DE3106086A1

DE3106086A1 - "vorrichtung zum regeln eines stellgliedes, insbesondere zum regeln des hubwerkes eines schleppers, maehdreschers o.dgl."

Info

Publication number: DE3106086A1
Application number: DE19813106086
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8770 Lohr-Wombach Kauß; Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US4510847A; IT1154447B; FR2508116B2; IT8267085A0; GB2094030A; DE3106086C2; FR2508116A2; GB2094030B

Description

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

PqfwitonwoU FINK-D 7300 Etriingtn |N«dtor), Hlndttibufflilrofi« 44

3. Januar 1981 Sc P 6674 121.315F

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

"Vorrichtung zum Regeln eines Stellgliedes, insbesondere zum Regeln des Hubwerkes eines Schleppers, Mähdreschers oder dgl."

(Zusatz zu Patent... (Patentanmeldung P 29 40 403.3))

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der Vorrichtung nach dem Hauptpatent die Aufgabe

zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen bei der beide Steuereinrichtungen des Wegeventils nach Belieben beeinflußt werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 oder 2 erfindungsgemäß gelöst. Da beide Steuereinrichtungen des Wegeventils nach Belieben beeinflußbar sind, ist es z.B. möglich die eine Steuereinrichtung entsprechend der Lage des Stellgliedes und die andere Steuereinrichtung entsprechend der auf das Stellglied wirkenden Kraft zu regeln.

Beim Gegenstand des Anspruches 2 ist die Ansprechbarkeit des Druckverhältnisventiles einstellbar. Bei hoher Ansprechempfindlichkeit ist der Einfluß einer der Führungsgrößen ausgeschaltet. Bei starker Dämpfung des Druckverhältnisventiles kann sich eine Querschnittsveränderung der vierten

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oder zweiten Sollwert Drossel voll auf den Steuerkreis auswirken.

Beim Gegenstand des Anspruches h wird in geöffnetem Zustand der Umgehungsdrosseln der Einfluß auf die jeweils zugeordnete Steuereinrichtung dem jeweiligen Querschnitt der Umgehungsdrosseln entsprechend gedämpft, wobei die Dämpfung so weit gehen kann, daß die Steuereinrichtung praktisch wirkungslos ist. Vorzugsweise sind die Umgehungsdrosseln dort vorgesehen, wo die Ausübung einer bestimmten Kraft durch das Stellglied die Steuereinrichtung des Wegeventils beeinflußt.

Die Merkmale des Anspruches 6 dienen zu eirier schnellen Betätigung des Stellgliedes, wobei zugleich der Zufluß von Druckmittel aus der dem Steuerkreis zugeordneten Druckmittelquelle abgeschaltet werden kann, um die Verlustleistung zu vt-rringern.

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 Ausführungsbeispiel
Fig. 2 u. 3 je ein Diagramm

Fig. 1 u. 5 je eine erste und zweite Abwandlung des Ausführungsbeispieles.

Ein als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 1 ist über eine Leitung 2 mit einem in beiden Richtungen durch Steuerdruck betätigbaren 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. Das Wegeventil 3 ist über eine

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Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. 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 oder 14 in Richtung des in der jeweiligen Steuereinrichtung 11 bzw. 12 eingezeichneten Pfeiles 15, 15a zu verschieben suchen. Die beiden Steuerfedern 13, 14 suchen bei nicht beaufschlagten StdÜör* einrichtungen 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. Eine Steuerleitung 18 ist an die Druckseite einerSteuerpumpe 19 angeschlossen, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 18a ist mit der Steuerleitung 18 verbunden. An die Steuerleitung 18 ist über ein 272-Wegeventil 37 eine Steuerleitung 21 angeschlossen, die zu einer Stelldrossel 22 führt. Von dieser führt eine Steuerleitung 23 zu einer Stelldrossel 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 7 verbünden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Mit der Steuerleitung 16 sind über die Steüerleitung 26 zwei Stelldrosseln 27 und 28 verbunden, von denen jeweils die andere Seite der Stelldrossel 27 an den Vorratsbehälter 7 und der Stelldrossel 28 an die Steuerleitung 21 angeschlossen ist. Der Steuerkreis ist mit 29 bezeichnet.

Die Stelldrosseln 22 und 28, deren Stellglieder mittels eines mechanischen Gliedes 43 in gegenläufiger Weise miteinander verbunden sind, sind als Sollwertgeber ausgebildet und die Stelldrosseln 24 und 27 als mit dem bewegten Teil des Stellgliedes 1 mechanisch verbundene Regelgrößenaufnehmer (Istwertgeber). Die Steuereinrichtung 11 hat, um im

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eingeregelten Zustand Gleichgewicht am Steuerschieber zu erreichen, vorzugsweise den Wirkquerschnitt der Steuereinrichtung 12.

