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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf elektromagnetisch betriebene Steuerventile für hydraulische
Systeme und im besonderen auf solche Ventile vom Typ einer Kraftrückmeldung.
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Bau- und Landwirtschaftsmaschinen
besitzen bewegliche Elemente, die betrieben werden über eine
Kombination eines hydraulischen Zylinders und eines Kolbens. Der
Zylinder ist unterteilt in zwei innere Kammern durch den Kolben
und der alternierende Einsatz eines Hydraulikfluids unter Druck
in jede Kammer bewegt den Kolben in die entgegengesetzte Richtung.
Ein Richtungssteuerventil zur Betätigung eines hydraulischen
Zylinders ist bekannt aus der US-A-3 587 640, die elektromagnetische Spulen
einsetzt ohne Kraftrückmeldung
und selektive Strömungssteuerung.
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Der Einsatz eines Hydraulikfluids
am Zylinder wird typischerweise gesteuert durch ein manuell betätigtes Ventil,
wie etwa ein solches, wie es beschrieben ist in der
US-PS 5 579 642 . Bei diesem Ventiltyp
wurde ein manuell betätigter
Hebel mechanisch an eine Steuerspule innerhalb einer Bohrung des
Ventils angeschlossen. Ein menschlicher Maschinenbediener bewegt
den Hebel, um die Steuerspule in verschiedene Positionen zu platzieren
in Bezug auf Öffnungen
innerhalb der Bohrung, die mit einem Pumpenauslass, einem Fluidreservoir
oder dem Zylinder kommunizieren. Das Bewegen der Steuerspule in
einer Richtung steuert den Strom des unter Druck stehenden Hydraulikfluid
von der Pumpe zu einer der Zylinderkammern und den Fluidstrom von
der anderen Kammer zum Reservoir. Die Bewegung der Steuerspule in
der entgegengesetzten Richtung kehrt den Einsatz um und drainiert
das Fluid in Bezug auf die Zylinderkammern. Durch Variieren des
Ausmaßes,
mit welchem die Steuerspule in der entsprechenden Richtung bewegt
wird, kann das Ausmaß, mit
welchem das Fluid in die zugeordnete Zylinderkammer strömt, variiert
werden, wodurch der Kolben in proportional unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt
wird.
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Zusätzlich stellen manche Steuerventile
eine "Schwimm"-Position bereit,
bei welcher beide Zylinderkammern gleichzeitig über die Steuerspule mit dem
Fluidreservoir verbunden sind. Diese Position macht es möglich, dass
das Element, welches durch den Zylinder angetrieben wird, sich frei
bewegen kann in Abhängigkeit
von äußeren Kräften. Beispielsweise
kann es einer Schneepflugschar gestattet werden, auf dem Pflaster
zu schwimmen, um Variationen der Oberflächenkontur aufzunehmen und
zu vermeiden, dass das Pflaster aufgegraben wird.
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Es gibt einen Trend hinsichtlich
der Bau- und Landwirtschaftsmaschinen weg von manuell betätigten hydraulischen
Ventilen in Richtung auf elektrisch gesteuerte Elektromagnetventile.
Dieser Systemtyp vereinfacht die hydraulische Leitungsführung, da
die Steuerventile sich in der Nähe
des Zylinders befinden können
und nicht in dem Führerhaus.
Diese Änderung
der Technologie erleichtert auch eine computerisierte Steuerung
verschiedener Maschinenfunktionen.
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Elektromagnetventile sind hinlänglich bekannt
zur Steuerung des Stromes eines hydraulischen Fluids und durch den
Einsatz einer elektromagnetischen Spule, die eine Armatur in einer
Richtung bewegt zur Öffnung
eines Ventils. Entweder die Armatur oder ein Ventilelement sind
federbelastet, um das Ventil zu schließen, wenn der elektrische Strom über die
Spule abgeschaltet wird.
