DE4214661A1 - Elektrohydraulische stelleinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Stelleinrich­ tung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei elektrohydraulischen Stelleinrichtungen sind bei größeren Volumenströmen und/oder höheren Lastdrücken die von Proportionalmagneten aufzubringenden Kräfte oft­ mals nicht ausreichend, um den Hauptsteuerschieber eines Wegeventi­ les kontrolliert zu bewegen. Die Magnetkraft muß in solchen Fällen durch hydraulische Kräfte verstärkt bzw. überlagert werden, d. h. das entsprechende Ventil wird vorgesteuert. Dazu ist dann eine separate und teilweise aufwendige Steuerölversorgung notwendig, darüberhinaus bauen derartige vorgesteuerte Ventile groß und haben einen teilweise schwierig zu fertigenden Aufbau.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Stelleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß keine separate Steuerölversorgung notwendig ist. Eine Steuerung großer Volumenströme und/oder hoher Lastdrücke ist mit verhältnismäßig kleinen Proportionalmagneten möglich. Die hydrau­ lische Kraftverstärkung bzw. die Überlagerung der hydraulischen Kräfte erfolgt lastproportional. Die erfindungsgemäße elektrohy­ draulische Stelleinrichtung ist einfach aufgebaut und kompakt und zeichnet sich durch einfach zu fertigende Bauteile aus. Sie eignet sich für verschiedene Wegeventilanwendungen und für unterschied­ lich Ventilausführungen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektrohydraulische Stelleinrichtung mit einem 4/3-Wegeventil mit einer Einkantensteuerung. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung dieser elektrohydraulischen Stell­ einrichtung. Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite elektrohydraulische Stelleinrichtung mit einem 4/3-Wegeventil mit einer Vierkantensteuerung. Fig. 4 zeigt eine entsprechende schema­ tische Darstellung dieser zweiten Ausführungsform. Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem 2/2-Wegeventil und einer Ein­ kantensteuerung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in teilweise vereinfachter Form eine elektrohydrau­ lische Stelleinrichtung mit einem Proportionalmagneten 10, einem Vorsteuerschieber 11 und einem 4/3-Wegeventil 12 mit Hauptsteuer­ schieber 13 dargestellt. Das 4/3-Wegeventil 12 hat ein Ventilgehäuse 14, das von einer Schieberbohrung 15 in Längsrichtung durchdrungen ist. Diese ist an einer Stirnseite des Ventilgehäuses 14 durch einen Deckel 16 verschlossen. Um die Schieberbohrung 15 verlaufen mit Ab­ stand zueinander zwei Steuernuten 17 und 18, von denen die (in Fig. 1 linke) Steuernut 17 über eine das Ventilgehäuses 14 durchdringende Anschlußbohrung 19 mit einem ersten Verbraucher­ anschluß 20 verbunden ist. Die (in Fig. 1 rechte) Steuernut 18 steht über eine Anschlußbohrung 21 mit einem zweiten Verbraucher­ anschluß 22 in Verbindung. Zwischen den beiden Anschlußbohrungen 19, 21 verläuft eine Druckanschlußbohrung 23, die mit einer Druckleitung 24 verbunden ist. Diese wiederum führt zu einer nicht dargestellten Druckmittelquelle, deren Anschluß mit P bezeichnet ist. Die Druck­ anschlußbohrung 23 mündet zwischen den beiden Steuernuten 17, 18 in die Schieberbohrung 15.

Zwischen dem Deckel 16 und der linken Steuernut 17 mündet in die Schieberbohrung 15 ein das Gehäuse 14 durchdringender Rücklaufkanal 26, der über eine Rücklaufleitung 27 mit einem nicht dargestellten Behälter verbunden ist, dessen Anschluß mit T bezeichnet ist. Ein zweiter Rücklaufkanal 28 mündet zwischen der rechten Steuernut 18 und der dem Deckel 16 gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilgehäu­ ses 14 in die Schieberbohrung 15. Dieser zweite Rücklaufkanal 28 ist ebenfalls über eine Rücklaufleitung 29 mit dem Behälter verbunden.

In der Schieberbohrung 15 ist der Hauptsteuerschieber 13 dicht glei­ tend geführt. Dieser weist drei umlaufende Ringnuten 31 bis 33 auf. Die linke Ringnut 31 wirkt mit dem Rücklaufkanal 26 und der linken Steuernut 17 zusammen, die rechte Ringnut 33 mit der rechten Steuer­ nut 18 und dem zweiten Rücklaufkanal 28. Die mittlere Ringnut 32 wirkt mit beiden Steuernuten 17, 18 und der Druckanschlußbohrung 23 zusammen.

Der Hauptsteuerschieber 13 ist funktionsnotwendigerweise kürzer als die Schieberbohrung 15, so daß zwischen diesem und dem Deckel 16 ein erster Druckraum 35 ausgebildet ist. Ein zweiter Druckraum 36 ist zwischen dem Hauptsteuerschieber 13 und einem die Schieberbohrung 15 auf der dem Deckel 16 gegenüberliegenden Seite verschließenden An­ schlußgehäuse 37 ausgebildet. In den ersten Druckraum 35 mündet eine Steuerleitung 40, die über eine erste Drosselleitung 41 mit einer Drosselstelle 42 (Blende oder Drossel) mit der Druckleitung 24 ver­ bunden ist. Eine zweite Drosselleitung 43 mit einer zweiten Drossel­ stelle 44 (Blende oder Drossel) führt von der Steuerleitung 40 zur Rücklaufleitung 27. In den zweiten Druckraum 36 mündet eine dritte Drosselleitung 45 mit einer dritten Drosselstelle 46 (Blende oder Drossel), die diesen mit der Druckleitung 24 verbindet.

