NL8300552A

NL8300552A - ELECTROHYDRAULIC STEERING SYSTEM.

Info

Publication number: NL8300552A
Application number: NL8300552A
Authority: NL
Original assignee: Jlg Ind Inc
Priority date: 1982-04-08
Filing date: 1983-02-14
Publication date: 1983-11-01
Also published as: SE8301900L; AU1053383A; JPS58187602A; BR8300653A; BE895896A; SE8301900D0; IT1163241B; GB8302732D0; FR2524945A1; DE3307267A1; ZA83704B; GB2119190A; IT8320488A0

Description

> T-^i - VO 4553> T- ^ i - VO 4553

Aa

Elektrohydraulisch stuurstelsel.Electro-hydraulic steering system.

De uitvinding heeft betrekking op een stuurstelsel voor hydraulisch gedreven machines, die een betrekkelijk gevoelige regeling behoeven van de hydraulische oliestroming naar te kiezen functies.The invention relates to a control system for hydraulically driven machines which require a relatively sensitive control of the hydraulic oil flow according to functions to be selected.

Vele soorten hydraulische machines worden met de hand 5 bediend en hefbomen, schakelaars, enz. worden door de bediener gebruikt voor het sturen van de stroming van een hydraulisch fluïdum naar kleppen of cilinders van fluldummotoren voor het zodoende bedienen van de verschillende machinefuncties. Bij de huidige hefwerkplatforms bijvoorbeeld, zoals in het algemeen beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 10 3.776.367, wordt vanaf de werkmand een automatische "terug naar neutraal"- stuurhefboom gebruikt voor het sturen van het opheffen en laten zakken van een telescopische boom door het regelen van de stroming van een hydraulisch fluïdum naar de hefcilinder.Many types of hydraulic machines are manually operated and levers, switches, etc. are used by the operator to direct the flow of a hydraulic fluid to valves or cylinders of fluid engines to thereby operate the various machine functions. For example, current lift platforms, such as generally described in U.S. Pat. No. 3,776,367, use an automatic "return to neutral" control lever from the work basket to control the raising and lowering of a telescopic boom by controlling from the flow of a hydraulic fluid to the lift cylinder.

Omdat een dergelijke uitrusting wordt gebruikt voor het 15 op verhoogde en dikwijls beperkte werkplaatsen plaatsen van werklieden, moet de bediener om veiligheidsredenen een voldoende gevoelige besturing hebben van de beweging van de boom en de mand. Door verschillende fabrikanten zijn proportionele stuurkleppen voorgesteld voor het verbeteren van de mate van gevoeligheid van de besturing, die een bediener kan uit-20 oefenen over de beweging van de boom. Gebruikelijke, beschikbare proportionele stuurkleppen worden op grond van druk door een draadklos bediend, zijn voorzien van middelen voor het waarnemen en bewaken van de fluldunt-drukken aan weerszijden van de fluldumleiding en houden de verhouding van deze drukken op een vooraf ingestelde waarde. Theoretisch werken de-25 ze inrichtingen in aanspreking op het analoge signaal van het handstuur-orgaan, en maken zij een fijnere gradatie in de bewegingsbesturing door de bediener mogelijk.Since such equipment is used to place workers in elevated and often limited workshops, the operator must have sufficiently sensitive control of the movement of the boom and basket for safety reasons. Proportional control valves have been proposed by various manufacturers to improve the degree of control sensitivity that an operator can apply over the movement of the boom. Conventional, available proportional control valves are pressurized by a thread spool, include means for sensing and monitoring the fluid point pressures on either side of the fluid line and maintain the ratio of these pressures to a preset value. Theoretically, these devices operate in response to the analog signal from the hand controller, and allow for finer gradation in operator motion control.

