DE4107695A1 - Elektrohydraulische stelleinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Stelleinrich­ tung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind derartige elektro­ hydraulische Stelleinrichtungen bekannt, bei denen der Hauptsteuer­ schieber eines Wegeventils einen Differentialkolben aufweist, dessen Druckbeaufschlagung über einen elektromagnetisch betätigten Vor­ steuerschieber gesteuert wird. Bei diesen elektrohydraulischen Stelleinrichtungen muß der mit dem Vorsteuerschieber verbundene An­ ker des Elektromagneten den gesamten Hub des Hauptsteuerschiebers mitmachen. Bei den üblichen Hubwegen des Hauptsteuerschiebers muß der Elektromagnet äußerst groß und aufwendig gebaut sein. Darüber hinaus muß der Elektromagnet auf den jeweiligen Hub des Hauptsteuer­ schiebers abgestimmt werden. Aus der DE-PS 22 13 439 ist eine elek­ trohydraulische Stelleinrichtung bekannt, bei der der Anker des Elektromagneten nicht den gesamten Hub des Hauptsteuerschiebers mit­ machen muß. Dazu weist die elektrohydraulische Stelleinrichtung ei­ nen über Vorsteuermittel mit Druckmittel beaufschlagbaren Differen­ tialkolben auf, der mit dem Hauptsteuerschieber gekoppelt ist. Die Druckbeauschlagung erfolgt über ein Vorsteuerventilmittel, das einen in einer Bohrung eines Ventilgehäuses angeordneten Vorsteuerschieber aufweist. Der Differentialkolben ist ein vom Hauptsteuerschieber ge­ trenntes Bauelement, das über eine Rückführfeder mit dem Vorsteuer­ schieber in Wirkverbindung steht. Das Vorsteuerventilglied erfordert aufwendige Steuerkanten, und die Kopplung des Vorsteuerschiebers mit dem Differentialkolben ist schwingungsempfindlich. Darüber hinaus weist die Ventilkennlinie eine hohe Hysterese auf und die Genauig­ keit der elektrohydraulischen Stelleinrichtung ist nicht für alle Einsatzfälle ausreichend.

Vorteile der Erfindung

Die elektrohydraulische Stelleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine sehr genaue Steuerung des Hauptsteuerschiebers möglich ist. Die Ven­ tilkennlinie weist eine sehr geringe Hysterese auf und die elektro­ hydraulische Stelleinrichtung neigt nicht zum Schwingen. Sie ist einfach aufgebaut und insbesondere das Vorsteuerventilglied erfor­ dert nur geringen fertigungstechnischen Aufwand. Darüber hinaus ist eine beliebige Übersetzung zwischen Hubweg des Ankers des elektro­ magnetischen Antriebes und dem Hubweg des Hauptsteuerschiebers möglich.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Stelleinrichtung im Längsschnitt. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel einer elektrohydraulischen Stelleinrichtung im Längs­ schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine elektrohydraulische Stelleinrichtung 10, die an einem Gehäuse 11 eines Wegeventils 12 befestigt ist und zur fern­ gesteuerten Betätigung eines Hauptsteuerschiebers 13 dient. Die Stelleinrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Vorsteuer­ schieber 14, der in einem am Gehäuse 11 angeflanschten Vorsteuerven­ tilgehäuse 15 geführt ist, und einem elektromagnetischen Antrieb 16, der an die dem Wegeventil 12 gegenüberliegende Stirnseite des Vor­ steuerventilgehäuses angeflanscht ist.

Das Wegeventil 12 ist beispielsweise ein an sich bekanntes und hier nur teilweise dargestelltes - 4/3-Wegeventil in Blockbauweise, dessen Hauptsteuerschieber 13 in einer Längsbohrung 18 im Gehäuse 11 dicht gleitend geführt ist. Das 4/3-Wegeventil weist zwei - nicht dargestellte - Druckmittelanschlüsse zur Versorgung eines Verbrau­ chers und je einen mit P bezeichneten Anschluß zur Druckmittelver­ sorgung und einen mit R bezeichneten Anschluß für den Druckmittel­ rückfluß auf. Das Gehäuse hat für die Druckmittelverteilung entspre­ chende - um die Längsbohrung 18 verlaufende - Steuerkammern, von de­ nen hier nur eine, mit dem Anschluß R verbundene Steuerkammer 19 dargestellt ist. Der Hauptsteuerschieber, der kürzer als die Längs­ bohrung 18 ist, weist entsprechenden Nuten bzw. Steuerkanten auf.

Das dem Vorsteuerventilgehäuse gegenüberliegende Ende der Längsboh­ rung 18 ist durch eine Einstellschraube 17 verschlossen, an der sich eine Druckfeder 17a abstützt, die mit ihrem anderen Ende am Haupt­ steuerschieber 13 anliegt. Der durch den Hauptsteuerschieber, die Einstellschraube und die Längsbohrung gebildete Dämpfungsraum 20 ist über einen Druckmittelkanal 20a, in dem eine Drossel D1 angeordnet ist, mit dem Anschluß R verbunden. Weiterhin führt ein Druckmittel­ kanal 20b mit einer eingesetzten Drossel D2 vom Anschluß P in den Dämpfungsraum 20.