Das Anschlußgehäuse 37 wird von einer achsgleich zur Schieberbohrung 15 verlaufenden Stufenbohrung 47 durchdrungen, deren Bohrungsab­ schnitt kleineren Durchmessers in den zweiten Druckraum 36 mündet. In diese Stufenbohrung 47 ragt durch den Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers der Vorsteuerschieber 11, der in einer axial verlaufen­ den Vorsteuerbohrung 48 im Hauptsteuerschieber 13 dicht gleitend geführt ist. Diese Vorsteuerbohrung 48 ist als Sackbohrung ausge­ bildet und geht von der dem Anschlußgehäuse 37 zugewandten Stirn­ seite des Hauptsteuerschiebers 13 aus und durchdringt den Bereich der rechten Steuernut 33. Im Bereich dieser Steuernut 33 münden in die Vorsteuerbohrung 48 zwei radial verlaufende, einander gegenüber­ liegende Bohrungen, eine Bohrung 49 größeren und eine Bohrung 50 kleineren Durchmessers.

Der Vorsteuerschieber 11 hat an seinem in der Stufenbohrung 47 be­ findlichen Ende eine tellerförmige Abschlußplatte 51, an der sich das eine Ende einer Druckfeder 52 abstützt. Das andere Ende der Druckfeder 52 liegt in der Stufenbohrung 47 am Übergang zum Boh­ rungsabschnitt kleineren Durchmessers an. Der Vorsteuerschieber 11 hat weiterhin eine umlaufende Ringnut 53, die in der Vorsteuer­ bohrung 48 im Bereich der beiden Bohrungen 49, 50 angeordnet ist. In diese Ringnut 53 ragt ein Mitnehmerstift 54, der in die Bohrung 49 eingepaßt ist. Dieser Mitnehmerstift 54 ist in seiner Länge so abge­ stimmt, daß der Vorsteuerschieber über die Breite der Ringnut 53 frei beweglich ist und bei Überschreiten dieser Weglänge an den Rändern 55 bzw. 56 der Ringnut 53 anliegt. Von der Ringnut 53 geht eine Axialnut 58 aus, die am Außenumfang des Vorsteuerschiebers 11 verläuft und sich bis zur Stirnseite 59 des Hauptsteuerschiebers 13 erstreckt. Die Abmessung dieser Axialnut 58 ist so gewählt, daß bei mittiger Stellung des Vorsteuerschiebers 11 (Mitnehmerstift 54 etwa in der Mitte der Ringnut 53) die nicht von der Wandung der Vor­ steuerbohrung 48 abgedeckte Fläche im Bereich des zweiten Druckrau­ mes 36 der durchströmten Fläche der zweiten Drosselstelle 44 ent­ spricht.

Die Axialnut 58 bildet mit der Vorsteuerbohrung 48 und der Stirn­ seite 59 des Hauptsteuerschiebers eine variable Drossel 60, die auf noch zu erläuternde Weise mit den Drosselstellen 42, 44 und 46 zu­ sammenwirkt.

Der Vorsteuerschieber 11 ist darüberhinaus zum Ausgleich von Druck­ kräften mit einer axial verlaufenden Ausgleichsbohrung 61 versehen, die von dem zwischen dem Vorsteuerschieber 11 und dem Grund der Vor­ steuerbohrung 48 verbleibenden Ausgleichsraum 62 ausgeht. Sie ragt bis in den Bereich der Stufenbohrung 47 und wird dort von einer Querbohrung 63 durchdrungen.

Der Vorsteuerschieber 11 wirkt an seiner tellerförmigen Abschluß­ platte 51 mit dem Stößel 64 des an sich bekannten Proportional­ magneten 10 zusammen, der hier als Doppelhubmagnet ausgebildet ist. Aufbau und Wirkungsweise eines derartigen Doppelhubmagneten sind bekannt, so daß hier nur der Vollständigkeit halber der Anker 65 teilweise und die Zentrierfeder 66 dargestellt sind. Als zweite, auf den Vorsteuerschieber 60 wirkende Zentrierfeder dient die Druckfeder 52.

In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung des 4/3-Wegeventils 12 be­ finden sich sowohl der Hauptsteuerschieber 13 als auch der Vor­ steuerschieber 11 in ihrer Neutralposition (Mittelstellung). Dabei steht der linke Druckraum 35 einerseits über die Steuerleitung 40 und die erste Drosselleitung 41 und die erste Drosselstelle 42 mit der Druckmittelquelle in Verbindung und wird andererseits über die Steuerleitung 40 und die zweite Drosselleitung 43 über die zweite Drosselstelle 44 zum Behälter T entlastet. Der Druck im linken Druckraum 35 entspricht also dem Druck zwischen der ersten Drossel­ stelle 42 und der dritten Drosselstelle 44. Gleichzeitig steht der rechte Druckraum 36 über die dritte Drosselleitung 45 und die dritte Drosselstelle 46 mit der Druckmittelquelle P in Verbindung. Über die Axialnut 58, die Ringnut 53 und die Bohrung 50 wird der rechte Druckraum 36 zur rechten Ringnut 33 und über die Schieberbohrung 15, den zweiten Rücklaufkanal 28 und die Rücklaufleitung 29 zum Behälter T entlastet. Die Axialnut 58 wirkt dabei mit der Vorsteuerbohrung 48 in Form der variablen Drossel 60 zusammen. Der nicht von der Wandung der Vorsteuerbohrung 48 überdeckte Bereich der Axialnut 58 ent­ spricht dabei einem variablen Öffnungsquerschnitt (variable Drossel) über den der zweite Druckraum 36 entlastet werden kann. In der dar­ gestellten Neutralstellung (Mittelstellung) von Hauptsteuerschieber 13 und Vorsteuerschieber 11 ist der Öffnungsquerschnitt der va­ riablen Drossel 60 so gewählt, daß der Druck zwischen ihr und der dritten Drosselstelle 46, also der Druck im rechten Druckraum 36, dem Druck im linken Druckraum 35 entspricht.

