DE2461896A1

DE2461896A1 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE2461896A1
Application number: DE19742461896
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Zirps
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-12-31
Filing date: 1974-12-31
Publication date: 1976-07-08
Also published as: GB1512409A; US4041840A

Description

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R. 2 k 9 5

31. -10. .1974 My/We

Anlage zur

Patent- *mä

eanmeldung

R0B2RT BOSGH GIvBrI. Stuttgart Stelleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung mit einem hydraulischen Arbeitszylinder, dessen Kolben einen ersten von einem zweiten Druckraum trennt, von denen der zweite Druckraum über ein von einer Automatik angesteuertes Ventil mit einer Druckmittelquelle oder einem Rücklauf verbindbar und hydraulisch absperr-

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bar ist und rait einer Hilfsvorrichtung zum Betätigen der Stelleinrichtung bei Ausfall der Automatik.

Bei einer bekannten Stelleinrichtung dieser Art für Plugzeugsteueranlagen ist ein teueres Servoventil mit einer ersten Stufe in Düsen-Prallplatten-Bauart vorgesehen. Wenn hier automatische, die erste Stufe beeinflussende¹Signalgeber ausfallen, kann mit einem Handhebel immer noch auf die erste Stufe eingewirkt werden. Diese Stelleinrichtung baut vor allem durch das Servoventil sehr aufwendig und damit teuer-. Es eignet sich deshalb weniger für Einsatzfälle, die nicht so hohe Anforderungen wie Plugzeugsteuerungen stellen; vor allem gilt dies, wenn in Notfällen die Steuerung der Stelleinrichtung über einen Teil des gesamten Hubes ausreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinrichtung der erwähnten Art besonders einfach und robust auszubilden . und ferner durch kompakte Bauweise auch für mobile Anwendungsfälle geeignet zu machen.

Dies wird gemäß der Ürfindung dadurch erreicht, daß in einem Druckraum ein Stellglied angeordnet ist, und dieser Druckraum in einen dem Kolben zugeordneten Zwischenraum und einen Zylinderraum unterteilbar ist und daß ein die Verbindungen vom Zwischenraum zum Zylinderraum und zum ersten Druckraum steuerndes Ventil angeordnet ist, das mit dem Kolben und dem Stellglied eine Polgesteuerung bildet.

Auf diese Weise baut die Stelleinrichtung äußerst einfach und billig, da ihre Teile nicht mit der bei Servoventilen üblichen Pertigungsgenauigkeit hergestellt werden, müssen. Die Stelleinrichtung eignet sich für rauhen Betrieb und ist wenig störanfällig. Ihre kompakte Bauweise macht sie besonders für mobile Anwendungsfälle geeignet, insbesondere zur Verstellung von Leitschau-¹ .' fein bei Pahrzeugturbinen.

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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus 'den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung. . . · ·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gibt die Zeichnung wieder; sie zeigt in: ■

Fig. 1 eine Stelleinrichtung teilweise in vereinfachter Darstellung ( mit einem Arbeitszylinder sowie einem • Geber im Schnitt

Fig.. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Stelleinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Stelleinrichtung 10, die im wesentlichen aus einem Stellzylinder 11, einem ersten Magnetventil 12, einem zweiten Magnetventil 13 sowie einem Geber H besteht.

Der Stellzylinder 11 hat ein Gehäuse 15 bestehend aus einem Rohr 16, einem stangenseitigen, ersten Anschlußkopf 17 und einem zweiten, zylinderseitigen Anschlußkopf 18.. Ein Kolben 19» mit Kolbenstange 21 bildet einen Differentialkolben. Seiner kleinen wirksamenFläche 22 ist ein ringförmiger, erster Druckraum 23 zugeordnet, der mit einem ersten Anschluß 24 verbunden ist. Se-iner großen wirksamen Fläche 25 ist ein zweiter Druckraum 26 zugeordnet, der zu einem zweiten Anschluß 27 Verbindung hat. Am Kolben " 19 ist ein in den'zweiten Druckraum 26 ragender, rohrförmiger Fortsatz 28 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kolbenstange 21. Im Fortsatz 28 und im Kolben 19 ist eine Schieberbohrung 29 ausgebildet, die eine innere und eine äußere Ringnut 31 bzw..32 aufweist. Von der inneren Ringnut •31 führt eine Querbohrung 33 zum ersten Druckraum 23; eine zweite Querbohrung 34 führt vom zweiten Druckraum 26 in die Schieberbohrung 29 im Bereich zwischen den·Ringnuten 31, 32.

