DE2940403A1

DE2940403A1 - Vorrichtung zur regelung eines stellgliedes, insbesondere zur regelung des hubwerkes eines schleppers, maehdreschers o.dgl.

Info

Publication number: DE2940403A1
Application number: DE19792940403
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer; Heinz 8772 Marktheidenfeld Schulte
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1981-04-09
Also published as: FR2466649B1; IT1128977B; DE2940403C2; IT8068305A0; FR2466649A1; US4677899A

Description

DlPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART ■ HINDENBURGSTRASSE

Potrntanwolt Fl N K ■ D 7300 Enlingen [N»dtor), HlndenburpttroB« U

-A-

4. September 19 79 By P 6563 121.268F

G. L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 8770 Lohr/Main

"Vorrichtung zur Regelung eines Stellgliedes,

insbesondere zur Regelung des Hubwerkes

eines Schleppers, Mähdreschers oder dgl."

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art ist die andere verstellbare Drossel zwischen der Anschlußstelle des Steuerkreises an die zweite Steuereinrichtung und dem Vorratsbehälter angeordnet. Der Steuerkreis weist außerdem noch zwei Festdrosseln auf, von denen jeweils eine zwischen der Druckmittelquelle einerseits und an einer der beiden Steuereinrichtungen andererseits angeschlossen ist. Für die Bewegung des Schiebers des Wegeventiles ist bei dieser Vorrichtung ein Steuerdruck im Steuerkreis notwendig, der abhängig von der Ansprechgenauigkeit des Schiebers ein Mehrfaches von dessen minimalem Ansprechdruck betragen muß, wobei das Produkt aus der Regelgenauigkeit der Vorrichtung in Prozent ausgedrückt und der Multiplikant (das Mehrfache) für den minimalen Ansprechdruck den Betrag 100 ergeben. Es sind also ganz erhebliche Steuerdrücke erforderlich (DE-OS 27 31 164).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei minimalem Steuerdruck hohe Arbeitsdrücke mit hoher Genauig-

13001 5/0599

COPY

- 5 - 4. September 1979 By

P 6563 121.26 8F

keit zu steuern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Für die Bildung des zun vollständigen öffnen des Wegeventiles notwendigen Druckunterschiedes auf den beiden Steuereinrichtunopn Wegeventils (Differenzdruck) werden zwei in Reihe geschaltete verstellbare Drosseln verwendet. Der zwischen den beiden Verstelldrosseln herrschende Druck und damit der Druck in der diese Drosseln verbindenden Leitung nimmt nach Beendigung eines Regelvorganges wieder den Ausgangswert an. Die Durchflußmenge in der Zeiteinheit durch die beiden Verstelldrosseln ist proportional der Regelgröße. Bei der vorgenannten bekannten Vorrichtung ist in ein<~erecelten Zustand der sich an den beiden Steuereinrichtungen einstellende Druck

proportional der Regelgröße. Zum Verstellen des Schiebers im Wegeventil in eine seiner Endlagen reicht ein verhältnismäRHσ geringer Differenzdruck aus. Der minimal mögliche Steuerdruck beträgt etwasmehr als das Doppelte dieses Druckes zum maximalen Verstellen des Schiebers.

Die Merkmale des Anspruches 2 betreffen eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung. Die Drosseln können als Festdrosseln oder als verstellbare Drosseln ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung verstellbarer Drosseln bieten diese eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung des Regelkreises, z. B. zum Justieren des Arbeitspunktes.

Die Merkmale des Anspruches 3 erlauben die Einführung einer zusätzlichen Regelgröße, z. B. bei einem Ackerschlepper die

Regelung der Lage des Pfluges oder der Zugkraft

des Pfluges. Beide Regelgrößen beeinflussen allein oder mit wählbarem Einflußverhältnis das Stellglied.

Eine Möglichkeit zum raschen Verstellen des Schiebers im Wegeventil und damit des Stellgliedes bieten die Merkmale des Anspruches 4. Nach Beendigung der Schnellverstellung wird die vorher eingehaltene Regelgröße wieder angefahren.

130015/0599

—ι

COPY

„ ₆ _ 4. September 1979 By

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zur Regelung des Hubwerkes eines Schleppers als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 und 3 ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei nur der in Fig. 1 rechts neben der gestrichelten Linie A-A befindliche Teil der Schaltung gezeigt ist,

Fig. 4 und 5 je ein Diagramm.