Im Hauptsteuerschieber verläuft axial eine von der dem Vorsteuerven­ tilgehäuse 15 zugewandten Stirnseite ausgehende Bohrung 21, von de­ ren Grund eine achsgleiche Sackbohrung 22 geringeren Durchmessers ausgeht. Vom Außenumfang des Hauptsteuerschiebers geht eine Bohrung 23 aus, die in die Sackbohrung 22 in der Nähe des Bohrgrundes mün­ det. Die Bohrung 23 ist so angeordnet, daß sie in jeder Arbeitsstel­ lung des Hauptsteuerschiebers mit der Steuerkammer 19 in Verbindung steht. In der Sackbohrung 22 ist ein Führungsstift 24 dicht gleitend geführt, der mit seinem tellerförmig erweiterten Ende 25 in die Boh­ rung 21 ragt.

Die Längsbohrung 18 ist auf dieser Seite durch einen in sie ragenden Fortsatz 26 des Vorsteuerventilgehäuses 15 verschlossen. Durch einen Dichtring 27, der in eine um die Längsbohrung 18 verlaufende zylin­ drische Vertiefung 28 eingelegt ist und am Vorsteuerventilgehäuse anliegt, ist die Verbindung zwischen Ventilgehäuse 11 und Vorsteuer­ ventilgehäuse 15 nach außen abgedichtet.

Die Längserstreckung des Fortsatzes 26 ist so bemessen, daß in jeder Arbeitsstellung des Hauptsteuerschiebers 13 zwischen diesem und dem Fortsatz ein durch die Wandung der Längsbohrung 18 begrenzter Dämp­ fungsraum 29 verbleibt. Dieser Dämpfungsraum ist über einen Druck­ mittelkanal 30, in den eine Drossel D3 eingesetzt ist, mit dem Anschluß P verbunden. Der Durchmesser der Drossel D3 entspricht dem Durchmesser der Drossel D2.

Das Vorsteuerventilgehäuse 15 samt Fortsatz 26 wird von einer achs­ gleich zum Hauptsteuerschieber 13 verlaufenden Bohrung 33 durchdrun­ gen, in der der Vorsteuerschieber 14 dicht gleitend geführt ist. Dieser ragt einerseits mit einem tellerförmig erweiterten Ende 34 bis in die Bohrung 21 im Hauptsteuerschieber und ist dort mittels zweier fest verbundener Flanschscheiben 36, 37 mit dem Füh­ rungsstift 24 verbunden. Das andere Ende des Vorsteuerschiebers ragt bis in eine Bohrung 35 im Vorsteuerventilgehäuse. Diese Bohrung 35 geht von der dem elektromagnetischen Antrieb 16 zugewandten Stirn­ seite des Vorsteuerventilgehäuses aus. Der Vorsteuerschieber 14 ist über zwei Druckfedern 39, 40 mit dem Hauptsteuerschieber 13 gekop­ pelt. Die erste Druckfeder 39 stützt sich einerseits am Fortsatz 26 und andererseits an der Flanschscheibe 36 ab. Die zweite Druckfeder 40 liegt einerseits an der Flanschscheibe 37 und andererseits am Grund der Bohrung 21 an.

Auf dem in die Bohrung 35 des Vorsteuerventilgehäuses 15 ragenden Ende des Steuerschiebers 14 ist eine Vorsteuerhülse 41 mit ihrer axial verlaufenden Bohrung 42 dicht gleitend geführt. An der dem elektromagnetischen Antrieb 16 zugewandten Seite hat diese einen um­ laufenden Rand 43, an dem sich eine Druckfeder 44 abstützt, die an­ dererseits am Grund der Bohrung 35 anliegt. Der Außendurchmesser des Randes 43 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 35. Der Vor­ steuerschieber weist eine von seinem tellerförmigen Ende 34 ausge­ hende Sackbohrung 45 auf, die bis in den durch die Vorsteuerhülse 41 überdeckten Bereich des Vorsteuerschiebers ragt. Im Dämpfungsraum 29 wird diese Sackbohrung 45 von einer Querbohrung 46 durchdrungen. Im Bereich der dem Grund der Sackbohrung 35 zugewandten Stirnseite der Vorsteuerhülse 41 wird die Sackbohrung 45 von einer quer durch den Vorsteuerschieber verlaufenden Drosselbohrung 47 durchdrungen. Der Durchmesser der Drosselbohrung 47 entspricht dem Durchmesser der Drossel D1.

