DE3140397C2

DE3140397C2 - Pilot-controlled device for load-independent regulation of a pressure medium flow proportional to an electrical input signal

Info

Publication number: DE3140397C2
Application number: DE19813140397
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Heiser; Volkmar Dipl Ing Leutner; Berthold Ing Grad Pfuhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-10
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2001-10-11
Also published as: DE3140397A1; JPS5872702A; JPH0517402B2

Description

Die Erfindung geht aus von einer vorgesteuerten Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal nach der im Oberbegriff des An spruchs 1 näher angegebenen Gattung.The invention is based on a pilot-controlled device load-independent control of a pressure medium flow proportional to an electrical input signal according to that in the preamble of An Proverb 1 specified genus.

Es wurde bereits eine solche Vorrichtung in einer älteren Anmeldung nach DE 30 40 521 A1 vorgeschlagen, bei der die Ventilmittel als ein Volumenstromsensor in Form eines 2-Wege-Einbauventils ausgebildet sind. An dessen Ventilkörper wird der Hub über einen elektromechani schen Wegaufnehmer erfaßt und in einer elektrischen Ansteuereinrich tung zum Ansteuern eines elektrohydraulischen Proportional-Druckre gelventils verarbeitet. Letzteres steuert ein Stellglied derart, daß der über den Volumenstromsensor fließende Druckmittelstrom propor tional zur Größe eines elektrischen Eingangssignals steuerbar ist und sie mit relativ geringem baulichen Aufwand auch zur Beeinflus sung der Maximalleistung herangezogen werden kann. Dabei ist für die Strom-, Druck- und Leistungsregelung nur ein einziges elektromecha nisches Proportional-Druckregelventil notwendig. Der Nachteil der genannten Vorrichtung liegt jedoch in der hohen Anforderung an die Reibungsarmut des Volumenstromsensors, sowie in der dadurch begrenz ten Meßgenauigkeit. Such a device has already been used in an earlier application proposed according to DE 30 40 521 A1, in which the valve means as a Volume flow sensor designed in the form of a 2-way cartridge valve are. At its valve body, the stroke is via an electromechanical cal displacement transducers detected and in an electrical control device device for controlling an electro-hydraulic proportional pressure control processed gel valve. The latter controls an actuator such that the pressure medium flow flowing through the volume flow sensor proportions tionally controllable to the size of an electrical input signal and they can also be influenced with relatively little structural effort maximum power can be used. It is for the Current, pressure and power control only one electromecha Proportional pressure regulator necessary. The disadvantage of mentioned device is, however, in the high demands on the Low friction of the volume flow sensor, as well as limited by it accuracy of measurement.

Ferner ist aus der DE 29 52 083 A1 eine Regeleinrichtung für eine verstellbare Pumpe mit einer in der Förderleitung angeordneten Meß drossel bekannt, deren Druckdifferenz an einem Pumpenregler wirksam wird. Mit dieser Regeleinrichtung ist auch eine kombinierte Strom- und Druckregelung möglich, wobei entsprechend den beiden Funktionen zwei teuere, elektrofluidische Proportional-Regelventile verwendet werden. Vorteilhaft bei solchen Regeleinrichtungen ist, daß sie auch noch in Bereichen mit maximalem Durchfluß und maximalem Druck verhältnismäßig genau arbeiten. Von Nachteil ist jedoch der hohe Aufwand für zwei Proportionalventile.Furthermore, DE 29 52 083 A1 describes a control device for a adjustable pump with a measuring arranged in the delivery line throttle known, the pressure difference effective at a pump regulator becomes. This control device is also a combined one Current and pressure control possible, according to the two Functions two expensive, electro-fluid proportional control valves be used. An advantage of such control devices is that they also in areas with maximum flow and maximum Work pressure relatively accurately. However, the disadvantage is high effort for two proportional valves.

Weiterhin ist aus der DE 24 61 521 A1 eine vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal bekannt, dessen elektrische An steuereinrichtung zwei Sollwerteingänge aufweist. Hier dienen die Sollwerteingänge zur Einstellung der Größe des Volumenstroms und dessen Richtung, während eine kombinierte Druck-Strom-Regelung nicht vorgesehen ist.Furthermore, DE 24 61 521 A1 describes a pilot-controlled device proportional to the load-independent control of a pressure medium flow known to an electrical input signal, the electrical An Control device has two setpoint inputs. Here they serve Setpoint inputs for setting the volume flow rate and its direction, while a combined pressure-flow control is not is provided.

Ferner wird in der Druckschrift "technica 8/1980, Seiten 601 bis 605", insbesondere auf Seite 104 in Fig. 9 auf eine Vorrichtung mit kombinierter Druck-Strom-Regelung hingewiesen, die jedoch für jede Funktion ebenfalls ein Proportionalventil erfordert.Furthermore, in the publication "technica 8/1980, pages 601 to 605", in particular on page 104 in FIG. 9, reference is made to a device with combined pressure-flow control which, however, also requires a proportional valve for each function.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal für eine kombinierte Strom-Druck-Regelung möglichst einfach so auszubilden, daß deren statisches und dynamisches Verhalten weiter verbessert wird. Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von der gattungsbildenden vorge steuerten Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1. The object of the invention is to provide a pilot-controlled device for load-independent control of a pressure medium flow proportional to an electrical input signal for a combined Current-pressure control as simple as possible so that their static and dynamic behavior is further improved. This task is solved starting from the generic controlled device by the characteristic features of the An saying 1.

