EP0918678B1 - Electrohydraulic control device - Google Patents
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- EP0918678B1 EP0918678B1 EP19970930304 EP97930304A EP0918678B1 EP 0918678 B1 EP0918678 B1 EP 0918678B1 EP 19970930304 EP19970930304 EP 19970930304 EP 97930304 A EP97930304 A EP 97930304A EP 0918678 B1 EP0918678 B1 EP 0918678B1
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Definitions
- the electrohydraulic control device with the characterizing features of the main claim on the other hand the advantage that they have a simpler structure represents a 4/2 valve function, one in Seat valve technology designed sink part the leakage keeps as low as possible.
- the control device is with her 4/2 function versatile and also builds inexpensive and compact.
- the control device is as Lowering brake valve can be used, with which a sensitive, proportional volume flow control is possible. In the two-piece design can be a control edge adjustment simply by adjusting the length of the shoulder will be realized.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a first control device in a simplified representation
- Figure 2 shows a longitudinal section through a second Control device in a simplified representation
- Figure 3 a Top view of part of the second control device according to Figure 2
- Figure 4 shows a circuit with the first or 2 control device according to FIG. 1 and 2.
- Figure 1 shows a longitudinal section through a first electro-hydraulic control device 10 in simplified Representation as used for a hydraulic servomotor Control of the volume flows can be used.
- the Control device 10 is designed as a 4/2 valve module, at a lower part 11 in seat valve technology and a lifting part 12 are combined with one another in slide technology.
- the control device 10 has a in a housing 13 through slide bore 14 on their End faces through a lid 15 and through a Proportional magnet 16 is closed.
- Slider bore 14 are through annular extensions Chambers formed, which are next to each other and which in Direction from the cover 15 in the direction of the proportional magnet 16 seen as a first motor chamber 17, a return chamber 18, a second motor chamber 19, and an inlet chamber 21 are executed.
- These chambers 17 to 21 are in correspondingly, a first motor connection B, a Return connection R, a second motor connection A and a Inlet port P assigned.
- a valve seat 22 is formed, whose effective diameter is made smaller than that Diameter of the slide bore 14 and which valve seat 22 part of the sink part 11.
- the seat valve body 23 in the Slider bore 14 is slidably guided and in its interior receives a pilot cone 24.
- the seat valve body 23 limited with its end face loaded by a spring 25 26 a pressure chamber 27, the pressure of which together with the force the spring 25 the seat valve body 23 against the valve seat 22 presses.
- the seat valve body 23 is in the blocking position a seat edge 28 on the valve seat 22, the Diameter of the seat edge 28 is smaller than the diameter the slide bore 14.
- the seat valve body 23 is with a shaft 29 in the slide bore 14 and has on this shaft 29 a first control edge 31 to which 29 fine control recesses on the outer circumference of the shaft 32 connect.
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Description
Die Erfindung geht aus von einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung. Es ist schon eine solche elektrohydraulische Steuervorrichtung aus der US 3,667 722 bekannt, mit der eine feinfühlige proportionale Volumenstromsteuerung möglich ist. Das den hydraulischen Stellmotor mit seiner Last absichernde Sperrventil ist hier als vorgesteuertes Sitzventil ausgeführt, so daß die Leckage möglichst gering ist. Diese Steuervorrichtung ist als Senkbremsventil verwendbar, bei dem die Betätigungskräfte möglichst gering sind und somit der Proportionalmagnet klein bauen kann. Von Nachteil bei dieser Steuervorrichtung ist, daß mit ihr nur eine 2/2-Ventilfunktion darstellbar ist, wobei mit dem in Sitzventiltechnik ausgeführten Senkenteil keine zusätzlichen Ventilfunktionen ausführbar sind. Um hier die Betätigungskräfte niedrig zu halten, ist zwischen Proportionalmagnet und eigentlichem Sitzventil ein einarmiger Hebel geschaltet, mit dem eine Kraftübersetzung vorgenommen wird. Die Kraft zum Betätigen des Sperrventils wird von einem Entsperrglied übertragen, das stiftförmig und mit einem kleinen Durchmesser ausgeführt ist, so daß es keine zusätzlichen Funktionen übernehmen kann. Der beim Senken einer Last auftretende Volumenstrom wird hier lediglich von einem Ventilkegel an einem Sitzventilkörper gesteuert, so daß die insbesondere bei hohen Lasten auftretenden Strömungskräfte die proportionale Arbeitsweise des Sperrventils empfindlich stören können. Der hier rein hydraulisch gesteuerte Sitzventilkörper neigt daher leicht zu Schwingungen, insbesondere wenn ziehende Lasten oder wechselnde Lastrichtungen auftreten. Auch die als Vorsteuerglied arbeitende Kugel im Sitzventilkörper weist keinen Druckausgleich auf. Zudem baut die Steuervorrichtung relativ aufwendig, wozu vor allem der Übersetzungshebel und die Ventilhülse für das Sperrventil beitragen.The invention is based on an electro-hydraulic Control device according to the preamble of claim 1 specified genus. It is already one electro-hydraulic control device from US 3,667,722 known with a sensitive proportional Volume flow control is possible. The hydraulic one Actuator with its load-securing check valve is here designed as a pilot operated seat valve, so that the leakage is as low as possible. This control device is as Lowering brake valve can be used, in which the operating forces are as small as possible and therefore the proportional magnet is small can build. The disadvantage of this control device is that only a 2/2 valve function can be represented with it, with the lower part made in poppet valve technology no additional valve functions can be carried out. Around Here Keeping the actuation forces low is between Proportional magnet and actual seat valve one-armed lever switched with which a power transmission is made. The force to operate the check valve is transmitted by an unlocking element that is pin-shaped and is designed with a small diameter so that it cannot take on any additional functions. The one at Lowering a load occurring volume flow is here only from a valve cone on a poppet valve body controlled so that especially at high loads occurring flow forces the proportional mode of operation of the shut-off valve can be sensitive. The one in here hydraulically controlled seat valve body therefore tends slightly to vibrations, especially when pulling loads or changing load directions occur. Also as Pilot valve working ball in the seat valve body has no pressure equalization. In addition, the control device builds relatively complex, especially the translation lever and contribute the valve sleeve for the check valve.