Unter der Voraussetzung vernachlässigbarer bzw. gleicher Drossel­ verluste in den Leitungen und gleichem Drosselquerschnitt an der ersten Drosselstelle 42 und der dritten Drosselstelle 46 entspricht der freie Querschnitt der variablen Drossel 60 in Neutralstellung dem der zweiten Drosselstelle 44.

In der dargestellten Neutralstellung von Hauptsteuerschieber 13 und Vorsteuerschieber 11 ist kein Verbraucher eingeschaltet, die Druck­ anschlußbohrung 23, die Anschlußbohrungen 19 und 21 und die Rück­ laufkanäle 26 und 28 sind miteinander verbunden. Das 4/3-Wegeventil 12 ist also nach dem Open-Center-Prinzip aufgebaut. Der Druckabfall an der elektrohydraulischen Stelleinrichtung wird dann im wesent­ lichen durch die Druckabfälle an den Drosselstellen und am Haupt­ steuerschieber bestimmt. Der Neutralumlaufdruck ist bei entsprechen­ der Auslegung gering. Der Umlaufdruck in der in Fig. 2 schematisch dargestellten Brückenschaltung ist dann ebenfalls entsprechend klein. Bei der Brückenschaltung handelt es sich um eine Vollbrücke mit drei festen Brückengliedern, den Drosselstellen 42, 44 und 46 und einem variablen Brückenglied, der variablen Drossel 60. In der Diagonalen 68 der Brückenschaltung liegt das 4/3-Wegeventil 12 bzw. der Hauptsteuerschieber 13 mit den beiden Druckräume 35 und 36.

Soll das 4/3-Wegeventil 12 durch Verschiebung des Hauptsteuer­ schiebers nach rechts in die entsprechende Schaltstellung gebracht werden, wird durch Bestromung des Proportionalmagneten 10 dessen Anker 65 und damit der Stößel 64 gegen die Wirkung der Zentrierfeder 66 nach rechts bewegt. Aufgrund der Wirkung der Druckfeder 52 folgt der Vorsteuerschieber 11 dieser Bewegung. Damit vergrößert sich gleichzeitig der Öffnungsquerschnitt der variablen Drossel 60, da die Axialnut 58 weiter aus der Überdeckung durch die Vorsteuerboh­ rung 48 austaucht. Durch die Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes der variablen Drossel 60 fällt der Druck im rechten Druckraum 37, so daß aufgrund der Druckdifferenz zum linken Druckraum 35 der Haupt­ steuerschieber nach rechts bewegt wird. Diese Bewegung endet, wenn der Druck in den beiden Druckräumen wieder gleich ist, d. h. sie hält an, bis der Öffnungsquerschnitt der variablen Drossel 60 wieder dem der zweiten Drosselstelle 44 entspricht und sich ein Druckgleich­ gewicht einstellt. Die Bewegung des Hauptsteuerschiebers 13 ist durch den sich dabei stetig ändernden (verkleinernden) Öffnungs­ querschnitt der variablen Drossel 60 (Relativbewegung zwischen Vor­ steuerschieber 11 und Hauptsteuerschieber 13) gedämpft, so daß Schaltschläge vermieden werden. Der vom Hauptsteuerschieber 13 zurückgelegte Weg entspricht dabei dem vom Vorsteuerschieber 11 als Stellglied der aus letzterem zusammen mit der Vorsteuerbohrung 48 des Hauptsteuerschiebers 13 gebildeten Vorsteuereinrichtung zurück­ gelegten Wege (Folgekolbensteuerprinzip).

Bei relativ kleinen Umlaufdrücken, die aufgrund einer guten Energie­ bilanz anzustreben sind, wird jedoch in der Regel die resultierende Kraft aufgrund der Druckdifferenz in den beiden Druckräume nicht ausreichen, den Hauptsteuerschieber 13 aus seiner Ruhelage zu be­ wegen. In diesem Fall legt sich bei entsprechend weiterer Bewegung des Vorsteuerschiebers 11 der Rand 55 der Ringnut 53 an den Mit­ nehmerstift 54 an, so daß der Vorsteuerschieber 60 und der Haupt­ steuerschieber 13 mechanisch gekoppelt sind. Da bei diesen geringen Umlaufdrücken in erster Linie statische Haltekräfte (Reibung) über­ wunden werden müssen, um den Hauptsteuerschieber 13 zu bewegen, reicht die Kraft aufgrund der Vorspannung der Druckfeder 52 aus, den Hauptsteuerschieber 13 über die mechanische Kopplung aus seiner Ruhelage zu bewegen. Der Hauptsteuerschieber 13 wird also bei ge­ ringen Umlaufdrücken nach Überschreiten eines Relativweges des Vor­ steuerschiebers 11 (Stellglied der Vorsteuereinrichtung) direkt betätigt.