Auf diese Weise wird eine vorgesteuerte Vorrichtung erreicht, die unter Vermeidung der Nachteile die Vorteile beider Systeme in sich vereinigt, indem sie eine kombinierte Strom-Druck-Regelung mit einem einzigen elektrofluidischen Proportional-Druckregelventil erlaubt und ohne Volumenstromsensor auskommt. Durch die Verwendung eines vom Proportional-Druckregelventil hydraulisch angesteuerten Drosselven tils werden die Probleme mit dem Reibungseinfluß in einem Meßglied ausgeschaltet. Ferner läßt sich eine genauere Regelung von Druckmit telstrom und dessen Druck erreichen, vor allem wenn diese maximale Werte aufweisen. Weiterhin ist bei dieser Vorrichtung eine flexibel einstellbare, universelle Leistungsregelung möglich. Zudem können für diese Vorrichtung Standardkomponenten verwendet werden, insbe sondere Schieber- oder Blockeinbauventile, was einen geringen bau lichen Aufwand begünstigt.In this way, a pilot-controlled device is achieved while avoiding the disadvantages, the advantages of both systems in themselves united by using a combined flow-pressure control with a only electro-fluid proportional pressure control valve allowed and works without a volume flow sensor. By using one of the Proportional pressure control valve with hydraulically controlled throttle valves tils are the problems with the influence of friction in a measuring element switched off. Furthermore, a more precise regulation of Druckmit telstrom and its pressure, especially when this maximum Have values. Furthermore, this device is flexible adjustable, universal power control possible. You can also standard components are used for this device, in particular special slide or block installation valves, what a small construction favored effort.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange gebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbil dung gemäß Anspruch 9, wodurch sich trotz der sehr begrenzten Durch flußkapazität des Proportional-Druckregelventils mit ihm Ventile größerer Nennweite ansteuern lassen, wobei kurze Stellzeiten er reicht werden. Während im Großsignalbereich das Volumenstromsignal des Proportional-Druckregelventils erheblich verstärkt wird, arbei tet es im Kleinsignalbereich mit seiner hohen, eigenen Dynamik ohne Parallelschaltung des Hilfsventils. Die Genauigkeit der Druckrege lung kann noch erhöht werden, wenn das elektrofluidische Proportio nal-Druckregelventil gemäß Anspruch 10 in einen zusätzlichen Lage regelkreis geschaltet wird.The measures listed in the subclaims provide for partial further developments and improvements in claim 1 given device possible. Training is particularly advantageous dung according to claim 9, whereby despite the very limited through Flow capacity of the proportional pressure control valve with it valves Have a larger nominal size controlled, with short operating times be enough. While in the large signal range the volume flow signal of the proportional pressure regulating valve is considerably strengthened it is in the small signal range with its own high dynamic without Parallel connection of the auxiliary valve. The accuracy of the pressure rain can be increased if the electro-fluidic proportion nal pressure control valve according to claim 10 in an additional position control loop is switched.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenTwo embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained in more detail. Show it

Fig. 1 ein erstes Ausführungs beispiel in einer sehr einfachen Schaltungsausführung, Fig. 1 shows a first execution example in a very simple circuit design,

Fig. 2 ein Durchfluß-Druck-Diagramm der Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 is a flow pressure diagram of the device of FIG. 1 and

Fig. 3 den hydraulischen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels in vereinfachter Darstel lung. Fig. 3 shows the hydraulic part of a second embodiment in a simplified representation.