Die Vorsteuerhülse 41 weist in ihrer dem elektromagnetischen Antrieb zugewandten Stirnseite eine abgestufte achsgleich zur Bohrung 42 verlaufenden Bohrung 49 auf. An der Stufe 50 der Bohrung 49 stützt sich das tellerförmige Ende 51 des - mit dem Anker des elektromagne­ tischen Antriebs zusammenwirkenden - Stößels 52 ab. Bei dem elektromagnetischen Antrieb handelt es sich um einen an sich bekann­ ten doppelt wirkenden Proportionalmagneten, dessen Aufbau und Wir­ kungsweise hier nicht näher erläutert werden.

Der doppelt wirkende Proportionalmagnet ist mit seinem Gehäuse 53 an dem Vorsteuerventilgehäuse angeflanscht. Durch eine Dichtung 54, die in eine flache, um die Bohrung 35 im Vorsteuerventilgehäuse verlau­ fende, zylindrische Vertiefung 55 eingelegt ist, ist diese Verbin­ dung nach außen abgedichtet. In die Vertiefung 55 mündet ein Druck­ mittelkanal 56, der mit dem Anschluß R verbunden ist. Über die Vertiefung 55 ist damit auch die Bohrung 35 mit dem Anschluß R verbunden.

In der dargestellten Stellung befinden sich der Hauptsteuerschieber 13 und der Anker des elektromagnetischen Antriebes 16 in der feder­ zentrierten Neutralstellung. Der Druck in den beiden Dämpfungsräumen 20, 29 an den Stirnseiten des Hauptsteuerschiebers ist gleich. Der Dämpfungsraum 20 ist - wie zuvor beschrieben - über den Druckmittel­ kanal 20b sowie die Drossel D2 an den Anschluß P und über den Druckmittelkanal 20a mit der Drossel D1 an den Anschluß R angebunden.

Der Dämpfungsraum 29 wird über den Druckmittelkanal 30 und die Dros­ sel D3 mit Druckmittel versorgt. Über die Querbohrung 46, die Sack­ bohrung 45 und die durch die Vorsteuerhülse 41 halb überdeckte Dros­ selbohrung 47 besteht eine Verbindung zur Bohrung 35. Diese wird wiederum über die Vertiefung 55 und den Druckmittelkanal 56 mit dem Anschluß R verbunden. Durch die Überdeckung der beiden Mündungen der Drosselbohrung 47 entspricht die Summe der freien, d. h. durch­ strömten Flächen der Drosselbohrung 47 der Fläche der Drossel D1.

Die Neutralstellung des Hauptsteuerschiebers kann z. B. über die nicht Einstellschraube 17 variiert werden.

Wird der Hauptsteuerschieber 13 aus seiner Neutralstellung z. B. nach links verschoben, wird gleichzeitig über die Druckfeder 40 der Vorsteuerschieber 14 nach links verschoben, so daß sich die Über­ deckung der Drosselbohrung 47 durch die Vorsteuerhülse 41 vergrößert, d. h. der Drosselquerschnitt wird kleiner. Damit steigt der Druck im Dämpfungsraum 29, so daß der Hauptsteuerschieber wieder nach rechts gedrückt wird. Der Vorsteuerschieber wird durch Wirkung der Druckfeder 39 ebenfalls nach rechts bewegt, bis sich der Gleich­ gewichtszustand wieder einstellt. Die Bohrung 22 steht über die Boh­ rung 23 mit der Druckkammer 19 in Verbindung, so daß sich in der Bohrung 22 kein entgegenwirkender Druck aufbauen kann. Bei einer Verschiebung des Hauptsteuerschiebers nach rechts wird entsprechend die Überdeckung der Drosselbohrung 47 kleiner, d. h. der Drossel­ querschnitt wird größer, so daß der Druck im Dämpfungsraum 29 sinkt und der Hauptsteuerschieber zurück nach links bewegt wird.

Durch entsprechende Bestromung des elektromagnetischen Antrieb 16 wird dessen Anker und damit der Stößel 52 nach rechts bewegt. Durch den Stößel wird gleichzeitig die Vorsteuerhülse 41 nach rechts be­ wegt, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Magnetkraft und der Kraft durch die Feder 44 einstellt. Durch die Verschiebung der Vorsteuer­ hülse verkleinert sich der freie Querschnitt der Drosselbohrung 47, so daß der Druck im Dämpfungsraum 29 ansteigt. Damit wird der Haupt­ steuerschieber nach rechts bewegt. Über die Kopplung von Haupt- und Vorsteuerschieber über die Federn 39, 40 folgt der Vorsteuerschieber der Bewegung des Hauptsteuerschiebers, bis der freie Querschnitt der Drosselbohrung 47 dem Drosselquerschnitt D2 entspricht und sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, in dem Haupt- und Vorsteuerschieber verbleiben.

Die zurückgelegte Weglänge des Vorsteuerschiebers ist durch die Rei­ henschaltung der beiden Federn 39, 40 jedoch geringer. Ist bei bei­ den Federn die Federkonstante gleich, ist der durch den Vorsteuer­ schieber zurückgelegte Weg halb so groß wie der Weg des Hauptsteuer­ schiebers. Durch unterschiedliche Federkonstanten kann das Über­ setzungsverhältnis zwischen Weglänge des Hauptsteuerschiebers und der des Vorsteuerschiebers variiert werden.