Bepaalde tekortkomingen in de bekende stuurstelsels en in het bijzonder het proportionele stuurkleponderdeel daarvan, voorkomen 30 het bereiken van een bevredigende oplossing voor de behoeften van de industrie aan een betrouwbaar, gevoelig stuurstelsel. Ten eerste zijn de kosten van in de handel beschikbare proportionele stuurkleppen veel te hoog als gevolg van hun ingewikkelde mechanische onderdelen en de grote 8300552 - Λ» 2 toelaatbare spelingen die voor een juiste werking moeten worden aangehouden. Als gevolg hiervan is de aanvaarding door de industrie bepaald niet unaniem.Certain shortcomings in the prior art control systems, and in particular the proportional control valve component thereof, prevent reaching a satisfactory solution to industry needs for a reliable, sensitive control system. First, the cost of commercially available proportional control valves is far too high due to their complex mechanical parts and the large 8300552 - 2 »2 allowable clearances that must be maintained for proper operation. As a result, industry acceptance is far from unanimous.

Verder steunen thans in gebruik zijnde proportionele 5 stuurkleppen op de mogelijkheid om in verre van ideale werkomstandigheden fluldumdrukken nauwkeurig waar te nemen. De aanwezigheid van verontreiniging in de olie en verschillen in viscositeit kunnen de kleppen onnauwkeurig maken zo niet de werking daarvan volledig verijdelen.Furthermore, proportional control valves currently in use rely on the ability to accurately detect fluid pressures in far from ideal working conditions. The presence of contamination in the oil and differences in viscosity can render the valves inaccurate if not completely frustrate their operation.

Omdat de inrichtingen in lijn zijn, kan vervanging of herstel van slecht 10 werkende kleppen kostbare stilstandtijd tot gevolg hebben.Because the devices are in line, replacement or repair of malfunctioning valves can result in costly downtime.

Tenslotte zijn de huidige machines dikwijls ontworpen om.in bepaalde omstandigheden te werken in één van een aantal aandrijf-toestanden. Bij het voorgaande toepassingsvoorbeeld, kan het hefwerkplat-form zijn voorzien van een motor met hoge en lage snelheid, en aandrijf-15 toestanden met hoge en lage snelheid. Bediening van de stuurhefboom voor het opheffen van de boom kan een andere snelheid van opheffen of laten zakken veroorzaken in afhankelijkheid van de toestand van de motor en de aandrijving, hetgeen een voorwaarde is die het bereiken van een geschikt hydraulisch stuurstelsel nog ingewikkelder maakt.Finally, current machines are often designed to operate under certain conditions in one of a number of driving states. In the foregoing application example, the hoist platform may include a high and low speed motor, and high and low speed drive states. Operating the boom lifting lever can cause a different lifting or lowering speed depending on the condition of the engine and drive, which is a condition that complicates achieving an appropriate hydraulic steering system.

20 Een gebruikelijk bekend stuurstelsel omvat een fluldum- motor, een fluldumbron voor het aan de fluldummotor leveren van een flul-dumstroming, een elektrisch gestuurd klepstelsel voor het regelen van de fluldumstroming tussen de bron en de motor, en een bedieningsorgaan voor het elektrisch sturen van de werking van het klepstelsel. Gewoonlijk ge-25 bruikte klepstelsels omvatten een met een draadklos bedienbare, proportionele stuurklep, zoals hiervoor beschreven, die werkt in aanspreking op een analoog signaal.A conventionally known control system comprises a fluid motor, a fluid source for supplying a fluid flow to the fluid motor, an electrically controlled valve system for controlling the fluid flow between the source and the motor, and an actuator for electrically controlling the functioning of the valve system. Commonly used valve systems include a thread spool, proportional control valve, as described above, which operates in response to an analog signal.