Description of the embodiments

Die Fig. 1 zeigt eine vorgesteuerte Vorrichtung 10 zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms pro portional zu einem elektrischen Eingangssignal. Sie weist eine verstellbare Druckmittel-Versorgungseinrichtung 11 auf, an deren Ausgang 12 eine Förderleitung 13 angeschlos sen ist. Die Druckmittel-Versorgungseinrichtung 11 be steht in an sich bekannter Weise aus einer Verstellpumpe 14, die Druckmittel aus einem Tank 15 saugt und der ein Regelventil 16 zugeordnet ist, das über einen Steueran schluß 17 ansteuerbar ist. In die Förderleitung 13 ist ein hydraulisch angesteuertes Drosselventil 18 geschaltet, das die Förderleitung 13 in einen Zulauf 19 und in einen Ab lauf 21 unterteilt. Das Drosselventil 18 ist als 4-Wege ventil ausgebildet, das neben den Anschlüssen 22, 23 für den Zulauf 19 bzw. den Ablauf 21 einen Steueranschluß 24 sowie einen Rücklaufanschluß 25 aufweist. Der Steueran schluß 24 ist über eine erste Steuerverbindung 26 mit dem Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11 verbunden und der Rücklaufanschluß 25 ist zum Tank 15 entlastet. Das Drosselventil 18 hat einen stetig verstellbaren Ventilkör per 27, der von einer Feder 28 sowie vom Druck in einem ersten Steueranschluß 29 in Richtung einer Arbeitsstellung 31 belastet wird. Auf seiner gegenüberliegenden Seite ist der Ventilkörper 27 vom Druck in einem zweiten Steueran schluß 32 in Richtung einer Sperrstellung 33 belastet. In der Sperrstellung 33 sind der Zulauf 19 und der Ablauf 21 voneinander getrennt, während die erste Steuerverbindung 26 zum Tank 15 ent lastet wird. In der Arbeitsstellung 31, die sich über einen bestimmten Hubbereich des Ventilkörpers 27 er streckt, wobei die Verbindung zwischen den Anschlüssen 22 und 23 proportional zur Auslenkung mehr oder weniger stark aufgesteuert wird, ist der Rücklaufanschluß 25 blockiert. Ferner wird in dieser Arbeitsstellung 31 der Ablauf-Anschluß 23 stets mit dem Steueranschluß 24 ver bunden. Der zweite Steueranschluß 32 steht über einen Steuerkanal 34 mit dem Zulauf 19 in Verbindung. Der erste Steueranschluß 29 des Drosselventils 18 ist über eine Steuerleitung 35 mit dem hydraulischen Eingang eines elektrohydraulischen Proportional-Druckregelventils 36 verbunden, dessen Ventilglied von einem Proportionalmag neten 37 angesteuert wird. Ferner steht die Steuerleitung 35 über eine Drosselstelle 38 mit dem Zulauf 19 in Ver bindung. Der Ventilkörper 27 des Drosselventils 18 ist mit einem elektromechanischen Wegeaufnehmer 39 gekoppelt, der proportional zur Auslenkung des Ventilkörpers 27 elektrische Signale an einen Eingang 41 einer elektri schen Ansteuereinrichtung 42 gibt. Fig. 1 shows a pilot operated device 10 for load-independent control of a pressure medium flow per proportional to an electrical input signal. It has an adjustable pressure medium supply device 11 , at the output 12 of a delivery line 13 is ruled out. The pressure medium supply device 11 be in a known manner from a variable displacement pump 14 , which sucks pressure medium from a tank 15 and which is assigned a control valve 16 , the circuit 17 can be controlled via a Steueran. In the delivery line 13 , a hydraulically controlled throttle valve 18 is connected, which divides the delivery line 13 into an inlet 19 and from a run 21 . The throttle valve 18 is designed as a 4-way valve which, in addition to the connections 22 , 23 for the inlet 19 and the outlet 21, has a control connection 24 and a return connection 25 . The Steueran circuit 24 is connected via a first control connection 26 to the control connection 17 of the supply device 11 and the return connection 25 is relieved to the tank 15 . The throttle valve 18 has a continuously adjustable Ventilkör by 27 , which is loaded by a spring 28 and the pressure in a first control connection 29 in the direction of a working position 31 . On its opposite side, the valve body 27 is loaded by the pressure in a second Steueran circuit 32 in the direction of a blocking position 33 . In the blocking position 33 , the inlet 19 and the outlet 21 are separated from each other, while the first control connection 26 to the tank 15 is relieved. In the working position 31 , which extends over a certain stroke range of the valve body 27 , the connection between the connections 22 and 23 being opened more or less in proportion to the deflection, the return connection 25 is blocked. Furthermore, the drain port 23 is always connected to the control port 24 in this working position 31 . The second control connection 32 is connected to the inlet 19 via a control channel 34 . The first control connection 29 of the throttle valve 18 is connected via a control line 35 to the hydraulic input of an electrohydraulic proportional pressure control valve 36 , the valve member of which is controlled by a proportional solenoid 37 . Furthermore, the control line 35 is connected via a throttle point 38 to the inlet 19 in United. The valve body 27 of the throttle valve 18 is coupled to an electromechanical position transducer 39 which, in proportion to the deflection of the valve body 27, gives electrical signals to an input 41 of an electrical control device 42 .

Die elektrische Ansteuereinrichtung 42, die zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 dient, hat einen ersten Ein gang 43 zur Eingabe des Sollwertes für die Druckmittelmenge. Das dort eingegebene Sollwertsignal wird über eine erste Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 geführt, deren Ausgang 45 mit dem nicht invertierenden Eingang 46 eines ersten Dif ferenzverstärkers 47 verbunden ist. Der invertierende Ein gang 48 erhält ein lageabhängiges Signal vom Istwertein gang 41. Das Ausgangssignal des ersten Differenzverstär kers 47 wird einer zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49 eingegeben. Das Spannungssignal an deren Ausgang 51 wird über einen Verstärker 52 in ein entsprechendes Strom signal umgewandelt, das am Ausgang 53 zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 abgenommen werden kann. Ein Steuereingang 54 an der zweiten Begrenzer-Schaltvorrich tung 49 steht mit einem zweiten Eingang 55 in Verbindung, der zur Eingabe eines Sollwerts für die Druckbegrenzung des Druckmittelstroms dient. Die Signale vom Istwert-Ein gang 41 sowie vom Ausgang 51 der zweiten Begrenzer-Schalt vorrichtung 49 werden einem Multiplizierglied 56 eingegeben, dessen Ausgang 57 mit dem invertierenden Ein gang 58 eines zweiten Differenzverstärkers 59 in Verbin dung steht. Der nicht invertierende Eingang 61 hat Ver bindung mit einem dritten Eingang 62, in den der Sollwert für die Leistung eingegeben wird. Das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers 59 wird an einen Steueran schluß 63 der ersten Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 ge legt.The electrical control device 42 , which serves to control the proportional magnet 37 , has a first input 43 for entering the setpoint for the pressure medium quantity. The setpoint signal entered there is passed through a first limiter switching device 44 , the output 45 of which is connected to the non-inverting input 46 of a first differential amplifier 47 . The inverting input 48 receives a position-dependent signal from the actual value input 41 . The output signal of the first differential amplifier 47 is input to a second limiter switching device 49 . The voltage signal at the output 51 is converted via an amplifier 52 into a corresponding current signal, which can be removed at the output 53 to control the proportional magnet 37 . A control input 54 on the second limiter Schaltvorrich device 49 is connected to a second input 55 , which is used to enter a setpoint for the pressure limitation of the pressure medium flow. The signals from the actual value input 41 and from the output 51 of the second limiter switching device 49 are input to a multiplier 56 , the output 57 of which is connected to the inverting input 58 of a second differential amplifier 59 . The non-inverting input 61 has a connection to a third input 62 , into which the nominal value for the power is entered. The output signal of the second differential amplifier 59 is connected to a control connection 63 of the first limiter switching device 44 .