Wird der Stößel wieder nach links bewegt, folgt die Steuerhülse dieser Bewegung wiederum bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Magnetkraft und der Kraft durch die Feder 44 einstellt. Durch die Vergrößerung des Drosselquerschnittes an der Drosselbohrung 47 sinkt der Druck im Dämpfungsraum 29, so daß der Hauptsteuerschieber nach links bewegt wird. Der Vorsteuerschieber wird aufgrund der Wirkung der Federn 39, 40 ebenfalls nach links bewegt, wobei die zurückge­ legte Weglänge aufgrund der Hintereinanderschaltung der Federn - wie zuvor beschrieben - geringer ist. Ist der Vorsteuerschieber so weit nach links bewegt, daß der freie Querschnitt der Drosselbohrung 47 wieder dem Drosselquerschnitt D1 entspricht, befindet sich der Hauptsteuerschieber im Gleichgewicht. Der Bewegungsablauf ist ent­ sprechend, wenn der Anker bzw. der Stößel aus der Neutralstellung nach links bewegt wird.

Die Steuerung des Hauptsteuerschiebers erfolgt durch eine Voll­ brückenschaltung der drei Festdrosseln D1 bis D3 und der variablen Drosselbohrung 47 mittels einer Steuerkante. Die Wegrückführung des Hauptsteuerschiebers auf den Vorsteuerschieber ist durch die beiden Federn 39, 40 in beliebigen Übersetzungsverhältnissen reduzierbar. Durch Variation der Druckbeaufschlagung (z. B. durch geeignete Ab­ stimmung der Drosselquerschnitte) und der Federn in den Dämpfungs­ räumen an beiden Stirnseiten des Hauptsteuerschiebers können sowohl integrierendes als auch differenzierendes Regelverhalten ermöglicht werden. Die Federkonstanten der beiden Federn 39, 40 können nahezu beliebig groß gewählt werden, weil die Verstellkraft hydraulisch er­ zeugt wird. Dadurch wird das dynamische Verhalten des Ventils ver­ bessert, d. h. die Hysterese der Ventilkennlinie ist sehr gering und das Wegeventil samt elektrohydraulischer Stelleinrichtung neigt kaum zum Schwingen. Darüber hinaus ist ein sehr genaues Positionieren des Hauptsteuerschiebers bei geringem Ankerhub möglich.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer elektrohydrauli­ schen Stelleinrichtung dargestellt, durch die höhere Stellkräfte auf den Hauptsteuerschieber und/oder eine größere Stellgeschwindigkeit ermöglicht werden. Darüber hinaus ist der Steuerölverbrauch in Neu­ tralstellung der elektrohydraulischen Stelleinrichtung nach dieser Ausführungsform geringer. Zusätzlich ist die Sicherheit gegen unge­ wolltes Auslenken des Hauptsteuerschiebers höher, da beispielsweise eine durch Verschmutzungen zugesetzte Drosselbohrung nicht zu einer Auslenkung des Hauptsteuerschiebers führt.

Die elektrohydraulische Stelleinrichtung 10A ist am Gehäuse 11A ei­ nes Wegeventils 12A befestigt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Steuerkolben 60 und einem Vorsteuerschieber 14A mit Vorsteuerhülse 41A, der in einem in das Vorsteuerventilgehäuse eingesetzten Deckel 61 geführt ist. An das Vorsteuerventilgehäuse ist der elektromagne­ tische Antrieb 16 angeflanscht. Bei dem nur teilweise dargestellten Wegeventil 12A handelt es sich ebenfalls um ein an sich bekanntes 4/3-Wegeventil in Blockbauweise, dessen Hauptsteuerschieber 13A in einer Längsbohrung 18A im Gehäuse dicht gleitend geführt ist. Der Hauptsteuerschieber 13A ist länger als die Bohrung 18A und ragt an beiden Stirnseiten durch das Gehäuse. Die nicht dargestellte Stirn­ seite des Hauptsteuerschiebers dient z. B. zur Aufnahme einer Hand­ betätigungsvorrichtung. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel fehlen der Dämpfungsraum 20 mit Druckfeder 17a und die dazugehörigen Druckmittelkanäle 20a, 20b und Drosseln D1, D2.

Darüber hinaus sind Aufbau und Wirkungsweise des 4/3-Wegeventils 12A wie die des 4/3-Wegeventils 12 nach Fig. 1.

