbar geführt sind, wobei das Servoventil eine gleitend verschiebbare und einen ersten Durchlaß enthaltende hohle Servohülse und eine darin nach entgegengesetzten Richtungen gleitend verschiebbare Servospindel mit einem zweiten Durchlaß aufweist, der in einer bestimmten Stellung einen Fluidfluß in die oder ans der zweiten Krimmer im Gehäuse verhindert, bei Ver-Schiebung der Servospindel relativ zur Servohülse aber gemeinsam mit deren erstem Durchlaß eine Durchtrittsöffnung bildet, die einen Fluidfluß von und zur zweiten Gehäusekammer und damit eine Verschiebung des Kolbens ermöglicht, wobei die Servospindel in der den Durchfluß verhindernden Stellung in Ruhelage ist, uncr zwischen dem Servoventil und dem Kolben eine Rückkoppelungsverbindung vorgesehen ist. gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: 3i>

Die Rückknppelungsverbindung zwischen dem Kolben (70) und der Servohülse (51) weist eine ersic Nockenflgche (125) um Koiuen, einen im Gehäuse (11) gleitend geführten ur.d an der Nockenfläche am Kolben anliegenden ersten ί ockenstößel (57, 59) mit einer zweiten Nockenfläche (103) und einen mit der Servohülse verbundenen und an der zweiten Nockenfläche am ersten Nockenstößel anliegenden zweiten Nockenstößel (87) auf.

der Kolben (70, 270) wird mittels Vorspannfedern (114 und 2114) in einer zentrierten Lage gehalten, zum selektiven Betätigen des Servoventils (50, 5); 250, 251) ist ein Proportionalsolcnoid (12; UA: 2t2) vorgesehen, das mit dem Gehäuse (11; 211) über axiale Schraubgewinde (75, 76; 275, 276) verbunden -»'s ist und einen mit der Servospindel (50; 250) verbundenen axial verschiebbaren Anker (78; 7SA; 278) aufweist,

das Gehäuse enthält (11; 211) eine crsie, /weite und dritte Bohrung (71 bzw. 52; 271 bzw. 252; 58), in denen der Kolben (70; 270) bzw. das Servoventil (50, 51; 250, 251) bzw. der erste Nockenstößel (57, 59) jeweils gleitend geführt sind, und die dritte Bohrung (58) verläuft senkrecht zu der den Kolben (70) enthaltenden ersten Bohrung (71) und zu der das Servo- ν·, ventil (50, 51) enthaltenden zweiten Bohrung (52), und

die Servospindel (50; 250) und die Servohülse (51; 251) definieren gemeinsame Durchlässe (90, 91, 92, 93,94,95; 290,291,292,293,294,295) für die Bestim- w> mung des Kluidflusscs zur größeren Knibenfläche, wobei die Servohülse (51; 251) in der /weiten Bohrung (52; 252) im Gehäuse (11; 211) aus einer Ruhelage nach entgegengesetzten Riehtungen gleitend verschiebbar ist. ^i

der erste Nockenstößel besteht aus einer im Gehäuse (11) gleitend gerührten und die zweite Nockcnfliiehe (103) aufweisenden NockenstöHclhülsc (57) und einem in einer axiafen Bohrung (60) dieser Nockenstößelhülsc gleitend verschiebbaren Stößelkern (59), der an der ersten Nockenfläche (125) am Kolben (70) anliegt, eine manuelle Übersteuerungseinrichtung (64) ist für eine Betätigung des Servoventils (50, 51) von 5-iand vorgesehen,

mit dem Kolben (70; 270) der Betätigungsvorrichtung (10) ist eine in axialer Richtung verschiebbare Ventilspindel (310') eines Steuerventils (213'* gekoppelt, das gemeinsam mit der kleineren Kolbenfläche des Kolbens ständig mit konstantem Fluiddruck beaufschlagt ist und die Ventilspindel (310') des Steuerventils (213') ist in einer zur Bohrung (71) im Gehäuse (11) der Betätigungsvorrichtung (10) koaxialen und damit verbundenen Bohrung (306') im Gehäuse (304') des Steuerventils (213') gleitend verschiebbar geführt.

2. Steuerventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuerungseinrichtung (64) mit der Rückkopplungsverbindung (57, 59, 87) zwischen dem Kolben (70) und dem Servoventil (50,51) verbunden ist

3. Steuerventilkombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuerungseinrichtung (60; 140; 145) eine mit dem ersten Nockenstößel (57, 59) verbundene Schub- und Zugstange (64) aufweist.