Bei entsprechender Auslenkung des Hauptsteuerschiebers 13 steigt mit ansteigendem Lastdruck in der Verbraucherleitung 22 bzw. der Druck­ leitung 24 auch der Druck in der Brückenschaltung, so daß die hy­ draulischen Kräfte wieder ausreichen, den Hauptsteuerschieber 13 zu betätigen. Die Magnetkraft des Proportionalmagneten 10 wird quasi lastabhängig verstärkt bzw. überlagert.

Soll der Hauptsteuerschieber 13 nach links bewegt werden, wird durch entsprechende Ansteuerung des Proportionalmagneten 10 dessen Anker 65 und damit der Stößel 64 gegen die Wirkung der Druckfeder 52 nach links bewegt. Wird der mit dem Stößel 64 gekoppelte Vorsteuer­ schieber 60 so weit nach links geschoben, daß der Rand 56 der Ring­ nut 53 am Mitnehmerstift 54 anliegt, wird der Hauptsteuerschieber 13 - analog zur zuvor beschriebenen Bewegung - über die mechanische Kopplung vom Vorsteuerschieber 11 und damit vom Stößel 64 direkt nach links bewegt.

Bei einer Bewegung des Vorsteuerschiebers nach links verringert sich bei zunächst stillstehendem Hauptsteuerschieber 13 der Öffnungsquer­ schnitt der variablen Drossel 60, so daß der Druck im rechten Druck­ raum 36 ansteigt. Aufgrund der Druckdifferenz in den beiden Druck­ räumen wirkt auf den Hauptsteuerschieber 13 eine nach links gerich­ tete Kraft. Bei ansteigendem Lastdruck bzw. bei ausreichendem Druck in der Brückenschaltung wird der Hauptsteuerschieber 13 aufgrund der daraus resultierenden hydraulischen Kraft nach links bewegt. Bei dieser Bewegung des Hauptsteuerschiebers verringert sich - analog zum zuvor beschriebenen Bewegungsablauf - der Öffnungsquerschnitt der variablen Drossel 60, so daß die Bewegung des Hauptsteuer­ schiebers 13 abgebremst wird, bis der Druck in den beiden Druck­ räumen 35, 36 gleich ist.

Wird der Hauptsteuerschieber 13 bei Druckschwankungen - bei aus­ reichend hohem Umlaufdruck - aus seiner Ruhelage bewegt, ändert sich der Öffnungsquerschnitt der variablen Drossel 60, da der Vorsteuer­ schieber 11 aufgrund seiner Federzentrierung in seiner eingenommenen Position verbleibt. Damit steigt oder fällt je nach Bewegungs­ richtung der Druck im Druckraum 36, so daß eine Druckdifferenz ent­ steht, aus der eine rückstellende Kraft auf den Hauptsteuerschieber 13 resultiert.

Die elektrohydraulische Stelleinrichtung ist einfach und kompakt aufgebaut und kommt mit wenigen Bauteilen aus. Die Drosselleitungen 41, 43, 45 und die Drosselstellen 42, 44, 46 können beispielsweise im Gehäuse 14 angeordnet werden. Der Energieaufwand zur Betätigung des Hauptsteuerschiebers 13 ist gering. Eine sehr genaue und wieder­ holbare Einstellbarkeit des Hauptsteuerschiebers 13 ist möglich, wobei dessen zurückgelegter Weg dem des Vorsteuerschiebers (Folge­ kolbenprinzip) bzw. dem des Stößels 64 entspricht. Insbesondere bei geringen Umlaufdrücken wird der Hauptsteuerschieber 13 quasi direkt über den Vorsteuerschieber (Stellglied) vom Stößel 64 betätigt (nach Überschreiten der vorgegebenen Relativverschiebung). Dieser quasi-direkten Betätigung wird eine lastabhängig arbeitende hydrau­ lische Betätigung überlagert.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der elektrohydraulischen Stelleinrichtung beschrieben, wobei die Brückenschaltung wieder eine Vollbrückenschaltung ist, jedoch mit vier aktiven, variablen Gliedern. Es handelt sich dabei um eine Vierkantensteuerung. Gleiche Bauelemente wie beim zuvor beschrie­ benen Ausführungsbeispiel sind mit gleichen Ziffern versehen.

Das zweite Ausführungsbeispiel der elektrohydraulischen Stellein­ richtung hat ebenfalls ein 4/3-Wegeventil 12A mit einem Hauptsteuer­ schieber 13A und einem Vorsteuerschieber 11A. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wirkt der Vorsteuerschieber 11A mit zwei schematisch angedeuteten Proportionalmagneten 70, 71 zusam­ men. Das 4/3-Wegeventil 12 ist ebenfalls als Open-Center-Ventil aus­ geführt, das Ventilgehäuse 14A und damit die Schieberbohrung 15A ist jedoch an beiden Stirnseiten verlängert. Die Schieberbohrung 15A ist an den beiden Stirnseiten durch je einen etwa topfförmigen Dicht­ einsatz 72, 73 abgeschlossen. Jeder der Dichteinsätze 72, 73 hat in seinem dem Hauptsteuerschieber 13A zugewandten Boden 74, 75 eine durchgehende Bohrung 76, 77. Zwischen dem Hauptsteuerschieber 13A und dem linken Dichteinsatz 72 ist der linke Druckraum 35A ausge­ bildet, zwischen dem Hauptsteuerschieber 13A und dem rechten Dicht­ einsatz 73 der rechte Druckraum 36A.

