DE2446963A1

DE2446963A1 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE2446963A1
Application number: DE19742446963
Authority: DE
Inventors: Winfried Arnold; Heinz Flaschar; Heinz Gand; Horst Dr Ing Hesse; Walter Dipl Ing Kobald; Klaus Dipl Ing Sopha; Werner Zeuch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1974-10-02
Publication date: 1976-04-15
Also published as: GB1515152A; DE2446963C2; JPS5162273A; US3964518A; JPS599762B2

Description

R. 2 3 26

19.8.1974 My/Ht

AnIage zur

Fatent- und

Gebrauchsmust erhilf sanmelditng

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1 Stelleinrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Stelleinrichtung, insbesondere zum Betätigen von Wegeventilen, mit einem Stellglied, das einen Kolben mit zwei gleich großen wirksamen Kolbenflächen aufweist, deren zugeordnete Druckkammern über je eine Drosselstelle mit einem Druckmittel-Zulauf verbunden und über je ein""Ventil mit einem Rücklauf verbindbar sind.

Bei einer bekannten Stelleinrichtung dieser Art für den Steuerschieber eines Wegeventils sind elektromagnetisch arbeitende Druckregelventile vorgesehen, welche die Verbindungen zwischen Druckkammern und Tank steuern. Beim Auslenken des Steuerschiebers in eine beliebige Stellung zwischen Mittelstellung

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und Endstellungen tritt ein ständiger bteuerölstrom zum'Tank auf, der insbesondere "beim Halten des Steuerschiebers in Zwischenstellung zu unerwünschten Verlusten führt. Solche Druckregelventile benötigen ferner teure Linearmagnete, die ebenfalls Energie in dem erwähnten Fall verbrauchen. Zusätzliche Druckmodulatoren zum Senken des Steuerdrucks neigen zum Schwingen und im übrigen hat die Stelleinrichtung ein ungünstiges dynamisches Verhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung der erwähnten Art unter Vermeidung der genannten Nachteile möglichst einfach zu gestalten; ferner soll sie verlustarm arbeiten und außerdem gute Betriebseigenschaften aufweisen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in die Verbindungen zwischen Druckkammern und Zulauf jeweils ein die Druckkammern absicherndes Rückschlagventil geschaltet ist, daß die Ventile als schaltende Ventile ausgebildet sind und daß jeder Verbindung von der^-Druclfemmer.₇zum Rücklauf einschließlich Ventil zweite Drosselstellen darstellen, die mit den ersten Drosselstellen eine Brückenschaltung bilden.

Auf diese Weise baut die Stelleinrichtung äußerst einfach. So können billige, schaltende Ventile verwendet werden, die lediglich kleine Steuermengen beherrschen müssen und somit relativ klein bauen. Steuerdruckmittel wird nur zum Verstellen benötigt, zum Halten'des Stellglieds in Zwischenstellungen jedoch nicht, so daß Energieverluste gering sind. Die Stelleinrichtung neigt kaum zum Schwingen und zeigt ein günstiges, dynamisches Verhalten. Zudem eignet sie sich besonders gut zum Betätigen von Steuerschiebern.

V/eitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

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Fig. 1 eine Stelleinrichtung im Zusammenhang mit einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung

Fig. 2 eine zweite Stelleinrichtung im gleichen Zusammenhang in vereinfachter Darstellung

Fig. 1 zeigt eine elektrohydraulisch^ Steuereinrichtung 10, die im wesentlichen aus einer Anschlußplatte 11, einem ersten Wegeventil 12 mit einer daran angebauten Stelleinrichtung 13, einem zweiten, nicht näher gezeichneten Wegeventil 14.· sowie einer Endplatte 15 "besteht. Die Steuereinrichtung 10 hat einen durchgehenden Pumpenkanal 16, einen Rücklaufkanal 17, einen in der Endplatte 15 mit dem Rücklaufkanal 17 verbundenen Umlaufkanal 18 sowie einen über ein Druckminderventil 19 geführten Steuerkanal 20. Das Wegeventil 12 weist einen Steuerschieber 21 auf, der außer einer Mittelstellung 22 und Endstellungen 2J₅ 24 beliebige Zwischenstellungen einnehmen kann. Der Steuerschieber 21 kann die Verbraucheranschlüsse 25, 26 wahlweise mit dem Pumpen- oder Rücklaufkanal 16 bzw. 17 verbinden bzw. von letzteren absperren.