Die Wirkungsweise der Vorrichtung 10 wird wie folgt er läutert:
Im folgenden wird zuerst auf die Regelung der Durchfluß menge eingegangen, wobei die Verstellpumpe 14 einen Druck mittelstrom erzeugt, der über den Zulauf 19 und das Dros selventil 18 in den Ablauf 13 und weiter zu einem nicht näher gezeichneten hydraulischen Verbraucher fließt. Da bei herrsche am Ausgang 12 der Verstellpumpe 14 der Pum pendruck und im Ablauf 13 ein Lastdruck. Ferner herrscht im Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11 ein Reglerdruck, der zusammen mit der Kraft einer Reglerfeder 64 entgegen dem Pumpendruck auf das Regelventil 16 ein wirkt. Im Arbeitsbetrieb herrscht am Regelventil 16 ein Regeldruckgefälle, das sich aus der Differenz von Pumpendruck minus Reglerdruck ergibt, das somit von der Kraft der Reglerfeder 64 abhängt und vor allem kon stant ist. Nun ist aber in Arbeitsstellung 31 des Ven tilkörpers 27 der Steueranschluß 17 der Versorgungsein richtung 11 über die Steuerverbindung 26 und den Steu eranschluß 24 am Drosselventil 18 mit dem Ablauf 21 verbunden. Es gilt daher in erster Näherung, daß der Reglerdruck dem Lastdruck gleicht. Daraus ergibt sich aber auch, daß das in Arbeitsstellung 31 über den Ven tilkörper 27 wirksame Druckgefälle zwischen Zulauf 19 und Ablauf 21 dem Regeldruckgefälle gleicht und damit ebenfalls konstant ist. Ist aber das Druckgefälle kon stant, so ist die über das Drosselventil 18 in den Ab lauf 13 fließende Druckmittelmenge proportional zu dem vom Ventilkörper 27 jeweils aufgesteuerten Durchfluß querschnitt. Letzterer wiederum ist proportional zu dem vom Ventilkörper 27 ausgeführten Hub und damit auch pro portional zum elektrischen Ausgangssignal des Wegauf nehmers im Istwert-Eingang 41 der elektrischen Ansteuer einrichtung 42. Daraus ergibt sich auch, daß die in den Ablauf fließende Druckmittelmenge nur abhängig ist von der Größe des Hubes des Ventilkörpers 27. Der Ventil körper 27 selbst liegt aber in einem Lageregelkreis, wobei der elektromechanische Wegaufnehmer 39 ein ent sprechendes elektrisches Signal an den Istwert-Eingang 41 meldet. Dieses Istwertsignal wird im ersten Differenz verstärker 47 mit dem entsprechenden Sollwertsignal für die Menge am ersten Eingang 43 verglichen und die sich daraus ergebende Differenzspannung wird nach Umwandlung im Verstärker 52 in ein proportionales Stromsignal am Ausgang 53 zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 37 benutzt. Proportional zur Größe dieses Stromsignales steuert das Druckregelventil 36 den hydraulischen Druck in der Steuerleitung 35, wodurch der Ventilkörper 27 so lange vorgesteuert wird, bis die Regelabweichung zu Null wird. Der Ventilkörper 27 befindet sich dann in seiner gewünschten Lage, in der die zum Ablauf 13 fließende Druckmittelmenge proportional ist zur Größe des elek trischen Eingangssignals am ersten Eingang 43 für die Menge. Es sei dabei unterstellt, daß die erste und zwei te Begrenzer-Schalteinrichtung 44, 49 noch nicht zur Wirkung kommen.The operation of the device 10 is explained as follows:
In the following, the regulation of the flow rate will be dealt with first, the variable displacement pump 14 generating a pressure medium flow which flows through the inlet 19 and the throttle valve 18 in the outlet 13 and further to a hydraulic consumer (not shown). Since prevail at the output 12 of the variable displacement pump 14, the pump pressure and in the outlet 13 a load pressure. Furthermore, there is a regulator pressure in the control connection 17 of the supply device 11, which acts together with the force of a regulator spring 64 against the pump pressure on the regulating valve 16 . In working mode, there is a control pressure gradient on the control valve 16 , which results from the difference between the pump pressure minus the control pressure, which thus depends on the force of the control spring 64 and, above all, is constant. Now, however, in the working position 31 of the valve body 27, the control connection 17 of the supply device 11 is connected via the control connection 26 and the control connection 24 on the throttle valve 18 to the outlet 21 . It is therefore a first approximation that the regulator pressure equals the load pressure. It also follows that the effective pressure drop between inlet 19 and outlet 21 in working position 31 via valve body 27 is equal to the control pressure drop and is therefore also constant. However, if the pressure drop is constant, the amount of pressure medium flowing through the throttle valve 18 into the flow 13 is proportional to the cross section controlled by the valve body 27 . The latter in turn is proportional to the stroke carried out by the valve body 27 and thus also proportional to the electrical output signal of the displacement sensor in the actual value input 41 of the electrical control device 42 . It also follows that the quantity of pressure medium flowing into the outlet is only dependent on the size of the stroke of the valve body 27 . The valve body 27 itself lies in a position control loop, with the electromechanical displacement sensor 39 reporting a corresponding electrical signal to the actual value input 41 . This actual value signal is compared in the first differential amplifier 47 with the corresponding setpoint signal for the amount at the first input 43 and the resulting differential voltage is used after conversion in the amplifier 52 into a proportional current signal at the output 53 to control the proportional magnet 37 . Proportional to the magnitude of this current signal, the pressure control valve 36 controls the hydraulic pressure in the control line 35 , as a result of which the valve body 27 is piloted until the control deviation becomes zero. The valve body 27 is then in its desired position in which the amount of pressure medium flowing to the outlet 13 is proportional to the size of the electrical input signal at the first input 43 for the amount. It is assumed that the first and two te limiter switching devices 44 , 49 are not yet effective.