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Um ein standard-bidirektionales Spulenventil mit
einem Solenoidmechanismus zu betätigen, musste
ein getrennter Solenoidaktuator an jedes Ende der Spule angeschlossen
werden. Dieses erhöhte
in einer signifikanten Weise die Gesamtlänge der Ventilanordnung, was
nachteilig ist bei manchen Installationen. Zusätzlich erfordert diese Konfiguration
eine Steuerschaltung, die verhindert, dass beide Solenoidaktuatoren
gleichzeitig erregt werden und gegeneinander arbeiten.
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Als eine Alternative sind hydraulische
Systeme entworfen worden, die ein Paar von Elektromagnetventilen
einsetzen für
jede Zylinderkammer, die leistungsbetrieben ist. Für eine vorgegebene
Zylinderkammer steuert ein Solenoidventil den Einsatz von Fluid
unter Druck von einer Pumpe, um den Kolben in eine Richtung zu bewegen,
während
das andere Solenoidventil alternativ geöffnet wird, um Fluid zu drainieren
von der vorgegebenen Kammer zum Tank, um den Kolben in die entgegengesetzte
Richtung zu bewegen. Wenn beide Kammern eines Zylinders leistungsgetrieben
sind, erfordert dies vier Solenoidventile, zwei Zuführventile
und zwei Drainageventile.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, eine elektromagnetisch betätigte Ventilanordnung bereitzustellen
zur Steuerung des Stromes von hydraulischem Fluid zu und von einem Paar
Zylinderkammern.
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Eine weitere Aufgabe liegt darin,
eine elektromagnetisch betätigte
Ventilanordnung zur Verfügung
zu stellen, die proportional den Strom des hydraulischen Fluid steuert.
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Eine weitere Aufgabe liegt darin,
ein Solenoid betätigtes
Spulenventil bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, lediglich zwei Solenoidoperatoren in solch
einer Spulenventilanordnung einzusetzen.
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Noch eine weitere Aufgabe liegt darin,
eine kompakte Solenoid betriebene Ventilanordnung bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, eine Solenoid betätigte Spulenventilanordnung
vorzusehen mit einer Schwimmposition. Diese Aufgaben werden gelöst durch
ein proportionales hydraulisches Steuerventil mit den Merkmalen des
Anspruches 1.
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Ein proportionales hydraulisches
Steuerventil besitzt einen Ventilkörper mit einer ersten Bohrung und
einer zweiten Bohrung hierin sowie einer ersten Arbeitsöffnung,
einer zweiten Arbeitsöffnung,
einer Versorgungsöffnung
sowie einer Pumpöffnung,
welche alle sowohl mit der ersten als auch der zweiten Bohrung in
Verbindung stehen. Die erste Arbeitsöffnung dient dem Anschluss
einer Kammer des Zylinders an das Ventil und die zweite Arbeitsöffnung dient dem
Anschluss an die andere Zylinderkammer.
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Eine erste Steuerung ist gleitend
aufgenommen in der ersten Bohrung und besitzt eine Mehrzahl von
Nuten, die durch Erhebungsabschnitte voneinander getrennt sind.
Die erste Steuerspule besitzt eine erste Position entlang der ersten
Bohrung, bei welcher eine aus der Mehrzahl der Nuten einen Fluidweg definiert
zwischen der ersten Arbeitsöffnung
und der Versorgungsöffnung
und bei welcher eine weitere aus der Mehrzahl der Nuten einen Fluidweg
definiert zwischen der zweiten Arbeitsöffnung und der Tanköffnung.
In einer zweiten Position entlang der ersten Bohrung schließen die
Erhebungsabschnitte der ersten Steuerspule die Verbindung zwischen
der ersten Arbeitsöffnung
und der Versorgungsöffnung
sowie die Kommunikation zwischen der zweiten Arbeitsöffnung und
der Tanköffnung.