Ferner wurde in einer älteren Patentanmeldung DE-A-19522746 (Veröffentlichungsdatum:02.01.97) bereits eine elektrohydraulische Steuervorrichtung vorgeschlagen, die mit 4/2-Ventilmodulen arbeitet. Dabei sind zwei derartige 4/2-Ventilmodule mit zusätzlichen Rückschlagventilen derart in einer Schaltung angeordnet, daß sie ein Regelventil für einen doppeltwirkenden Stellmotor ergeben. In jedem 4/2-Ventilmodul ist ein Sitzventilteil und ein Schieberteil derart miteinander kombiniert, daß sie ein gemeinsames, einstückiges Steuerglied aufweisen. Bei dieser nicht vorveröffentlichten Steuervorrichtung führt diese einstückige Bauweise des Steuerglieds im 4/2-Ventilmodul zu einer relativ aufwendigen Bauart; zudem ergeben sich bei der Abstimmung der Steuerkanten aufeinander in diesem 4/2-Ventilmodul Schwierigkeiten infolge enger Längstoleranzen. Gerade bei relativ langen Schiebern sind Form- und Spieltoleranzen schwerer beherrschbar. Ferner erfordern Stufenschieber in Stufenbohrungen bei kleinem Spiel hohe Anforderungen an Rundlaufabweichungen; zudem lassen sich Stufenschieber nicht spitzenlos schleifen.. Furthermore, in an older patent application DE-A-19522746 (publication date: 02.01.97) already an electro-hydraulic control device proposed that works with 4/2 valve modules. Here are two such 4/2 valve modules with additional ones Check valves arranged in a circuit that a control valve for a double-acting actuator surrender. In each 4/2 valve module there is a seat valve part and a slide part combined so that they a have common, one-piece control member. At this not previously published control device performs this one-piece construction of the control element in the 4/2 valve module a relatively complex design; in addition arise at the Coordinating the control edges with each other in this 4/2 valve module Difficulties due to narrow longitudinal tolerances. Especially with relatively long slides are shape and Game tolerances difficult to control. Also require Step shifter in step holes with small clearance high Requirements for radial run-out; also can Do not grind the step shifter without a center ..
Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie bei einfacherem Aufbau eine 4/2-Ventilfunktion darstellt, wobei ein in Sitzventiltechnik ausgebildetes Senkenteil die Leckage möglichst gering hält. Die Steuervorrichtung ist mit ihrer 4/2-Funktion vielseitig anwendbar und baut zudem kostengünstig und kompakt. Die Steuervorrichtung ist als Senkbremsventil einsetzbar, mit dem eine feinfühlige, proportionale Volumenstromsteuerung möglich ist. Bei der zweiteiligen Bauart kann eine Steuerkantenabstimmung in einfacher Weise durch Längenanpassung der Aufstoßschulter realisiert werden.The electrohydraulic control device according to the invention with the characterizing features of the main claim on the other hand the advantage that they have a simpler structure represents a 4/2 valve function, one in Seat valve technology designed sink part the leakage keeps as low as possible. The control device is with her 4/2 function versatile and also builds inexpensive and compact. The control device is as Lowering brake valve can be used, with which a sensitive, proportional volume flow control is possible. In the two-piece design can be a control edge adjustment simply by adjusting the length of the shoulder will be realized.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Hauptanspruch angegebenen elektrohydraulischen
Steuervorrichtung möglich. So läßt sich gemäß Anspruch 2
eine besonders günstige, kompakte Bauweise erzielen, die mit
ihren vier Arbeitskammern besonders platzsparend baut.
Vorteilhaft sind ferner Ausbildungen nach den Ansprüchen 3
und 4, indem sich durch eine hydraulische Entsperrung
geringe Betätigungskräfte erreichen lassen und somit klein
bauende Proportionalmagneten verwendbar sind. Günstig ist
ferner eine Ausbildung nach Anspruch 5, wenn der
Sitzventilkörper im Senkenteil und der Steuerschieber im
Hebenteil wie ein gemeinsames, einstückiges Steuerglied
zusammenarbeiten, wobei der Steuerschieber den
Sitzventilkörper mechanisch mitnimmt, wie dies bei einem
üblichen Steuergerät der Fall ist. Dabei sind insbesondere
ziehende Lasten besser beherrschbar. Zweckmäßig ist ferner
eine Ausbildung nach Anspruch 6, die eine besonders einfache
und kostengünstige Bauweise ergibt, die sich vor allem für
kleine Regelwegeventile mit relativ niedriger Schaltleistung
eignet. Die Ausbildung nach Anspruch 8 erhöht eine
vielseitige Anwendung in Schaltungen. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Steuervorrichtung gemäß Anspruch 9 mit
einer Strömungskraftreduzierung ausgeführt wird, wodurch
sich auch bei höheren Lastdrücken auch dann noch gute
Steuereigenschaften erreichen lassen, wenn eine direkte
Betätigung durch den Proportionalmagneten vorgesehen ist.