Volgens de uitvinding is derhalve een elektrohydrau-lisch stuurstelsel, zoals hiervoor omschreven, gekenmerkt, doordat het 30 bedieningsorgaan een generator voor een veranderlijk analoog signaal omvat en een keten voor het omzetten van analoog indigitaal, welke keten van elektrische ingangen wordt voorzien door de generator van het analoge signaal, en het klepstelsel een aantal digitaal bedienbare kleppen met getrapte stroming bevat, welke kleppen elektrisch worden gestuurd door 35 de keten voor het omzetten van analoog indigitaal. Ook kan een keten zijn voorzien voor het opwekken van een vergelijkingsspanning, welke ke- 8300552 3 ten is voorzien van een aantal uitgangen met een afzonderlijk spanningsniveau, welke uitgangen het spanningsvergelijkingsniveau van de generator van het analoge signaal veranderen voor het zodoende veranderen van de maximaal toelaatbare fluidumstroming door het klepstelsel. Eet stelsel 5 kan derhalve volgens een aantal toestanden werken in tegenstelling tot de thans beschikbare stuurstelsels.According to the invention, therefore, an electro-hydraulic control system, as described above, is characterized in that the actuator comprises a variable analog signal generator and an analog-digital conversion circuit, which circuit is provided with electrical inputs by the generator of the analog signal, and the valve assembly includes a plurality of digitally operable staged flow valves, which valves are electrically controlled by the analog-to-digital conversion circuit. A circuit may also be provided to generate a comparative voltage, each circuit having a plurality of outputs having a separate voltage level, which outputs change the voltage comparison level of the analog signal generator to thereby change the maximum allowable fluid flow through the valve assembly. Thus, system 5 can operate in a number of states as opposed to currently available control systems.

De onderhavige uitvinding heft de hiervoor uiteengezette nadelen van bekende elektrohydraulische stuurstelsels op. Ten eerste zijn de kleppen met getrapte stroming in het klepstelselonderdeel min-10 der kostbaar dan proportionele stuurkleppen en ter plaatse gemakkelijk vervangbaar voor het zodoende verminderen van stilstandtijd. Elke getrapte klep kan bij een slechte werking afzonderlijk worden vervangen in plaats van het vervangen van de gehele eenheid. Verder openen en sluiten de getrapte kleppen in aanspreking op een digitaal signaal en 15 zijn zij dus minder gevoelig dan analoge kleppen voor verontreiniging in het fluïdum en schommeling in de fluïdumviscositeit.The present invention overcomes the previously outlined drawbacks of known electro-hydraulic steering systems. First, the stepped flow valves in the valve assembly part are less expensive than proportional pilot valves and are easily replaceable on site to reduce downtime. Each stepped valve can be replaced individually in case of malfunction instead of replacing the entire unit. Furthermore, the stepped valves open and close in response to a digital signal and are thus less sensitive than analog valves to contamination in the fluid and fluctuation in the fluid viscosity.

Tot de doeleinden van de uitvinding behoort het verschaffen van een elektrohydraulisch stuurstelsel, dat naar keuze de fluidumstroming regelt tussen een fluldummotor en een fluldumpomp, en 20 dat ongevoelig is voor veranderingen in fluïdumviscositeiten en de heersende mate van fluldumverontreiniging. Een verder doeleinden is een te onderhouden stuurstelsel, dat economisch en eenvoudig kan worden vervaardigd, en zich kan aanpassen aan veranderlijke bedrijfstoestanden.The objects of the invention include the provision of an electro-hydraulic control system, which optionally controls fluid flow between a fluid motor and a fluid pump, and is insensitive to changes in fluid viscosities and prevailing fluid contamination. A further purpose is a maintainable control system which is economical and simple to manufacture and adapt to changing operating conditions.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van 25 de tekening, waarin: fig. IA een logisch schema toont van de ketens voor het omzetten van analoog indigitaal van het stuurstelsel voor een veranderlijke stroming, fig. 1B een logisch schema toont van de schakeling, dat 30 de opdrachtssignaaluitgang voor het stuurstelsel levert, waarbij fig. 1B volgens de lijn C - C een vervolg is van fig. IA, fig. 2 een logisch schema toont van de schakelketens, die het analoge bereik van de stuurmechanismen overeenkomstig de juiste bedrijfstoestand instellen, en 35 fig. 3 een blokschema toont van het stuurklepstelsel met veranderlijke stroming.The invention is further elucidated with reference to the drawing, in which: Fig. 1A shows a logic diagram of the circuits for converting analog digital of the variable flow control system, Fig. 1B shows a logic diagram of the circuit, which provides the command signal output for the control system, FIG. 1B along line C-C being a continuation of FIG. 1A, FIG. 2 showing a logic diagram of the switching circuits setting the analog range of the steering mechanisms according to the correct operating state. and FIG. 3 shows a block diagram of the variable flow control valve assembly.