In Fig. i 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 riiuß der Differenzdruck dpmin aufgebracht werden, damit der Schieber seinen neutralen Bereich verläßt und Druckmittel gerade beginnt durch das Wegeventil 3 hindurchzuströmen.

In Fig. 3 ist die Querschnitfesfläche 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. 3 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 22, 24 ansprechen muß, hängt von der in Prozent ausgedrückten Genauigkeit G ab.'Das Produkt aus dieser Genauigkeit und einem Genau!gkeitsfaktor F, mit dem 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.

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Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Stel!drosseln «· 24 ergibt sich praktisch eine Proportionalität der Strömungsmenge zur Regelgröße (jeweils la eingeregelten Zustand), "obei «ich _ln de,. _{Leltung 23} _i

stellt.

Den Drosseln 27 und 28 ist jeweils eine Umgehungsdrossel 39 bzw. 40 parallel geschaltet. Die Stelleinrichtungen der beiden Drosseln 39, iJO sind durch ein mechanisches Glied 41 derart miteinander verbunden, daß die beiden Umgehungsdrosseln 39, 40 nur gemeinsam in gleichem Sinne betätigt werden können. Beim öffnen der Drosseln 39 und 40 wird der Einfluß der Drosseln 27, 28 zunehmend geringer.

Zwischen die Steuerleitungen 18 und 21 ist ein Schaltventil 37 eingeschaltet, mit dem die Verbindung zwischen der Steuerpumpe 19 und dem Steuerkreis 29 nach Belieben hergestellt oder getrennt werden kann.·

Ein zweites Schaltventil 38 ist mit seinen drei Anschlußstellen mit je einer der Leitungen 16, 17 bzw. 21 verbunden. In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Steuergliedes des Schaltventiles 38 sind die Leitungen 16, 17 und 21 voneinander getrennt. In den beiden anderen Steuerlagen des Steuergliedes des zweiten Schaltventiles 38 ist die Leitung 21 entweder mit der Leitung 16 oder mit der Leitung 17 verbunden.

Das zweite Schaltventil 38 dient als Schnellschalter, mit dem eine rasche Betätigung des Stellgliedes 1 erzielbar ist. Hiermit kann eine der Steuereinrichtungen 11, 12 auf Steuerdruck geschaltet werden, wodurch dem Stellglied 1 sehr schnell Druckmittel zugeführt und dieses damit schnell betätigt wird. Der Zufluß von Druckmittel zu dem Steuerkreis 29 wird durch Schließen des Schaltventils 37 unterbrochen,

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wenn das Stellglied 1 ausreichend betätigt, das heißt im Grenzfall der Arbeitskolben von dessen Arbeitszylinder ganz ein- oder ganz ausgefahren ist. Wenn das Steuerglied des Steuerventils 38 wieder seine in der Zeichnung dargestellte Lage eingenommen hat, wird das Schaltventil 37 ebenfalls wieder in seine in der Zeichnung dargestellte Lage gebracht.

Die beiden Umgehungsdrosseln 39, 40 können ganz geschlossen oder gemeinsam bis zu einem vorher bestimmten Durchflußquerschnitt geöffnet werden. Sie dämpfen den auf die Steuereinrichtung 11 wirkenden Einfluß der Steuerdrosseln 27 und und können diesen in ganz geöffnetem Zustand ganz ausschalten. Mit Hilfe der Umgehungsdrosseln 39, 40 sind auch Zwischenwerte einstellbar.

Wenn die Umgehungsdrosseln 39_f 40 fehlen, kann gemäß Fig. die Drossel 28 als Druckverhältnisventil 28a ausgebildet sein, das den Druck in der Steuereinrichtung 11 unabhängig vom Öffnungsquerschnitt der Drossel 27 auf einem bestimmten, z.B. halben Steuerdruck hält. Durch Einbau einer einstellbaren Drossel 44 in die Steuerleitung des Druckverhältnisventiles 28a ist dessen Ansprechempfindlichkeit einstellbar. Bei hoher Ansprechempfindlichkeit ist der Einfluß des auf die Steuereinrichtung einwirkenden Istwertgebers ausgeschaltet. Bei geringer Ansprechempfindlichkeit des Druckverhältnisventiles kann sich eine Querschnitsänderung der Drossel 27 voll auf den Steuerkreis 29 auswirken. Mit der Dämpfung der Ansprechempfindlichkeit des Druckverhältnisventiles 28a kann der jeweilige Anteil der Einwirkung des Stellgliedes 1 auf den Steuerkreis 29 bestimmt werden.