Zweckmäßig ist ferner eine Ausbildung der Steuervorrichtung
nach Anspruch 10, wodurch sie sich für Regelwegeventile für
höhere Schaltleistungen eignet, indem zur Betätigung des
Steuerschiebers eine hydraulische Verstärkung vorgesehen
wird. Gemäß den Ansprüchen 11 bis 14 läßt sich diese
hydraulische Verstärkung in besonders einfacher,
kostengünstiger und kompakter Bauweise erreichen. Ferner ist
es günstig, wenn bei einer Ausführung gemäß Anspruch 15 eine
Ventilkennlinie einstellbar ist. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der
Beschreibung sowie der Zeichnung.By the measures listed in the subclaims
advantageous developments and improvements in
Main claim specified electro-hydraulic
Control device possible. So according to claim 2
achieve a particularly cheap, compact design that with
their four working chambers to save space.
Formations according to claims 3 are also advantageous
and 4 by going through hydraulic unlocking
low actuation forces and therefore small
building proportional magnets can be used. Is cheap
further an education according to claim 5, if the
Seat valve body in the lower part and the control spool in
Lifting part like a common, one-piece control element
work together, the spool the
Mechanically entrains the seat valve body, as is the case with a
usual control unit is the case. Here are particular
pulling loads more manageable. It is also useful
an education according to claim 6, which is a particularly simple
and inexpensive construction results, which are especially for
small control valves with relatively low switching capacity
is suitable. The training according to claim 8 increases
versatile application in circuits. Particularly advantageous
it is when the control device according to claim 9 with
a flow force reduction is carried out, whereby
still good at higher load pressures
Control properties can be achieved if a direct
Actuation by the proportional magnet is provided.
It is also expedient to design the control device
according to
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Steuervorrichtung in vereinfachter Darstellung, Figur 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Steuervorrichtung in vereinfachter Darstellung, Figur 3 eine Draufsicht auf einen Teil der zweiten Steuervorrichtung nach Figur 2 und Figur 4 eine Schaltung mit der ersten bzw. zweiten Steuervorrichtung nach Figur 1 bzw. 2. Two embodiments of the invention are in the Drawing shown and in the description below explained in more detail. 1 shows a longitudinal section through a first control device in a simplified representation, Figure 2 shows a longitudinal section through a second Control device in a simplified representation, Figure 3 a Top view of part of the second control device according to Figure 2 and Figure 4 shows a circuit with the first or 2 control device according to FIG. 1 and 2.
Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste
elektrohydraulische Steuervorrichtung 10 in vereinfachter
Darstellung, wie sie für einen hydraulischen Stellmotor zur
Steuerung der Volumenströme verwendbar ist. Die
Steuervorrichtung 10 ist als 4/2-Ventilmodul ausgeführt, bei
der ein Senkenteil 11 in Sitzventiltechnik und ein Hebenteil
12 in Schiebertechnik miteinander kombiniert sind.Figure 1 shows a longitudinal section through a first
electro-
Die Steuervorrichtung 10 weist in einem Gehäuse 13 eine
durchgehende Schieberbohrung 14 auf, die an ihren
Stirnseiten durch einen Deckel 15 und durch einen
Proportionalmagnet 16 verschlossen ist. In der
Schieberbohrung 14 sind durch ringförmige Erweiterungen
Kammern ausgebildet, die nebeneinander liegen und die in
Richtung vom Deckel 15 aus in Richtung Proportionalmagnet 16
gesehen als eine erste Motorkammer 17, eine Rücklaufkammer
18, eine zweite Motorkammer 19, und eine Zulaufkammer 21
ausgeführt sind. Diesen Kammern 17 bis 21 sind in
entsprechender Weise ein erster Motoranschluß B, ein
Rücklaufanschluß R, ein zweiter Motoranschluß A sowie ein
Zulaufanschluß P zugeordnet. In der Schieberbohrung 14 ist
im Bereich zwischen erster Motorkammer 17 und Rücklaufkammer
18 nahe zu letzterer hin, ein Ventilsitz 22 ausgebildet,
dessen wirksamer Durchmesser kleiner ausgeführt ist als der
Durchmesser der Schieberbohrung 14 und welcher Ventilsitz 22
ein Teil des Senkenteils 11 darstellt.The
In dem Senkenteil 11 ist als Sperrventil ein vorgesteuertes
Sitzventil angeordnet, dessen Sitzventilkörper 23 in der
