DE3234231A1 - Vorrichtung zum betaetigen eines schiebekoerpers, insbesondere des kolbenschiebers eines wegeventils - Google Patents

Vorrichtung zum betaetigen eines schiebekoerpers, insbesondere des kolbenschiebers eines wegeventils

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DE3234231A1
DE3234231A1 DE19823234231 DE3234231A DE3234231A1 DE 3234231 A1 DE3234231 A1 DE 3234231A1 DE 19823234231 DE19823234231 DE 19823234231 DE 3234231 A DE3234231 A DE 3234231A DE 3234231 A1 DE3234231 A1 DE 3234231A1
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actuating
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pressure
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DE19823234231
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English (en)
Inventor
Reiner 8781 Neuendorf Bartholomäus
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B13/0402Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Description

  • BESCHREIBUNG: Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Dabei ist zur Verstellung des Schiebekörpers in beiden Axialrichtungen einseitig am Schiebekörper ein Stellkolben befestigt, der einerseits eine Kreisfläche und andererseits eine Ringfläche aufweist. Die Kreis-bzw. Ringfläche des Stellkolbens wird hydraulisch so beaufschlagt, daß ein vollständiger Ausgleich der aufgrund der unterschiedlichen Flächen von Ringfläche und Kreisfläche sich einstellenden unterschiedlichen Stellkräfte erfolgt. Um diesen Ausgleich zu erzielen, beträgt das Flächenverhältnis der Ringfläche zur Kreisfläche 1 : 2 und wird bei Beaufschlagung der Kreisfläche des Stellkolbens mit Steuerdruck gleichzeitig die Ringfläche mit dem Steuerdruck beaufschlagt, der somit einen Gegendruck erzeugt.
  • Bei der Vorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung handelt es sich um eine Steuerung. Der Sollwert für die Verstellung des Schiebekörpers wird durch die Stelleinrichtung vorgegeben, also bei einem Magnetantrieb durch den der Spule des Magnetantriebes zugeführten Betätigungsstrom. Der Istwert, also die tatsächliche Stellung des Schiebekörpers wird nicht überwacht und ergibt sich aus einer dem Gerät zugeordneten Zwangsmäßigkeit Der Zusatzanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung mit einer mechanischen Rückführung zu versehen, so daß der Istwert, nämlich die Stellung des Schiebekörpers zur Korrektur herangezogen wird und damit ein Regelverhalten erreicht wird.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.
  • Über den Rückführkolben wird somit die axiale Lage des Stellkolbens und damit des Schiebekörpers ständig gemessen. Der Rückführkolben wirkt über je eine Druckfeder auf den Steuerkolben der Stelleinrichtung. Es erfolgt somit am Steuerkolben ein Vergleich des vom Magnetantrieb eingesteuerten Sollwertes mit dem gemessenen Istwert. Weichen Soll- und Istwert voneinander ab, so ergibt sich aus der Druckdifferenz eine Verschiebung des Steuerkolbens, der den eingesteuerten Druck so ändert, daß der Istwert an den Sollwert angeglichen wird.
  • Infolge der doppelkonischen Nockenfläche des Stellkolbens ergibt sich unabhängig von der Verstellrichtung des Stellkolbens stets die gleiche Stellrichtung für den Rückführkolben. Damit is;t es möglich, die Magnetantriebe, die für beide Verstellrichtungen des Stellkolbens erforderlich sind, zueinander parallel anzuordnen.
  • Als weiterer Vorteil ergibt sich hieraus eine sehr kompakte Bauweise und insbesondere eine kurze Baulänge, insbesondere auch deshalb, weil der vom Stellkolben eingenommene Raum für den Einbau der Rückführung herangezogen wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Axialschnitt durch die Vorrichtung dargestellt ist, wobei sich der Stellkolben in der Mittelstellung befindet.
  • Ein Kolbenschieber 10 ist in einer Gehäusebohrung 11 eines Ventilgehäuses 12 verschiebbar angeordnet. Die von dem Kolbenschieber gesteuerten Druckmittelwege zu und von einem Verbraucher sind nicht dargestellt. Der Kolbenschieber 10 könnte auch mit der Verstelleinrich- tung einer Verstellpumpe verbunden sein. An einer Verlängerung 13 des Kolbenschiebers 10 ist ein Stellkolben 14 befestigt, der einen größeren Durchmesser als der Kolbenschieber 10 aufweist. Der Stellkolben 14 ist in einer Bohrung 15a des Gehäuses 15 verschiebbar und teilt im Gehäuse 15 zwei Druckräume 16 und 17 ab. Der Druck im Steuerraum 16 wird von der Stelleinrichtung 18 und der Druck im Steuerraum 17 von der Stelleinrichtung 19 eingesteuert.