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Auf dem Fortsatz 28 ist konzentrisch zum Kolben 19 ein Zusatzkolben 35 dicht und gleitend geführt; er kann einen durch Kolben 19 und einen Anschlag 36 begrenzten Hub ausführen, der für eine Notverstellung ausreicht. Der Zusatzkolben 35 unterteilt die zweite Druckkammer 26 in einen dem Kolben 19 zugewandten Zwischenraum 37 und einen dem zweiten Anschlußkopf 18 zugewandten Zylinderraum 38. Im Fortsatz 28 ist als Teil eines.Ventils 39 ein Schieber 41 in Hohlbauweise angeordnet. Eine Feder 42 drückt den Schieber 41 in die gezeichnete Ausgangsstellung, in der er sich mit einem äußeren Kolbenabschnitt 43 an einem Sprengring 44 abstützt. In dieser Stellung sperrt er'mit einem inneren Kolbenabschnitt 45· die innere Ringnut 31 ab, während er mit einer Schiebernut 46, einer Bohrung 47, seinem Hohlraum 48 und Durchbrüchen 49 eine Verbindung vom Zwischenraum 37 zum Zylinderraum 38 schafft,

Gleichachsig zum Schieber 41 ist im zweiten Anschlußkopf 18 ein Stellglied 51 angeordnet, indem es in einem Schraubnippel 52 dicht und gleitend geführt ist. Eine Feder 53 drückt das Stellglied 51 zusammen mit einem Hilfskolben 5^ gegen das Ende einer Sacklochbohrung 55. Der Hilfskolben 54 hat auf seiner dem Stellglied abgewandten Seite Verbindung mit einem Steueranschluß 56. Zv/ischen Schraubnippel 52 und Hilfskolben 54 liegt eine Kammer, die mit einem Hilfsanschluß 58 verbunden ist.

Von den Anschlüssen 24, 27 führen Leitungen 61, 62 zum ersten Magnetventil 12, das als·4-Wege-3Stellungs-Ventil ausgebildet und über Leitungen 63, 64 mit einer Pumpe 65 bzw.einem Behälter

66 verbunden ist. Ein Steuerschieber 67 des Magnetventils 12 nimmt bei ausgeschaltetem Magnet durch Federkraft eine Grundstellung 68 ein, in der die Pumpe 65 mit dem ersten Anschluß 24 und der zweite Anschluß 27 zum Behälter 66 verbunden ist. In einer danebenliegenden Blockierstellung 69 werden alle Verbindungen unterbrochen. In einer Schaltstellung 71 des Steuerschiebers

67 sind die Verbindungen nach der Grundstellung 68 vertauscht.

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>^; 4 .1

Die Pumpe 65 ist mit der Kammer 57 über eine Leitung bunden, in die ein Rückschlagventil 73-und das zweite Magnetventil 13 geschaltet sind. Das Magnetventil 13 hat eine 3^wege-2Stellungs-Funktion; in der gezeichneten Arbeitsstellung 74 unterbricht es die Leitung 72 nicht; in seiner federzentrierten Nullstellung 75 entlastet es die Kammer 57.zum Behälter 65.

