DE3224189A1 - HYDRAULIC SYSTEM WITH ELECTRICAL PROPORTIONAL CONTROL - Google Patents
HYDRAULIC SYSTEM WITH ELECTRICAL PROPORTIONAL CONTROLInfo
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Description
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Dr.-Ing. H. Liska Mßhlstrafc 22, MOO MHidien SeDr.-Ing. H. Liska Mßhlstrafc 22, MOO MHidien Se
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Hydraulisches System mit elektrischer Proportionalsteuerung Hydraulic system with electrical proportional control
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System mit elektrischer ProportionalsteuerungThe invention relates to a hydraulic system with electrical proportional control
mit einem hydraulischen Servoventil, das eine Steuerkammer und ein hydraulisches Steuerventil für die Modulierung des Druckes in der Steuerkammer beinhaltet, wobei das Steuerventil folgende Teile umfaßtwith a hydraulic servo valve that has a control chamber and a hydraulic control valve for the modulation of the pressure in the control chamber, the control valve comprising the following parts
— einen Ventilkörper mit- a valve body with
— einer Leitung, die mit der Steuerkammer kommuniziert und über eine Drosselöffnung mit einer Fluiddruckquelle verbunden ist,A line which communicates with the control chamber and is connected to a fluid pressure source via a throttle opening is,
— einer Auslaßöffnung, die mit einem Abflußbehälter verbindbar ist- An outlet opening which can be connected to a drainage container is
— und einem Durchgang zur Verbindung der genannten Leitung mit der Auslaßöffnung,- and a passage for connecting said line to the outlet opening,
— ein Verschlußglied, das mit einem in dem Ventilkörper im Bereich des genannten Durchganges ausgebildeten Sitz zusammenwirkt,- A closure member with one in the valve body the seat formed in the area of said passage cooperates,
— einen Elektromagneten mit- an electromagnet with
— einem Anker, der mit dem Ventilkörper fest verbunden ist,- an armature that is firmly connected to the valve body,
-- einer Wicklung- one winding
— und einem beweglichen Kern, der das Verschlußglied mit einer der Intensität des durch die Wicklung fließenden Stromes proportionalen Kraft in seine Schließstellung gegen den Sitz drückt.- And a movable core, which the closure member with one of the intensity of the flowing through the winding Current pushes proportional force in its closed position against the seat.
Solche Steuerventile werden in Geräten unterschiedlicher Art angewendet, z.B. in Pressen, Werkzeugmaschinen, Maschinen zur Gummibearbeitung, metallurgischen Anlagen,Maschinen zur Kunststoffbearbeitung und allgemein in allen Fällen, in denen eine Druckmodulation in einem hydraulischen Kreis gewünscht wird.Such control valves are used in devices of various types, e.g. in presses, machine tools, machines for rubber processing, metallurgical plants, machines for plastic processing and in general in all Cases where pressure modulation in a hydraulic circuit is desired.
Mit Steuerventilen der beschriebenen Art läßt sich durch Änderung der Intensität des Speisestromes der Wicklung des Elektromagneten eine porportionale Änderung des Druckes in der Steuerkammer des Servoventils erzielen. Die Änderung der Stromintensität bewirkt nämlich eine proportionale Änderung der Kraft, mit welcher das Verschlußglied, das die Verbindung der genannten Leitung mit dem Abflußbehälter steuert, gegen seinen Sitz gedrückt wird.With control valves of the type described, by changing the intensity of the feed current of the winding of the Electromagnets achieve a proportional change in pressure in the control chamber of the servo valve. The change namely, the current intensity causes a proportional change in the force with which the closure member that the Connection of said line to the drainage tank controls, is pressed against his seat.
Die bekannten Steuerventile zur Druckmodulation besitzen jedoch eine vergleichsweise komplizierte Konstruktion,sind kostenaufwendig, schwer und sperrig. Sie eignen sich deshalb schlecht für die Verwendung in der Automobiltechnik und insbesondere z.B. in Bremssystemen, in Kraftübertragungssystemen und in Speisesystemen für Fahrzeugmotoren.The known control valves for pressure modulation, however, have a comparatively complicated construction expensive, heavy and bulky. They are therefore poorly suited for use in automotive technology and in particular, for example, in braking systems, in power transmission systems and in feed systems for vehicle engines.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System mit elektrischer Porportionalsteuerung zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Nachteile beseitigt sind.The invention is based on the object of creating a hydraulic system with electrical proportional control, in which the aforementioned disadvantages are eliminated.