Ein als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 1 ist über eine Leitung 2 mit einem in beiden Richtungen durch Druck betMtigbares 3/3 Wegeventil 3 verbunden. An das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 4 eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 bis zu einem Vorratsbehälter 7 reicht, und über eine Leitung 8 der Vorratsbehälter 7. Die Leitung 4 ist mit einem Druckbegrenzungsventil 9 verbunden, dessen Auslaßseite an den Vorratsbehälter 7 angeschlossen ist. Die Teile 1 bis 9 bilden einen Arbeitskreis 10.

Das Wegeventil 3 hat zum Betätigen seines nicht dargestellten Schiebers beidseitig angeordnete Steuereinrichtungen 11 und 12, die bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel ( Flüssigkeit oder Gas) den Schieber entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern 13, 14 in Richtung des in dem die Steuereinrichtung 11 bzw 12 vorhandenen Pfeiles 15, 15a zu verschieben suchen.Die beiden Steuerfedern 13, 14 suchen bei nicht beaufschlagten Steuereinrichtungen 11, 12 den Schieber in seiner Mittenlage zu halten. An die Steuereinrichtung 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuereinrichtung 12 eine Steuerleitung 17 angeschlossen. Die Steuerleitung 16 steht mit einer Steuerleitung 18 in Verbindung, die an die Druckseite einer Steuerpumpe 19 angeschlossen ist, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 21 ist mit der Steuerleitung 18 verbunden. An die Steuerleitung 18 ist eine Steuerleitung 21 angeschlossen, die zu einer Stelldrossel 22 führt. Von dieser führt

13 0015/0599

- 7 - 25. Sept. 1979 By P 6563 121.268F

eine Steuerleitung 23 zu einer Stelldrossel 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Der Steuerkreis ist mit 29 bezeichnet.

Die Stelldrossel 22 ist als Sollwertgeber ausgebildet und die Stelldrossel 24 als mit dem bewegten Teil des Stellgliedes 1 mechanisch verbundener Regelgrößenaufnehmer. Die Steuereinrichtung 11 hat, um im eingeregelten Zustand Gleichgewicht am Steuerschieber zu erreichen, einen Wirkquerschnitt, der 30 % bis 70 %, vorzugsweise 50 %,· des Wirkquerschnitts der Steuereinrichtung 12 beträgt.

In Fig. 4 ist das durch das Wegeventil 3 hindurchströmende Volumen V in der Zeiteinheit, das von der Pumpe 5 gefördert wird, abhängig von dem auf die Steuereinrichtungen 11, 12 wirkenden Differenzdruck dp eingezeichnet. Wenn sich der Schieber des Wegeventils 3 in Mittelstellung befindet, so muß der Differenzdruck dpmin aufgebracht werden, damit der Schieber seinen neutralen Bereich verläßt und Druckmittel gerade beginnt, durch das Wegeventil 3 hindurchzuströmen.

In Fig. 5 ist die Querschnittesfläche S einer Drossel abhängig von von dem vor der Drossel herrschenden Druck px bei konstantem Förderdruck pmax der Steuerpumpe 19 und dieser Drossel vorgeschalteter Drossel dargestellt. Der verstellbare Querschnitt der Stelldrosseln 22 bis 24 wird wie folgt gewählt. In der Mitte des im wesentlichen geraden Bereiches der in Fig. 5 dargestellten Kurve wird festgestellt, wie groß die Verminderung der Querschnittsfläche dS der Drossel sein muß, um zwischen den Steuereinrichtungen 11, 12 die Druckabweichung dpmin in positivem oder negativem Sinn zu erzeugen.

Die Genauigkeit, mit der der Schieber des Wegeventils 3 auf eine Querschnittsänderung einer oder beider der Stelldrosseln

130015/0599

- 8 - 25. Sept. 1979 By

P 6563 121.26 8F

22, 24 ansprechen muß, hängt von der in Prozent ausgedrückten Genauigkeit G ab. Das Produkt aus dieser Genauigkeit und einem Genauigke its faktor F, mit den» dS multipliziert werden muß, um den für die Steuerung erforderlichen größten Durchflußquerschnitt der Drossel zu erhalten, beträgt 100, d. h. bei einer Genauigkeit von 2 % beträgt der Genauigkeitsfaktor F gleich 50. Die maximal verstellbare Querschnittsfläche der Drossel 22 ergibt sich aus der Summe des für die Steuerung erforderlichen größten Durchflußquerschnittes (F χ dS) und eines jeder Stelldrossel eigenen Minimaldurchflußquerschnittes.

Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Stelldrosseln 22, 24 ergibt sich praktisch eine Proportionalität der Strömungsmenge zur Regelgröße (jeweils im eingeregelten Zustand), wobei sich in der Leitung 23 iwmer der gleiche Druck einstellt.

Als Variante des ersten Ausführungsbeispieles ist in Fig. 1 an die Steuerleitung 16 eine strichpunktiert eingezeichnete Steuerleitung 26 angeschlossen, in der eine mit dem Vorratsbehälter 7 verbundene, ebenfalls strichpunktiert gezeichnete Drossel 27 liegt. Zwischen den Steuerleitungen 16 und 18 befindet sich bei der Variante eine ebenfalls strichpunktiert dargestellte Drossel 28. Dadurch soll der Steuerdruck reduziert werden. Diese Variante der Vorrichtung hat fertigungstechnische Vorteile. Die Steuereinrichtungen 11 und 12 können hierbei gleiche Wirkquerschnitte haben. Die beiden Drosseln 27, 28 können als Festdrosseln oder Stelldrosseln ausgebildet sein. Als Stelldrosseln bieten sie die Möglichkeit einer zusätzlichen Beeinflussung des Steuerkreises 29, insbesondere zum Zwecke des Justierens.

130015/0599

- 9 - 25. Sept. 1979 By

P 6563 121.268F

Die Drosseln 27 und 28 können unterschiedliche Durchflußquerschnitte haben. Wenn der Durchflußquerschnitt der Drossel 27 größer als der Durchflußquerschnitt der Drossel 28 ist, dann liegt der Druck unterhalb der Hälfte des Steuerdruckes und umgekehrt.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugs zeichen versehen. Zwischen die Steuerleitung 23 und die Steuerleitung 17 ist eine Stelldrossel 30 eingeschaltet. An die Steuerleitung 21 ist eine Stelldrossel 31 angeschlossen, die über eine Steuerleitung 32 mit einer Stelldrossel 33 verbunden ist, die über eine Leitung 34 in den Vorratsbehälter 7 mündet. Die Steuerleitung 32 ist über eine Stelldrossel 35 mit der Steuerleitung 17 verbunden. Für die Ausbildung der Stelldrosseln 31 und 33 gelten die gleichen Grundsätze wie für die Ausbildung der Stelldrosseln 22 und 24. Die beiden Stelldrosseln 30 und 35 sind in der Weise mechanisch miteinander verbunden, daß in der einen Steuerendlage der beiden Stelldrosseln 30, 35 die eine Stelldrossel geschlossen und die andere geöffnet ist und in der anderen Steuerendlage umgekehrt. Dazwischen sind sämtliche Zwischenlagen möglich. Die beiden Stelldrosseln 22 und 31 können ebenfalls mechanisch miteinander verbunden sein.

Wenn die Vorrichtung nach Fig. 2 zum Steuern des Hubwerkes eines Schleppers dient, sind die beiden Stelldrosseln 22, 31 mechanisch miteinander verbunden und dienen als Führungsgrößengeber. Die Stelldrossel 24 dient als Regelgrößenaufnehmer für die Regelung der Lage des Hubwerkes und die Stelldrossel 33 als Regelgrößenaufnehmer für die Regelung der Zugkraft des Schleppers oder umgekehrt. Mittels der beiden Stelldrosseln 30, 35 kann der Einfluß der die Lage oder die Zugkraft des Pfluges bestimmenden Regelgröße auf den Regel-

- 10 -

130015/0599

- 10 - 25. Sept. 1979 By

P 6563 121.268F

kreis bestimmt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind ebenfalls dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Teile mit den glei chen Bezugszeichen bezeichnet. In die Steuerleitung 17 ist hier ein 4/3 Wegeventil eingeschaltet, das auch mit der Steuerleitung 21 und mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Das Wegeventil 36 ist von Hand betätigbar.