Das an das Ventilgehäuse 11A angeflanschte Vorsteuerventilgehäuse 15A hat eine durchgehende Längsbohrung 62, deren Grundfläche doppelt so groß ist wie die Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers 13A. Zur Abdichtung gegen die Umgebung ist an der Verbindungsfläche in der Stirnseite des Ventilgehäuses 11A eine Ringnut 63 angeordnet, in die ein Dichtring 64 eingelegt ist. In die gegenüberliegende Stirnseite des Vorsteuerventilgehäuses ist der zylindrische Deckel 61 einge­ schraubt. Die Längsbohrung 62 weist dazu über einen Teil ihrer Länge ein von der Stirnseite ausgehendes Innengewinde 65 auf. An dieser Stirnseite ist das Gehäuse 53 des elektromagnetischen Antriebs 16 angeflanscht. Zur Abdichtung dieser Verbindung ist um die Bohrung 62 herum eine flache, zylindrische Vertiefung 67 angeordnet, in die ein Dichtring 68 eingelegt ist. In den durch die Vertiefung 67 und das Gehäuse 53 des elektromagnetischen Antriebs gebildeten Raum 75 mündet ein nur schematisch angedeuteter Druckmittelkanal 76, der durch das Vorsteuerventilgehäuse 15A verläuft und mit dem Anschluß R verbunden ist. Der Stößel 52 des doppelt wirkenden Proportional­ magneten ragt in eine axial verlaufende Bohrung 66 im Deckel 61. Vom Grund der Bohrung 66 geht eine weitere, achsgleich verlaufende Bohrung 70 geringeren Durchmessers aus, die den Deckel 61 durch­ dringt. Am Außenumfang des Deckels ist eine umlaufende Nut 71 ange­ bracht, in die ein Dichtring 72 eingelegt ist. Um die Bohrung 70 herum ist in der ins Vorsteuerventilgehäuse weisenden Stirnseite des Deckels eine Ringnut 73 eingelassen, deren Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Bohrung 66.

An dem in das Vorsteuerventilgehäuse ragenden Ende des Hauptsteuer­ schiebers 13A liegt der Steuerkolben 60 an und ist mit einer Schrau­ be 77 fest mit Hauptsteuerschieber verbunden. Der Außendurchmesser des Steuerkolbens ist geringer als der Durchmesser der Längsboh­ rung 62. Am Außenumfang des Steuerkolbens sind zwei Ringnuten 80, 81 ausgebildet, in die je ein Dichtring 82, 83 eingesetzt ist. Diese werden durch einen weiteren Dichtring 84, 85 geringeren Durchmessers radial gegen die Wandung der Längsbohrung 62 verspannt. Zwischen den Dichtringen 82, 83 wird durch den Steuerkolben und die Wandung der Längsbohrung 62 ein Ringraum 86 gebildet, in den ein schematisch angedeuteter Druckmittelkanal 87 mündet, der wiederum mit dem Druckmittelkanal 76 verbunden ist.

Der Steuerkolben ist in Längsrichtung von einer durchgehenden, zwei­ fach abgestuften Bohrung durchdrungen, die von der dem Deckel zuge­ wandten Stirnseite ausgeht, und deren Bohrungsabschnitte fortlaufend mit 88a-88c bezeichnet sind. Um den Bohrungsabschnitt 88c verläuft in der Stirnseite des Steuerkolbens eine flache, kreisförmige Ver­ tiefung 89, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Haupt­ steuerschiebers 13A ist. In die Bohrung 88a-88c ist die Schraube 77 eingesetzt, die ausgehend von einem Abschnitt 77a zwei Abschnitte 77b, 77c mit jeweils verringertem Außendurchmesser hat. Der Ab­ schnitt 77c kleinsten Durchmessers ist über einen Teil seiner Länge mit einem Außengewinde 77d versehen und ragt bis in eine Längsboh­ rung 90 im Hauptsteuerschieber 13A. Diese weist ein entsprechendes Innengewinde 90a auf. Die durch den Übergang vom Abschnitt 77c zum Abschnitt 77b mittleren Durchmessers gebildete Schulter 91 liegt am Grund des Bohrungsabschnittes 88b im Steuerkolben an. Der Durchmes­ ser des Bohrungsabschnittes 88b ist größer als der Durchmesser des Abschnittes 77b der Schraube. Der Abschnitt 77a der Schraube ragt bis in den Bohrungsabschnitt 88b und hat etwa den gleichen Durchmes­ ser. Am Übergang der Abschnitte 77a und 77b der Schraube ist eine umlaufende Nut 92 ausgebildet, in die ein Dichtring 93 eingelegt ist. Durch diesen wird der durch die Schraube und die Bohrung im Be­ reich des Bohrungsabschnittes 88b gebildete Ringraum 94 einseitig abgedichtet. In diesen Ringraum 94 mündet eine Querbohrung 95, die vom Außenumfang des Steuerkolbens ausgeht und zwischen der Ringnut 81 und der dem Ventilgehäuse 11A zugewandten Stirnseite an­ geordnet ist. In den durch den Steuerkolben mit eingelegtem Dicht­ ring 83 sowie den Hauptsteuerschieber 13A, das Vorsteuerventilgehäu­ se 15A sowie das Ventilgehäuse 11A gebildeten Ringraum 96 mündet ein im Vorsteuerventilgehäuse verlaufender, schematisch angedeuteter Druckmittelkanal 97, der mit dem Anschluß P verbunden ist.