Ausgehend von einem System der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst,Based on a system of the type described above this task is solved by
- daß der mit dem Verschlußglied zusammenwirkende Sitz in einer Zone des Ventilkörpers liegt, die sich im Innern des Ankers des Elektromagneten befindet,- That the seat cooperating with the closure member lies in a zone of the valve body which is in the interior of the armature of the electromagnet is located,
- und daß das Ventilglied unmittelbar von dem beweglichen Kern des Elektromagneten angetrieben ist.- and that the valve member is driven directly by the movable core of the electromagnet.
Ein Ventil mit diesen Merkmalen besitzt'eine einfachere Struktur, besteht aus weniger Einzelteilen, läßt sich ko-A valve with these characteristics has a simpler one Structure, consists of fewer individual parts, can be
stengünstiger herstellen, ist weniger sperrig und leichter im Vergleich zu bekannten Ventilen dieser Art. Bei diesen bekannten Ventilen liegt nämlich der Sitz für das Verschlußglied, das die Verbindung mit dem Abflußbehälter steuert,in einer Zone des Ventilkörpers, die sich außerhalb des Ankers des Elektromagneten befindet, und das mit dem Sitz zusammenwirkende Verschlußglied wird von dem beweglichen Kern des Elektromagneten indirekt über Elemente gesteuert, die axial zwischen dem beweglichen Kern und dem Verschlußglied angeordnet sind.Produce cheaper, is less bulky and lighter compared to known valves of this type. In these known valves is namely the seat for the closure member that connects to the drainage container controls, in a zone of the valve body, which is located outside of the armature of the electromagnet, and that with the seat cooperating closure member is from the movable core of the electromagnet indirectly via elements controlled axially between the movable core and the closure member.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.Advantageous refinements and developments of the invention are the subject matter of the subclaims, to which herewith express reference is made to shorten the description.
Gemäß einer dieser Weiterbildungen befindet sich der Teil des Ventilkörpers, der aus dem Elektromagneten herausragt in einem in dem Körper des hydraulischen Servoventils gebildeten Sitz und bildet somit die Verbindung des Servoventils mit dem Steuerventil.According to one of these developments, the part of the valve body that protrudes from the electromagnet is located in a seat formed in the body of the hydraulic servo valve and thus forms the connection of the servo valve with the control valve.
Infolge der genannten Eigenschaften erfüllt der Ventilkörper des Steuerventils gleichzeitig mehrere Funktionen: Er bildet sowohl den eigentlichen Ventilkörper, (in dem die genannte Leitung und der Sitz für das Verschlußglied ausgebildet sind), als auch das Verbindungselement mit dem Servoventil. Außerdem besteht der Ventilkörper des Steuerventils vorzugsweise aus ferromagnetischem Material und zieht damit den beweglichen Kern des Elektromagneten bei Erregung der Wicklung an.As a result of the properties mentioned, the valve body fulfills of the control valve has several functions at the same time: It forms both the actual valve body (in which the named line and the seat for the closure member are formed), as well as the connecting element with the Servo valve. In addition, the valve body of the control valve is preferably made of ferromagnetic material and thus attracts the moving core of the electromagnet when the winding is excited.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings:
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles des hydraulischen Systems gemäß der Er- Fig. 1 shows a partial section of a first embodiment of the hydraulic system according to the
findung,finding,
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles des Systems gemäß der Erfindung, Fig. 2 shows a partial section of a second embodiment of the system according to the invention,
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches die Druck-Strom-Kennlinie eines praktischen Ausführungsbeispieles des Steuerventils wiedergibt.Fig. 3 shows a diagram showing the pressure-current characteristic reproduces a practical embodiment of the control valve.
In Fig. 1 ist der Körper eines hydraulischen Servoventils mit 1 bezeichnet. Er weist einen zylindrischen Sitz 2 auf, in welchem ein Teil des Ventilkörpers 3 eines Steuerventils montiert ist. Der Ventilkörper 3 hat zylindrische Form und besteht aus ferromagnetischem Material. Das Steuerventil umfaßt außerdem einen Elektromagneten k mit einer Wicklung 5, die von einem röhrenförmigen Spulenkörper 6 getragen ist. Dieser Spulenkörper 6, der aus nichtferromagnetischem Material besteht, befindet sich im Innern eines Ankers aus ferromagnetischem Material, der ein becherförmiges Element 8 mit einer Bodenwandung 8a umfaßt, welches im Bereich seiner offenen Seite mit einer Platte 9 versehen ist, die eine zentrale Öffnung besitzt. Zwischen dem Ende des Spulenkörpers 6 und dem Boden 8a einerseits und der Platte 9 andererseits befinden sich ringförmige Platten 10.Sowohl das becherförmige Element 8 als auch die Platten 9 und 10 bestehen aus ferromagnetischem Material.In Fig. 1, the body of a hydraulic servo valve is denoted by 1. It has a cylindrical seat 2 in which part of the valve body 3 of a control valve is mounted. The valve body 3 has a cylindrical shape and is made of ferromagnetic material. The control valve also comprises an electromagnet k with a winding 5 carried by a tubular bobbin 6. This bobbin 6, which consists of non-ferromagnetic material, is located inside an armature made of ferromagnetic material which comprises a cup-shaped element 8 with a bottom wall 8a, which is provided in the region of its open side with a plate 9 which has a central opening. Between the end of the bobbin 6 and the bottom 8a on the one hand and the plate 9 on the other hand there are annular plates 10. Both the cup-shaped element 8 and the plates 9 and 10 are made of ferromagnetic material.