Der Steueranschluß 56 hat über eine Leitung 76 mit einem Auslaß 77 des Gebers 14 Verbindung. Der Geber hat einen Druckkolben 78, der über eine Feder. 79 ^mi'^fc einem Stößel 81 Wirkverbindung hat. Der Stößel 81 ist mit einem nicht gezeichneten Gaspedal einer Fahrzeugturbine gekoppelt.

Die Wirkungsweise der Stelleinrichtung 10 ist wie folgt:

Die Magnetventile 12, 13 werden von einem nicht gezeichneten elektronischen Regler angesteuert, der abhängig von Betriebsdaten einer Fahrzeugturbine und Signalen eines mit der Kolbenstange 21 gekoppelten, nicht gezeichneten Weggebers entsprechende Ausgangssi ;nale abgibt. Steuert der Regler den Steuerschieber 67 in-die gezeichnete Blockierstellung 69, so ist der Kolben 19 hydraulisch blockiert; in den anderen Stellungen 68, 71 wird die Kolbenstange 21 in üblicher Weise einmal eingefahren bzw. ausgefahren, da die Druckräume 23, 26 abwechselnd mit Druckmittel beaufschlagt oder entlastet werden. Der Schieber 41·ist druckentlastet und sperrt die Verbindung zwischen beiden Druckräumen 23» 26. Bei intaktem Regler wird das Schaltglied des zweiten Magnetventils 13 gegen die Kraft einer Feder in Arbeitsstellung 74 gehalten. Der Druck der Pumpe 65 wirkt somit auch in der Kammer 57 auf den Hilfskolben 54. Da dieser Druck wesentlich höher ist als der entgegenwirkende, vom Geber erzeugte Druck, bleibt der Hilfskolben 54 in der gezeichneten Ruhestellung. Das ■gleichzeitig betätigte Gaspedal und damit der Hub des Stößels führen' hur zu einer stärkeren Vorspannung der Feder 79.

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Fällt der elektronische Begier aus, dann nimmt das erste Magnetventil 12 unter Federwirkung seine Grundstellung 68 ein und das zweite Magnetventil 13 seine nullstellung 75. Die Pumpe 65 fördert weiterhin Druckmittel über die Leitung 61 in den ersten Druckraum 23 und schiebt den Kolben nach rechts,(bezogen auf Fig.1) bis der Zusatzkolben 35 an einem Anschlag 50 des zweiten Anschlußkolbens 18 einerseits und andererseits am Kolben 19 anliegt. Dabei kann Druckmittel aus dem Zwischenraum 37 über das Ventil 39 zum Zylinderraum 38 entweichen. In der rechten radstellung des Kolbens 19 kommt das nicht betätigte Stellglied 51 an der Stirnseite des Schiebers 4-1 zur Anlage. Die Kammer 57 ist über das zweite Magnetventil 13 zum Behälter 66 entlastet. Wird nun das Gaspedal und damit der Stößel 81 während der Notbetätigung verstellt, so wird diese Kraft über die Feder 79 und den Druckkolben 78 in einen hydraulischen Druck umgesetzt; dieser Druck wirkt über die leitung 76 auf den Hilfskolben 54 und verschiebt diesen gegen die Kraft d^r schwachen Feder 53. Das Stellglied 51 seinerseits drückt den Schieber 41 gegen die Kraft der Feder 42 in die Schieberbohrung 29' hinein. Der innere Kolbenabschnitt 45 steuert ' dabei die Verbindung vom ersten Druckraum 23 zua Zwischenraum 37 auf, während der äußere Kolbenabschnitt 43 die Verbindung zum Zylinderraum 38 sperrt. Der von der Pumpe 65 aufgebaute Druck wirkt auch im Zwischenraum 37 auf den Kolben 19 und schiebt ihn nach links, bis die Ringnut 31 vom inneren Kolbenabschnitt 45 zugesteuert wird und' der Zwischenraum 37 blockiert ist. Diese Stellung wird geregelt beibehalten. Wird umgekehrt beim Zurücknehmen des Gaspedals das Stellglied 51 nach rechts bewegt, so wird der Zwischenraum 37 über das Ventil 39» den Zylinderraum 38 und die Leitung 62 zum Behälter 66 entlastet. Der im ersten Druckraum 23 herrschende Druck schiebt den Kolben 19 solange nach rechts, bis diese Verbindung wieder zugesteuert wird und damit der Zwischenraum 37 blockiert ist. Somit wird die Stellung des Kolbens 19 abhängig von der jeweiligen Stellung des Stellgliedes 51 geregelt, d. h. mit anderen Worten, daß die Kolben 19» 35, das Ventil 39 und das Stellglied 51 als Folgesteuerung arbeiten. Der für die Notverstellung· der Kolbenstange 21 mögliche Hub entspricht dem Hub des