Schieberbohrung 14 gleitend geführt ist und in seinem Innern
einen Vorsteuerkegel 24 aufnimmt. Der Sitzventilkörper 23
begrenzt mit seiner von einer Feder 25 belasteten Stirnseite
26 einen Druckraum 27, dessen Druck zusammen mit der Kraft
der Feder 25 den Sitzventilkörper 23 gegen den Ventilsitz 22
drückt. Der Sitzventilkörper 23 liegt in Sperrstellung mit
einer Sitzkante 28 am Ventilsitz 22 an, wobei der
Durchmesser der Sitzkante 28 kleiner ist als der Durchmesser
der Schieberbohrung 14. Der Sitzventilkörper 23 ist mit
einem Schaft 29 in der Schieberbohrung 14 geführt und weist
an diesem Schaft 29 eine erste Steuerkante 31 auf, an die
sich am Außenumfang des Schaftes 29 Feinsteuerausnehmungen
32 anschließen. Durch die Abstufung des Sitzventilkörpers 23
zwischen den kerbenartigen Feinsteuerausnehmungen 32 und der
Sitzkante 28 mit verringertem Durchmesser wird in der
Schieberbohrung 14 angrenzend an den Ventilsitz 22 ein
Ringraum 33 eingeschlossen, dem eine Ringfläche 34 am
Sitzventilkörper 23 zugeordnet ist. Der Querschnitt der
Schieberbohrung 14 vermindert um diese Ringfläche 34 ergibt
eine Druckfläche 35, deren Größe von der wirksamen Sitzkante
28 bestimmt wird. Der Schaft 29 ist mit ausreichend Spiel in
der Schieberbohrung 14 gelagert, so daß der in der ersten
Motorkammer 17 herrschende Lastdruck sich über die als
Drosselstellen wirkenden Spalte auch im Druckraum 27 und im
Ringraum 33 aufbauen kann.In the
Der im Sitzventilkörper 23 angeordnete Vorsteuerkegel 24 ist
druckausgeglichen ausgeführt, wozu die Durchmesser seiner
Kegelkante 36 und seines Schaftteils 37 gleich groß
ausgebildet sind. Mit seiner Kegelkante 36 steuert der
Vorsteuerkegel 24 die Verbindung von einem Ringraum 38 zur
Rücklaufkammer 18, wobei der Ringraum 38 über eine Bohrung
39 mit dem Druckraum 27 Verbindung hat. Durch das lang
bauende Schaftteil 37, der nur ein kleines Spiel aufweist,
dichtet der Vorsteuerkegel 24 den Ringraum 38 sehr gut von
einem Federraum 41 ab, in dem eine den Vorsteuerkegel 24 auf
seinen Sitz drückende Vorsteuerfeder 42 angeordnet ist. Der
Federraum 41 steht über im Vorsteuerkegel 24 angeordnete
Kanäle 43 mit der Rücklaufkammer 18 in Verbindung, so daß
der Vorsteuerkegel 24 allseitig vom Druck entlastet ist.The
Zwischen das vorgesteuerte Sperrventil im Senkenteil 11 und
den Proportionalmagneten 16 ist ein Entsperrglied 44
geschaltet, das hier als ein in der Schieberbohrung 14
gleitend angeordneter Längsschieber 45 ausgebildet ist. Der
Längsschieber 45 steuert mit einer zweiten Steuerkante 46
die Verbindung zwischen der Zulaufkammer 21 und der zweiten
Motorkammer 19, wobei an der zweiten Steuerkante 46
ebenfalls kerbenartige Feinsteuerausnehmungen 47 angeordnet
sind. Der die zweite Steuerkante 46 tragende Kolbenabschnitt
48 weist an seinem zu den Feinsteuerausnehmungen 47
entgegengesetzt liegenden Ende eine Hilfssteuerkante 49 auf,
welche die Verbindung von der zweiten Motorkammer 19 zur
Rücklaufkammer 18 steuert. In der gezeichneten
Ausgangsstellung des Längsschiebers 45 ist die Zulaufkammer
21 durch die positive Überdeckung der zweiten Steuerkante 46
abgesperrt, während die Hilfssteuerkante 49 die zweite
Motorkammer 19 zur Rücklaufkammer 18 entlastet. Ferner ist
der Längsschieber 45 gegenüber dem Druck in der Zulaufkammer
21 durch seine Ringnut 51 druckausgeglichen. Die beiden
Stirnseiten des Längsschiebers 45 stehen über
Ausgleichsbohrungen 52 miteinander in Verbindung. Auf seiner
dem Proportionalmagnet 16 zugewandten Stirnseite liegt der
Längsschieber 45 unmittelbar an einem vom Anker betätigten
Stößel 53 des Magneten 16 an. Auf der entgegengesetzt
liegenden Stirnseite des Längsschiebers 45 ist ein Fortsatz
54 ausgebildet, der in die Rücklaufkammer 18 ragt und mit
seinem auslaufenden Ende einen Aufstoßbolzen 55 bildet, der
am Vorsteuerkegel 24 anliegt. Ferner bildet der Fortsatz 55
zusätzlich eine Aufstoßschulter 56, die dem Sitzventilkörper
23 zugeordnet ist und deren Anschlagfläche im Abstand von
der Endfläche des Aufstoßbolzens 55 liegt. Between the pilot operated check valve in the
Die Wirkungsweise der ersten Steuervorrichtung 10 wird wie
folgt erläutert:
Bei nicht erregtem Proportionalmagneten 16 nehmen das
Senkenteil 11 und das Hebenteil 12 die gezeichnete
Ausgangsstellung ein, wie dies einer Neutralstellung
entspricht. Der Zulaufanschluß P ist dabei durch den
Längsschieber 45 hydraulisch blockiert, da die zweite
Steuerkante 46 die Verbindung zum Motoranschluß A absperrt.