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Eine zweite Steuerspule ist in der
zweiten Bohrung aufgenommen zu einer axial gleitenden Bewegung hierin
und besitzt eine Mehrzahl von Nuten, die von Erhebungsabschnitten
getrennt sind. Die zweite Steuerspule besitzt eine erste Position
entlang der zweiten Bohrung, bei welcher eine aus der Mehrzahl der
Nuten einen Fluidweg definiert zwischen der zweiten Arbeitsöffnung und
der Versorgungsöffnung
und bei welcher eine weitere aus der Mehrzahl der Nuten einen Fluidweg
definiert zwischen der ersten Arbeitsöffnung und der Tanköffnung.
Die zweite Steuerspule besitzt eine zweite Position entlang der
zweiten Bohrung, bei welcher die Erhebungsabschnitte die Verbindung
schließen
zwischen der ersten Arbeitsöffnung
und der Tanköffnung und
zwischen der zweiten Arbeitsöffnung
und der Versorgungsöffnung.
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Ein erster linearer Aktuator befindet
sich innerhalb der ersten Bohrung und erzeugt eine Bewegung der
ersten Steuerspule innerhalb der ersten Bohrung. Ein zweiter linearer
Aktuator befindet sich innerhalb der zweiten Bohrung und erzeugt
eine Bewegung der zweiten Steuerspule innerhalb der zweiten Bohrung.
Vorzugsweise sind sowohl der erste als auch der zweite lineare Aktuator
auf der gleichen Seite des Ventilkörpers montiert, um die Gesamtgröße der Vorrichtung
zu minimieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind der erste und
der zweite lineare Aktuator vom Kraftrückmeldungstyp und ein besonderer
Aufbau für
diese Komponenten wird hier beschrieben.
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Der vorliegende Aufbau des proportionalen Steuerventils
verwendet nur die erste Spule zur Steuerung des Einsatzes von hydraulischer
Leistung an eine Arbeitsöffnung,
während
nur die andere Spule den Einsatz der hydraulischen Leistung zur
zweiten Arbeitsöffnung
steuert. Durch den Einsatz der Kraftrückmeldungsaktuatoren kann ein
effizienter Betrieb des Systems erzielt werden auch bei engen Passungen
zwischen jeder der Steuerspulen und der entsprechenden Bohrung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht durch eine elektromagnetisch betätigte Ventilanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung und
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Solenoidvorsteueraktuatoren in der Ventilanordnung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter eingänglicher Bezugnahme auf 1 umfasst eine Steuerventilanordnung 10 einen
Körper 12 mit
einer ersten und einer zweiten Bohrung 13 bzw. 14,
die sich hier hindurch erstrecken. Die erste Bohrung 13 besitzt
eine erste hin- und herlaufende Steuerspule 16 hierin und
die zweite Bohrung 14 enthält eine zweite hin- und hergehende
Steuerspule 18, wobei beide zweite hin- und hergehende
Steuerspule 18, wobei beide Steuerspulen bewegbar sind
in Längsrichtung
innerhalb der jeweiligen Bohrung zur Steuerung des Stromes von hydraulischem
Fluid zu einem Paar von Arbeitsöffnungen 20 und 21.
Die erste und die zweite Arbeitsöffnung 20 bzw. 21 sind
jeweils angeschlossen durch einen ersten und einen zweiten Arbeitsöffnungskanal 38 und 40 an
jede Spulenbohrung. Jede Steuerspule umfasst eine Mehrzahl von axial
beabstandeten Umfangsnuten, die sich zwischen Erhebungen befinden,
welche kooperieren mit der jeweiligen Bohrung 13 oder 14 zur Steuerung
des Stromes des hydraulischen Fluids zwischen den unterschiedlichen
Ausnehmungen und Öffnungen
in die Bohrungen hinein, wie dies noch zu beschreiben sein wird.
Beide Steuerspulen 16 und 18 sind in ihrer neutralen
Position dargestellt, in welcher kein Fluid in die Arbeitsöffnungen 20 und 21 hinein oder
aus diesen heraus strömt.