Steigt oder fällt hierbei der Lastdruck im Ablauf 13 infolge unterschiedlicher Belastung des angeschlossenen Verbrauchers, so wird durch entsprechende Ausgleichsbe wegungen des Regelventils 16 die Verstellpumpe stets so gesteuert, daß der Druckabfall über das Drosselventil 18 konstant bleibt. Mit der Vorrichtung 10 kann somit eine lastunabhängige Regelung des Druckmittelstroms proportio nal zum jeweiligen elektrischen Signal am Eingang 43 erreicht werden, wie dies in Fig. 2 durch die Durch flußkennlinien 69 veranschaulicht ist.If the load pressure in the outlet 13 rises or falls as a result of different loads on the connected consumer, the variable displacement pump 16 is always controlled by appropriate compensation movements so that the pressure drop across the throttle valve 18 remains constant. With the device 10 , a load-independent control of the pressure medium flow proportional to the respective electrical signal at the input 43 can thus be achieved, as is illustrated in FIG. 2 by the flow characteristics 69 .

Neben der geschilderten Mengenregelung kann darüber hinaus mit der Vorrichtung 10 eine zusätzliche Drucksteuerung vorgenommen werden. Dies wird vor allem durch die Art der hydraulischen Verschaltung von Druckregelventil 36 mit Drosselventil 18 und mit Versorgungseinrichtung 11 in Kombination mit der hierfür speziell ausgebildeten elek trischen Ansteuereinrichtung 42 erreicht. Wie bereits er wähnt, ist der vom Druckregelventil 36 gesteuerte Vorsteu erdruck in der Steuerleitung 35 proportional zur Größe des Stromsignals am elektrischen Ausgang 53. Da fernerhin die Druckabfälle im Drosselventil 18 sowie über die Drossel stelle 38 bei definierten Arbeitsstellungen des Ventil körpers 27 konstant sind, gilt ferner auch, daß das Strom signal am Ausgang 53 proportional ist zum Reglerdruck am Steueranschluß 17 der Versorgungseinrichtung 11. Wenn man nun für das Drosselventil 18 den gleichen Arbeitsbereich wählt wie für das Regelventil 16, dann gilt auch, daß der Regeldruck im Steueranschluß 29 dem Lastdruck im Ablauf 13 gleicht. Daraus ergibt sich wiederum, daß der Last druck im Ablauf 13 proportional ist zum Stromsignal am Ausgang 53. Man erhält somit bei vorliegender Schaltung gleichzeitig elektrische Signale sowohl für die Durch flußmenge als auch für den Druck. Da das Stromsignal am Ausgang 53 proportional ist zum Spannungssignal am Aus gang 51 der zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49, kann durch einfache Begrenzung der Größe dieses Signals am Ausgang 51 auch der Druck in seiner Höhe begrenzt werden. Durch Eingabe entsprechender Sollwertsignale am zweiten Eingang 55 läßt sich somit die Druckhöhe in beliebiger Weise begrenzen, wie dies in dem Diagramm nach Fig. 2 beispielsweise durch die Druckkennlinien 71 veranschau licht ist.In addition to the quantity control described, the device 10 can also be used to carry out an additional pressure control. This is achieved primarily by the type of hydraulic connection of pressure control valve 36 with throttle valve 18 and with supply device 11 in combination with the specially designed electrical control device 42 . As he already mentioned, the pilot pressure in the control line 35 controlled by the pressure control valve 36 is proportional to the magnitude of the current signal at the electrical output 53 . Furthermore, since the pressure drops in the throttle valve 18 and via the throttle position 38 at defined working positions of the valve body 27 are constant, it also applies that the current signal at the output 53 is proportional to the controller pressure at the control connection 17 of the supply device 11 . If one now selects the same working range for the throttle valve 18 as for the control valve 16 , then it also applies that the control pressure in the control connection 29 is equal to the load pressure in the outlet 13 . This in turn shows that the load pressure in the process 13 is proportional to the current signal at the output 53 . In this circuit, electrical signals are thus obtained both for the flow rate and for the pressure. Since the current signal at the output 53 is proportional to the voltage signal at the output 51 of the second limiter switching device 49 , the amount of the pressure can also be limited by simply limiting the size of this signal at the output 51 . By entering appropriate setpoint signals at the second input 55 , the pressure level can thus be limited in any way, as is illustrated in the diagram according to FIG. 2, for example by the pressure characteristic curves 71 .

Übersteigt beispielsweise der Lastdruck im Ablauf 13 den am Eingang 55 vorgegebenen Sollwert für den Druck, so erhöht sich auch der Druck am Anschluß 17, was über das Regelventil 16 die Pumpe 14 zur Abgabe eines größeren För derstromes in die Leitung 19 veranlaßt. Dadurch steigt der Druck in der Leitung 19 und über die Verbindungslei tung 34 auch am Anschluß 32 des Drosselventiles 18 und versucht dieses in Schließrichtung zu verstellen. Wäre nun die Lageregelung des Drosselventils 18 durch die Begren zerschaltung 49 nicht beeinträchtigt, würde sich das er zeugte elektrische Fehlersignal am Ausgang des Regelver stärkers (erster Differenzverstärker) 47 über die Begrenzerschaltung 49 auf den Verstärker 52 und das Druckregelventil 36 durchsetzen. Über den auf diese Weise erhöhten Druck am Anschluß 29 des Drosselventils 18 käme es zu einem neuen stationären Zu stand bei unveränderter Öffnung des Drosselventils 18 trotz angestiegenen Druckes in der Leitung 21 und 19. For example, if the load pressure in the outlet 13 exceeds the setpoint for the pressure specified at the inlet 55 , the pressure at the connection 17 also increases , which causes the pump 14 to deliver a larger flow into the line 19 via the control valve 16 . As a result, the pressure in line 19 and via the connecting line 34 also increases at the connection 32 of the throttle valve 18 and attempts to adjust this in the closing direction. If the position control of the throttle valve 18 were not adversely affected by the limiter circuit 49 , the electrical error signal he generated at the output of the control amplifier (first differential amplifier) 47 would prevail via the limiter circuit 49 on the amplifier 52 and the pressure control valve 36 . About the increased pressure in this way at the port 29 of the throttle valve 18 would come to a new stationary to stand with unchanged opening of the throttle valve 18 despite increased pressure in the line 21 and 19th