Andererseits ist der Motoranschluß A über die
Hilfssteuerkante 49 zur Rücklaufkammer 18 entlastet, so daß
sich in ihr auch bei einem eventuell auftretenden Leckstrom
kein Druck ausbilden kann. An dem Motoranschluß B ist in der
Regel der Stellmotor mit seiner Lastseite angeschlossen,
wobei sich der Druck in der ersten Motorkammer 17 über die
vom Schaft 29 gebildeten Spalte auch im Druckraum 27 und im
Ringraum 33 aufbauen kann. Auf einer verbleibenden
Differenzfläche, die der Druckfläche 35 entspricht, wird der
Sitzventilkörper 23 vom Druck im Druckraum 27 und von der
Kraft der Feder 25 auf den Ventilsitz 22 gedrückt und sorgt
dabei für eine leckagearme Abdichtung des Motoranschlusses
B. Der Lastdruck im Motoranschluß B kann sich vom Druckraum
27 über die Bohrung 39 auch im Ringraum 38 aufbauen, wo er
jedoch durch die Kegelkante 36 und den langen Schaft des
Vorsteuerkegels 24 sicher gegenüber der Rücklaufkammer 18
abgedichtet wird. In der gezeichneten Ausgangsstellung hält
die Vorsteuerfeder 42 den Vorsteuerkegel 24 auf seinem Sitz,
und über den Aufstoßbolzen 55 den Längsschieber 45 in der
gezeichneten Lage, wobei er am Stößel 53 des
Proportionalmagneten 16 anliegt.The mode of operation of the
When the
Wird nun der Proportionalmagnet 16 erregt und dabei der
Längsschieber 45 nach links in Arbeitsstellung ausgelenkt,
so öffnet er zuerst über den Aufstoßbolzen 55 den
Vorsteuerkegel 24, wodurch der Druckraum 27 zur
Rücklaufkammer 18 entlastet wird. Über den als Drosselstelle
wirkenden Spalt des Schaftes 29 kann weniger Druckmittel in
den Druckraum 27 nachströmen, als über den Vorsteuerkegel 24
abströmt, so daß der Druck im Druckraum 27 abgebaut wird.
Ein eventuell im Ringraum 33 noch verbliebender Druck wirkt
auf die Ringfläche 34 und schiebt den Sitzventilkörper 23
gegen die Kraft der Feder 25 nach links, so daß sich dieser
Ringraum 33 über die Sitzkante 28 zur Rücklaufkammer 18
entlastet. Der Sitzventilkörper 23 wird auf diese Weise
hydraulisch entsperrt und wird bei der Linksbewegung des
Längsschiebers 45 nun durch die Aufstoßschulter 56
mitgenommen, welche sich an der Stirnseite des
Sitzventilkörpers 23 angelegt hat. Jetzt öffnen zuerst die
Feinsteuerausnehmungen 32 am Sitzventilkörper 23 und
verbinden den Motoranschluß B mit der Rücklaufkammer 18, und
danach öffnen - bei negativer Überdeckung - die
Feinsteuerausnehmungen 47 am Längsschieber 45 die Verbindung
von dem Motoranschluß A zur Zulaufkammer 21. Mit diesen
Feinsteuerausnehmungen werden somit die Volumenströme von B
nach R einerseits und andererseits von P nach A proportional
gesteuert. Die Schaltleistung der Steuervorrichtung 10 ist
dabei im wesentlichen abhängig von denjenigen Druckgefällen,
die an den Steuerkanten 31 bzw. 46 wirksam sind. Für das
Hebenteil 12 ist es relativ einfach, das Druckgefälle über
die zweite Steuerkante 46 relativ klein und konstant zu
halten. Dies läßt sich z.B. mit einer Druckwaage erreichen,
mit der sich ein lastdruckkompensierter Volumenstrom steuern
läßt.Now the
Beim Senkenteil 11 ist die Schaltleistung dann relativ
gering, wenn am Motoranschluß B der Lastdruck ansteht. Der
durch das Senkenteil 11 fließende Volumenstrom versucht
infolge auftretender Strömungskräfte den Sitzventilkörper 23
nach rechts zu bewegen, d.h. zuzuziehen. Diese schließende
Kraft ist umso größer, je größer der Volumenstrom und das
Druckgefälle sind. Durch entsprechende Auslegung des
Sitzwinkels 58 am Ventilsitz 22 und des wirksamen
Sitzdurchmessers kann man nun erreichen, daß der Druck im
Ringraum 33 angestaut wird. Dieser angestaute Druck wirkt im
Ringraum 33 auf eine Ringfläche 34 des Sitzventilkörpers 23
und damit der Strömungskraft entgegen. Damit läßt sich eine
beträchtliche Strömungskraftreduzierung erreichen, die zu
einer wesentlichen Erhöhung der Schaltleistung auch bei
hohen Lastdrücken führt. Bei vorliegender Steuervorrichtung
10 wird nach dem Entsperren des Sperrventils der
Sitzventilkörper 23 vom Längsschieber 45 mechanisch
mitgenommen, wie dies bei einem Schiebergerät an sich der
Fall ist, so daß eine stabile Arbeitsweise erzielbar ist.