Der Ventilkörper 12 ist
vorzugsweise aus mehreren Segmenten ausgebildet, die miteinander
verschraubt sind, um eine Zwischenverbindung der verschiedenen Bohrungen,
Kanäle
und Öffnungen
bereitzustellen.
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Der Ventilkörper 12 besitzt ein
Paar von Öffnungen 22 und 24,
die miteinander in Verbindung stehen und an den Tank des hydraulischen
Systems angeschlossen sind, mit welchem die Ventilanordnung 10 in
Verbindung steht. Die erste Tanköffnung 22 öffnet in
eine Ausnehmung 26, welche sich um die zweite Bohrung 14 herum
erstreckt. Die andere Tanköffnung 24 steht
in Verbindung mit einem Kanal, welcher sich in Ausnehmungen 28 und 29 öffnet, die
sich um die erste bzw. die zweite Bohrung 13 bzw. 14 herum
erstrecken.
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Der Ventilkörper
12 besitzt außerdem eine Versorgungsöffnung
30,
die an den Ausgang einer Pumpe des hydraulischen Systems angeschlossen ist.
Der Pumpeneinlass kommuniziert mit einer dritten Bohrung
32 innerhalb
des Ventilkörpers
12,
welcher einen Druckkompensator
33 vom Spulentyp hierin aufweist.
Dieser Kompensator
33 ist vom gleichen allgemeinen Typ,
wie er beschrieben ist in der
US-PS 5
579 642 , auf deren Beschreibung hiermit ausdrücklich Bezug
genommen wird. Der Druckkompensator
33 steuert die Strömung des
hydraulischen Fluid von der Versorgungsöffnung
30 zu einem
Pumpensignal
36, welcher sich von der dritten Bohrung
32 ausgehend
zu jeder der Spulenbohrung
13 und
14 erstreckt.
Ein Einlassrückschlagventil
34 verhindert den
Rückstrom
für den
Fall des Verlustes des Pumpendruckes. Obwohl die vorliegende Ventilanordnung
hier beschrieben wird in Begriffen von mehreren Versorgungsöffnungen,
können
diese Kanäle
angeschlossen sein an eine einzige gemeinsame äußere Öffnung am Ventilkörper, an
welchem die Pumpe angeschlossen ist, oder es kann eine Mehrzahl
von externen Pumpenöffnungen
vorliegen. Das gleiche trifft für
den Tanköffnungsanschluss
zu.
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Steuerkanäle 42 und 44,
die in gestrichelten Linien dargestellt sind, erstrecken sich im
Ventilkörper 12 parallel
zu den Spulenbohrungen 13 bzw. 14 unterhalb der
Ebene des Querschnittes gemäß 1. Der Steuerkanal 42 erstreckt
sich von einer umlaufenden Steuerausnehmung 46 an einem
Ende der ersten Bohrung 13 zu einer zweiten umlaufenden Steuerausnehmung 48 in
der ersten Bohrung 13 am gegenüberliegenden
Ende der Steuerspule 16. In einer ähnlichen Weise erstreckt sich
der zweite Steuerkanal 44 von einer Steuerausnehmung um
die zweite Spulenbohrung 14 an einem Ende der zweiten Steuerspule 18 zu
einer Steuerausnehmung am entgegengesetzten Ende der zweiten Steuerspule.
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Die erste Bohrung 13 besitzt
auch eine Ausnehmung 31 in der Nähe des entgegengesetzten Endes
der ersten Steuerspule und diese Ausnehmung 31 ist an die
Tanköffnung
angeschlossen über
einen Kanal durch den Ventilkörper 12.
Die benachbarte umlaufende Bohrungsausnehmung 33 ist an
einen Arbeitsöffnungserfassungskanal 35 angeschlossen, welcher
Teil des Einlassdruckkompensators 33 ist.