Bei einer anderen Variante des Ausführungsbeispieles sind gemäß Fig. 5 die Umgehungsdrosseln 39, 40 durch ein Druckverhältnisventil 45 ersetzt, das nach Art eines 3/3-Proportionalventiles ausgebildet ist, dessen Steuereinrichtung 47 eine kleinere Druckfläche als dessen Steuereinrichtung

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hat, wobei die Druckfläche der Steuereinrichtung 47 vorzugsweise halb so groß wie die Druckfläche der Steuereinrichtung 48 ist. Die Steuereinrichtung 47 ist an die Steuerleitung angeschlossen, die auch zu einer Anschluß stelle des Druckverhältnisventiles 45 geführt ist. Die zweite Steuereinrichtung 48 ist mit einer zweiten Anschlußstelle des Druckverhältnisventiles 45 sowie über eine einstellbare Drosselstelle 46 mit der Steuerleitung 16 verbunden. Eine dritte Anschlußstelle des Druckverhältnisventiles ist über eine Leitung 49 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Bei offener Drossel 46 wirkt das Druckverhältnisventil 45 auf die Steuereinrichtung 11 des Wegeventils 3 ohne daß die Drosseln 27, 28 zur Wirkung kommen. Jede Verstellung der Drosseln 27 und 28 wird durch das Druckverhältnisventil 45 ausgeglichen. Je stärker die einstellbare Drosselstelle 46 zur Wirkung kommt, desto geringer ist der Einfluß des Druckverhältnisventiles 45.auf die Steuereinrichtung 11.

Die Regelgröße kann auch als Istwert und die Führungsgröße als Sollwert bezeichnet werden. Bei einer praktischen Ausbildung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 beeinflussen die Stelldrosseln 22, 24 die Hublage des Hubwerkes eines Schleppers, wogegen die Stelldrosseln 27 und 28 dessen Zugkraft beeinflussen.

Leerseite

Claims

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSUNGEN BE! STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE

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G.L. Rexroth GmbH, Jahnstrasse, 8770 Lohr/Main Ansprüche

.J Vorrichtung zum Regeln eines Stellgliedes (1) abhängig von Regelgröße und Führungsgröße, insbesondere zum Regeln eines einem Schlepper, einer Dreschmaschine oder dgl. zugehörigen Hubwerkes, mit einem Arbeitskreis (10), der ein in zwei Richtungen druckbetätigbares Wegeventil (3) aufweist, mit einem zum Betätigen des Wegeventils dienenden, mit einer Druckmittelquelle (19) verbundenen Steuerkreis (29), der an die beiden Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils angeschlossen ist und zwei verstellbare, an die Anschlußstelle des Steuerkreises an eine der beiden Steuereinrichtungen angeschlossene Drosseln (22, 2*0 aufweist, von denen die erste Drossel (24) noch an einen Vorratsbehälter (7) und die zweite Drossel (22) noch an die Druckmittelquelle (19) angeschlossen ist, wobei die beiden hintereinander geschalteten Drosseln jeweils den gleichen maximalen Durchflußquerschnitt aufweisen und in gleicher Weise verstellbar sind, wobei der maximale Durchflußquerschnitt durch die beiden Drosseln in der Weise gewählt wird, daß zu einem vorbestimmten Mindestverstelldruck (dpmin), auf den der Schieber des Wegeventils (3) erst anspricht, aus einem im wesentlichen geradlinigen Abschnitt eines die

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Abhängigkeit des Druckes von dem Querschnitt der Drossel zeigenden Diagramms (Fig. 3) die minimal notwendige Querschnittsänderung der Drossel entnommen und mit einem vorgesehenen Genauigkeitsfaktor (F) multipliziert wird, der sich aus dem Quotienten aus der Zahl 100 und der gewünschten in Prozent ausgedrückten Genauigkeit (G) ergibt, wozu noch der für eine Drossel erforderliche Minimalquerschnitt addiert wird, und wobei zwischen der Druckmittelquelle und der anderen Steuereinrichtung (11) sowie zwischen dieser Steuereinrichtung und dem Vorratsbehälter (7) je eine Drossel (27, 28) angeordnet ist, nach Patent...-(Patentanmeldung P 29 ¹JO 403.3), dadurch.

gekennzeichnet , daß die dritte und vierte Drossel (27, 28) jeweils als verstellbare Drossel ausgebildet ist, wobei diese beiden hintereinander geschalteten Drosseln jeweils den gleichen Durchflußquerschnitt aufweisen und in gleicher Weise verstellbar sind und wobei der maximale Durchflußquerschnitt der dritten.und vierten Drossel in gleicher Weise wie der Durchflußquerschnitt der ersten und zweiten Drossel gewählt wird.