Zwischen den Dichtringen 82, 83 ist im Steuerkolben eine radial ver­ laufende Sackbohrung 98a angebracht, in die eine längs verlaufende Bohrung 98b mündet, die vom Grund der Vertiefung 89 im Steuerkolben ausgeht. Über eine im Abschnitt 77c der Schraube 77 verlaufende Längsnut 99 ist die Vertiefung 89 mit dem durch die Bohrung 90 und den Abschnitt 77c der Schraube gebildeten Raum 100 verbunden.

In den Ringraum 96 ist eine Anschlaghülse 102 eingesetzt, die an der Stirnseite des Gehäuses 11A anliegt und einen umlaufenden inneren Rand 103 hat. An diesem Rand stützt sich eine Druckfeder 104 ab, de­ ren entgegengesetztes Ende an der gegenüberliegenden Stirnseite des Steuerkolbens anliegt.

Die Schraube 77 ist in Längsrichtung von einer Bohrung 105a, 105b durchdrungen, die einen mittleren, aufgeweiteten Abschnitt 106 hat, der die Bohrung in einen dem Deckel 61 zugewandten Bohrungsabschnitt 105a und einen dem Ventilgehäuse 11A zugewandten Bohrungsabschnitt 105b unterteilt. In den Abschnitt 106 dringt eine im Abschnitt 77b der Schraube verlaufende Querbohrung 111, die den Abschnitt 106 mit dem Ringraum 94 verbindet. In den aufgeweiteten Abschnitt 106 ragt das eine Ende des Steuerschiebers 14A, der im Bohrungsabschnitt 105a dicht gleitend geführt ist. Das andere Ende des Steuerschiebers ragt dicht gleitend geführt durch die Bohrung 70 des Deckels 61 und reicht bis in die Bohrung 66 und wirkt dort mit dem Stößel 52 zusammen. An diesem Ende weist der Steuerschieber eine umlaufende Nut 107 auf, in die ein Sicherungsring 108 eingelegt ist, an dem sich wiederum eine Scheibe 109 abstützt. An dieser Scheibe liegt das eine Ende einer Druckfeder 110 an, deren entgegengesetztes Ende sich am Grund der Bohrung 66 abstützt.

Von der mit dem Stößel 52 zusammenwirkenden Stirnseite geht im Vor­ steuerschieber eine axial verlaufende Sackbohrung 112 aus, die im Bereich der Bohrung 66 von einer Querbohrung 113 durchdrungen wird. Eine weitere Querbohrung 114 durchdringt die Sackbohrung 112 in der Nähe des Bohrgrundes innerhalb des durch den Steuerkolben 60, das Vorsteuerventilgehäuse 15A und den Deckel 61 gebildeten Druckraums 115.

Eine weitere axial verlaufende Sackbohrung 116 geht von der entge­ gengesetzten Stirnseite des Steuerschiebers aus. Diese wird eben­ falls in der Nähe ihres Bohrgrundes von einer innerhalb des Druck­ raumes 115 befindlichen Querbohrung 117 durchdrungen.

Auf dem Steuerschieber ist innerhalb des Druckraumes 115 eine hohl­ zylindrische Steuerhülse 41A dicht gleitend geführt. Deren Länge ist so abgestimmt, daß die beiden Querbohrungen 114, 117 gerade über­ deckt sind. Die Steuerhülse weist an ihrem Außenumfang einen umlau­ fenden Bund 119 auf, an dem zwei sich gegenüberliegende Druckfedern 120, 121 anliegen. Das andere Ende der Druckfeder 120 liegt am Grund der Ringnut 73 im Deckel 61 an, während sich die zweite Druckfeder 121 mit ihrem entgegengesetzten Ende am Grund des Bohrungsabschnit­ tes 88a im Steuerkolben abstützt. Im Bohrungsabschnitt 105b in der Schraube 77 ist ein Ausgleichskolben 123 dicht gleitend geführt. Das im Bohrungsabschnitt 106 befindliche Ende weist einen radial verlau­ fenden Schlitz 126 und eine quer dazu verlaufende Bohrung 127 auf. Das gegenüberliegende Ende des Steuerschiebers weist ebenfalls einen Schlitz 124 mit entsprechender Querbohrung 125 auf. Der Steuerschie­ ber und der Ausgleichskolben sind durch eine Lasche 128 verbunden, die in die Schlitze 124, 126 ragt und mit Hilfe von Stiften 129, 130 in den Querbohrungen 125, 127 geführt ist. Der Durchmesser der Stif­ te 129, 130 ist geringer als der Durchmesser der Bohrungen 125, 127 und die Dicke der Lasche ist geringer als die Dicke der Schlitze 124, 126, so daß die Lasche mit großem Spiel geführt ist. Durch den Ausgleichskolben werden die im Abschnitt 106 wirkenden Druckkräfte auf den Steuerschieber ausgeglichen. Die mit ausreichend Spiel ver­ sehene Verbindung des Ausgleichskolben und des Steuerschiebers durch die Lasche verhindert eine Dreipunktlagerung des Steuerschiebers.