Der zwischen den beiden Dichteinsätzen 72, 73 befindliche Haupt­ steuerschieber 13A hat im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen eine durchgehende Vorsteuerbohrung 48A. Darüberhinaus weist der Haupt­ steuerschieber 13A vier durchgehende Vorsteuerbohrungen auf, eine erste Vorsteuerbohrung 79, etwa in der Mitte der linken Ringnut 31A und eine zweite Vorsteuerbohrung 80, etwa in der Mitte der rechten Ringnut 33A. Im Bereich der mittleren Ringnut 32A sind weiterhin eine linke Vorsteuerbohrung 81 und eine rechte Vorsteuerbohrung 82 angeordnet, die räumlich voneinander getrennt sind.

Der Vorsteuerschieber 11A unterscheidet sich ebenfalls von dem zuvor beschriebenen. Er ist wesentlich länger ausgebildet und wird in der Vorsteuerbohrung 48A geführt und durchdringt jeweils die Bohrung 76 bzw. 77 der Dichteinsätze 72, 73. Darüber hinaus weist der Vor­ steuerschieber 11A vier umlaufende Ringnuten auf, eine erste Ringnut 83 im Bereich des linken Druckraumes 35A und eine erste Steuerring­ nut 84, die sich in Neutralstellung des Vorsteuerschiebers 11A (bezogen auf den Hauptsteuerschieber 13A) zwischen der ersten Vor­ steuerbohrung 79 und der linken Vorsteuerbohrung 81 befindet. Eine zweite Steuerringnut 85 befindet sich (bei dieser Neutralstellung) zwischen der rechten Vorsteuerbohrung 82 und der zweiten Vorsteuer­ bohrung 80. Eine zweite Ringnut 86 ist im Bereich des rechten Druck­ raumes 36A angeordnet. Die Breite der zweiten und dritten Steuer­ ringnut 84 bzw. 85 ist so gewählt, daß diese sich in Neutralstellung gerade noch vollständig im Bereich des nicht von den Vorsteuer­ bohrungen 79 und 81 bzw. 80 und 82 durchdrungenen Bereiches der Vor­ steuerbohrung 48A befinden. Bei Verschiebung des Vorsteuerschiebers 11A relativ zum Hauptsteuerschieber 13A tauchen diese Steuerringnut je nach Verschiebungsrichtung in den Bereich der Vorsteuerbohrungen 81 und 80 bzw. 79 und 82. Die Vorsteuerbohrungen 79 bis 82 und die zweite und dritte Steuerringnut 84, 85 wirken dabei als variable Drosseln. Die erste Steuerringnut 84 bildet dabei zusammen mit der ersten Vorsteuerbohrung 79 eine erste variable Drosselstelle 87 und zusammen mit der linken Vorsteuerbohrung 81 eine zweite variable Drosselstelle 88. Die zweite Steuerringnut 85 bildet analog zusammen mit der rechten Vorsteuerbohrung 82 eine dritte variable Drossel­ stelle 89 und zusammen mit der zweiten Vorsteuerbohrung 80 eine vierte variable Drosselstelle 90.

Im Vorsteuerschieber 11A verläuft von seiner dem Proportional­ magneten 70 zugewandten Stirnseite ausgehend eine axial verlaufende Sackbohrung 92, die bis in den Bereich der ersten Steuerringnut 84 reicht und dort von einer quer verlaufenden Bohrung 93 durchdrungen wird. Eine weitere Querbohrung 94 durchdringt die Sackbohrung 92 im Bereich der ersten Ringnut 83. Durch einen Stopfen 95 ist die Sack­ bohrung an der Stirnseite verschlossen. An der im Innenraum 96 des Dichteinsatzes 72 befindlichen Stirnseite liegt der federdruckbeauf­ schlagte Stößel 97 des Proportionalmagneten 70 an. Der Innenraum 96 ist über einen Kanal 98 mit dem ersten Rücklaufkanal 26A verbunden.

Vom Innenraum 99 des am Proportionalmagneten 71 angeordneten Dicht­ einsatzes 73 ausgehend verläuft im Vorsteuerschieber 11A ebenfalls eine axiale Sackbohrung 100, die bis in den Bereich der zweiten Steuerringnut 85 reicht und dort von einer quer verlaufenden Bohrung 101 durchdrungen wird. Eine weitere Querbohrung 102 durchdringt die Sackbohrung analog im Bereich der zweiten Ringnut 86. Auch diese Sackbohrung 100 ist im Bereich der Stirnseite des Vorsteuerschiebers durch einen Stopfen 103 verschlossen. An der Stirnseite liegt eben­ falls ein federdruckbeaufschlagter Stößel 104 an, und zwar der des Proportionalmagneten 71. Auch der Innenraum 99 wird über einen Kanal 105 entlastet, und zwar zum zweiten Rücklaufkanal 28A.

Zwischen der ersten Ringnut 83 und der ihr zugewandten Stirnseite 106 des Hauptsteuerschiebers 13A und analog zwischen der gegenüber­ liegenden Stirnseite 107 und der zweiten Ringnut 86 sind in ent­ sprechende Nuten des Vorsteuerschiebers 11A jeweils ein Mitnehmer­ ring 108 bzw. 109 eingesetzt. Diese Mitnehmerringe 108 bzw. 109 ha­ ben in Neutralstellung des Vorsteuerschiebers 11A einen geringen Ab­ stand zur jeweiligen Stirnseite 106 bzw. 107. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Relativweges (analog zum zuvor beschriebenen Aus­ führungsbeispiel) zwischen Vorsteuerschieber 11A und Hauptsteuer­ schieber 13A liegt entweder der Mitnehmerring 108 an der Stirnseite 106 oder der Mitnehmerring 109 an der Stirnseite 107 an.