Die Stelleinrichtung 13 hat ein mit dem Steuerschieber 21 mechanisch verbundenes Stellglied 27 mit einem Kolben 28, dessen wirksame Kolbenflächen 29, 31 gleich groß sind und denen Druckkammern 32,33 zugeordnet sind. Jede Druckkammer 32, 33 hat über erste Kanäle 34, 35 mit" dem Steuerkanal 20 und über zweite Kanäle* 34, 35 ist jeweils eine erste Drosselstelle 38, 39 und zu diesen stromabwärts jeweils ein Rückschlagventil 41, 42 geschaltet. In die zweiten Kanäle 36, 37 ist jeweils eine zweite Drosselstelle 43, 44 und zu diesen stromabwärts jeweils ein 2/2-Magnetventil 45, 46 geschaltet. Die Drosselstellen 38, 39, 43, 44 bilden somit eine Brückenschaltung und sind dementsprechend aufeinander abgestimmt. Die Rückschlagventile 41, 42 sichern jeweils die Druckkammern 32, 33 a"b· Die Lage des Stellglieds 27 meldet ein induktiv arbeitender Istwertgeber 47 an ein elektro-

*36, 37 mit dem Rücklaufkanal 17 Verbindung. In die erster, Kanäle

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nisches Steuergerät 48, das einerseits mit einem Sollwertgeber 49 und andererseits mit den Magneten der Magnetventile 45, 46 in Wirkverbindung steht. Beide Magnetventile 45, 46 nehmen in stromlosem Zustand ihre Auf-Stellung ein, während sie magnetisch "betätigt in Zu-Stellung ihre zugeordneten Verbindungen sperren.

In der Endplatte 15 ist in den Steuerkanal 20 ein Vorspannventil 5Ί geschaltet. Zwischen ihm und dem Druckminderventil 19 wird der notwendige Steuerdruck für die Stelleinrichtung 13 aufgebaut. Eine Drossel 52 im Steuerkanal 20 stromabwärts vom Druckminderventil 19 und in der Anschlußplatte 11 angeordnet verhindert einen zu großen Druckabfall bei abgeschalteten Magnetventilen 45, 46, wenn in einer Steuereinrichtung 10 mehrere Wegeventile mit und ohne Stelleinrichtungen 13 angeordnet sind.

Die Wirkungsweise der Stelleinrichtung 13 ist wie folgt, wobei im übrigen auf die Steuereinrichtung nur soweit eingegangen wird, als zum Verständnis notwendig ist:

Bei der Inbetriebnahme der Stelleinrichtung 13 werden beide Magnetventile 45, 46 elektrisch eingeschaltet und damit in ihre Zustellungen gebracht. Ein im Steuerkanal 20 aufgebauter Steuerdriack wirkt über die ersten Drosselstellen 38, 39 und die Rückschlagventile 41, 42 in den Druckkammern 32, 33· Die zweiten Kanäle 36, 37 sind durch die Magnetventile 45, 46 abgesperrt, so daß das Stellglied 27 in der gezeichneten Stellung hydraulisch blockiert ist. Bei den Magnetventilen 45, 46 handelt es sich um schnell schaltende Ventile mit Schaltzeiten von wenigen Millisekunden, mit denen daher kleine Mengen steuerbar sind. Werden die Magnetventile 45, 46 infolge eines Differenzwertes zwischen Soll- (49) und Istwertgeber 47 vom elektronischen Steuergerät 48 in."unterschiedliche Schaltstellungen gesteuert, so entstehen an den Drosselstellen 38, 43 bzw. 39? 44 unterschiedliche Druckgefälle, die eine Auslenkung des Kolbens 28 in die Richtung des gerade offenen Magnetventils 45, 46 bewirken. Wird

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die dem Sollwert entsprechende Stellung des Kolbens 28 erreicht, so nehmen beide Magnetventile 45, 46 wieder ihre Zu-Stellung ein. Die Hagnetventile 45, 46 und die Rückschlagventile 41, 42 spannen den Kolben 28 hydraulisch fest ein, so daß z. B,' Strö-' mungskräfte auf den Steuerschieber 21 diesen nicht verstellen können.

Werden beide Magnetventile 45, 46 in Auf-Stellung gesteuert, dann wird der Kolben und der Steuerschieber 21 durch die Bückstellfedern an letzterem aus einer Arbeitstellung in Mittelstellung gebracht oder in ihr gehalten.