Sobald aber am Ausgang 51 der Begrenzerschaltung 49 sich das konstante Signal an den Eingang 54 durchsetzt, also dann, wenn der Lastdruck in der Leitung 21 größer ist als dieses sein zugehöriges Sollwertsignal, kann das Druck regelventil 36 den zur Aufrechterhaltung der Position von Drosselventil 18 erforderlichen erhöhten Druck nicht auf bringen, das Drosselventil 18 verändert solange seine Po sition in Schließrichtung, bis ein neuer stationärer Zu stand eintritt, bei den der Lastdruck in der Leitung 21 dem Sollwert am Eingang 55 entspricht.However, as soon as the constant signal at the input 54 asserts itself at the output 51 of the limiter circuit 49 , that is, when the load pressure in the line 21 is greater than this associated setpoint signal, the pressure control valve 36 can be used to maintain the position of the throttle valve 18 Do not bring increased pressure, the throttle valve 18 changes its position in the closing direction until a new stationary condition occurs, at which the load pressure in line 21 corresponds to the setpoint at input 55 .

Neben der geschilderten Strom- und Druck-Regelung kann mit der Vorrichtung 10 darüber hinaus eine Leistungs regelung vorgenommen werden, da man bei der Vorrichtung 10 gleichzeitig elektrische Signale für die Durchfluß menge und den Druck erhält. Werden zu diesem Zweck in dem Multiplizierglied 56 das durchflußabhängige Signal am Istwert-Eingang 41 und das druckabhängige Signal am Ausgang 51 der zweiten Begrenzer-Schaltvorrichtung 49 miteinander multipliziert, so ergibt sich am Ausgang 57 ein Signal, das proportional ist zur abgegebenen Lei stung bestehend aus Druckmittelmenge im Ablauf 21 mal dem jeweiligen Lastdruck. Dieser Istwert für die Lei stung wird nun im zweiten Differenzverstärker 59 mit einem Sollwert am Eingang 62 für die Leistung verglichen. Bei zu hohem Wert des Druckes wirkt dann ein Fehlersig nal des Differenzverstärkers 59 am Steueranschluß 63 der ersten Begrenzer-Schaltvorrichtung 44 und begrenzt da durch die Menge. Auf diese Weise kann die abgegebene Lei stung auf einen konstanten, beliebigen Wert begrenzt wer den.In addition to the current and pressure control described, a power control can also be carried out with the device 10 , since the device 10 simultaneously receives electrical signals for the flow rate and the pressure. For this purpose, in the multiplier 56, the flow-dependent signal at the actual value input 41 and the pressure-dependent signal at the output 51 of the second limiter switching device 49 are multiplied together, so there is a signal at the output 57 , which is proportional to the output Lei consisting of Pressure medium quantity in the discharge 21 times the respective load pressure. This actual value for the power is now compared in the second differential amplifier 59 with a target value at the input 62 for the power. If the value of the pressure is too high, then an error signal of the differential amplifier 59 acts on the control connection 63 of the first limiter switching device 44 and limits it by the amount. In this way, the power output can be limited to a constant, arbitrary value.

Die Fig. 3 zeigt einen Teil der zweiten Vorrichtung 80, die sich vor allem durch eine geänderte hydraulische An steuerung des Drosselventils unterscheidet, wodurch auch Drosselventile größerer Nennweite mit kurzen Stellzeiten steuerbar sind. Die Vorrichtung 80 unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 wie folgt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In die Steuerleitung 35 ist zwischen den ersten Steueranschluß 29 am Drosselventil 18 und die Drosselstelle 38 eine Hilfs drossel 81 geschaltet. Die an dieser Hilfsdrossel 81 auf tretende Druckdifferenz wird über Steuerleitungen 82, 83 auf Steueranschlüsse 84, 85 eines hydraulisch vorgesteuer ten 3/3-Wegeventils 86 geleitet. Das Wegeventil 86 hat einen federzentrierten Steuerschieber 87, der eine mittige Sperrstellung 88, eine linke Entlastungsstellung 89 sowie eine rechte Durchgangsstellung 91 aufweist. Das Wegeventil 86 ist mit einem Zulaufanschluß 92 mit dem Zulauf 19, mit einem Rücklaufanschluß 93 mit dem Tank 15 und mit einem Ver braucheranschluß 94 mit dem ersten Steueranschluß 29 des Drosselventils 18 verbunden. Fig. 3 shows a part of the second device 80 , which differs primarily by a modified hydraulic control of the throttle valve, whereby throttle valves of larger nominal width can be controlled with short operating times. The device 80 differs from the device 10 according to FIG. 1 as follows, the same parts being provided with the same reference numerals. In the control line 35 , an auxiliary throttle 81 is connected between the first control connection 29 on the throttle valve 18 and the throttle point 38 . The pressure difference occurring at this auxiliary throttle 81 is passed via control lines 82 , 83 to control connections 84 , 85 of a hydraulically piloted 3/3-way valve 86 . The directional control valve 86 has a spring-centered control slide 87 , which has a central blocking position 88 , a left relief position 89 and a right passage position 91 . The directional control valve 86 is connected to an inlet connection 92 with the inlet 19 , with a return connection 93 with the tank 15 and with a consumer connection 94 with the first control connection 29 of the throttle valve 18 .