Insbesondere lassen sich im Gegensatz zu hydraulisch
angesteuerten Sperrblöcken, bei denen bei ziehender Last
Instabilitäten auftreten, durch die mechanische Koppelung
von Sitzventilkörper 23 und Längsschieber 45 auch bei
ungünstigen Betriebsbedingungen stabile Arbeitsverhältnisse
erreichen. Durch die unmittelbare, direkte Betätigung des
Längsschiebers 45 durch den Proportionalmagneten 16 ergibt
sich eine äußerst einfache, kostengünstige und kompakte
Bauweise, die sich vor allem bei kleineren Schaltleistungen
vorteilhaft einsetzen läßt. Aufgrund der
Strömungskraftreduzierung kann trotz der direkten Betätigung
noch mit relativ klein bauenden Proportionalmagneten eine
relativ hohe Schaltleistung erzielt werden. In
Arbeitsstellungen drückt der Proportionalmagnet 16 den
Längsschieber 45 mit anliegendem Sitzventilkörper 23 gegen
die Kraft der Feder 25 nach links, wobei die Größe des Hubes
proportional zur Größe der Magnetkraft ist. Entsprechend der
Größe der Auslenkung werden die Feinsteuerausnehmungen 32
und 47 aufgesteuert, so daß die beiden Volumenströme von B
nach R bzw. P nach A proportional zur Größe des elektrischen
Eingangssignals am Proportionalmagnet 16 gesteuert werden. In the case of the
Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite
Steuervorrichtung 60, die sich von derjenigen von Figur 1
wie folgt unterscheidet, wobei für gleiche Bauelemente
gleiche Bezugszeichen verwendet werden.Figure 2 shows a longitudinal section through a
Bei der zweiten Steuervorrichtung 60 sind das Senkenteil 11,
der Proportionalmagnet 16 sowie die Schieberbohrung 14 mit
ihren Kammern unverändert, jedoch weist das Hebenteil 12
einen anderen Längsschieber 61 auf, der vom
Proportionalmagneten 16 über eine hydraulische
Folgesteuerung 62 betätigbar ist. Auf diese Weise kann die
zweite Steuervorrichtung 60 im Vergleich zur ersten
Steuervorrichtung 10 höhere Schaltleistungen erzielen. Der
Längsschieber 61 ist hier hohl ausgebildet und nimmt in
einer sacklochartigen, zentrisch angeordneten, und zum
Proportionalmagnet 16 hin offenen Längsbohrung 63 einen
Vorsteuerschieber 64 auf. Der Vorsteuerschieber 64 ist mit
einem Kolbenabschnitt 65 in der Längsbohrung 63 dicht und
gleitend geführt und bildet zusammen mit Radialbohrung 66 im
Längsschieber 61 eine verstellbare Drosselstelle 67, welche
in eine Steuerleitung 68 der Folgesteuerung 62 geschaltet
ist. Diese Steuerleitung 68 führt von der Zulaufkammer 21
über die Radialbohrungen 66, die verstellbare Drosselstelle
67, den hohl ausgebildeten Vorsteuerschieber 64, einen Teil
der Längsbohrung 63, eine Drossel 69 in einem Entsperrkolben
71 und über Schrägbohrungen 72 im Längsschieber 61 zur
Rücklaufkammer 18. Der Vorsteuerschieber 64 ragt mit einem
zylindrischen Abschnitt 73 in einen zwischen Längsschieber
61 und Proportionalmagnet 16 in der Schieberbohrung 14
ausgebildeten Steuerraum 74 hinein. In diesem Steuerraum 74
ist eine durch eine nicht näher gezeichnete Schnecke axial
verstellbare Stellschraube 75 angeordnet, an der sich eine
Regelfeder 76 gehäusefest abstützt, die mit ihrem anderen
Ende am zylindrischen Abschnitt 73 abgestützt ist und den
Vorsteuerschieber 64 anliegend am Stößel 53 des
Proportionalmagneten 16 hält.In the
In der Längsbohrung 63 des Vorsteuerschiebers 64 ist an
deren innerem Ende der Entsperrkolben 71 gleitend geführt,
der mit einem Aufstoßstift 77 in Wirkverbindung steht.
Dieser Aufstoßstift 77 ist in dem Fortsatz 54 gleitend
gelagert und liegt in Ausgangsstellung der Steuervorrichtung
60 am Vorsteuerkegel 24 des Sperrventils an. Besonders
zweckmäßig ist hier, daß der Vorsteuerschieber 64 mit seinem
Kolbenabschnitt 65 sowie der Entsperrkolben 71 denselben
Außendurchmesser aufweisen, so daß sie gemeinsam in einer
einzigen Längsbohrung 63 gleitend angeordnet werden können.