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Jede der Steuerspulen 16 und 18 ist
an einen getrennten Kraftrückmeldungsaktuator 54 bzw. 56 angeschlossen,
welcher auf einer Seite 57 des Ventilkörpers 12 montiert
ist. Entsprechend der Darstellung im Detail in 2 besitzt der erste Kraftrückmeldungsaktuator 54 einen
Solenoid 58 mit einer elektromagnetischen Spule 60,
innerhalb derer eine Armatur 62 verschiebbar angeordnet
ist innerhalb einer Führungshülse 64.
Die Armatur 62 ist über
ein Rohr 66 an ein rohrförmiges Vorsteuerventilelement
angeschlossen, welches verschiebbar aufgenommen ist innerhalb einer
Vorsteuerhülse 70,
die sich in der ersten Bohrung 13 befindet. Die Vorsteuerhülse 70 besitzt
eine Queröffnung 72,
welche sich erstreckt zwischen der Steuerausnehmung 48 und
dem Inneren der Hülse.
Eine weitere Queröffnung 74 erstreckt
sich durch die Vorsteuerhülse 70 in
fester Kommunikation mit einem Vorsteuerversorgungskanal 76,
der sich zwischen den Spulenbohrungen 13 und 14 erstreckt, und
ein Versorgungskanal 78 führt zur Versorgungsöffnung der
hydraulischen Pumpe. Eine Bewegung des Vorsteuerventilelementes 68 in
Abhängigkeit
von der Bewegung der Solenoidarmatur 62 stellt selektiv einen
Kanal zur Verfügung
zwischen der Steuerausnehmung 48 und entweder dem Vorsteuerversorgungskanal 76 oder
einem Tankkanal 80. Der Tankkanal 80 ist über den
Ventilkörperdurchlass 82 an
die Tanköffnung
des Ventilkörpers
angeschlossen.
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Ein Rückmeldungsrohr 84 ist
verschiebbar innerhalb des Vorsteuerventilelementes 68 angeordnet.
Eine starke Rückmeldungsfeder 86 drückt das Vorsteuerventilelement 68 weg
von einem Ende des Rückmeldungsrohres 84.
Die Federkonstante der Feder bestimmt das Ausmaß des Hauptspulenweges pro
Einheit der elektromagnetischen Kraft. Das andere Ende des Rückmelderohres 84 besitzt
einen Flansch 88, der aufgenommen ist innerhalb einer Ausnehmung
einer Kupplung 90, die an dem proximalen Ende der ersten
Steuerspule 16 befestigt ist. Eine Schwimmfeder 92 mit
einer niedrigen Federkonstante drückt den Rückmeldungsrohrflansch 88 weg von
der ersten Steuerspule 16 und gegen einen Schnappring 94 in
einer inneren Nut der Spulenkupplung 90. Die Schwimmfeder 92 ist
vorbelastet, so dass sie inaktiv ist während der normalen Dosierung. Eine
Lastfeder 96 mit einer hohen Federkonstante drückt das
Ende der ersten Steuerspule 16 weg von der Vorsteuerventilhülse 70 und
dementsprechend weg von der Seite 57 des Ventilkörpers 12. Das relative
Ausmaß der
Rückmeldung
und der Schwimmfeder 86 und 92 gestatten eine
feine Steuerung während
der Dosierung und einen Übergang
in das Schwimmen hinein mit geringen zusätzlichen elektromagnetischen
Kräften.
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Der zweite Kraftmeldungsaktuator 56 besitzt einen
Aufbau, welcher ähnlich
demjenigen des ersten Kraftrückmeldungsaktuators 54 ist.
Der primäre Unterschied
liegt darin, dass das Rückmeldungsrohr 98 für den zweiten
Kraftrückmeldungsaktuator 56 fest
angekoppelt ist an das Ende der zweiten Steuerspule 18 und
dass er keine federbelastete Kupplung 90 aufweist und deren
zu geordnete Komponenten für die
erste Steuerspule 16. Diese zusätzlichen Komponenten des ersten
Kraftrückmeldungsaktuators 54 sind
vorgesehen, um einen Schwimmbetrieb zu ermöglichen, der noch zu beschreiben
sein wird.