8300552 *> 48300552 *> 4

Verwijzende naar fig. IA is een paar parallelle ketens 2, 4 van bij voorkeur het type LM3914 verschaft voor het omzetten van een analoge spanning in een digitale spanning, welke ketens een aantal parallelle uitgangen 1-15 verschaffen, in hun algemeenheid aangeduid 5 door het verwijzingscijfer 6. De onderdelen 2, 4 ontvangen via een aansluiting 5 een ingangssignaal met een analoge spanning, en activeren digitaal een uitgang, overeenkomende met de grootte van de ingangsspanning. Indien bijvoorbeeld het bereik analoge ingangen tussen 0 en 8 V ligt, kunnen de onderdelen 2, 4 zijn gecalibreerd voor het leveren van een 10 digitale uitgang voor elke ingang van 0,5 V. De leiding 12 zal dan naar een hoog niveau gaan bij een ingang van 6 V bij de aansluiting 5, de leiding 9 bij een ingang van 4,5 V, de leiding 4 bij een ingang van 2 V, enz. De leidingen 1-16 van de onderdelen 2, 4 zijn gekoppeld met een positieve spanningsbron 8 via weerstanden 10 van 10 K S2. , terwijl 15 over leidingen 17 - 20 van de eenheid 4 met de bron 8 zijn gekoppeld door weerstanden 12 van 100K -Q_ .Referring to Fig. 1A, a pair of parallel circuits 2, 4 of the type LM3914 is preferably provided for converting an analog voltage into a digital voltage, which circuits provide a number of parallel outputs 1-15, generally indicated by the reference numeral 6. The parts 2, 4 receive an input signal with an analog voltage via a connection 5, and digitally activate an output corresponding to the magnitude of the input voltage. For example, if the analog input range is between 0 and 8 V, parts 2, 4 may be calibrated to provide a 10 digital output for each 0.5 V input. Line 12 will then go to a high level at a 6V input at terminal 5, line 9 at 4.5V input, line 4 at 2V input, etc. Lines 1-16 of parts 2, 4 are coupled to a positive voltage source 8 via resistors 10 of 10 K S2. while 15 are coupled to source 8 across lines 17-20 of unit 4 by resistors 12 of 100K -Ω.

Verwijzende naar fig. 1B, die het vervolg vertegenwoordigt van het logische schema, van fig. IA, zijn schematisch vier NIET-ΞΝ-poorten met 8 ingangen van bij voorkeur het type MM 74030 weergegeven 20 voor het omzetten van de decimale uitgang van de leidingen 1-16 van . de A/D-omzetters 2, 4 in een binair gecodeerd decimaal formaat. De uitgangen van de NIET-EN-posafcen 14, 16, 18, 20 zijn door weerstanden 30 van 5,lK-0- gekoppeld met een tweetraps-versterkingsschakeling, bestaande uit transistoren 22, 24 van het type GES6010, D45H2, resp. onder 25 voorspanning geplaatst door spanningsbronnen 26, 34. De gekozen weer-standswaarden zijn een weerstand 28 van 100K SU. en een weerstand 32 van 120 SX , gekoppeld aan aarde door een weerstand 36 van 15K -TL· en een IN914-diode 38.Referring to Fig. 1B, which represents the continuation of the logic diagram, of Fig. 1A, four 8-input NON-8 gates of preferably type MM 74030 are shown schematically for converting the decimal output of the lines 1-16 of. the A / D converters 2, 4 in a binary coded decimal format. The outputs of the NAND positions 14, 16, 18, 20 are coupled by resistors 30 of 5, 1K-0 to a two-stage amplification circuit, consisting of transistors 22, 24 of the GES6010, D45H2, and resp. biased under voltage by voltage sources 26, 34. The selected resistance values are a resistor 28 of 100K SU. and a resistor 32 of 120 SX coupled to ground by a resistor 36 of 15K-TLL and an IN914 diode 38.

De opdrachtsignaaluitgangen 40, 42, 44, 46 vertegenwoor-30 digen de vier binaire cijfertekens van de 8421 BCD code en dienen voor het sturen van de werking van de regelbare stuurklep op een hierna volledig uiteen te zetten wijze.The command signal outputs 40, 42, 44, 46 represent the four binary digits of the 8421 BCD code and serve to control the operation of the controllable control valve in a manner fully explained below.