  • Die Stelleinrichtungen 18 bzw. 19 sind Proportional-Magnetantriebe, bei denen der Hub der Magnetstößel 18a bzw. 19a proportional dem der Spule des Magnetantriebes zugeführten Erregerstrom ist.
  • Der Druck im Steuerraum 17 wirkt auf die Kreisfläche 20 des Verstellkolbens 14, also auf die durch den Außendurchmesser des Stellkolbens 14 bzw. der Bohrung 15a des Gehäuses 15 bestimmten Fläche, während der Druck im Steuerraum 16 nur auf die Ringfläche 21 des Stellkolbens wirkt, die sich aus der Differenz des Außendurchmessers des Stellkolbens und des Außendurchmessers des Kolbenschiebers 10 ergibt.
  • Eine Rückführfeder 27 stützt sich mit ihrem einen Ende an einem Federteller 25 ab, der in der dargestellten Mittelstellung an einen Gehäuseanschlag 26 angedrückt ist. Das andere Ende der Rückführfeder 27 stützt sich an einem Federhalter ab, der in der dargestellten Mittelstellung an einem Bund 29- des Schieberkolbens 10 und an der Stirnfläche des Gehäuses 12 abgestützt ist.Somit wird von der Rückführfeder 27 der Schieberkolben 10 bzw.
  • der Stellkolben 14 in der dargestellten Mittelstellung gehalten.
  • Die Differenzringfläche 21 aus dem Durchmesser der Gehäusebohrung 11 und der Bohrung 15a des Stellkolbens 14 verhält sich zur Kreisfläche 20 entsprechend der Bohrung 15a wie 1 : 7. Bei einer Verschiebung des Stellkolbens 14 aus der Mittelstellung heraus wird in beiden Verstellrichtungen die Rückführfeder 27 zusammengedrückt und übt die Feder in beiden Verstellrichtungen gleiche Kräfte aus.
  • Die Beaufschlagung der Druckräume 16 und 17 erfolgt durch die Steuerkolben 30 und 40, die von den Magnetstößeln 18a und 19a der Magnetantriebe 18 uhd 19 betätigbar sind.
  • Der Steuerkolben 30 ist mit einem Steuerbund 31 versehen, dessen Steuerkante 31a den Durchflußquerschnitt von einem mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbundenen Kanal 32 zu einem Kanal 33 bestimmt, der in den Druckraum 16 mündet. Ferner ist der Steuerkolben 30 mit einem Steuerbund 34 versehen, dessen Steuerkante 34a den Durchflußquerschnitt von einem mit Tank verbundenen Kanal 35 zum Kanal 33 und damit zum Druckraum 16 bestimmt. Ferner sind beide Stirnseiten des Steuerkolbens 30 mit Bunden 36 und 37 versehen.
  • In entsprechender Weise sind am Steuerkolben 40 die Steuerbunde 41 und 44"sowie die Bunde 46 und 47 vorgesehen. Die Steuerkante 41a des Steuerbundes 41 bestimmt den Durchflußquerschnitt von dem mit der Druckmittelquelle verbundenen Kanal 32 zum Druckraum 17 über einen Kanal 38 und die Steuerkante 44a des Bundes 44 bestimmt den Durchflußquerschnitt vom Kanal 35 bzw. 38 zurück zum Tank.
  • Die mechanische Rückführung erfolgt durch einen Rückführkolben 50, der von dem Stellkolben 14 verstellt wird und über je eine Druckfeder 51 bzw. 52 auf den Steuerkolben 30 bzw. 40 gegensinnig zum Verstellhub der Magnetstößel 18a und 19a wirkt. Der Rückführkolben 50 ist einem hülsenförmigen Käfig 54 verschiebbar geführt, dessen Endflansch 55 mit einem Gewinde 56 des Gehäuses 15 verschraubt ist.
  • Der Stellkolben 14 ist mit einer Bohrung versehen, deren innere Umfangsfläche 58 doppelt konisch ausgebildet ist.