In der dargestellten Stellung befinden sich der Hauptsteuerschieber 13A und der mit dem Anker des elektromagnetischen Antriebs verbunde­ ne Stößel 52 in ihrer Neutralstellung. Die Steuerhülse 41A überdeckt die beiden Querbohrungen 114, 117 im Steuerschieber 14A. Die Kraft auf den Steuerkolben durch den Druck im Raum 115 wird ausgeglichen durch die entgegengesetzt wirkende Kraft aufgrund des Druckes im Ringraum 96 und die Wirkung der Druckfeder 104.

Wird durch entsprechende Erregung des elektromagnetischen Antriebs 16 der Steuerschieber 14A über den Stößel 52 nach rechts bewegt, ge­ langt die Querbohrung 117 im Steuerschieber aus der Überdeckung durch die Steuerhülse 41A. Der Druckraum 115 ist über diese Querboh­ rung und die Sackbohrung 116 mit dem Abschnitt 106 in der Schraube 77 verbunden. Dieser steht über die Bohrung 111 mit dem Ringraum 94 in Verbindung, der wiederum über die Bohrung 95 und den Ringraum 96 sowie den Druckmittelkanal 97 mit dem Druckmittelanschluß P verbun­ den ist. Dadurch steigt der Druck im Raum 115. Aufgrund der größeren wirksamen Fläche des Steuerkolbens im Gegensatz zur druck­ beaufschlagten Fläche im Ringraum 96 wird der Hauptsteuerschieber nach rechts bewegt. Durch die Kopplung der Steuerhülse 41A mit dem Steuerkolben 60 durch die Druckfedern 120, 121 folgt die Steuerhülse der Bewegung nach rechts. Der zurückgelegte Weg ist aufgrund der Reihenschaltung der Federn 120, 121 - wie zuvor beim Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 beschrieben - im Verhältnis der Übersetzung ver­ ringert. Damit verringert sich der Druckanstieg im Raum 115 bis sich bei wieder überdeckter Querbohrung 117 ein Gleichgewicht zwischen der Kraft auf den Steuerkolben durch den Druck im Raum 115 und der entgegenwirkenden Kräfte durch den Druck im Ringraum 96 sowie die Wirkung der Feder 104 einstellt.

Bewegt sich der Hauptsteuerschieber weiter nach rechts, wird über die Kopplung durch die Druckfedern 120, 121 die Steuerhülse eben­ falls weiter nach rechts bewegt. Damit gelangt die Querbohrung 114 aus der Überdeckung durch die Steuerhülse, und Druckmittel kann über die Sackbohrung 112, die Querbohrung 113 und die Bohrung 66 in die Vertiefung 67 gelangen. Diese ist über den Druckmittelkanal 76 mit dem Anschluß R verbunden. Dadurch sinkt der Druck im Raum 115, so daß die entgegenwirkenden Kräfte durch die Druckfeder 104 und den Druck im Ringraum 96 den Hauptsteuerschieber und die Steuerhülse zurückbewegen. Der über die Lasche 128 mit dem Steuerschieber 14A verbundene Ausgleichsschieber 123 wird bei einer Bewegung des Haupt­ steuerschiebers und/oder des Vorsteuerschiebers relativ zum Haupt­ steuerschieber verschoben. Die dadurch bedingte Volumenänderung im Raum 100 führt zu keinem Druckanstieg oder Druckabfall in diesem Raum, da über die Nut 99, die Vertiefung 89 und die Bohrungen 98a, 98b eine Verbindung zum Ringraum 86 besteht. Dieser ist - wie zuvor beschrieben - über den Druckmittelkanal 87 mit dem zum Anschluß R führenden Druckmittelkanal 76 verbunden.

Bei einer Bewegung des Steuerschiebers nach links gelangt die Quer­ bohrung 114 aus ihrer Überdeckung, so daß - wie zuvor beschrie­ ben - der Druck im Raum 115 abfällt und der Hauptsteuerschieber sich ebenfalls nach links bewegt. Dabei folgt die Steuerhülse aufgrund der Kopplung durch die Federn 120, 121 im Verhältnis der Übersetzung bis sich der zuvor beschriebene Gleichgewichtszustand einstellt.

Der Hubweg des Hauptsteuerschiebers wird durch geeignete Wahl der Abmessungen des Deckels 61 und der Anschlaghülse so begrenzt, daß nur ein geringes Überschreiten des Schaltweges möglich ist. Der Ab­ stand zwischen Anschlaghülse und Steuerkolben in Neutralstellung entspricht dabei etwa der Auslenkung des Hauptsteuerschiebers nach rechts, während der Abstand zwischen Steuerkolben und Deckel etwa der Auslenkung nach links entspricht. Innerhalb der durch diese Ab­ messungen vorgegebenen Toleranzen kann die Neutrallage des Haupt­ steuerschiebers durch Variation der Einschraubtiefe des Deckels 61 verändert werden. Die Neutralstellung des Stößels kann durch eine entsprechende - nicht dargestellte - Einstellschraube des elektro­ magnetischen Antriebs erfolgen.