Verwijzende naar fig. 2, is een spanningsschakeling weergegeven voor het veranderen van het analoge bereik van het stuuror-35 gaan van de betreffende machinefunctie overeenkomstig de op passende wijze aangegeven bedrijfstoestand. Een hef werkplatform heeft bijvoorbeeld 8300552 5 -. . -* ” · een beweegbare boom, die door een hefcilinder omhoog.wordt bewogen. De machine kan werken in een motortoestand met hoge of lage snelheid, waarbij de pon© meer of minder fluïdum naar de hefcilinder voert in afhankelijkheid van de hoekstand van de boom. Wanneer de boomhoek horizontaal 5 overschrijdt, wordt minder fluïdum geleverd aan de cilinder, hetgeen de hef snelheid om veiligheidsredenen verlaagt.Referring to FIG. 2, a voltage circuit is shown for changing the analog range of the controller of the respective machine function according to the appropriately indicated operating state. For example, a lifting work platform has 8300552 5 -. . - * ”· a movable boom, which is moved upwards by a lifting cylinder. The machine can operate in a high or low speed engine condition, with the pon © feeding more or less fluid to the lift cylinder depending on the boom angle position. When the boom angle exceeds 5 horizontally, less fluid is supplied to the cylinder, which lowers the lifting speed for safety reasons.

In machines, die kunnen bewegen over de grond terwijl de boom omhoog of omlaag wordt bewogen, is het om dezelfde veiligheidsredenen eveneens wenselijk vanuit een aandrijving met hoge snelheid te 10 schakelen naar een aandrijving met lage snelheid wanneer de hoekstand van de boom de horizontaal overschrijdt.In machines which can move over the ground while the boom is being moved up or down, it is also desirable for the same safety reasons to switch from a high speed drive to a low speed drive when the boom angular position exceeds the horizontal.

Volgens de uitvinding wordt een handstuurorgaan (niet weergegeven) gebruikt voor het sturen van de boomhefcilinder, welk stuur-orgaan van de soort is, die een terug-naar-neutraal hefboom omvat, die 15 over een eindige gebogen baan zwaait en daarbij langs een potentiometer strijkt.According to the invention, a hand control (not shown) is used to control the boom lift cylinder, which is a control of the type comprising a return-to-neutral lever which swings over a finite curved path and thereby along a potentiometer iron.

Elektrisch is het door de potentiometer geproduceerde signaal met analoge spanning van een grootte, die wordt bepaald door de stand langs de boogvormige baan van de stuurhefboom of stuurknuppel.Electrically, the analog voltage signal produced by the potentiometer is of a magnitude, which is determined by the position along the arcuate path of the control lever or stick.

20 Het bereik van de signalen met analoge spanning, geproduceerd door de potentiometer, kan worden veranderd door bediening van de schakeling volgens fig. 2 overeenkomstig de passende motor/aandrijvingstoestands-veranderlijken. Het signaal voor aandrijving met hoge snelheid wordt ingevoerd bij de aansluiting 48, en het signaal voor hoge snelheid van de 25 motor bij 50. De schakeling omvat vier EN-poorten 54, 56, 58, 60 met twee ingangen. DaEN-poort 60 voert in een schakeling met trans is torwerking, terwijl de poorten 54, 56, 58 voeren in een spanningsschakelketen 61 van het type LF13202. De EN-poorten 54, 56, 58, 60 worden van een ingang voorzien door de signaalaansluitingen 48, 50, en inverteerorganen 52 30 van het type MM 54C04 zijn op de aangegeven plaatsen aangebracht voor het logisch inverteren van de ontvangen signalen.The range of the analog voltage signals produced by the potentiometer can be changed by operating the circuit of FIG. 2 according to the appropriate motor / drive state variables. The high speed drive signal is input at terminal 48, and the high speed signal from the motor at 50. The circuit includes four AND gates 54, 56, 58, 60 with two inputs. DaEN gate 60 is in a circuit with transistor operation, while gates 54, 56, 58 are in a voltage switching circuit 61 of the LF13202 type. AND gates 54, 56, 58, 60 are input by signal terminals 48, 50, and inverters 52 of type MM 54C04 are provided at the designated locations for logically inverting the received signals.