Die Wirkungsweise der hydraulischen Ansteuerung bei der Vor richtung 80 wird wie folgt erläutert: Bei der hydraulischen Vorsteuerung des Drosselventils 18 mit Hilfe des Druckregel ventils 36 fließt ein Steuerölstrom vom Zulauf 19 über die Drosselstelle 38 und die Hilfsdrossel 81 zum ersten Steuer anschluß 29 hin oder es fließt ein Steuerölstrom vom ersten Steueranschluß 29 über die Hilfsdrossel 81 und das geöffnete Druckregelventil 36 zum Tank 15. Die Durchflußkapazität des proportional arbeitenden Druckregelventils 36 ist relativ klein. Wird nun mit einem solchen Druckregelventil 36 ein Drosselventil 18 vorgesteuert, das eine große Nennweite auf weist und dadurch einen großen Stellkolben hat, so können hierbei Stellzeiten von mehreren 100 msec auftreten, die nicht immer erwünscht sind. Um bei solchen Verhältnissen Stellzeiten von insbesondere weniger als 100 msec zu errei chen, wird das Volumensignal des Druckregelventils 36 mit Hilfe der Hilfsdrossel 81 und des 3/3-Wegeventils 86 ver stärkt. Solange das Druckregelventil 36 im Kleinsignalbe reich arbeitet, ist die an der Hilfsdrossel auftretende Druck differenz zu gering und das Wegeventil 86 nimmt seine Sperr stellung 88 ein. Dadurch wird das Regelventil 36 allein wirk sam und zwar mit seiner eigenen, hohen statischen Genauig keit, die nicht durch Zwischenschaltung einer Stufe ver mindert wird. Arbeitet das Druckregelventil 36 dagegen im Großsignalbereich, so erzeugt der durch die Hilfsdros sel 81 fließende Steuerölstrom eine Druckdifferenz, die den federgefesselten Steuerschieber 87 so auslenkt, daß der jeweilige Steuerölstrom entsprechend verstärkt wird. Fließt der Steuerölstrom über die Hilfsdrossel 81 hin zum Steueranschluß 29 am Drosselventil 18, so schaltet der Steuerschieber 87 in seine Durchgangsstellung 91, wodurch ein paralleler Steuerölstrom unmittelbar vom Zu lauf 19 über das Wegeventil 86 zum ersten Steueranschluß 29 gelangt. Fließt ein Steuerölstrom in umgekehrter Weise vom ersten Steueranschluß 29 über die Hilfsdrossel 81 und das Druckregelventil 36 zum Tank, so schaltet der Steuerschieber 87 in die Entlastungsstellung 89, wodurch ein paralleler Steuerölstrom vom ersten Steueranschluß 29 über das Wegeventil 86 zum Tank 15 fließt. Auf diese Weise wird bei im Großsignalbereich arbeitenden Druck regelventil 36 das Volumenstromsignal wesentlich ver stärkt, wobei die Verstärkung den Faktor 10 erreichen kann. Auf diese Weise lassen sich Ventile großer Nenn größe mit Druckregelventilen mit kleiner Durchflußkapa zität ansteuern, wobei sich relativ kurze Stellzeiten realisieren lassen. Selbstverständlich ist diese Art der Ansteuerung nicht auf eine Anwendung bei einem Drossel ventil begrenzt, sondern kann auch auf andere hydraulisch angesteuerte Ventile mit ähnlichem Sachverhalt angewandt werden.The operation of the hydraulic control in front of device 80 is explained as follows: In the hydraulic pilot control of the throttle valve 18 with the help of the pressure control valve 36 , a control oil flow flows from the inlet 19 via the throttle point 38 and the auxiliary throttle 81 to the first control port 29 or it a control oil flow flows from the first control connection 29 via the auxiliary throttle 81 and the open pressure control valve 36 to the tank 15 . The flow capacity of the proportional pressure control valve 36 is relatively small. If a throttle valve 18 , which has a large nominal diameter and thereby has a large actuating piston, is now pilot-controlled with such a pressure control valve 36 , actuating times of several 100 msec may occur, which are not always desirable. In order to achieve actuating times of less than 100 msec in such conditions, the volume signal of the pressure control valve 36 is strengthened with the aid of the auxiliary throttle 81 and the 3/3-way valve 86 . As long as the pressure control valve 36 works in the small signal range, the pressure difference occurring at the auxiliary throttle is too small and the directional control valve 86 takes its blocking position 88 . As a result, the control valve 36 is effective alone and with its own high static accuracy, which is not reduced by the interposition of a step. On the other hand, the pressure control valve 36 works in the large signal range, so that the control oil flow flowing through the auxiliary throttles 81 produces a pressure difference which deflects the spring-loaded control slide 87 in such a way that the respective control oil flow is amplified accordingly. If the control oil flow flows through the auxiliary throttle 81 towards the control connection 29 on the throttle valve 18 , the control slide 87 switches to its through position 91 , whereby a parallel control oil flow passes directly from the run 19 via the directional control valve 86 to the first control connection 29 . If a control oil flow flows in the opposite manner from the first control connection 29 via the auxiliary throttle 81 and the pressure control valve 36 to the tank, the control slide 87 switches to the relief position 89 , as a result of which a parallel control oil flow flows from the first control connection 29 via the directional control valve 86 to the tank 15 . In this way, when the pressure control valve 36 is operating in the large signal range, the volume flow signal is significantly increased, the gain being able to reach a factor of 10. In this way, valves of large nominal size can be controlled with pressure control valves with a small flow capacity, and relatively short actuation times can be achieved. Of course, this type of control is not limited to an application in a throttle valve, but can also be applied to other hydraulically controlled valves with a similar situation.