Im Innern des Spulenkörpers 6 ist unter Zwischenfügung einer Buchse 11 aus niehtferromagnetisehem Material ein ferromagnetischer Kern 12 gleitbar gelagert.Inside the bobbin 6 is a socket 11 made of niehtferromagnetisehem material with the interposition of a bushing ferromagnetic core 12 slidably mounted.
Derjenige Endbereich des Ventilkörpers 3, der dem in den Sitz 2 des Körpers 1 des Servoventils eingesetzten Endbereich gegenüberliegt, ist im Innern der Platte 9, der ihr benachbarten Platte 10 und des entsprechenden Endbereiches der Hülse 11 montiert.That end region of the valve body 3 which is the end region inserted into the seat 2 of the body 1 of the servo valve opposite is in the interior of the plate 9, the plate 10 adjacent to it and the corresponding end region the sleeve 11 is mounted.
Der Ventilkörper 3 des Steuerventils ist axial von einer Leitung 18 durchdrungen, die mit einem ihrer Enden mitThe valve body 3 of the control valve is axially penetrated by a line 18, which with one of its ends
Λ-Λ-
einer Steuerkammer 14 in Verbindung steht, deren Druck mit Hilfe des Steuerventils moduliert werden soll. Die Leitung 18 steht über eine Öffnung 23 mit engem Querschnitt und geringer axialer Ausdehnung mit einer radialen Öffnung 21 in Verbindung, die aus dem Ventilkörper 3 herausgearbeitet ist. Diese Öffnung 21 steht ihrerseits mit einer in dem Körper 1 des hydraulischen Servoventils ausgebildeten Öffnung 22 in Verbindung, die mit einer Fluiddruckquelle verbindbar ist.a control chamber 14 is in communication, the pressure of which is to be modulated with the aid of the control valve. The administration 18 protrudes through an opening 23 with a narrow cross-section and small axial extent with a radial opening 21 in FIG Compound that is worked out of the valve body 3. This opening 21 is in turn connected to one in the body 1 of the hydraulic servo valve formed opening 22 in communication, which is connectable to a fluid pressure source.
Der Ventilkörper 3 besitzt ferner eine Öffnung 15, die über eine ringförmige Kammer 16, welche im Innern des Sitzes 2 von einer umlaufenden Nut des Ventilkörpers 3 begrenzt ist, mit einer Öffnung 17 des Körpers 1 des Servoventils in Verbindung, die ihrerseits mit einem Abflußbehälter verbunden ist.The valve body 3 also has an opening 15 which Via an annular chamber 16 which is delimited in the interior of the seat 2 by a circumferential groove in the valve body 3 is in communication with an opening 17 of the body 1 of the servo valve, which in turn is connected to a drainage container connected is.
Der Ventilkörper 3 umfaßt außerdem einen Durchgang für die Verbindung der Leitung 17 mit der Auslaßöffnung 15. Dieser Durchgang umfaßt eine Hauptkammer 19 (die im Innern der Buchse 11 von den beiden einander gegenüberliegenden Endbereichen des Körpers 3 und des beweglichen Kernes 12 begrenzt ist), in deren Innenraum dasjenige Ende der Leitung 18 mündet, welches der Steuerkammer 14 abgewandt ist, sowie wenigstens eine Hilfsleitung 20, welche die Hauptkammer 19 mit der Auslaßöffnung 15 verbindet.The valve body 3 also includes a passage for connecting the line 17 to the outlet opening 15. This Passage comprises a main chamber 19 (which is inside the socket 11 from the two opposite end regions the body 3 and the movable core 12 is limited), in the interior of which that end of the line 18 opens, which faces away from the control chamber 14, as well as at least one auxiliary line 20, which the main chamber 19 connects to the outlet opening 15.