De uitgang van de EN-poorten 54, 56, 58, 60 schakelt naar een hoog niveau en kiest het spanningsuitgangsbereik via versterker-schakelaarleidingen 63 - 62, 64-62, 65 - 62 en 66, die bij de aan-35 sluiting 74 een spanningsniveau uitvoeren naar het handstuurorgaan, en bij de aansluiting 75 een ingang van 8,2 V ontvangen van het handstuur- 8300552 4 -v 6 orgaan. De uitgang van de EN-poort 60 wordt, logisch geïnverteerd door het inverteerorgaan 67 van het type MM 47C04 en gevoerd in een schakeling, die een bron 68 van 12 V omvat, eax weerstand 69 van 24K -Q. , een weerstand 70 van 10K _CL , een diode 71 van het type IN914 en een scha-5 keitransistor 72 van het type GES2907.The output of AND gates 54, 56, 58, 60 switches to a high level and selects the voltage output range via amplifier switch leads 63 - 62, 64 - 62, 65 - 62 and 66, which at terminal 74 have a output voltage level to the hand controller, and receive a 8.2 V input from the hand controller 8300552 4-v 6 at terminal 75. The output of the AND gate 60 is logically inverted by the inverter 67 of the type MM 47C04 and fed into a circuit comprising a source 68 of 12 V and a resistor 69 of 24K-Q. , a resistor 70 of 10KCL, a diode 71 of the IN914 type and a switching transistor 72 of the GES2907 type.

De werking van de schakeling volgens fig. 2 zal uit hetgeen volgt worden begrepen. Het spanningsbereik van het handstuur-orgaan wordt bepaald door de motor- en aandrijvingstoestandsveranderlij-ken van de machine. Wanneer de stand van de bron aangeeft, dat lage 10 snelheden van de motor en de aandrijving passend zijn (bijvoorbeeld boom-hoogte boven horizontaal), gaat de uitgang van de EN-poort 58 naar een hoog niveau voor het aan de uitgangsaansluiting 74 -schakelen van de leiding 64. De ingang van 8,2 V van de aansluiting 74 wordt door de serie-weerstand van β,2Κ -CL van de leiding 64 aangelegd, en het spanningsni-15 veau wordt geleverd aan het handstuurorgaan vanaf 74. Wanneer het hand-stuurorgaan dus door de gebogen baan zwaait, wordt met incrementen een analoog spanningssignaal geproduceerd. Dit analoge signaal wordt gelegd aan de ingang 1 van fig. IA, en een BCD gecodeerd opdrachtsignaal wordt opgewekt, zoals eerder beschreven. Indien een hoge motorsnelheid en aan-20 drijvingssnelheid als passend worden aangegeven door de stand van de boom, gaat op soortgelijke wijze de uitgang van de EN-poort 60 naar een hoog niveau, wordt hij bij 67 geïnverteerd en schakelt de transistor 72 de bron 68 met een spanning van 12 V naar het handstuurorgaan via de uitgangsaansluiting 74. Als gevolg wekt dezelfde gebogen zwaai van het 25 handstuurorgaan incrementeel een analoge spanning op tot aan 12 V, die wordt omgezet in een BCD formaat door de keten van de fig. IA en 1B, zoals eerder uiteengezet.The operation of the circuit of FIG. 2 will be understood from what follows. The voltage range of the hand control is determined by the engine and drive state changes of the machine. When the position of the source indicates that low 10 speeds of the motor and the drive are appropriate (e.g. boom height above horizontal), the output of AND gate 58 goes to a high level for switching at output terminal 74 from lead 64. The 8.2V input from terminal 74 is applied through the series resistance of β, 2Κ -CL from lead 64, and the voltage level is supplied to the hand controller from 74. When the Thus, when the hand controller swings through the curved path, an analog voltage signal is produced in increments. This analog signal is applied to the input 1 of FIG. 1A, and a BCD encoded command signal is generated as previously described. Similarly, if a high motor speed and drive speed are appropriately indicated by the position of the boom, the output of AND gate 60 goes to a high level, it is inverted at 67, and transistor 72 switches source 68 with a voltage of 12 V to the hand controller through output terminal 74. As a result, the same curved swing of the hand controller incrementally generates an analog voltage up to 12 V, which is converted into a BCD format by the circuit of FIG. 1A and 1B, as explained previously.