4. Stcucrventilkombinatiori nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Schub- und Zugstange (64) in Schubrichtung durch die Nockenstößelhülse (57) hindurch mit dem Stößelkern (59) und in Zugrichtung über einen Sprengring (66) mit der Nockenstößc-lhülse verbunden ist.

5. Steuerventilkombination nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schub- und Zugstangc (64) und dem Stößelkern (59) eine Haltefeder (68) und zwischen der Nockenstößelhülse (57) und dem Gehäuse (I I) eine Zubringerfeder (67) ein-

, gefügt ist.

6. Sleucrventilkombination nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Übersieuerungseinrichtung (64) mit dem Servoventil (50, 51) über eine mil der Servospindel (50) verbundene separate Stange (132) verbunden ist.

7. Sicucrvcnlilkombination, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersteuerungseinrichtung (64) mit dem Proportionalsolenoid (12A,J über eine mit dem Anker (784; des Proporüonalsclenoids (12/V verbundene Schub- und Zugstange (145) verbunden ist.

8. Sieuervenlilkombination nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (270) und die Ventilspindel (310) jeweils mit ihren einander abgewandten Enden in ihren Bohrungen (271 bzw. 306) die zweite bzw. die erste Kammer (2111 bzw. 2110) begrenzen und daß die mit Fluiddruck beaufschlagte effektive Fläche der Ventilspindel in der ständig unter konstantem Fluiddruck stehenden ersten Kammer kleiner ist als die mit Fluiddruck beaufschlagte effektive Fläche des Kolbens in der selektiv unter Steuerfluiddiucksci/.barcnzweiten Kiimmer,

9. Steuerveniilkombinaiion nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden den Kolben (270) zentrierenden Vorspannfedern (2114 und 2117) die eine Vorspannfcdcr (2114) in der ersten Kammer (2110) zwischen der Ventilspindel (310) und dem gegenüberliegenden Kammerende (308) und die andere Vorspanniedcr (2117) in der zweiten

Kammer (2111) zwischen dem Kolben und dem gegenüberliegenden Kammerende angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuerventilkombination mit einer proportional wirkenden Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Hydraulische Servoventil und Scrvobetätiger sind bereits in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Viele dieser Einrichtungen besitzen eine Signaleingangsstufe mit einem auf mechanische oder elektrische Eingangssignale ansprechenden Steuerventil, eine Verstärkerstufe und eine Leistungsausgangsstufe mit einem Kolben, der zur Erfüllung einer Funktion verschiebbar ist. Üblicherweise läßt sich dabei das Steuerventil von Hand oder mit Hilfe eines Elektromagneten betätigen. In manchen Fällen sind zwei Elektromagnete erforderlich, um eine lineare Bewegung des Kolbens in entgegengesetzten Richtungen zu bewirken. Bei einigen be-, kannten Einrichtungen ist auch eine Rückkopplungssteuerung zum Regeln des steuernden Fluidd^uckes vorgesehen, die mitunter einen Nockenstößel enthält, der auf einer schrägen Oberfläche des Kolbens aufsitzt und auf eine Bewegung des Kolbens reagiert, um eine Rückkopplungssteuerung für das Steuerventil zu erreichen.

Aus der CH-PS 5 24 074 ist ein hydraulischer Kraftverstärker mit einer proportional wirkenden Betätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Diese Betätigungsvorrichtung soll beispielsweise eine von Hand ausgeführte Bewegung an einem Eingangsteil mit verstärkter Kraft, aber mit genau der gleichen Bewegungsgrößc wiedergeben, wobei eine auf die Betätigungsvorrichtung vom betätigten Arbeitsteil einwirkende Gegenkraft nicht auf das Eingangsteil übertragen werden soll. Während bei dieser Betätigungsvorrichtung die mit Fluiddruck beaufschlagbaren Kolbenflächen eine unterschiedliche Größe aufweisen, ist aur der US-PS 29 45 449 eine proportional wirkende Betätigungsvorrichtung für eine Steuerpumpe mit gleich großen Kolbenflächen bekannt. Darüber hinaus weist die Vorrichtung nach der US-PS 29 45 449 eine schräge Nockenflächc auf, die mit der Servohülse direkt zusammenwirkt.

Aus der GB-PS 10 19 173 ist eine Rü<:kkopplungsvcrbindung zwischen Servoventil und Kolben des Servomotors mittels Nocken mit schräger Nockenflächc beschrieben.