In der in Fig. 3 dargestellten Steuerlage des Wegeventils 36 ist die Steuerleitung 23 mit der an die Steuerleitung 17 angeschlossenen Steuereinrichtung 12 verbunden. Wird der Schieber in Fig. 3 gesehen gesenkt, so ist die Steuer leitung 21 mit der Steuereinrichtung 12 verbunden, wodurch der Schieber des Wegeventils 3 derart verschoben wird, daß die Pumpe 5 unmittelbar mit dem Stellglied 1 verbunden ist. Nimmt der Schieber ir Wegeventil 36 die andere Lage ein, so wird der Schieber im Wegeventil 3 derart verschoben, daß das Stellglied 1 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Hierdurch kann das Stellglied 1 die eine oder andere Endlage einnehmen, ohne daß an der Einstellung des Führungs- größengebers etwas geändert werden muß. Wird der Schieber des Wegeventiles 36 wieder in seine Mittelstellung gebracht, so wird die vorherige Regelgröße wieder eingeregelt.

Die Regelgröße kann auch als Istwert und die Führungsgröße als Sollwert bezeichnet werden.

130015/0599

Leerseite

Claims

DlPL-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE

Pohtntonwolt FINK- D 7300 Esslingen (Nxjier). Hli»d«nburgitro8« 44

4. September 1979 By P 6563 121.26 8F

G. L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 8770 Lohr/Main

Ansprüche

1/ Vorrichtung zur Regelung eines Stellgliedes abhängig von Regelgröße und Führungsgröße, insbesondere zur Regelung eines.einem Schlepper, einer Dreschmaschine oder dgl. zugehörigen Hufrwerkes, mit einem Arbeitskreis, der ein in zwei Richtungen druckbetätigbares Wegeventil aufweist, mit einem zum Betätigen des Wegeventils dienenden, mit einer Druckmittelquelle verbundenen Steuerkreis, der an die beiden Steuereinrichtungen des Wegeventils angeschlossen ist und zwei verstellbare Drosseln aufweist, von denen eine zwischen einem Vorratsbehälter und der Anschlußstelle des Steuerkreises an eine der beiden Steuereinrichtungen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere verstellbare Drossel (22) zwischen der Druckmittelquelle (19) und der Anschlußstelle (17) des Steuerkreises (29) an die Steuereinrichtung (12) angeordnet ist, an die auch die andere Drossel (24) angeschlossen ist, daß die beiden hintereinander geschalteten Drosseln den gleichen maximalen D.urchflußquerschnitt aufweisen und in gleicher Weise verstellbar sind und daß der maximale Durchflußquerschnitt durch die Verstelldrosseln in der Weise gewählt wird, daß zu einem vorbestimmten Mindestverstelldruck (dpmin), auf die der Schieber des Wegeventils (3) erst anspricht, aus einem im wesentlichen

130015/0599

ORIGINAL INSPECTED

- 2 - 4. Septe^iber 1979 By

P 6563 121.26 8F

geradlinigen Abschnitt eines die Abhängigkeit des Druckes von dem Querschnitt der Verstelldrossel zeigenden Diagramms (Fig. 5) die minimal notwendige Querschnittsändprunrr ^_or Verstelldrossel entnommen und mit einem voropsehpnpn «onai faktor (F) mulipliziert wird, der sich aus dem Ouotjp.ntpn der Zahl 1OO und der gewünschten in Prozent ausgedrückten Genauigkeit (G) ergibt, wozu noch der für eine Drossel erforderliche Minimalquerschnitt addiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Druckmittelquelle (19) und der anderen Anschlußstelle (16) des Steuerkreises sowie zwischen dieser Anschlußstelle und dem Vorratsbehälter (7) je eine Drossel (27, 28) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsleitung (23) der mit der ersten Anschlußstelle (17) verbundenen, hintereinander geschalteten Verstelldrosseln (22, 24) über eine Verstelldrossel (30) mit dieser Anschlußstelle verbunden ist, daß eine Verbindungsleitung (32) zweier ebenfalls hintereinander geschalteter und an die gleiche Steuerleitung (21) angeschlossener Verstelldrosseln (31, 33) über eine andere Verstelldrossel (35) mit der gleichen Anschluß stelle (17) verbunden ist und daß die beiden der Anschlußstelle benachbarten Verstelldrosseln (30, 35) im umgekehrten Betätigungssinne mechanisch miteinander gekoppelt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet , daß zwischen die Anschlußstelle (17) an der ersten Steuereinrichtung (12) des Wegeventils (3) und die die beiden hintereinander geschalteten Verstelldrosseln (22, 24) verbindende Leitung ein Wegeventil (36) eingeschaltet ist, mit dem die Anschlußstelle (17)

130015/0599

- 3 - 4. September 1979 By

P 6563 121.268F

mit der Verbindungsleitung (23) verbindbar oder eine der beiden Verstelldrosseln umgehbar ist.

-A-

130015/0599