Der Ventilkörper 3 ist im Innern des Sitzes unter Zwischenfügung einer Reihe von ringförmigen Dichtungen 24 montiert, die in gleichartigen peripheren Nuten des Ventilkörpers 3 eingesetzt sind. Letzterer besitzt ferner außerhalb des Körpers 1 eine periphere Nut 25, in welche ein mit Schrauben 27 an dem Körper 1 befestigter Bügel 26 eingreift,der den Ventilkörper 3 des Steuerventils an dem Körpers des Servoventils fixiert.The valve body 3 is mounted inside the seat with the interposition of a series of annular seals 24, which are inserted in similar peripheral grooves of the valve body 3. The latter also owns outside of the Body 1 has a peripheral groove 25 in which a bracket 26 fastened to the body 1 with screws 27 engages which the valve body 3 of the control valve is fixed to the body of the servo valve.
In demjenigen Endbereich der Leitung 18, der in die Hauptkammer 19 mündet, ist eine Dichtungsbuchse 28 montiert,dieIn that end of the line 18 which opens into the main chamber 19, a sealing sleeve 28 is mounted, which
mit ihrem der Kammer 19 zugewandten inneren Rand einen Sitz für ein Verschlußglied in Form einer Kugel 29 bildet. Das Verschlußglied 29 wird von dem beweglichen Kern 12 des Elek tromagneten gegen seinen Sitz gedrückt, wenn die Wicklung erregt ist.with its inner edge facing the chamber 19 forms a seat for a closure member in the form of a ball 29. That Closure member 29 is pressed by the movable core 12 of the elec tromagneten against its seat when the winding is excited.
In das dem Ventilkörper 3 gegenüberliegende Ende der Buchse 11 ist ein Verschlußpfropfen 30 mit Übermaß eingesetzt. Dieser Verschlußpfropfen 30 ist mit einer peripheren Nut versehen, in welche ein Haltering 31 eingreift, der einen Abstandsring 32 berührt.In the end of the bush 11 opposite the valve body 3, a sealing plug 30 is inserted with an oversize. This closure plug 30 is provided with a peripheral groove in which a retaining ring 31 engages, the one Spacer ring 32 touches.
Der Verschlußpfropfen 30 begrenzt zusammen mit dem ihm zugewandten Ende des bewegbaren Kerns 12 eine Hilfskammer 33 im Innern der Buchse 11. Diese Hilfskammer 33 steht mit der Hauptkammer 19 über eine Reihe von axialen Nuten 3^ in Verbindung, die am Umfang desbeweglichen Kerns 12 ausgebildet sind. Letzterer besitzt außerdem einen mittleren Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der eine ringförmige KammerThe closure plug 30 limits together with the one facing it End of the movable core 12 an auxiliary chamber 33 inside the socket 11. This auxiliary chamber 33 is with the Main chamber 19 connected by a series of axial grooves 3 ^, which are formed on the periphery of the movable core 12. The latter also has a middle section of reduced diameter, which has an annular chamber
35 bestimmt. Infolge der vorangehend beschriebenen Struktur bildet sich während des Betriebes im Bereich der Kammer 35 ein Fluidfilm aus, der als Kissen wirkt und das Gleiten des Kerns 12 im Innern der Buchse 11 begünstigt.35 determined. As a result of the structure described above, forms in the area of the chamber during operation 35 from a fluid film, which acts as a cushion and the sliding of the core 12 in the interior of the sleeve 11 favors.
Der Körper des beweglichen Kerns 12 ist von einer axialen Bohrung durchdrungen, in die ein Dorn 36 mit Übermaß eingesetzt ist, der mit beiden Enden aus dem Körper des Kerns 12 herausragt. Derjenige Abschnitt des Dorns 36, der aus dem der Kammer 33 zugewandten Ende des Kerns 12 herausragt, verhindert, daß die einander gegenüberliegenden Oberflächen des Kerns 12 und des Verschlußpfropfens 30 einander berühren können, so daß die Gefahr eines hydraulischen Aneinanderklebens dieser Oberflächen vermieden ist. Der DornThe body of the movable core 12 is penetrated by an axial bore into which a mandrel 36 is inserted with an oversize which protrudes from the body of the core 12 at both ends. That portion of the mandrel 36 from the end of the core 12 facing the chamber 33 protrudes, prevents the opposing surfaces of the core 12 and the plug 30 can touch each other, so that the risk of hydraulic sticking these surfaces is avoided. The thorn
36 besteht aus nichtferromagnetischem Material mit einer Härte, die wesentlich größer ist als diejenige des beweglichen Kerns 12.36 is made of non-ferromagnetic material with a Hardness much greater than that of the movable core 12.
Im Bereich demjenigen Endes des Dorns 36, das aus dem Körper des beweglichen Kerns 12 in Richtung auf die Hauptkammer 19 herausragt, besitzt der Kern 12 eine Ausnehmung 37 für die Aufnahme des kugelförmigen Verschlußgliedes 29.In the area of that end of the mandrel 36 that comes out of the body of the movable core 12 protrudes in the direction of the main chamber 19, the core 12 has a recess 37 for receiving the spherical locking member 29.