Die vier variablen Drosselstellen 87 bis 90 sind ebenfalls in einer Vollbrücke verschaltet, in der Brückendiagonalen 68A befindet sich der Hauptsteuerschieber 13A mit den beiden Druckräumen 35A und 36A. In Neutralstellung von Vorsteuerschieber 11A und Hauptsteuerschieber 13A befinden sich die beiden Steuerringnuten 84 und 85 vollständig außerhalb des Bereiches der Vorsteuerbohrungen 79 bis 82. Damit sind die vier variablen Drosselstellen 87 bis 90 geschlossen, so daß der Druck in der Brückendiagonalen 68A ausgeglichen ist, d. h. in den beiden Druckräumen 35A und 36A herrscht gleicher Druck. Wird der Vorsteuerschieber 11A relativ zum Hauptsteuerschieber 13A nach links verschoben, werden die variablen Drosselstellen 87 und 89 geöffnet, da die linke Steuerringnut 84 und die zweite Steuerringnut 85 in den Bereich der ersten Vorsteuerbohrung 79 bzw. der rechten Vorsteuer­ bohrung 82 gelangen. Die zweite variable Drosselstelle 88 und die vierte variable Drosselstelle 90 bleiben dagegen geschlossen. Der rechte Druckraum 36A ist über die Querbohrung 102, die Sackbohrung 100 und die Querbohrung 101 mit der zweiten Steuerringnut 85 verbun­ den. Über die geöffnete dritte variable Drosselstelle 89 und die Vorsteuerbohrung 82 besteht über die Hauptschieberbohrung eine Verbindung zur Druckanschlußbohrung 23A, so daß der Druck im Druckraum 36a ansteigt. Gleichzeitig wird der linke Druckraum 35A über die Querbohrung 94, die Sackbohrung 92 und die Querbohrung 93 sowie über die erste Steuerringnut 84 und die Vorsteuerbohrung 79 zum Rücklaufkanal 26A entlastet. Dadurch steigt in der in Fig. 4 dargestellen Brückenschaltung einerseits der Druck zwischen der dritten variablen Drosselstelle 89 und der vierten variablen Drosselstelle 90, andererseits sinkt der Druck zwischen der zweiten variablen Drosselstelle 88 und der ersten variablen Drosselstelle 87. Durch die nicht mehr ausgeglichenen Druckverhältnisse in den Druckräumen 35A und 36A wird der Hauptsteuerschieber 13A nach links bewegt, bis sich beide Steuerringnuten 84, 85 wieder vollständig im überdeckten Bereich befinden (Neutralstellung) und sich die Drücke in den Druckräumen ausgleichen.

Eine Bewegung des Vorsteuerschiebers 11A nach rechts erzeugt auf analoge Weise eine Bewegung des Hauptsteuerschiebers 11A nach rechts. Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel liegen nach Über­ schreiten eines Relativweges zwischen Vorsteuerschieber 11A und Hauptsteuerschieber 13A entweder der Mitnehmerring 108 oder der Mitnehmerring 109 am Hauptsteuerschieber 13A an, so daß dieser direkt vom Proportionalmagneten 70 bzw. 71 betätigt wird.

Die variablen Drosseln 87 bis 90 sind in ihrem Öffnungsquerschnitt nicht unabhängig voneinander steuerbar, sondern wie in Fig. 4 ge­ strichelt angedeutet, mechanisch miteinander gekoppelt. Bei einer Bewegung des Vorsteuerschiebers nach links (relativ zum Hauptsteuer­ schieber) werden gleichzeitig die Öffnungsquerschnitte der ersten variablen Drosselstelle 87 und der dritten variablen Drosselstelle 89 vergrößert, während die zweite variable Drosselstelle 88 und die vierte variable Drosselstelle 90 ihren Öffnungsquerschnitt verrin­ gern bzw. geschlossen bleiben. Bei einer umgekehrten relativen Ver­ schiebung (Vorsteuerschieber nach rechts) werden gleichzeitig der Öffnungsquerschnitt der zweiten variablen Drosselstelle 88 und der vierten variablen Drosselstelle 90 vergrößert, während die Öffnungs­ querschnitte der ersten variablen Drosselstelle 87 und der dritten variablen Drosselstelle 89 verringert werden bzw. geschlossen blei­ ben.

Die hydraulischen Kräfte in Axialrichtung des Vorsteuerschiebers sind durch dessen Führung in den Dichteinsätzen 72 und 73 und durch die Verbindung der Innenräume 96 und 99 mit der Rücklaufleitung druckausgeglichen.

In Fig. 5 ist als weitere Ausführungsform eine hydraulische Stell­ einrichtung mit einem 2/2-Wegeventil und einer Einkantensteuerung dargestellt. Das 2/2-Wegeventil 111 hat ein Ventilgehäuse 112 mit einer durchgehenden Schieberbohrung 113 zur Aufnahme eines Haupt­ steuerschiebers 114. Die Schieberbohrung 113 ist an beiden Stirn­ seiten 115 bzw. 116 von einer flachen zylindrischen Vertiefung 117 bzw. 118 umgeben, in die jeweils ein Dichtring 119 bzw. 120 einge­ legt ist. Der Dichtring 119 wirkt mit einem Deckel 121 zusammen, der das Ventilgehäuse 112 an der Stirnseite 115 verschließt. An der ge­ genüberliegenden Stirnseite 116 liegt das Gehäuse 122 eines Propor­ tionalmagneten 123 an.