  • Das vordere Ende des Rückführkolbens 50 ist mit einer Schrägfläche 59 versehen. In dem Käfig 54 sind Rückführkugeln 60 gehalten, die sich auf der doppelt konischen Umfangsfläche 58 des Stellkolbens 14 und der Schrägfläche 59 des Rückführkolbens 50 abstützen. Mittels des Gewindes 56 ist der Käfig und damit die Rückführkugeln 60 axial einstellbar. Damit läßt sich die Rückführung in die dargestellte Mittelstellung einstellen, wobei über den Rückführkolben 50 und die Druckfedern 51 bzw. 52 beide Steuerkolben 30 und 40 in die dargestellte Lage eingestellt werden, bei der der mit der Druckmittelquelle verbundene Kanal 32 abgesperrt ist und über die von den Steuerkanten 34a und 44a freigegebenen Querschnitte beide Druckräume 16 und 17 mit Tank verbunden, also druckentlastet sind.
  • Soll in der Zeichnung der Schiebekörper 10 nach rechts verschoben werden, so muß in den Druckraum 16 ein Steuerdruck eingesteuert werden, während der Druckraum 17 weiterhin mit Tank verbunden bleibt. Dies erfolgt durch Betätigung des Magnetantriebes 18, wodurch der Steuerkolben 30 nach links verschoeben wird, so daß der mit der Druckmittelquelle verbundene Kanal 32 mit dem Kanal 33 verbunden wird und damit der Druckraum 16 druckbeaufschlagt wird Bei dieser Verschiebung des Steuerkolbens 30 nach links schließt der Steuerbund 34 die Verbindung zwischen den Kanälen 33 und 35. Erfolgt nun die Verstellung des Schiebekörpers 10 nach rechts, so wandern die Rückführkugeln 60 am linken konischen Abschnitt der Nockenfläche 58 entlang und drücken dabei über die Schrägfläche 59 den Rückführkolben 50 nach rechts, wobei über die Druckfeder 51 der Steuerkolben 30 gegensinnig zum Hub des Magnetantriebes beaufschlagt wird. Auf diese Weise erfolgt ein Vergleich des vom Stößel i8a ein- gesteuerten Sollwertes und des von der tatsächlichen Lage des Schiebekörpers 10 abhängigen Istwertes, so daß von der Steuerkante 31a ein Durchflußquerschnitt und damit eine Drosselung eingestellt wird, der unabhängig von Störeinflüssen eine durch den Sollwert vorgegebene Istwerteinstellung des Schiebekörpers 10 einregelt.
  • Während dieses Regelvorgangs, wenn der Stellkolben nach rechts ausgefahren wird, bleibt der Steuerkolben 40 in der dargestellten Lage, in der der Steuerbund 41 den mit der Druckmittelquelle verbundenen Kanal 32 gegenüber dem Kanal 38 absperrt und in der der Steuerbund 44 den Druckraum 17 weiterhin mit Tank verbindet.
  • Soll dagegen der Schiebekörper 10 nach links ausgefahren werden, so wird der Magnetantrieb 19 betätigt und über dessen Stößel 19a der Steuerkolben 40 nach links verschoben. Der Magnetantrieb 18 ist unbetätigt, so daß der Steuerkolben 30 in der dargestellten Lage verharrt.
  • Der mit der Druckmittelquelle verbundene Kanal 32 wird so durch den vom Bund 41 freigegebenen Querschnitt mit den Kanälen 35 und 38 verbunden, so daß über den Kanal 38 der Druckraum 17 und über den Steuerbund 34 des Steuerkolbens 30 und die Leitung 33 auch der Druckraum 16 mit Druck beaufschlagt wird. Über den Steuerbund 44 ist die zum Tank führende Leitung abgesperrt.
  • Es wirken nun auf die Ringfläche 21 und die Kreisfläche 20 des Stellkolbens 14 gleiche Drücke. Beträgt das Verhältnis beider Flächen 1 : 2, so verschiebt sich der Stellkolben 14 mit gleicher Stellkraft nach links wie in dem vorher beschriebenen Beispiel nach rechts, wenn der Raum 16 mit Druck beaufschlagt und der Raum 17 druckentlastet ist.
  • Bei Verschiebung des Schiebekörpers 10 nach links wandern ebenfalls die Rückführkugeln 60 am rechten Abschnitt der Nockenfläche 58 entlang und damit nach innen, wodurch sie auf der Schrägfläche 59 abrollen und damit den Rückführkolben 50 nach rechts verschieben, wodurch abhängig vom erreichten Istwert, also der tatsächlichen Lage des Schiebekörpers 10 der von der Steuerkante 41a des Steuerkolbens 40 eingestellte Durchflußquerschnitt geregelt wird und so der vom Magnetantrieb 19 vorgegebene Sollwert stets einen bestimmten Istwert der Lage des Schiebekörpers zur Folge hat.