Auf diese Weise ermöglicht der Längsschieber 61 durch die
sacklochartig ausgebildete Längsbohrung 63 eine einstückige
Bauweise, die fertigungstechnisch besonders günstig
herstellbar ist.In the
Die Figur 3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt nach III-III
in Figur 2, wobei der Sitzventilkörper 23, der Längsschieber
61 sowie die Stellschraube 75 in Draufsicht dargestellt
sind.Figure 3 shows a partial longitudinal section according to III-III
in Figure 2, the
Die Wirkungsweise der zweiten Steuervorrichtung 60
entspricht vom Prinzip her derjenigen der ersten
Steuervorrichtung 10 nach Figur 1, wobei jedoch durch die
hydraulische Folgesteuerung 62 größere Schaltleistungen
erzielbar sind.The operation of the
In der gezeichneten Ausgangsstellung der zweiten
Steuervorrichtung 60, was einer Neutralstellung entspricht,
sind die erste Motorkammer 17 sowie die Zulaufkammer 21
hydraulisch blockiert. In der Ausgangsstellung wird der
Vorsteuerschieber 64 durch die Regelfeder 76 anliegend am
Stößel 53 und damit in einer gehäusefesten Lage gehalten. In the drawn starting position the
Damit ist auch die axiale Lage des Längsschiebers 61
fixiert, der die verstellbare Drosselstelle 67 gerade
zusteuert.This also means the axial position of the
Beim Betätigen der zweiten Steuervorrichtung 60 muß der
Proportionalmagnet 16 lediglich gegen die Kraft der
Regelfeder 76 arbeiten, da der Vorsteuerschieber 64
allseitig druckausgeglichen ist. Wenn der Vorsteuerschieber
64 die verstellbare Drosselstelle 67 aufsteuert, bildet sich
ein Steuerölstrom über die Steuerleitung 68 aus, wobei der
an der Drossel 69 aufgestaute Druck den Entsperrkolben 71
betätigt und damit den Vorsteuerkegel 24 öffnet, so daß das
Sperrventil im Senkenteil 11 entsperrt wird. Im übrigen
folgt der Längsschieber 61 dem Hub des Vorsteuerschiebers
64, wobei sich im Steuerraum 74 ein Zwischendruck zum
Betätigen des Längsschiebers 61 aufbaut und die Magnetkraft
verstärkt. Längsschieber 61 und Vorsteuerschieber 64
arbeiten dabei in an sich bekannter Weise nach Art einer
hydraulischen Folgesteuerung zusammen. Mit Hilfe der
Stellschraube 75 läßt sich die Vorspannung der Regelfeder 76
verändern und damit die Lage der Ventilkennlinie einstellen.When operating the
Die Figur 4 zeigt in vereinfachter Darstellung eine
Schaltung, bei der zwei erste Steuervorrichtungen 10 nach
Figur 1 zu einem Regelwegeventil 80 für einen
doppeltwirkenden Stellmotor angeordnet sind. Dabei sind die
beiden P-Anschlüsse beider Steuervorrichtungen 10 parallel
an eine Regelpumpe 82 angeschlossen, während deren beide
Anschlüsse R zu einem Tank 83 entlastet sind. Von jedem
Anschluß A jeder Steuervorrichtung 10 führt eine
Zulaufleitung 84 bzw. 85 zu einem der Verbraucheranschlüsse
86 bzw. 87 am Stellmotor 81. Dabei ist jede Zulaufleitung
84, 85 über ein die Last absicherndes Rückschlagventil 88
bzw. 89 geführt. Die beiden Anschlüsse B an jeder
Steuervorrichtung 10 sind jeweils über eine Ablaufleitung 91
bzw. 92 mit dem jeweils anderen Verbraucheranschluß 87 bzw.
86 verbunden. Ein Lastdrucksignal wird von den
Zulaufleitungen 84, 85 abgegriffen und der Regelpumpe 82
gemeldet. Mit dem Regelventil 80 ist ein 3-Stellungsventil
realisiert, das bei nicht betätigten Steuervorrichtungen 10
den Stellmotor 81 sicher abdichtet. Um die Leckage gering zu
halten, ist der Verbraucheranschluß 86 einerseits durch das
Rückschlagventil 88 und andererseits durch das Sperrventil
im Senkenteil 11 der rechten Steuervorrichtung 10 sicher
abgesperrt. Entsprechendes gilt für den anderen
Verbraucheranschluß 87. Durch Betätigen der linken
Steuervorrichtung 10 läßt sich der Stellmotor 81 in einer
Richtung mit ausfahrender Kolbenstange betätigen, während
durch Betätigen der rechten Steuervorrichtung der Stellmotor
81 in Gegenrichtung mit ein fahrender Kolbenstange steuern
läßt, wobei eine proportionale Arbeitsweise erreicht wird.
Durch die Verarbeitung des Lastdrucksignals in der
Regelpumpe 82 kann dabei das Druckgefälle über die zweite
Steuerkante 46 im Hebenteil 12 konstant gehalten werden, so
daß eine lastkompensierte Volumenstromsteuerung möglich ist.Figure 4 shows a simplified representation
Circuit in which two
Selbstverständlich sind an den gezeigten
Ausführungsbeispielen Änderungen möglich, ohne vom Gedanken
der Erfindung abzuweichen. Obwohl das vorgesteuerte
Sperrventil in der Steuervorrichtung besonders vorteilhaft
ist, kann auch ein direkt gesteuertes Sperrventil verwendet
werden, das einen weitgehend druckentlasteten
Sperrventilkörper aufweist. Auch läßt sich die durchgehende
Schieberbohrung so ausführen, daß sie im Bereich des
Senkenteils einen etwas größeren Durchmesser aufweist als im
Hebenteil, so daß der Innendurchmesser des Ventilsitzes 22
etwa dem Durchmesser der Schieberbohrung entspricht. Auch
lassen sich in der Verschaltung nach Figur 4 anstelle der
ersten Steuervorrichtungen 10 die zweiten
Steuervorrichtungen 60 verwenden. Dabei kann das Regelventil
80 auch so ausgeführt werden, daß es vier Arbeitsstellungen
aufweist. Anstelle der Regelpumpe 82 ist auch eine
Konstantpumpe mit Druckwaage denkbar.Of course, are shown on the
Embodiments changes possible without thinking
to deviate from the invention. Although the piloted
Check valve in the control device is particularly advantageous
a directly controlled shut-off valve can also be used
be a largely pressure relieved
Has check valve body. The continuous can also
Run the slide hole so that it is in the area of
Sink part has a slightly larger diameter than in
Lifting part so that the inside diameter of the valve seat 22nd
corresponds approximately to the diameter of the slide bore. Also
can be in the circuit of Figure 4 instead of
Claims (17)
- Electrohydraulic control device for a hydraulic actuator motor for controlling a volume flow, having a shut-off valve which is arranged in a housing and whose movable seat valve element is switched into a connection between a motor chamber and a return flow chamber and in this arrangement protects the motor chamber, and having a proportional magnet with armature-activated tappet for activating the shut-off valve and with a longitudinally movable release element which is separated from the shut-off valve, is guided in a sliding fashion in the housing and is connected into the operative connection between the tappet of the proportional magnet and the shut-off valve, characterized in that the seat valve element (23), the release element (44) and the tappet (53) of the proportional magnet (16) are arranged on the same axis as one another, and in that the release component is embodied as a longitudinal slide (45, 61) which controls the connection between an inflow chamber (21) and a second motor chamber (19) using a control edge (46), said motor chamber (19) being arranged in the slide hole (14), which receives the longitudinal slide (45, 61) and is next to the return flow chamber (18), and in that the longitudinal slide (45, 61) has essentially the same external diameter as the seat valve element (23), and in that, in the case of activation by the proportional magnets (16), both connections are opened or closed in the same direction.