Zwischen den einander gegenüberliegenden Enden des Verschlußpfropfens 30 und des beweglichen Kerns 12 befindet sich eine Schraubenfeder 38, deren Funktion aus der späteren Beschreibung hervorgeht.Between the opposite ends of the plug 30 and the movable core 12 is a coil spring 38, whose function from the later Description is evident.
Im Bereich des in die Steuerkammer 14 mündenden Endes der Leitung 18 befindet sich eine Lochblende 39, welche verhindert, daß eventuelle Druckoszillationen in der Leitung 18 sich in die Kammer 14 übertragen und umgekehrt.In the area of the end of the line 18 opening into the control chamber 14 there is a perforated diaphragm 39 which prevents that possible pressure oscillations in the line 18 are transmitted into the chamber 14 and vice versa.
istis
Mit 40 ein mit dem beweglichen Organ des Servoventils fest verbundenes Element bezeichnet. Dieses Element 40 ist dem in der Kammer 14 herrschenden Druck ausgesetzt, so daß seine Position sich ändert, wenn der Druck in dieser Kammer 14 variiert. In Fig. 1 ist ferner die mit 41 bezeichnete Einlaßöffnung des Servoventils dargestellt, die mit einer (nicht dargestellten) Auslaßöffnung über einen von dem genannten beweglichen Organ des Servoventils gesteuerten Durchgang in Verbindung steht.With 40 denotes an element firmly connected to the movable member of the servo valve. This element 40 is the in the chamber 14 is exposed to the pressure prevailing, so that its position changes when the pressure in this chamber 14 varies. In Fig. 1, the designated 41 inlet port of the servo valve is also shown, which with an outlet opening (not shown) via one controlled by said movable member of the servo valve Passage communicates.
Im folgenden sei die Funktion des in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Systems erläutert:The function of the hydraulic system shown in Fig. 1 is explained below:
Die Position des mit dem beweglichen Organ des Servoventils verbundenen Elementes 40 ist eine Funktion des in der Steuerkammer 14 herrschenden Druckes. Dieser Druck wird über die in dem Körper 1 des Servoventils ausgebildete Öffnung 22, den engen Querschnitt 23 der in dem Körper 3 des Steuerventils gebildeten Öffnung 21 und die Leitung 28 in die Kammer 14 übertragen.The position of the element 40 connected to the movable member of the servo valve is a function of the figure shown in FIG the control chamber 14 pressure prevailing. This pressure is above that developed in the body 1 of the servo valve Opening 22, the narrow cross-section 23 of the opening 21 formed in the body 3 of the control valve and the conduit 28 transferred to the chamber 14.
Das als Kugel ausgebildete Verschlußglied 29 wird von demThe closure member 29 designed as a ball is of the
beweglichen Kern 12 des Elektromagneten 4 gegen seinen Sitz gedruckt, wenn die Wicklung 5 erregt ist.movable core 12 of the electromagnet 4 against its seat printed when winding 5 is energized.
Falls der Druck in der Leitung 18 groß genug wird, um die von dem beweglichen Kern 12 auf das Verschlußglied 29 ausgeübte Kraft zu überwinden, bewegt sich das Verschlußglied 29 zusammen mit dem beweglichen Kern 12 nach oben (in Bezug auf Fig. 1) und setzt die Leitung 18 über die Hauptkammer 19 und die Hilfsleitung 20 mit der zu dem Abflußbehälter führenden öffnung 15 in Verbindung.If the pressure in the line 18 becomes large enough to the To overcome force exerted by the movable core 12 on the shutter member 29, the shutter member moves 29 together with the movable core 12 upwards (with reference to FIG. 1) and places the conduit 18 over the main chamber 19 and the auxiliary line 20 with the opening 15 leading to the drainage container in connection.
Der in der Leitung 18 (und infolgedessen in der Kammer 14) herrschende Druck ist infolgedessen eine Funktion der von dem beweglichen Kern 12 auf das Verschlußglied 29 ausgeübten Kraft.The pressure prevailing in the line 18 (and consequently in the chamber 14) is consequently a function of that of the movable core 12 exerted on the shutter member 29.
Durch Veränderung der Intensität des der Wicklung 5 zugeführten Stromes läßt sich daher der in der Kammer 14 herrschende Druck, (der eine Positionsänderung des beweglichen Organs des Servoventils bewirkt), modulieren.By changing the intensity of the current supplied to the winding 5, the current in the chamber 14 can be changed Modulate pressure (which changes the position of the moving part of the servo valve).
