DE2446963C2 - Hydraulische Stelleinrichtung - Google Patents

Description

JO

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stelleinrichtung der im Anspruch näher angegebenen Gattung.

Bei einer bekannten Stelleinrichtung dieser Art (DE-OS 23 30 047) für den Steuerschieber eines Wegeventils sind elektromagnetisch arbeitende Druckregelventil vorgesehen, welche die Verbindung zwischen Druckkammern und Tank steuern. Beim Auslenken des Steuerschiebers in eine beliebige Stellung zwischen einer federzentrierten Mittelstellung und Endstellungen tritt ein ständiger Steuerölstrom 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.

Ferner ist aus der Zeitschrift »Hydraulic Power Transmission«, Dezember 1962, Seite 804, eine Stelleinrichtung für einen Steuerschieber eines Wegeventils bekannt. Dort sind nach Art einer Brückenschaltung die beiden ungleichen Kolbenflächen eines Stellglieds jeweils über eine Drosselstelle mit einem Druckmittel vom Zulauf her beaufschlagbar und über zwei r» wahlweise betätigbare 2/2-Schaltventile entlastbar. Nachteilig hierbei ist, daß die Stelleinrichtung den Steuerschieber jeweils nur in eine von zwei Arbeitsstellungen steuern kann, um einen hin- und hergehenden Servomotor zu steuern. Zwischenstellungen sind mit *>o dieser Stelleinrichtung nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung der eingangs erwähnten Art unter Vermeidung der genannten Nachteile möglichst einfach so zu gestalten, daß sie verlustarm arbeitet und außerdem gute ·" Betriebseigenschaften aufweist.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch angegebenen kennzeichnenden Merkmale erreicht

Die Stelleinrichtung baut äußerst einfach, indem sie billige, schaltende Ventile verwendet die lediglich kleine Steuermengen beherrschen müssen und aomit relativ klein bauen. Zum Halten des StelJglieds in Zwischenstellungen wird kein Steuerdruckmittel benötigt, so daß die Energieverluste gering sind. Die Stelleinrichtung neigt kaum zum Schwingen und zeigt ein günstiges, dynamisches Verhalten. Deshalb eignet sie sich besonders gut zum Betätigen von Steuerschiebern.

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

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

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

F i g. 1 zeigt eine elektrohydraulische Steuereinrichtung 10, die im v.esentlichen 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 23, 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 gleichgroßen wirksamen Kolbenflächen 29,31 Druckkammern 32,33 zugeordnet sind. Jede Druckkammer 32, 33 hat über erste Kanäle 34, 35 mit dem Steuerkanal 20 und über zweite Kanäle 36,37 mit dem Rücklaufkanal 17 Verbindung. In die ersten 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 ab. Die Lage des Stellglieds 27 meldet ein induktiv arbeitender Istwertgeber 47 an ein elektronisches Steuergerät 48, das einerseits mit einem Sollwertgeber 49 und andererseits über eine gebündelte Leitung 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 51 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 so weit eingegangen wird, als zum Verständnis notwendig ist:

; Bei der Inbetriebnahme der Stelleinrichtung 13 werden beide Magnetventile 45, 46 elektrisch eingeschaltet und damit in ihre Zu-Stellungen gebracht Ein im Steuerkanal 20 aufgebauter Steuerdruck wirkt über die ersten Drosselstellen 38,39 und die Rückschlag* entile 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 Magnetventi- : len 45,46 handelt es sich um schnell schaltende Ventile mit Schaltzeiten von wenigen Millisekunden, mit denen '5 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 Druckgefäfle, die eine Auslenkung des Kolbens 28 in die Richtung des gerade offenen Magnetventils 45, 46 bewirken. Wird die dem Sollwert entsprechende Stellung des Kolbens 28 erreicht, so nehmen beide Magnetventile 45, 46 wieder ihre Zu-Stellung ein. Die Magnetventile 45, 46 und die Rückschlagventile 41, 42 spannen den Kolben 28 hydraulisch fest ein, so daß ζ. B. Strömungskräfte auf den Steuerschieber 21 diesen nicht verstellen können.

Werden beide Magnetventile 45, 46 in Auf-Stellung J< > gesteuert, dann wird der Kolben und der Steuerschieher 21 durch die Rückstellfedern an letzterem aus einer Arbeitsstellung in Mittelstellung gebracht oder in ihr gehalten.

Auf diese Weise kann der Steuerschieber 21 aus 3> 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 Drosseln, Rückschlagventile, schaltende Magnetventile *o für kleine Druckmittelmengen verwendet Der von den Magnetventilen 45, 46 aufsteuerbare Durchflu3querschnitt ist hier größer als der Querschnitt der zweiten Drosselstellen 43, 44, so daß diese praktisch keinen Einfluß auf die Druckverhältnisse in der Brückenschaltung ausüben. Die Drosseistellen 38,39,43,44 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 Stelleinrichtungen 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 F i g. 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 Drosselstellen gleich in den Magnetventilen 65, 66 verwirklicht sind. Im übrigen sind gleiche Teile wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Wirkungsweise der Stelleinrichtung 61 gleicht prinzipiell weitgehend derjenigen nach F i g. 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.

Auch sind Änderungen gegenüber den gezeichneten Ausführungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraalische Stelleinrichtung zum Betätigen eines von Rückstellfedern zentrierten Steuerschiebers eines Wegeventils für einen Servomotor, mit einem Stellglied, das einen Kolben mit zwei gleichgroßen 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, wobei die Ventile in zueinander unterschiedliche Stellungen steuerbar sind, jede Verbindung von der Druckkammer zum Rücklauf einschließlich Ventil eine zweite Drosselstelle darstellt und die zweiten Drosselstellen mit den ersten Drosselstellen eine Brückenschaltung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Verbindung (34, 35) zwischen Zulauf (20; 16) und betreffende Druckkammer (32, 33) ein diese zum Zulauf hin absicherndes Rückschlagventil (41, 42) geschaltet ist und daß die den Druckkammern (32, 33) nachgeschaiteten Ventile (45, 46; 65, 66) als schaltende Ventile ausgebildet sind, die bei sollwertgerechter, aus der Mittelstellung ausgelenkter Stellung des Kolbens (28) des Stellgliedes geschlossen sind.