- Electrohydraulic control device according to Claim 1, characterized in that the seat valve element (23) and the longitudinal slide (45, 61) are guided in a continuous slide hole (14), in particular with a diameter of the same size, in which hole (14) four chambers (17, 18, 19, 21) for the first motor port (B), the return flow port (R), the second motor port (A) and the inflow port (P) are provided lying one next to the other and veered in the direction of the proportional magnet (16), and in that formed in this slide hole (14), between the first motor chamber (17) and the return flow chamber (18), is a valve seat (22) which is assigned to the seat valve element (23) and has, in particular, a smaller diameter than the slide hole (14).
- Electrohydraulic control device according to Claim 1 or 2, characterized in that the shut-off valve in the sink component (11) is a pilot-controlled valve whose seat valve element (23) receives a pilot-control element (24) which can be released by the longitudinal slide (45, 61) by means of a push-up bolt (55, 77).
- Electrohydraulic control device according to Claim 3, characterized in that the pilot-controlled element is a pressure-compensated pilot control cone (24).
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that between the longitudinal slide (45,61) and the seat valve element (23) on one of the two construction elements, in particular on the longitudinal slide at its end face turned away from the proportional magnet (16) there is arranged an axially extending projection (54), which projects into the return flow chamber (18) , has the push-up bolt (55, 77) at its end and is arranged on the push-up shoulder (56) which is assigned to the seat valve element (23).
- Electrohydraulic control device according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that the longitudinal slide (45) can be actuated directly by the armature tappet (53), and in that it is designed with pressure-equalization in relation to the pressures in the inflow chamber (21), the second motor chamber (19) and the return flow chamber (18).
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the longitudinal slide (45) has notch-like fine-control cut-outs (47) on its control edge (46).
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the piston section (48) which has the control edge (46), on the longitudinal slide (45, 61) has an auxiliary control edge (49) which, in the home position, relieves the second motor chamber (19) to the return flow chamber (18) and shuts off this connection in the working position.
- Electrohydraulic control device according to one or more of Claims 1 to 8, characterized in that the seat valve element (23) in the slide hole (14) bounds a pressure space (27) in which there is arranged a spring (25) which loads the seat valve element (23), together with the pressure acting on the end side of said pressure space (27), in the direction of the shut-off position in which it bears, with its seat edge (28), with a diameter which is smaller than the diameter of the slide hole (14), on the valve seat (22) which is fixed to the housing, and includes in the process an annular space (33) which lies upstream of the valve seat (22) and is bounded by the seat valve element (23) and whose pressure loads the seat valve element (23) in the opening direction by means of an associated annular face (33) and which annular space (33) is separated from the first motor chamber (17) by means of a control edge (31), fine-control cut-outs (32) being arranged, lying in particular on the circumference of the seat valve element.
- Electrohydraulic control device according to one or more of Claims 1 to 5, 7 to 9, characterized in that the longitudinal slide (61) can be activated by the proportional magnet (16) by means of a hydraulic follower controller (62) (Fig. 2).
- Electrohydraulic control device according to Claim 10, characterized in that the follower controller (62) has a pilot-control slide (64) which can be activated by the proportional magnet (16) counter to a control spring (76), which is arranged centrally in the longitudinal slide (61) and is guided in a sliding fashion.
- Electrohydraulic control device according to Claim 10 or 11, characterized in that a release piston (71), which is used to release the shut-off valve in the sink component (11) by means of a push-up bolt (77) which is guided in the longitudinal slide in a sliding fashion, is arranged in the longitudinal slide (61).
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 10 to 12, characterized in that the pilot-control slide (64) and the release piston (71) have the same external diameter and are guided in a sliding fashion in the same longitudinal hole (63) in the longitudinal slide (61).
- Electrohydraulic control device according to Claim 12 or 13, characterized in that the control oil flow which is used for the hydraulic follower controller (62) and is conducted from the inflow chamber (21) to the return flow chamber (18) is conducted by means of a throttle (69) which is arranged in the release piston (71).
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 10 to 14, characterized in that the longitudinal slide (61) bounds, with its end side facing the proportional magnet (16) in the slide hole (14), a control space (74) which receives an adjustment screw (75) on which the control spring (76) which loads the pilot-control slide (64) counter to the magnetic force is supported fixed to the housing.
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 11 to 15, characterized in that the pilot-control slide (64) is of pressure-compensated design.
- Electrohydraulic control device according to one of Claims 10 to 16, characterized in that the control line (68) which is assigned to the hydraulic follower controller (62) is guided through the hollow pilot-control slide (64), the longitudinal hole (63) and the release piston (71), the pressure upstream of the throttle (69) and downstream of an adjustable throttle point (67) being fed to the control space (74) and driving the longitudinal slide (61).
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