Um die Schieberbohrung 113 verläuft eine Steuerringnut 125, die über einen Druckkanal 126 und eine Druckleitung 127 zu einer Verbraucher­ leitung 128 führt. Diese verbindet eine Druckmittelquelle, deren An­ schluß mit P bezeichnet ist, mit einem Verbraucher, dessen Anschluß mit A bezeichnet ist.

In die Schieberbohrung 113 mündet weiterhin ein Ablaufkanal 129, und zwar zwischen der Steuerringnut 125 und dem Deckel 121. Dieser Ab­ laufkanal 129 ist über eine Rücklaufleitung 130 mit einer Tanklei­ tung 131 verbunden, die zu einem Behälter führt, dessen Anschluß mit T bezeichnet ist.

Im Gehäuse 112 verläuft etwa radial eine Sackbohrung 133, von deren Grund ein Kanal 134 abzweigt, der in die Vertiefung 117 mündet. In die Sackbohrung ist eine erste Blende 135 eingeschraubt, die über die Sackbohrung und eine erste Drosselleitung 136 mit der Verbrau­ cherleitung 128 verbunden ist. Die erste Drosselleitung 136 mündet zwischen der Druckmittelquelle P und der Druckleitung 127.

Ähnlich sind im Gehäuse zwei weitere Blenden angeordnet, die hier nur schematisch angedeutet sind. Eine zweite Blende 137 ist über eine zweite Drosselleitung 138 zum einen mit der Verbraucherleitung 128 und zum anderen mit der Vertiefung 118 verbunden. Diese zweite Drosselleitung mündet zwischen der Druckleitung 127 und dem Ver­ braucher A in die Verbraucherleitung 128. Eine dritte Blende 139 ist über eine dritte Drosselleitung 140 mit der Vertiefung 117 bzw. der Tankleitung 131 verbunden.

Zwischen der Druckleitung 127 und der zweiten Drosselleitung 138 ist in die Verbraucherleitung eine Meßblende 132 eingesetzt, die wie in Fig. 5 dargestellt, als druckgesteuerte Blende ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist die Druckdifferenz an der druckgesteuerten Blende proportional zum Volumenstrom.

Der Hauptsteuerschieber 114 hat eine umlaufende Steuernut 142, die im Bereich des Ablaufkanals 129 angeordnet ist. Von dieser Steuernut gehen mehrere am Umfang verteilte Feinsteuerkerben 143 aus, die sich in Richtung zur Steuerringnut 125 erstrecken und mit einer umlaufen­ den Steuerkante 144 zusammenwirken. Eine Querbohrung 148 verbindet die Vorsteuerbohrung 147 und die Ringnut 142. Im Bereich der Fein­ steuerkerben 143 ist der Durchmesser des Hauptsteuerschiebers 114 etwas geringer als der der Schieberbohrung 113. Der Hauptsteuer­ schieber ist in Längsrichtung von einer Vorsteuerbohrung 145 durch­ drungen, die von jeweils einer in dessen Stirnseite angeordneten zylindrischen Vertiefung 146 bzw. 147 ausgeht.

In der Vorsteuerbohrung 145 ist ein Vorsteuerschieber 150 dicht gleitend geführt, dessen Enden in die Vertiefung 146 bzw. 147 ragen. Im Bereich der Vorsteuerbohrung 145 hat er eine relativ breite, umlaufende Ringnut 151, von der eine axial verlaufende Nut 152 aus­ geht, die bis in den Bereich der Vertiefung 147 ragt. Diese bildet zusammen mit dem Grund 153 der Vertiefung 152 - analog zum Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 - eine variable Drosselstelle 154.

Im Bereich der Vertiefung 147 ist in den Vorsteuerschieber 150 ein Querstift 155 eingesetzt, der (ebenfalls analog zum Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1) als Mitnehmerstift wirkt und in Neutralstel­ lung des Vorsteuerschiebers (in Bezug auf den Hauptsteuerschieber) einen geringen Abstand zum Grund 153 der Vertiefung 147 hat. Das in der Vertiefung 147 befindliche Ende des Vorsteuerschiebers liegt am nicht dargestellten federdruckbeaufschlagten Stößel des Proportio­ nalmagneten 122 an. Dieser Stößel kann durch entsprechende Bestro­ mung nach links bewegt werden.

Am gegenüberliegenden Ende des Vorsteuerschiebers 114 stützt sich das eine Ende einer Druckfeder 156 ab, die durch einen Axialstift 157 geführt ist, und deren anderes Ende am Deckel 121 anliegt. Eine zweite Druckfeder 158 umfaßt die erste und liegt einerseits am Deckel 121 und andererseits am Grund 159 der Vertiefung 146 an. Über Radialnuten 160 bzw. 161 an den Stirnseiten des Hauptsteuerschiebers 114 ist jede der Vertiefungen 146, 147 auch bei Anliegen am Deckel 121 bzw. am Gehäuse 122 mit dem Außenumfang des Hauptsteuerschiebers verbunden.

Das beschriebene 2/2-Wegeventil 111 ist auf an sich bekannte Weise als Nebenstromregelventil eingesetzt. Von einem (konstanten) Volu­ menstrom (Druckmittelquelle P) wird der Verbraucherstrom zum An­ schluß A dadurch geregelt, daß ein Teil-Volumenstrom zum Rücklauf (bzw. zum Anschluß T) gesteuert abgezweigt wird. Der Volumenstrom zum Anschluß A wird mit Hilfe der Meßblende 132 gemessen, die Druck­ differenz wirkt als Rückführung des Volumenstromes gegen die Magnet­ kraft auf den Hauptsteuerschieber.