Bei der hier beschriebenen Verbindung des Raumes 100 mit dem Anschluß R über die Nut 99, die Vertiefung 89 und die Bohrungen 98a, 98b sowie den Ringraum 86 kann die elektrohydraulische Stellein­ richtung 10A mit Ventilgehäusen verbunden werden, bei denen die Breite der Druckkammer 19 (Fig. 1) kleiner ist als der maximale Hubweg des Hauptsteuerschiebers. Da eine entsprechende Druckkammer in der Regel nur bei einer Bewegung des Steuerschiebers z. B. nach links mit Druck beaufschlagt wird, ist deren Breite an den halben Hubweg angepaßt. Ist die Breite einer entsprechenden Druckkammer größer als der maximale Hubweg des Hauptsteuerschiebers, kann eine Entlastung des Raumes 100 - wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben - direkt über einen im Hauptsteuerschieber verlaufenden Druckmittelkanal erfolgen. Dementsprechend vereinfacht sich der Aufbau des Steuerkolbens, da der Ringraum 86 nicht mehr nötig ist. Weiterhin entfallen die der Verbindung zwischen Ringraum 86 und Druckraum 100 dienenden Druckmittelkanäle 98a, 98b, 89 und 99. Darüber hinaus ist dann auch nur noch eine umlaufende Abdichtung des Steuerkolbens nötig, die den Ringraum 96 und den Raum 115 trennt.

Der Einsatz der elektrohydraulischen Stelleinrichtungen 10 und 10A ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele be­ schränkt. Diese können sowohl mit anderen Wegeventilen als den hier beschriebenen 4/3-Wegeventilen, als auch mit einfach wirkenden elek­ tromagnetischen Stelleinrichtungen kombiniert werden.

Claims (11)

1. Elektrohydraulische Stelleinrichtung zur Fernsteuerung eines mit einem Hauptsteuerschieber (13; 13A) versehenen Wegeventils (12; 12A), mit einem in einem Gehäuse (15; 15A) angeordneten Vorsteuer­ ventil, welches durch einen elektromagnetischen Antrieb (16) betä­ tigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil aus ei­ nem Vorsteuerschieber (14; 14A) und einer Steuerhülse (41; 41A) be­ steht und daß das Vorsteuerventil und der Hauptsteuerschieber durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Druckfedern (39, 40; 120, 121) mechanisch gekoppelt sind.

2. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine Ende der ersten Druckfeder (39) am Gehäu­ se (15) anliegt und daß gegenüberliegende Ende auf den Steuerschie­ ber (14) wirkt und eine Seite der zweiten Druckfeder (40) am Haupt­ steuerschieber (13) anliegt und das gegenüberliegende Ende auf den Steuerschieber (14) wirkt.

3. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hauptsteuerschieber (13) und Gehäuse (15) ein Druckraum (29) ausgebildet ist, der über eine erste Drossel (D3) mit Druck beaufschlagt wird und über zweite, variable Drossel (47) entlastet wird.

4. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einer Stirnseite des Hauptsteuerschiebers (13A) ein als Differenzialkolben wirkender Steuerkolben (60) angeordnet ist, der mit zwei Druckräumen (115, 96) zusammenwirkt.

5. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Druckfeder (120) an ei­ nem im Gehäuse (15A) angeordneten Deckel (61) anliegt und das gegen­ überliegende Ende auf die Steuerhülse (41A) wirkt und eine Seite der zweiten Druckfeder (121) an der Steuerhülse (41A) anliegt und das gegenüberliegende Ende auf den Differenzialkolben (60) wirkt.

6. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der kleineren wirksamen Fläche des Differenzialkolbens zugeordnete Druckraum (96) über einen Druck­ mittelkanal (97) mit Druck beaufschlagt wird, und daß der der größe­ ren wirksamen Fläche des Differenzialkolbens zugeordnete Druckraum (115) über eine variable Drosselstelle (117) mit Druck beaufschlagt wird.

7. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drossel (47, 117) aus einer Bohrung im Vorsteuerschieber (14; 14A) besteht, die durch die Steuerhülse (41; 41A) überdeckt ist.

8. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Druckkräfte auf den Vorsteuerschieber ausgeglichen sind.

9. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der der größeren wirksamen Flä­ che des Differenzialkolbens zugeordnete Druckraum (115) über eine zweite variable Drosselstelle (113) entlastet wird.

10. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosselstelle (117) über einen Druckmittelkanal (116) mit dem der kleineren wirk­ samen Fläche des Differenzialkolbens zugeordneten Druckraum (96) verbunden ist.

11. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite variable Drosselstelle (114) aus einer Bohrung im Vorsteuerschieber besteht, die durch die Steuerhülse überdeckt wird.