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Zusatzkolbens 35 auf dem Fortsatz 28. Sr "beträgt nur einen Bruchteil des Qesamthubes von Kolben 19 und reicht für die Notst'euerung der Gasturbinen Leitschaufeln aus.

Fig. 2 zeigt eine zweite Stelleinrichtung 100, die sich von der Stelleinrichtung 10 nach Fig. 1 in folgenden Punkten unterscheidet, wobei für gleiche Teile wie in Fig. 1 auch gleiche Bezugszeichen verwendet werden:

Der Hilfskolben 54 wird mechanisch über einen Bowdenzug 101 angesteuert. An einem zweiten AnschlußKopf 102 ist ein Magnetventil 103 angeflanscht, das für die Steuerung des Kolbens 19 eine 3Wege-3Stellungs-Funktion und für die Steuerung des Hilfskolbens 54 eine 3Wege-2Stellungs-Funktion aufweist. Für die Druckmittel-Zuführung zum ersten Druckraum 23 ist konzentrisch zum ersten Rohr 16 ein zweites Rohr 104 angeordnet. Am Gehäuse des Stellzylinders 11 ist ferner ein induktiv arbeitender Weggeber 105 befestigt.

Die Wirkungsweise ist im Prinzip gleich wie bei der Stelleinrichtung 10 nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß infolge der 3/3-Funktion des Magnetventils 103 der erste Druckraum 23 ständig mit Druckmittel von der Pumpe 65 beaufschlagt ist und der Hilfskolben 54 mechanisch betätigt wird.

Die Zusammenfassung der Funktionen der Magnetventile 12, 13 nach Fig. 1 in einem einzigen Magnetventil 103 und dessen unmittelbarer Anbau am .Stellzylinder 11 führen zu einer besonders raumsparenden Bauweise, die sich für mobile Einsatzfälle vorzüglich eignet»

Selbstverständlich sind Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann das Stellglied mechanisch, hydraulisch oder elektrisch angesteuert werden. Auch wäre es möglich, ohne Zusatz-Kolben auszukommen, wenn der Fortsatz selbst unmittelbar in eine passende Ausnehmung des zweiten Anschlußkopfes im Nothubbereich taucht; diese Anordnung erlaubt jedoch nicht so große Betätigungskräfte wie der Zusatz-Kolben,der hier vorteil!- . · hafterist. 609828/0090

Claims

- 8 Ansprüche

1./Stelleinrichtung mit einem hydraulischen Stellzylinder, dessen Kolben einen ersten von einem zweiten Druckraum trennt, • von denen der zweite Druckraum über ein von einer Automatik angesteuertes Steuerventil mit einer Druckmittelquelle oder einem Rücklauf verbindbar und hydraulisch absperrbar ist, und mit einer Hilfsvorrichtung zum Betätigen der Stelleinrichtung bei Ausfall der Automatik^dadurch gekennzeichnet, daß in dem zv/eiten Druckraum (26) ein Stellglied (51) angeordnet ist und dieser Druckraum (26) in einen dem Kolben (19) zugeordneten Zwischenraum (37) und einen Zylinderraum (3S) unterteilbar ist und.daß ein die Verbindungen vom Zwischenraum (37) zum Zylinderraum (38) und zum ersten Druckraum (23) steuerndes Ventil (41) angeordnet ist, das mit dem Kolben (19) und dem Stellglied (51) eine ."Folgesteuerung bildet.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Unterteilen des zweiten Druckraumes (26) ein Zusatzkolben (35) in ihm angeordnet ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) als Differentialkolben ausgebildet ist, der an seiner großen wirksamen Fläche (25) einen in den zweiten Druckraum (26) ragenden fortsatz (28) aufweist, auf dem der Zusatzkolben (35) gleitend geführt ist und der eine einen