Die vorangehend beschriebene Struktur und insbesondere die Tatsache, daß der Sitz für das als Kugel ausgebildete Verschlußglied 29 in einer Zone des Körpers des Steuerventils ausgebildet ist, die im Innern der Wicklung 5 des Elektromagneten 4 liegt, sowie die Tatsache, daß dieses Verschlußglied 29 direkt von dem beweglichen Kern 12 des Elektromagneten ohne die Hilfe axial zwischen ihnen liegender Elemente gesteuert wird, ermöglichen die Schaffung eines Ventils, das einfacher, preiswerter und weniger sperrig ist als bekannte Steuerventile mit elektrischer Proportionalsteuerung. The structure described above and in particular the fact that the seat for the closure member formed as a ball 29 is formed in a zone of the body of the control valve which is inside the winding 5 of the electromagnet 4 lies, as well as the fact that this shutter member 29 is directly from the movable core 12 of the electromagnet controlled without the help of elements axially between them allow the creation of a valve, which is simpler, cheaper and less bulky than known control valves with electrical proportional control.
Fig. 2, (in der die mit Fig. 1 gemeinsamen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie dort), zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nur da-FIG. 2 (in which the parts common to FIG. 1 are provided with the same reference numerals as there) shows a second embodiment of the invention, which differs from the embodiment shown in Fig. 1 only there-
durch unterscheidet, daß die Drosselöffnung, über welche die Leitung 18 mit der Fluiddruekquelle in Verbindung steht, nicht in dem Körper 3 des Steuerventils sondern in dem Servoventil ausgebildet ist. Außerdem entfällt bei diesem Ausführungsbeispiel die Lochblende 39-differs by the fact that the throttle opening, via which the line 18 is in communication with the fluid pressure source, is not formed in the body 3 of the control valve but in the servo valve. In addition, it is omitted in this exemplary embodiment the pinhole 39-
Die Drosselöffnung, die in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 42 versehen ist, ist in der Wandung des Elementes 40 in einem solchen Bereich ausgebildet, daß die Steuerkammer 14 sich zwischen der Öffnung 42 und der Leitung 18 befindet. Die Öffnung 42 steht mit einer Öffnung 43 des Körpers 1 des Servoventils in Verbindung, an welche die Fluiddruekquelle anschließbar ist.The throttle opening, which is shown in Fig. 2 with the reference number 42 is provided, is formed in the wall of the element 40 in such an area that the control chamber 14 is located between the opening 42 and the line 18. The opening 42 communicates with an opening 43 of the body 1 of the servo valve in connection to which the fluid pressure source can be connected.
Die Funktion des in Fig. 2 dargestellten Ventils entspricht derjenigen des Ventils gemäß Fig. 1.The function of the valve shown in FIG. 2 corresponds to that of the valve according to FIG. 1.
Eine theoretische Analyse der Funktion des hydraulischen Systems gemäß der Erfindung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erlaubt die Bestimmung der Kriterien für die Dimensionierung des Steuerventils, die eine umkehrbar eindeutige Beziehung zwischen der Intensität des durch die Wicklung 5 fließenden Stromes und dem Druck in der Leitung 18 (jedem Stromwert muß ein eindeutiger Druckwert entsprechen) und die Stabilität des Systems sicherstellen.A theoretical analysis of the function of the hydraulic system according to the invention in the embodiment according to FIG Fig. 1 allows the determination of the criteria for the dimensioning of the control valve, which is a reversible unambiguous Relationship between the intensity of the current flowing through the winding 5 and the pressure in the line 18 (a unique pressure value must correspond to each current value) and ensure the stability of the system.
Zunächst müssen folgende Parameter festgesetzt werden:First of all, the following parameters must be set:
P = Speisedruck des Steuerventils (an der Einlaßöffnung 22),
Q = idealer Maximaldurchsatz für die Steuerung (Idealbedingung ergibt sich, wenn der Druck in der Leitung 18 zu
Null wird),
ξ = Dichte des Fluids,P = feed pressure of the control valve (at the inlet opening 22), Q = ideal maximum flow rate for the control (ideal condition results when the pressure in line 18 becomes zero),
ξ = density of the fluid,
E = P' /P, worin P1 der beim Entwurf zugrunde gelegmax max maxE = P '/ P, where P 1 is the max max max on which the design is based
te maximale Druck im Bereich der Leitung 18 ist, = pI m-n/pj worin P1 . der beim Entwurf zugrunde te minimale Druck im Bereich der Leitung 18 ist,te maximum pressure in the area of the line 18, = pI m - n / p j where P 1 . the design is based on the minimum pressure in the area of the line 18,
I= Strom, der dem Druck P'ax entspricht (die Wirkung der Feder 38 wird vernachlässigt),I = current corresponding to the pressure P ' ax (the action of the spring 38 is neglected),
R = Innenradius der Buchse 11,R = inner radius of the bush 11,
t = Wandstärke der Buchse 11,t = wall thickness of the bush 11,
w = Wandstärke des Ankers in dem dem Kern 18 gegenüberliegenden Bereich (Stärke der Platte 10 + Stärke des Bodens 8a ), w = wall thickness of the anchor in the area opposite the core 18 (thickness of the plate 10 + thickness of the bottom 8a),
/ 9 2/ 9 2
O= I/1 - d /D , worin d und D den Durchmesser der Öffs sO = I / 1 - d / D, where d and D are the diameter of the ocs s
nung der Buchse 28 bzw. den Durchmesser des als Kugel ausgebildeten Verschlußgliedes 29 bedeuten.tion of the socket 28 or the diameter of the closure member 29 designed as a ball.