  • Während dieses Vorgangs bleibt der Steuerkolben 30 in der dargestellten Lage, ist also die Verbindung zwischen dem Kanal 32 und dem Kanal 33 über den Steuerbund 31 abgesperrt.
  • Der Rückführkolben 50 weist eine Innenbohrung 63 auf, in der eine Feder 64 angeordnet ist, die sich am Gehäuse 15 abstützt und damit den Rückführkolben 60 in Eingriff mit den Rückführkugeln 60 und der Nockenfläche 58 des Stellkolbens 14 hält. Mittels der Druckfeder 64 werden Reibungseinflüsse in der Rückführung weitgehend beseitigt.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. PATENTANSPRUCHE 1. Vorrichtung zum Betätigen eines in einer Gehäusebohrung verschiebbaren und unter der Kraft einer Rückführfeder stehenden Schiebekörpers, insbesondere des Kolbenschiebers eines Wegeventils, wobei für jede Verstellrichtung des Schiebekörpers eine Stelleinrichtung insbesondere mit einem Magnetantrieb vorgesehen ist, bei dessen Betätigung ein Steuerkolben verschoben und Druckmittel auf eie dem Steuerkolben zugeordnete Stellfläche des Schiebekörpers geleitet wird, wobei am Schiebekörper ein Stellkolben befestigt ist, dessen dem Schiebekörper abgekehrte Kreisfläche mit dem von der ersten Stelleinrichtung eingesteuerten Druck und dessen dem Schiebekörper zugekehrte Ringfläche mit dem von der zweiten Stelleinrichtung eingesteuerten Druck beaufschlagt ist und wobei der von der ersten Stelleinrichtung (19) eingesteuerte Druck zum Ausgleich der durch die unterschiedlich großen Verstellflächen von Ring- und Kreisfläche ausgeübten ungleichen Stellkräfte zusätzlich die Ringfläche beaufschlagt, deren Fläche die Hälfte der Kreisfläche beträgt, nach P 32 14 845, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (14) mit einem Doppelkonus (58) versehen ist, der mit einem Rückführkolben (50) zusammenwirkt, der über je eine Druckfeder (51, 52) an einem den Druck einsteuernden Steuerkolben (30, 40) der beiden Stelleinrichtungen (18, 19) abgestützt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelkonus (58) am inneren Umfang einer zentrischen Bohrung des Stellkolbens (14) vorgesehen ist, der in die Bohrung ragende Abschnitt des Rückführkolbens (50) mit einer konischen Fläche (59) versehen ist und zwischen der konischen Fläche und dem DOppelkonus 'ückführkugeln (60) eingesetzt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführkugeln (60) in einem hülsenförmigen Käfig (54) gehalten sind, der einstellbar in dem den Stellkolben (14) aufnehmenden Gehäuse (15) befestigt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (30,40) und die Stelleinrichtung (18,19) zueinander parallel ausgerichtet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (30,40) mit Steuerbunden (31,41,34,44) zur Steuerung der Druckmittelwege zwischen den Druckräumen (16,17) des Stellkolbens und einer Druckmittelquelle bzw. Tank versehen sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (14), der Rückführkolben (50j, die Steuerkolben (30,40) und Magnetantriebe (18,19) axial hintereinander im Gehäuse (15) aufgenommen sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführkolben (50) von einer Druckfeder (64) vorgespannt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stellkolben (14) und dem Schiebekörper (10) eine Rückführfeder (27) eingesetzt ist, die über am Gehäuse bzw. dem Stellkolben und dem Schiebekörper abgestützte Anschläge (25,28) in beiden Stellrichtungen komprimierbar ist
DE19823234231 1982-04-21 1982-09-15 Vorrichtung zum betaetigen eines schiebekoerpers, insbesondere des kolbenschiebers eines wegeventils Withdrawn DE3234231A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0388635A1 (de) * 1989-03-22 1990-09-26 Robert Bosch Gmbh Elektrohydraulische Stelleinrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0388635A1 (de) * 1989-03-22 1990-09-26 Robert Bosch Gmbh Elektrohydraulische Stelleinrichtung

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