Ferner kann die Druckmittel-Versorgungseinrichtung anstelle einer Verstellpumpe mit Regler auch aus einer Konstantpumpe mit einem zugeordneten Umschaltventil gebildet werden, wobei der Umschaltschieber einerseits vom Pumpendruck und auf seiner federbelasteten Seite vom Lastdruck beaufschlagt werden kann. Auch kann das Dros selventil 18 mit umgekehrter Wirkrichtung, also drucklos geschlossen, ausgebildet sein. Auch eignet sich die ge zeigte Vorrichtung zur Überwachung des Wirkungsgrades bzw. des Verschleißes, wenn durch geeignete Maßnahmen die Eingangs- und die Ausgangsleistung elektronisch ver glichen werden.Furthermore, the pressure medium supply device can also be formed from a constant pump with an associated changeover valve instead of a variable displacement pump with regulator, the changeover slide being able to be acted upon by the pump pressure on the one hand and by the load pressure on its spring-loaded side. Also, the Dros selventil 18 can be formed with the reverse direction of action, ie closed without pressure. The device shown is also suitable for monitoring the efficiency or wear and tear if the input and output power are electronically compared by suitable measures.

Claims

1.Pre-controlled device for load-independent control of a pressure medium flow proportional to an electrical input signal, with valve means switched between an inlet and an outlet, the position of the associated, movable valve body is measured and input as an electrical signal to an electrical control device which is used for control serves a single proportional valve, wherein the control device has at least two setpoint inputs for the size of the pressure medium flow and for its pressure and has an electrical output assigned to two control functions, the electrical output signal of which controls an electro-fluidic proportional pressure control valve, as well as with one Inlet connected, adjustable pressure medium supply device, characterized in that

- That the valve means are designed as a proportionally working throttle valve ( 18 ),
- That the throttle valve ( 18 ) is provided for controlling the size and pressure of the pressure medium flow and is fluidly controlled by the proportional pressure control valve ( 36 )
- And that in a working position ( 31 ) of the throttle valve ( 18 ), the pressure medium supply device ( 11 ) via a control connection ( 26 ) is connected to the drain ( 21 ).

2. Pilot-controlled device according to claim 1, characterized in that the valve body ( 27 ) of the throttle valve ( 18 ) from the pressure in a first control connection ( 29 ) and from a spring ( 28 ) in the direction of a flow of the inlet ( 19 ) to the drain ( 13 ) is more heavily loaded on controlling working position ( 31 ), while an opposite, second control connection ( 32 ) with the inlet ( 19 ) connec tion, the pressure of the valve body ( 27 ) in the direction of a blocking position ( 33 ) .

3. Pilot-operated device according to claim 1 or 2, characterized in that the load pressure in the outlet ( 21 ) to the pressure medium-Ver supply device ( 11 ) leading control connection ( 26 ) from the throttle valve ( 18 ) is controllable.

4. Pilot-operated device according to claim 3, characterized in that the throttle valve ( 18 ) this load pressure control connection ( 26 ) in its working position ( 31 ) keeps open and in the blocking position ( 33 ) the control connection ( 26 ) to the tank ( 15th ) relieved.

5. Pilot-operated device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrical input ( 53 ) of the proportional pressure control valve ( 36 ) is preceded by a second limiter switching device ( 49 ) limiting its input signal, the control input ( 54 ) is connected to the setpoint input ( 55 ) for the pressure and the input of which receives the output signal of a first differential amplifier ( 47 ) operating as a control amplifier, which from an position-dependent output signal ( 41 ) of a throttle valve ( 18 ) assigned to the electromechanical displacement sensor ( 39 ) and a setpoint signal ( 43 ) dependent on the setpoint for the fluidic current is formed.

6. Pilot-controlled device according to claim 5, characterized in that the electrical output signal of the displacement sensor ( 39 ) and the output signal ( 51 ) of the second limiter switching device ( 49 ) are fed to a multiplier element ( 56 ), the output ( 57 ) of which inverting input ( 58 ) of a second differential amplifier ( 59 ) is connected, the non-inverting input ( 61 ) of which is connected to a third setpoint input ( 62 ) for the power, and that the output signal of the second differential amplifier ( 59 ) is a first limiter -Switching device ( 44 ) controls which is connected downstream of the first setpoint input ( 43 ) for the volume flow and upstream of the first differential amplifier ( 47 ).

7. Pilot-operated device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure medium supply device ( 11 ) as a variable displacement pump ( 14 ) with an associated control valve ( 16 ) is formed.

8. Pilot-controlled device according to one of claims 1 to 6, there characterized in that the pressure medium supply device as Constant pump is designed with an associated switching valve.

9. Pilot-controlled device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the control line ( 35 ) from the inlet ( 19 ) via a throttle point ( 38 ) to the controlled control connection ( 29 ) of the throttle valve ( 18 ) between the control connection ( 29 ) and the throttle point ( 38 ) an auxiliary throttle ( 81 ) is connected, the pressure difference with sufficient size a directional valve ( 86 ) so steu ert that it flows in addition to the over the auxiliary throttle ( 81 ) to the control connection ( 29 ) or away from it Control oil flows each parallel, amplifying control oil flows on the directional control valve ( 86 ) from the inlet ( 19 ) to the control port ( 29 ) or to the tank relieving controls and blocks these connections at pressure difference in the small signal range.

10. Pilot-controlled device according to one of claims 1 to 9, there characterized in that the proportional pressure control valve in one additional position control loop is switched.