Außerdem werden die experimentell bestimmten Werte folgender Koeffizienten benötigt:In addition, the experimentally determined values of the following coefficients are required:
V = Streuungskoeffizient der Elektromagneten, μ - Permeabilität in Luft,V = scattering coefficient of the electromagnets, μ - permeability in air,
c = Ausflußkoeffizient für den engen Querschnitt 23, c = Ausflußkoeffizient für den von dem Verschlußglied 29c = discharge coefficient for the narrow cross-section 23, c = outflow coefficient for the from the closure member 29
gesteuerten Durchgang sowiecontrolled passage as well
Ausflußkoe:Discharge:
Buchse 28.Socket 28.
c' = Ausflußkoeffizient für den Durchgang im' Innern derc '= coefficient of discharge for the passage inside the
Wenn die vorangehend spezifizierten Parameter einmal fixiert sind lassen sieh die charakteristischen Dimensionen des Ventils in folgender Weise bestimmen:Once the parameters specified above are fixed, leave the characteristic dimensions of the valve in the following way:
(d„ = Durchmesser der Öffnung 23)(d "= diameter of opening 23)
D = ds/D = d s /
s' ds s' d s
(1 - maximaler Abstand des Kerns 12 von (1 - maximum distance of the core 12 from
11 ' £11 '£
* s Ventilkörper 3),* s valve body 3),
NI R - 's · °* i/-JL . 1 + NI R - 's ° * i / -JL. 1 +
I RjCtA V 32^I RjCtA V 32 ^
max Smax S
worin N die Windungszahl der Wicklung 5 des Elektromagne ten 4 ist.where N is the number of turns of the winding 5 of the electromagnet 4.
Die zuletzt angeschriebene Beziehung ist der Wert eines Produktes von drei Größen, so daß es stets möglicht ist, zwei beliebige Werte dieser Größen auszuwählen und die dritte zu bestimmen.The relationship last mentioned is the value of a product of three sizes, so that it is always possible select any two values of these quantities and determine the third.
1 + \l E
h Yw mift If max V Rt 1 + \ l E
h Yw m ift If max V Rt
= H ' f - Vx " 2w ' = H ' f - Vx " 2w '
worin h der Abstand zwischen dem beweglichen Kern des Elektromagneten und dem Ventilkörper ist, wenn das Verschlußglied 29 gegen seinen Sitz gedrückt wird.where h is the distance between the movable core of the solenoid and the valve body when the shutter member 29 is pressed against its seat.
Bei der zuletzt angeschriebenen Beziehung ist es selbstverständlich erforderlich, solche Werte für t und w zu wählen, daß sich keine negativen Werte für h ergeben.In the case of the last relationship I wrote, it goes without saying It is necessary to choose values for t and w such that no negative values for h result.
Schließlich gilt noch I_. =1Finally, I_ also applies. = 1
'.min " 'max »--■=- ... - E'.min "' max» - ■ = - ... - E
(1 - l/E ) (1 - / E . ) v ι max ι mm'(1 - l / E) (1 - / E.) V ι max ι mm '
min y1 " "max " 1 + \ΓΈ min y 1 "" max "1 + \ ΓΈ
maxMax
worin I . der Wert des Stromes ist, der dem Druck P' . mm minwhere I. is the value of the current corresponding to the pressure P '. mm min
entspricht.is equivalent to.
In der Praxis empfiehlt es sich einen Wert für den maximalen Hub X des beweglichen Kerns des Elektromagneten zu wählen, der größer ist als der durch die obengenannte Beziehung gegebene Wert, um den Arbeitstoleranzen Rechnung zu tragen und eine größere Flexibilität beim Einsatz des Steuerventils für den Fall zu gewinnen, daß größere Speisedrücke auftreten, als sie dem Entwurf zugrunde gelegt sind.In practice, it is advisable to choose a value for the maximum stroke X of the movable core of the electromagnet, which is greater than the value given by the above relationship in order to take account of the working tolerances wear and gain greater flexibility in the use of the control valve in the event that larger feed pressures occur as they are based on the design.