Auf diese Weise kann der Steuerschieber 21 aus seiner Mittelstellung 22 heraus nach beiden Seiten in jede beliebige Stellung gebracht und-in ihr gehalten werden, wozu die Stelleinrichtung in äußerst vorteilhafte Weise nur an sich bekannte, billige Bauelemente wie Drosselstellen, Rückschlagventile, schaltende Magnetventile für kleine Druckmittelmengen verwendet. Der von den Magnetventilen 45, 46 aufsteuerbare Durchflußquerschnitt ist hier größer als der Querschnitt der zweiten Drosselstell.en 43, 44, so daß diese praktisch keinen Einfluß auf die Druckverhältnisse in der Brückenschaltung ausüben. Die Drosselstellen 38, 59j 43i.:-44 brauchen daher nur untereinander abgestimmt zu werden ohne Rücksicht auf die Magnetventile 45, 46. Vorliegende Stelleinrichtung 13 verbraucht kein Steueröl zum Halten des Steuerschiebers 21 in definierten Stellungen; dies ist besonders dann sehr vorteilhaft, wenn mehrere Wegeventile mit Stelleinrichtung in einer Steuereinrichtung angeordnet sind. Ein zusätzlicher, wesentlicher "Vorteil der Stelleinrichtung ist in ihrer geringen Neigung zu Schwingungen zu sehen.

Fig. 2 zeigt eine zweite elektrohydraulische Steuereinrichtung 60 mit einer Stelleinrichtung 61, die sich von der Ausführung nach Eig. 1 vor allem dadurch unterscheidet, daß ein Stellglied 62 unmittelbar als Steuerschieber und die ersten Drosselstellen 63, 64 verstellbar ausgebildet sind und daß die zweiten Drossel-

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stellen gleich in .den Hagnetventilen 65, 66 verwirklicht sind. Im übrigen sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Wirkungsweise der Stelleinrichtung 61 gleicht prinzipiell weitgehend derjenigen nach Fig. 1; im Unterschied zu ihr wirkt "bei der Stelleinrichtung 61 in den Druckkammern 32, 33 der im Pumpenkanal 16 jeweils wirksame Arbeitsdruck. Die Magnetventile 65, 66 bilden infolge ihrer eigenen Durchflußcharakteristik zugleich die zweiten Drosselstellen in der Brückenschaltung. Zur leichteren Abstimmung dieser Brückenschaltung sind die ersten Drosselstellen 63, 64 verstellbar ausgebildet. Die Magnetventile 65, 66 sind in druckausgeglichener Bauweise ausgeführt, so daß mit ihnen auch übliche Arbeitsdrücke beherrschbar sind.

Selbstverständlich muß die vorgeschlagene Stelleinrichtung nicht nur mit den gezeigten Steuereinrichtungen verwendet v/erden. Auch die gezeigte elektrische Rückführung ist für die Stelleinrichtung selbst unerheblich« Auch sind Änderungen gegenüber den gezeichneten Lösungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

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Ansprüche

11einrichtung, insbesondere zum Betätigen eines Steuerschiebers von Wegeventilen, mit einem Stellglied, das einen Kolben mit zwei gleich großen wirksamen Kolbenflächen aufweist, deren zugeordnete Druckkammern über je eine Drosselstelle mit einem Druckmittel-Zulauf verbunden und über je ein Ventil mit einem Rücklauf verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungen (34, 35) zwischen Druckkammern (32, 33) und Zulauf (20; 16) jeweils ein die Druckkammern (32, 33) absicherndes Rückschlagventil (41," 42) geschaltet ist, daß die Ventile als schaltende Ventile (45, 46; 65, 66) ausgebildet sind und daß jede Verbindung von der Druckkammer zum Rücklauf (17) einschließlich Ventil ■ zweite Drosselstellen (43, 44; 65, 66) darstellen, die mit . den ersten Drosselstellen (38, 39; 63, 64) eine Brückenschaltung bilden.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drosselstellen als von den Ventilen (45, 46) getrennte Drosselstellen (43, 44) ausgebildet sind und der gesteuerte Quertchnitt jedes Ventils. (45, 46) größer ist als der Querschnitt der*zweiten Drosselstelle (43, 44).
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (2?) mit dem Steuerschieber (21) eines Wegeventils (12) verbunden ist.
4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

* jeweils vorgeschalteten

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daß die ersten Drosselstellen (63_? 64) verstellbar ausgebildet sind und die Ventile (65, 66) die zweiten Drosselstellen der Brückenschaltung "bilden.
5. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1₅ -2 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (62) unmittelbar als Steuerschieber ausgebildet ist, dessen Stirnflächen die wirksamen Kolbenflächen (29, 3Ό bilden.
6. Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (32, 33) ohne zwischengeschaltetes Druckminderventil unmittelbar mit dem Pumpenkanal (16) der Steuereinrichtung (60) Verbindung haben.

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