Die Aufgabe der vorlegenden Erfindung ist die Schaffung einer integralen Stcuerventilkombination für ein hydraulisches Ventil mit einer proportional wirkenden Betätigungsvorrichtung, dessen clektrohydraulischer Antrieb mit sehr kurzem Bewegungsbercich sich durch elektrische Eingangssignal betreiben läßt, bei Ausfall der elektrischen Eingangssignaleingabe aber auch zuverlässig von Hand betätigbar bleibt, die eine unterschiedliche Verstärkungseinstellung für die Verstärkung der Eingangssignali; und eine Einjustierung der Nullpunktslagc /weeks Ausgleich von Fertigungslolcranzcn gestattet und deren Kolben sich unabhängig von der Druckfluidzufuhr zu zentrieren vermag, wobei mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung ein Ventil geeignet betätigt wird.

Diese Aufgabe wird erfiridungsgcmäß durch die im Anspruch I angegebene Mcrkmuls-Kombination gelöst.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Betätigungsvorrichtung weist im Vergleich zu den bisher bekannten Gräten gleicher Art zahlreiche Vorteile auf. So läßt sie sich anstelle durch Elektromagnete oder Spulen auch durch pneumatische oder mechanische Eingangssignalgeber betreiben. Durch einfache Veränderung der Neigungswinkel für schräge Flächen an Kolben und Nokkenstößel lassen sich unterschiedliche Verstärkungsfaktoren für die Verstärkung der Eingangssignale im KoI-benhub erreichen, wobei stets eine strenge Proportionalität zwischen Eingangssignal und Ausgangssignalen gewährleistet bleibt. Für den Fall einer Fehlfunktion zentriert sich der Kolben unter Federwirkung selbst Im Falle einer elektrischen Fehlfunktion läßt sich der KoI-ben mit Hilfe einer Obersteuerung, deren Bau dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden kann, von Hand betätigen. Der beispielsweise als Solenoid ausgebildete Eingangssignalgeber ist so am Gehäuse der Betätigungsvorrichtung angebracht, daß er sich in einstellbarer Weise in eine Nullstellung bringen läßt, um die Auswirkungen von Fertigungstoleranzen zu kompensieren. Außerdem läßt sich die Betf,: ^ungsvorrschtung als ganzes mit einem hydraulischen Ventil oder sonst einem Gerät integral zusammenbauen, für dessen Betätigung sie betimmt ist.

Den Kerngegenstand der Erfindung bilden zwei elektrohydraul'iche, proportional wirkende Servobetätiger, die jeweils eine elektromagnetische Einrichtung wie einen Drehmomentantrieb oder ein Proportionalsolenoid jo enthalten, die für die Betätigung eines als hydraulisches Dreiwegeventil ausgebildeten Servoventil;, erregbar ist. das seinerseits eine proportionale und verstärkte, lineare Bewegung eines federzentrierten hydraulischen Kolbens im Scrvobetätiger auslöst. Dieser Kolben weist zwei Kolbcnflächen von unterschiedlicher Größe auf, von denen die kleinere- Kolbenfläche ständig dem vollen Fluiddruck im System ausgesetzt ist. Das Servoventil arbeitet so. daß es die größere Kolbenflächc des Kolbens mit steuerndem Fluiddruck beaufschlagt oder davon entlastet, was zu einer eine 3cwegung des Kolbens bewirkenden Differenz in den darauf einwirkenden Druckkräften führt. Bei einer Ausführungsform ist zwischen Abschnitten des Dreiwegeventils und dem Kolben eine Rückkopplungsverbindung vorgesehen, um •15 den Kolben in der gewünschten Stellung zu hal'en. Bei dieser Ausführungsform sind von Hand betätigbare Übcrslcuerungsmittel vorgesehen, um eine Verschiebung des Kolbens auch bei Ausfall der elektromagnetischen Eingangssignaleingabe unter Handbetrieb zu er-5(i möglichen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Dreiwegeventil zu Rückkopplungs/.wccken unmittelbar und unter Wegfall getrennter Rückkopplungselemente und von Hand betätigbarer Übersteuerungseinrichtungcn mit dem Kolben verbunden.

E:n cifi-ndungsgcmäß ausgebildeter elektrohydraulischer, proportional wirkender Servobetätiger besitzt ein Proportionalsolenoid, ein Servoventil in Form eines hydraulischen Dreiwegeventils und einen hydraulischen Kolben, der sich auf die Betätigung von Solenoid und W) Servoventil hin in einer ersten Bohrung im Gehäuse des Servobetäligers aus einer federzentrierten Stellung nach entgegengesetzten Richtungen linear verschieben läßt, um eine Steuerlunkiion zu erfüllen.

Dabei läßt der Kolben in seiner GehäuseDohrung eib") ne Hochdruckkammor und einer Steuerdruckkammer entstehen, wobei er ler Sieuerdruckkamer beispielsweise eine doppelt so große Kolbenflächc zuwendet wie der Hochdruckkammer. Auf jeden Fall ist die Kolben-