Verwijzende naar fig. 3, symboliseert P de hydraulische fluldumdruk op de klep 76 met regelbare stroming, binnenkomende bij de 30 ingangspoort 78. Een geregelde poort 80 is voorzien voor het leiden van olie vanuit de klep 76 naar een richtingsstuurklep, die in het geval van het tot nu toe weergegeven voorbeeld olie leidt naar de boomhefcilinder. Een omlooppoort 82 leidt een overmaat olie, die niet nodig is, zoals bepaald door het aan de klep gelegde opdrachtsignaal, terug naar een voor-35 raadhouder.Referring to Fig. 3, P symbolizes the hydraulic fluid pressure on the controllable flow valve 76 entering the inlet port 78. A controlled port 80 is provided for directing oil from the valve 76 to a directional control valve, which in the case of the example shown so far oil leads to the boom lift cylinder. A bypass port 82 returns an excess of oil, which is not required, as determined by the command signal applied to the valve, to a supply container.

Zoals weergegeven zijn vier patroonkleppen 84, 86, 88, 90 met getrapte stroming en van een in de handel beschikbare soort paral- ' 83 00 55 2 7 lel geschakeld en uitgevoerd om elektrisch te openen.door draadklosbe-diening bij adressering door het digitale opdrachtsignaal. Wanneer geen opdrachtsignaal naar de klep wordt gezonden vanaf het handstuur-orgaan, is geen der vier patroonkleppen open- De bemeting van de patroon-5 kleppen 84, 86, 88, 90 met getrapte stroming is gekozen als 3,8, 7,6, 15,1 en 30,3 liter per minuut, overeenkomende met het BCD formaat. De stroming, die de poort 78 binnengaat, wordt waargenomen door een druk-stromingsvereffenaar 92, die een integraal onderdeel uitmaakt van de klep. De functie van de vereffenaar 92 is het waarnemen van de druk bij 10 de geregelde poort 80 en de druk van de oliestraming, die zich vanuit de poort 78 opbouwt. De vereffenaar 92 opent dan voor het omleiden van de olie door de poort 82 naar de voorraadhouder, zodat de pomp niet tot stilstand wordt gebracht tegen de gesloten patroonkleppen 84, 86, 88, 90. De klep 94 is een ontlasting, die een maximale stelseldruk waarneemt en 15 alle pompstroming door de poort 82 naar buiten doet gaan.As shown, four cartridge valves 84, 86, 88, 90 with stepped flow and of a commercially available parallel type are connected and configured to open electrically by thread spool operation when addressed by the digital command signal . When no command signal is sent to the valve from the hand control, none of the four cartridge valves is open. The size of the cartridge 5 valves 84, 86, 88, 90 with stepped flow is chosen as 3.8, 7.6, 15.1 and 30.3 liters per minute, corresponding to the BCD format. The flow entering port 78 is sensed by a pressure flow equalizer 92, which is an integral part of the valve. The function of the equalizer 92 is to sense the pressure at the controlled port 80 and the pressure of the oil build-up from port 78. The liquidator 92 then opens to divert the oil through port 82 to the supply container so that the pump is not stopped against the closed cartridge valves 84, 86, 88, 90. The valve 94 is a relief, which provides maximum system pressure and 15 directs all pump flow through port 82 to exit.