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Unter Bezugnahme auf beide 1 und 2 wird, um Fluid von der Pumpe zu der
ersten Arbeitsöffnung 20 zu
führen,
das Solenoid 58 des ersten Kraftrückmeldungsaktuators 54 erregt.
Dies erzeugt ein Magnetfeld, welches die Armatur 62 nach
links in den Zeichnungen bewegt, um hiermit eine Bewegung des Vorsteuerventilelementes 68 in
der gleichen Richtung zu erzeugen. Dies führt dazu, dass eine Nut 69 auf
der äußeren Oberfläche des
Vorsteuerventilelementes 68 nun einen Kanal bildet zwischen
dem Vorsteuerversorgungskanal 76 und der Steuerausnehmung 48.
Hierdurch wird der Pumpendruck in dem Vorsteuerversorgungskanal 76 kommuniziert über die
Steuerpassage 42 zu einer weiteren Steuerausnehmung 46 am
entfernten Ende der ersten Steuerspule 16. Die Größe des elektrischen
Stromes durch das Solenoid 58 bestimmt die Größe des Vorsteuerventilkanals
und dementsprechend das Ausmaß des
Druckes, welcher auf das entfernte Ende der ersten Steuerspule 16 ausgeübt wird.
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Der Pumpendruck, der auf das entfernte Ende
der ersten Steuerspule 16 drückt, bewegt diese Spule zur
rechten Seite in 1 und
drückt
die Rückmeldungsfeder 86 mit
einer relativ hohen Federkonstante zusammen. Die Bewegung der ersten
Steuerspule 16 richtet eine Dosieröffnung 99 auf den
Pumpenkanal 66 aus, so dass Fluid von der Hydraulikpumpe
strömen
kann durch den Kanal 38 zur ersten Arbeitsöffnung 20.
Je größer der
Abstand ist, mit welchem sich die erste Steuerspule 16 nach
rechts bewegt, umso größer wird
die Dosieröffnung
und umso größer der
Fluidstrom zur ersten Arbeitsöffnung 20. Zur
gleichen Zeit bewegt sich eine weitere Nut 97 der ersten
Steuerspule 16 in Kommunikation zwischen der zweiten Arbeitsöffnung 21 und
der Tanköffnung 28,
wodurch Fluid abfließen
kann aus der zweiten Arbeitsöffnung
zum Tank des Hydrauliksystems.
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Diese Bewegung der ersten Steuerspule 16 komprimiert
die Lastfeder 96 und bewirkt, dass das Rückmeldungsrohr
die Rückmeldungsfeder 86 zusammendrückt, die
auf das Vorsteuerventilelement wirkt. Wenn die Rückmeldungskraft von der ersten Steuerspule 16 leicht
die Kraft des Solenoids 58 über steigt, bewegt sich das
Vorsteuerventilelement 68 nach rechts in der Zeichnung
bis seine Erhöhung 71 die
Queröffnung 72 in
der Vorsteuerhülse 70 verschließt, welche
zum Steuerkanal 42 führt.
Dieses Verschließen
des Steuerkanals unterbricht eine weitere Bewegung der Steuerspule 16 und
baut ein Strömungsausmaß aus der
ersten Arbeitsöffnung 20 heraus
auf, welches der Größe des elektrischen
Stroms entspricht, der das erste Solenoid 58 antreibt.
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Es ist herauszustellen, dass das
Vorsteuerventilelement 68 in seiner offenen Position verbleibt, bis
die erste Steuerspule sich hinreichend bewegt, um das Vorsteuerventilelement
in seinen geschlossenen Status zu überführen. Diese Wirkung ist relativ unbeeinflusst
durch die Größe der Reibung
zwischen der ersten Steuerspule 16 und der ersten Bohrung 13.