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Schieber (4I) aufnehmende, zum Stellglied (51) hin offene
Schieberbohrung (29) aufweist.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19), der Zusatzkolben (35) der'Fortsatz (28), der Schieber (4I) und das Stellglied (51) koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4> dadurch
gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben (35) relativ zum Kolben
(19) einen Hub ausführen kann, dessen Größe einen Teilbetrag
des gesamten Hubes des Kolbens (19) ausmacht und daß das

. Stellglied (51) in einem dem Hub des Zusatzkolbens (35) entsprechenden Bereich verstellbar ist,

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (41) von der Kraft einer Feder (42) in eine Aus-' ganges teilung gedruckt wird, in der er den der kleinen wirksamen Fläche (22) des Differentialkolbens zugeordneten ersten
Druckraum (23) absperrt und den Zwischenraum (37) mit dem
Zylinderraum (38) verbindet und daß er mindestens eine Arbeitsstellung aufweist, in der er den Zwischenraum (37) vom Zylinder, raum (38) trennt und mit dem ersten Druckraum (23) verbindet.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (4I) eine Mittelstellung aufweist, in der er den

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Zwischenraum (37) vom ersten Druckraum (23) und vom Zylinderrauia (38) trennt.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (41) als Hohlschieber ausgebildet ist und in Ausgangsstellung an einem fest im Fortsatz (28) angeordneten Anschlag (44) anliegt.

9. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (11) einen im zweiten Druckraum (26) liegenden Anschlag (50) aufweist, und da3 die Ausgangsstellung des Schiebers (41) so gewählt ist, daß bei Anlage des Zusatzkolbens (35) am Anschlag (50) und am Kolben (19) das nicht bestätigte Stellglied (51) am Schieber (41) anliegt.

10. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (12) als 4Wege~3Stellungs-Ventil ausgebildet ist und einen federbelasteten Steuerschieber (67) aufweist, der eine den ersten Druckraum (23) mit der Pumpe (65) und den--zweiten Druckraum (26) mit dem Behälter (66) verbindende Grundstellung (68) aufweist.

11. Stelleinrichtung nach Anspruch-10, dadurch gekennzeichnet, daß dan Stellglied (51) von einer Feder (53) in einer Ruhestellung gehalten ist, in der es an einem Hilfskolben (54)

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■ ORlQiNAL INSPECTED

anliegt und daß der Hilfskolben (54) eine Kammer (57) begrenzt, in deren Verbindung zur Pumpe (65) ein Magnetventil (13) geschaltet ist.

12. Stelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kammer (57) gegenüberliegende Seite des Hilfskolbens (54) mit einem hydraulischen Geber (14) Verbindung hat, dessen Druckkolben (78) über eine Feder (79) mit einem Stößel (81) in Wirkverbindung steht.

13. Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (54) mechanisch, insbesondere über einen Bowdenzug (101), angesteuert wird.

14. Stelleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Steuern von Kolben (19) und Hilfskolben (54) dienendes Magnetventil (103) am Arbeitszylinder (11) angeordnet ist.

15. Stelleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (103) eine 3Wege-3Stellunga-i¹unktion und eine 3Wege-2Stellungs-I¹unktion aufweist.

16. -Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, da¹?) sie zur Verstellung der Löitschaufeln einer Fahrzeugturbine verwendet wird.

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