Vorrichtung zum Regeln eines Stellgliedes (1) abhängig von Regelgröße und Führungsgröße, insbesondere zum Regeln eines einem Schlepper, einer Dreschmaschine oder dgl. zugehörigen Hubwerkes, mit einem Arbeitskreis (10), der ein in zwei Richtungen druckbetätigbares Wegeventil (3) aufweist, mit einem zum Betätigen des Wegeventils dienenden, mit einer Druckmittelquelle (19) verbundenen Steuerkreis (29), der an die beiden Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils angeschlossen ist und zwei verstellbare, an die Anschlußstelle des Steuerkreises an eine der beiden Steuereinrichtungen angeschlossene Drosseln (22, 24) aufweist, von denen die erste Drossel (24) noch an einen Vorratsbehälter (7) und die zweite Drossel (22) noch an die Druckmittelquelle (19) angeschlossen ist, wobei die beiden hintereinander geschalteten Drosseln

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jeweils den gleichen maximalen Durchflußquerschnittaufweisen und in gleicher Weise verstellbar sind, wobei der maximale Durchflußquerschnitt durch die beiden Drosseln in der Weise gewählt wird, daß zu einem vorbestimmten Mindestverstelldruck (dpmin), auf den der Schieber des Wegeventils (3) erst anspricht, aus einem im wesentlichen geradlinigen Abschnitt eines die Abhängigkeit des Druckes von dem Querschnitt der Drossel zeigenden Diagramms (Fig. 3) die minimal notwendige Querschnittsänderung der Drossel entnommen und mit einem vorgesehenen Genauigkeitsfaktor (F) multipliziert wird, der sich aus dem Quotienten aus der Zahl 100 und der gewünschten in Prozent ausgedrückten Genauigkeit (G) ergibt, wozu noch der für eine Drossel erforderliche Minimalquerschnitt addiert wird, und wobei zwischen der Druckmittelquelle und der anderen Steuereinrichtung (11) sowie zwischen dieser Steuereinrichtung und dem Vorratsbehälter (7) je eine Drossel (27, 28) angeordnet ist, nach Patent... . (Patentanmeldung P 29 ²JO 403.3), dadurch gekennzeichnet , daß eine der miteinander verbundenen und der jeweiligen Steuereinrichtung (11, 12) zugeordneten zweiten und vierten Drosseln (22, 28) als Druckverhältnisventil ausgebildet ist, das den Druck der ihm zugeordneten Steuereinrichtung (11, 12) unabhängig vom Öffnungsquerschnitt der der gleichen Steuereinrichtung zugeordneten und mit dem Vorratsbehälter (7) verbundenen Drossel (2¹J₁ 27) auf gleichem Steuerdruck hält und dessen Ansprech- und Regelverhalten nach Belieben einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstelleinrichtungen der zweiten und der vierten Drossel (22, 28) in gegenläufiger Weise mechanisch miteinander verbunden sind.

H. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

-¹J- 3. Januar 1981 Sc P 6674 121.315F

dadurch gekennzeichnet , daß den an eine der Steuereinricchtungen (11, 12) des Wegeventils (3) angeschlossenen beiden Drosseln (22, 2¹J; 28, 27) je eine Umgehungsdrossel (¹JO, 39) parallel geschaltet ist und daß die beiden Umgehungsdrosseln mittels einer mechanischen Verbindung (¹JI) gemeinsam betätigbar sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch ge kennzeichnet , daß den an eine der Steuereinrichtungen (11,12) des Wegeventils (3) angeschlossenen Drosseln (22, 2¹J; 28, 27) ein Druckverhältnisventil (^5) parallel geschaltet ist, dessen Steuereinrichtungen ungleiche Druckflächen aufweisen und von dem die Steuereinrichtung mit der kleineren Druckfläche mit der Druckseite der Steuerpumpe (19) und die Steuereinrichtung mit der größeren Druckfläche über eine einstellbare Drossel (¹Jo) mit einer der Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils (3) verbunden ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle (19) und dem Steuerkreis (29) ein diese Verbindung nach Belieben trennendes oder nach Belieben herstellbares erstes Schaltventil (37) geschaltet ist, daß die beiden Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils (3) jeweils für sich an ein zweites Schaltventil (38) angeschlossen sind, das mit einem dritten Anschluß an die Verbindung zwischen den beiden jeweils einer der Steuereinrichtungen (11, 12) zugeordneten Sollwert-Drosseln (22, 28) angeschlossen ist, daß mit dem zweiten Schaltventil jeweils eine dieser Drosseln umgehbar ist und daß die beiden Schaltventile derart mechanisch gekoppelt sind, daß bei der Umgehung einer der beiden Drosseln die Verbindung zur Druckmittelquelle unterbrochen s^ein kann.