Im Gegenstatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Hauptsteuerschieber 114 des 2/2 Wegeventils 111 durch die Wir­ kung der Druckfeder 158 nach rechts in Richtung zum Proportional­ magneten 122 gedrückt. In der in Fig. 5 dargestellten Schaltstel­ lung liegt der Hauptsteuerschieber am Proportionalmagneten 122 an, so daß das 2/2-Wegeventil 111 geöffnet ist. Vom Druckkanal 126 be­ steht über die Steuerringnut 125, die Feinsteuerkerben 143, die Steuerkante 144 und die Steuernut 142 eine Verbindung zum Ablauf­ kanal 129.

Um den Hauptsteuerschieber 114 nach links in Schließrichtung zu be­ wegen, wird der Vorsteuerschieber durch entsprechendes Bestromen des Proportionalmagneten 123 nach links bewegt. Dadurch verringert sich der Öffnungsquerschnitt der variablen Drosselstelle 154, so daß sich über die zweite Drosselleitung 138 ein höherer Druck in der Vertie­ fung 147 auftauen kann. Bei entsprechend weiter oder vollständiger Überdeckung der Axialnut 152 ist der Öffnungsquerschnitt der va­ riablen Drossel 154 verkleinert bzw. geschlossen, so daß Druckmittel aus der Vertiefung 147 nur noch in geringem Umfang oder gar nicht über die Axialnut 152, die Ringnut 151 und die Querbohrung 148 ab­ fließen kann. Wird die Kraft aufgrund des höheren Druckes in der Vertiefung 147 auf den Hauptsteuerschieber größer als die Summe der durch die Feder 158 und den Druck im Raum 146 verursachte Kraft, wird der Hauptsteuerschieber nach links bewegt.

Bewegt sich der Vorsteuerschieber relativ zum Hauptsteuerschieber nach rechts, wird der Öffnungsquerschnitt der variablen Drossel 154 entsprechend vergrößert, so daß Druckmittel aus der Vertiefung 147 abfließen kann und sich der entsprechende Druck verringert. Der Hauptsteuerschieber wird aufgrund der nun größeren Kraft aufgrund der Wirkung der Feder 158 und des Druckes in der Vertiefung 146 so­ lange nach rechts bewegt, bis sich wegen des sich dabei verringern­ den Öffnungsquerschnittes der variablen Drosselstelle 154 wieder ein Kräftegleichgewicht einstellt.

Claims (12)

1. Elektrohydraulische Stelleinrichtung zur Fernsteuerung eines mit einem Hauptsteuerschieber (13, 13A, 114) versehenen Wegeventils (12, 12A, 111) mit jeweils einem Druckraum (35, 36; 35A, 36A; 146, 147) an jeder der Stirnseiten des Hauptsteuerschiebers und mit einer Vor­ steuereinrichtung, deren Stellglied (11, 11A; 150) mit mindestens einem Proportionalmagneten (10; 70, 71; 123) zusammenwirkt und in einer Bohrung (48, 48A; 145) des Hauptsteuerschiebers geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil so in eine Brückenschal­ tung von mehreren Drosselstellen (42, 44, 46, 60; 87 bis 90; 135, 137, 139, 154) eingesetzt ist, daß die beiden Druckräume und der dazwischenliegende Hauptsteuerschieber in der Diagonalen (68, 68A) der Brückenschaltung angeordnet sind und daß mindestens eine Dros­ selstelle über das Stellglied der Vorsteuereinrichtung in ihrem Drosselquerschnitt veränderbar ist.

2. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11, 11A, 150) nach Überschreiten eines bestimmten Relativweges zwischen Stellglied und Hauptsteuer­ schieber (13, 13A, 114) mechanisch mit letzterem gekoppelt ist.

3. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Drosselquerschnittes der variablen Drosseln (60; 87 bis 90; 154) durch eine Änderung der Relativlage von Stellglied (11; 11A; 150) und Hauptsteuerschieber (13, 13A; 114) erfolgt.

4. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkanäle (48, 50; 48A, 79-82; 145, 148) des Brückenzweiges mit der va­ riablen Drosselstelle (60; 87-90; 154) zumindestens teilweise im Hauptsteuerschieber verlaufen.

5. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drosselstelle (60; 87-90; 154) durch einen zwischen der Bohrung (48; 48A; 113) im Hauptsteuerschieber und dem Stellglied gebildeten Druckmittel­ kanal ausgebildet ist, dessen Öffnungsquerschnitt durch die ver­ änderliche Überdeckung von Stellglied und Hauptsteuerschieber variierbar ist.

6. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied und der Haupt­ steuerschieber nach dem Folgekolbenprinzip zusammenwirken.

7. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung wirkenden hydraulischen Kräfte auf das Stellglied ausgeglichen sind.

8. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied federzentriert ist.

9. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied mindestens eine innerhalb der Bohrung des Hauptsteuerschiebers angeordnete Ringnut (53; 84, 85; 151) hat, die zusammen mit der Wandung der Bohrung einen Druckmittelkanal der Brückenschaltung bildet.

10. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Ringnut gebildete Druckmittelkanal über mindestens einen Querkanal (50; 87-90; 148) im Hauptsteuer­ schieber mit dessen Außenumfang verbindbar ist.

11. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die das Stellglied führende Boh­ rung (48) eine von einer Stirnseite des Hauptsteuerschiebers (13) ausgehende Sackbohrung ist.

12. Elektrohydraulische Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (117, 150) den Hauptsteuerschieber (13A, 114) durchdringt.