Je größer die
Reibung umso größer ist
die Vorsteuerventilöffnung
und umso größer ist
der Druck durch den Steuerkanal 42 zur Bewegung der ersten Steuerspule 16.
Somit kann eine relativ enge Passung erzielt werden zwischen der
Bohrung und der Steuerspule. Auch wenn sich die Reibung über die Zeit ändern kann,
verbleibt der Betrieb der Steuerspule der gleiche. Diese Hauptspule
wird ebenfalls nicht beeinflusst durch Strömungskräfte, die dazu neigen könnten, einen
Fehler zu bewirken in der angestrebten Spulenposition.
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Die Ventilanordnung 10 wird
in die neutrale Position zurückgeführt durch
das Entriegeln des ersten Kraftrückmeldungsaktuators 54.
Wenn dieses eintritt, wird die Magnetkraft, die zuvor auf die Armatur 62 einwirkte,
entfernt, wodurch die Rückmeldefeder 86 veranlasst
wird, das Vorsteuerventilelement 68 weiter nach rechts
in 2 zu drücken. Dies
richtet einen Entlastungskanal 67 in der äußeren Oberfläche des
Vorsteuerventilelementes 68 aus auf den Steuerkanal 42,
wodurch das Fluid innerhalb des Steuerkanals abfließen kann
in den Tankkanal 80. Somit wird der Druck in der Steuerausnehmung 46 am
entfernten Ende der ersten Steuerspule 13 freigesetzt,
was dazu führt,
dass die Kraft der Lastfeder 96 die erste Steuerspule 16 in
die am weitesten linke Position entsprechend der Darstellung in 1 führt. In dieser Position wird
eine Kommunikation zwischen der ersten Arbeitsöffnung 20 und dem
Pumpenkanal 36 verschlossen wie auch die Kommunikation
zwischen der zweiten Arbeitsöffnung 21 und
der Tankausnehmung 28.
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Um den Pumpendruck an die zweite
Arbeitsöffnung 21 zu
legen und die erste Arbeitsöffnung 20 an
den Tank anzukoppeln, wird der zweite Kraftrückmeldungsaktuator 56 erregt.
Dieser Aktuator arbeitet in einer ähnlichen Weise wie zuvor im
Hinblick auf den ersten Kraftrückmeldungsaktuator 54 beschrieben,
um die zweite Steuerspule 18 nach rechts zu bewegen. Eine
solche Bewegung der zweiten Steuerspule 18 verbindet die
Tankausnehmung 26 mit dem Kanal 38 für die erste
Arbeitsöffnung 20 und
schließt den
Pumpenversorgungskanal 36 an den Kanal 40 an für die zweite
Arbeitsöffnung
durch eine Dosieröffnung.
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Wie bereits zuvor herausgestellt
wurde, gibt es bestimmte Anwendungen, bei welchen es erstrebenswert
ist, es zu ermöglichen,
dass das mechanische Element hydraulisch zum Schwimmen getrieben
wird. Ein solches Schwimmen wird erreicht durch gleichzeitiges Anschließen beider
Arbeitsöffnungen 20 und 21,
wodurch beide Kammern des Zylinders an den Tank angeschlossen sind.
Die vorliegende Ventilanordnung 10 wurde jedoch so ausgelegt,
dass durch eine entsprechende Aktivierung des ersten Kraftrückmeldungsaktuators 54 die
erste Steuerspule 16 in eine Position bewegt, in welcher
beide Arbeitsöffnungen 20 und 21 an
Tankkanäle
angeschlossen sind.
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Wie zuvor beschrieben wurde, bewegt
die Erregung des ersten Kraftrückmeldungsaktuators
die erste Steuerspule 16 in eine Position, in welcher die Dosieröffnung 99 einen
Kanal bereitstellt zwischen dem Pumpenversorgungskanal 36 und
dem ersten Arbeitsöffnungskanal 38.