Die Annahme eines Wertes für den maximalen Hub X, der grös-The assumption of a value for the maximum stroke X, the largest
ser ist als der theoretische Wert, kann andererseits zu einer Verringerung der elektromagnetischen Kraft bei gegebenem Strom, so daß die Gefahr besteht, daß der bewegliche Kern infolge der Reibung im System nicht in der Lage ist, sich in Bewegung zu setzen. Es wäre ein Fehler, dieses Problem durch Vergrößerung der Intensität des Speisestromes lösen zu wollen, da dies zu einem scharfen Anstieg führen würde, der von Druckoszillationen in der Leitung 18 begleitet ist.This is more than the theoretical value, on the other hand, can lead to a reduction in the electromagnetic force for a given Current, so that there is a risk that the moving core will not be able to do so due to the friction in the system is to get moving. It would be a mistake to solve this problem by increasing the intensity of the supply current want to solve, as this would lead to a sharp increase in pressure oscillations in the line 18 is accompanied.
Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe, der zwischen dem Verschlußpfropfen 30 und dem beweglichen Kern 12 angeordneten Schraubenfeder 38. Wenn der Abstand zwischen dem beweglichen Kern 12 und dem Körper 3 des Ventils am größten ist bildet diese Schraubenfeder eine genügend große Last, um den minimalen Druck in der Leitung 18 auszugleichen. The solution to this problem is the task that between the plug 30 and the movable core 12 arranged coil spring 38. When the distance between the movable core 12 and the body 3 of the valve is the largest, this coil spring forms a sufficiently large Load to equalize the minimum pressure in line 18.
Wenn in der Leitung 18 der minimale dem Entwurf zugrunde gelegte Druck herrscht, wird dieser infolgedessen von der Feder 38 vollständig ausgeglichen und die Intensität der der Wicklung des Elektromagneten zugeführten Stromes ist im wesentlichen gleich Null,As a result, when the minimum design pressure is in line 18, it will be controlled by the Spring 38 is fully balanced and the intensity of the current supplied to the coil of the solenoid is essentially equal to zero,
Die Verwendung der Feder 38 bewirkt außerdem kürzere Absprechzeiten und vergrößert die Stabilität des Systems. Der Ventilkörper 3 kann auch aus nichtferromagnetischem Material bestehen. In diesem Fall ist es jedoch unerläßlich, daß der bewegliche Kern 12 sich nicht in zentraler Position im Innern der Wicklung 5 befindet, wenn das Verschlußglied 29 gegen den Sitz drückt.The use of the spring 38 also results in shorter consultation times and increases the stability of the system. The valve body 3 can also consist of non-ferromagnetic Material. In this case, however, it is essential that the movable core 12 not be in the central Position is located inside the winding 5 when the closure member 29 presses against the seat.
Im folgenden sei ein Dimensionierungsbeispiel für das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Steuerventils angegeben:The following is a dimensioning example for the embodiment of the control valve shown in FIG. 1 specified:
Entwurfsdaten:Design data:
Jmin J min
maxMax
Επ R t w Ε π R tw
maxMax
200 Nw/cm 20 cm /sec ;200 Nw / cm 20 cm / sec;
9.10"6 Nw sec2/cm4; 0.02; 0.99; 0.7 cm; 0.1 cm; 0.3; 1 Amp. ; 0.8.9.10 " 6 Nw sec 2 / cm 4 ; 0.02; 0.99; 0.7 cm; 0.1 cm; 0.3; 1 Amp.; 0.8.
Experimentell bestimmte Größen:Experimentally determined sizes:
C sC s
1.26.106 Nw/(AW-Wert)2 1.3; 0.78; 0.55; 0.66.1.26.10 6 Nw / (AW value) 2 1.3; 0.78; 0.55; 0.66.
Folgende charakteristische Größen ergeben sich:The following characteristic quantities result:
ds D 1 N h d s D 1 N h
minmin
P' maxP 'max
P' mmP 'mm
0.07 cm; 0.2 cm; 0.33 cm; 0.075 cm; 554 0.063 cm; 0.094 Amp.;0.07 cm; 0.2 cm; 0.33 cm; 0.075 cm; 554 0.063 cm; 0.094 amps;
198 Nw/cm2;198 Nw / cm 2 ;
2 4 Nw/cm2 4 Nw / cm
Fig. 3 veranschaulicht die Druck-Strom-Kennlinie des prak tischen Ausführungsbeispieles des in Fig. 1 dargestellten Ventils.Fig. 3 illustrates the pressure-current characteristic of the practical tables embodiment of the shown in FIG Valve.
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