In dieser Position stellt die Nut 97 der ersten Steuerspule 16 auch
eine Kommunikation zur Verfügung
zwischen dem zweiten Arbeitsöffnungskanal 40 und
der Tankausnehmung 28. Dieser Kanal erreicht seine maximale
Größe, bevor das
Solenoid 58 völlig
erregt ist, und dementsprechend bevor das Vorsteuerelement 58 sich
in eine Position der maximalen Kommunikation zwischen dem Vorsteuerversorgungskanal 76 und
dem Steuerkanal 42 bewegt.
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Durch die Erhöhung der Größe des elektrischen Stromes
zum ersten Kraftrückmeldungsaktuator 54 über das
Ausmaß hinaus,
welches erforderlich ist, um den Fluidstrom von der Pumpe zur ersten
Arbeitsöffnung 20 voll
zu öffnen, öffnet das
Vorsteuerelement 68 weiter den Kanal zwischen dem Vorsteuerversorgungskanal 76 und
den Steuerkanal 42. Hierdurch wird ein größerer Druck
auf die Steuerausnehmung 46 ausgeübt und dadurch wird die erste
Steuerspule 16 weiter in den Zeichnungen nach rechts gedrückt, um
dabei die Schwimmfeder 42 mit der niedrigen Federkonstante
zusammenzudrücken.
Bei der Schwimmfeder mit der niedrigen Federkonstante in Reihe mit
der Rückmeldefeder
ist das effektive Ausmaß relativ
niedrig. Dieses niedrige Ausmaß führt zu einer
großen
Spulenbewegung bei einer geringen zusätzlichen Solenoidkraft. Somit
wird der Hauptanteil des Kraftbereiches des Solenoids eingesetzt
zur Dosierung und wird nicht vergeudet, um ein Schwimmen zu erregen,
welches keine Fluidsteuerung benötigt.
Die erste Steuerspule 16 nimmt eine Position ein, in welcher
die Erhebung 91 sich insgesamt über den ersten Arbeitsöffnungskanal 38 bewegt,
wobei die Kommunikation geschlossen wird zwischen dem Arbeitsöffnungskanal
und dem Pumpenversorgungskanal 36. In dieser Position bewegt sich
jedoch die Spulenerhebung 93 in die Bohrungsausnehmung 37 hinein
und öffnet
einen Kanal zwischen dem ersten Arbeitsöffnungskanal 38 und
der Tankausnehmung 31, so dass Fluid von der ersten Arbeitsöffnung 20 in
den Tank zurückfließen kann. Zur
gleichen Zeit fährt
die Spulennut 97 fort, einen Kanal von dem zweiten Arbeitsöffnungskanal 40 zur Tankausnehmung 28 bereitzustellen,
so dass Fluid von der zweiten Arbeitsöffnung 21 zum Tank
abfließen
kann. Somit sind beide Arbeitsöffnungen 20 und 21 in
diesem Zustand an dem Tank angeschlossen, der ein Schwimmen des
mechanischen Elementes, welches gesteuert wird, erzeugt. Die vorliegende Ausgestaltung
setzt einen normalen Dosierungsbereich des ersten Kraftrückmeldungsaktuators 54 und der
ersten Steuerspule 16 ein zur Steuerung der Strömung des
hydraulischen Fluid von der Pumpe zur ersten Arbeitsöffnung 20.
Eine geringfügig
erhöhte
Solenoidkraft über
die Obergrenze des Messbereiches hinaus, drückt die erste Steuerspule 16 in
die Schwimmposition. Somit wird der Steuerbereich des ersten Solenoid 58 vollständig eingesetzt
zur Dosierung der Strömung
des hydraulischen Fluid von der Pumpe zur ersten Arbeitsöffnung 20,
wo eine optimale Steuerung benötigt
wird. Das Schwimmmerkmal ist eine undosierte Ein-/Ausfunktion. Die
zweite Steuerspule 18 wird nicht für die Schwimmfunktion eingesetzt.