Een voorbeeld van de werking van het onderhavige stelsel zal duidelijk zijn uit hetgeen volgt met verwijzing naar de tekening. Verwijzende naar fig. 2, wordt aangenomen, dat de stand van de boem van een hefwerkplatform e.d. via een sensor en logische elementen aangeëft, 20 dat een lage snelheid van de motor en de aandrijving de passende toestand van het machinebedrijf is. De aansluitingsingang naar 48, 50 is derhalve op een laag niveau, waardoor de EN-poort 58 naar een hoog niveau schakelt. De 8,2 V bij 75 wordt door de 6,2K geschakeld naar het handstuur-orgaan (niet weergegeven) via de aansluiting 74.An example of the operation of the present system will be apparent from what follows with reference to the drawing. Referring to Fig. 2, it is assumed that the boom position of a lifting platform and the like indicates through a sensor and logic elements that a low speed of the motor and drive is the appropriate state of the machine operation. The terminal input to 48, 50 is therefore at a low level, causing the AND gate 58 to switch to a high level. The 8.2 V at 75 is switched by the 6.2K to the hand control (not shown) via the connector 74.

25 Het handstuurorgaan of een hefboom, die het opheffen van de boom stuurt, werkt in een gebogen baan voor het strijken langs een potentiometer. Het analoge uitgangssignaal van de potentiometer loopt derhalve in grootte van 0 tot de maximale spanning bij 74 wanneer de stuurhefboom door de bewegingsbaan zwaait. Aangenomen wordt, dat de 30 stand van de stuurhefboom bij 5 een analoog signaal zendt van 7 V naar de A/D keten van fig. IA. De leiding 14 van de LM3914 keten 4 gaat naar een hoog niveau en wordt omgezet in een BCD formaat 0111 door de NIET-EN-poorten en stuurketens volgens fig. 1B. Het BCD-opdrachtsignaal 0111 wordt dan via de uitgangsaansluitingen 40, 42, 44, 46 gelegd aan de in 35 stroming regelbare klep 76 volgens fig. 3.The hand control or lever, which controls the lifting of the boom, operates in a curved path for ironing along a potentiometer. The analog output of the potentiometer therefore ranges in magnitude from 0 to the maximum voltage at 74 when the control lever swings through the path of travel. It is assumed that the position of the control lever at 5 sends an analog signal of 7 V to the A / D circuit of Fig. 1A. The lead 14 of the LM3914 circuit 4 goes to a high level and is converted into a BCD format 0111 through the NAND gates and control circuits of Figure 1B. The BCD command signal 0111 is then applied through the output terminals 40, 42, 44, 46 to the flow control valve 76 of FIG. 3.

Verwijzende naar fig. 3 wordt aangenomen, dat geen op- 8300552 8 ύ - -·* * ....... · drachtsignaal wordt gestuurd, waarbij de vier patroonkleppen 84, 86, 88, 90 zijn gesloten en een pomp met een vaste verdringing fluïdum levert aan de poort 78 in een hoeveelheid van 57 1 per minuut. De vier patroonkleppen 84, 86, 88, 9Q zijn respectievelijk bemeten voor het daardoor-5 heen laten van een stroming van 3,8, 7,6, 15,2 en 30,4 1 per minuut bij een opdracht, overeenkomende met het BCD-formaat. Wanneer de bediener het handstuurorgaan beweegt, wordt een BCD-gecodeerd opdrachtsignaal 1000 opgewekt, dat de klep 84 opdraagt te openen, waarbij de kleppen 86, 88 en 90 gesloten blijven. Als gevolg wordt 3,8 1 fluïdum per minuut van-10 uit de geregelde poort 80 geleid naar de gestuurde leiding, terwijl 53,2 1 per minuut door de omlooppoort wordt verplaatst naar de voorraad-houder door bediening van de'drukstromingsvereffenaar 92. Wanneer de bediener de stuurhefboom beweegt naar de tweede trapgra&iënt, sluit het opgewekte opdrachtsignaal de klep 84 en opent het de klep 86 voor het 15 doorlaten van 7,6 1 per minuut. In het hiervoor gegeven voorbeeld, opent het 0111 opdrachtsignaal de kleppen 86, 88, 90, waarbij 53,2 1 per minuut naar de geregelde poort 80 gaat en 3,8 1 per minuut terugkeert naar de voorraadhouder.Referring to Fig. 3, it is assumed that a command signal is not sent, with the four cartridge valves 84, 86, 88, 90 closed and a pump with a solid displacement fluid delivers to port 78 at a rate of 57 L per minute. The four cartridge valves 84, 86, 88, 9Q are respectively sized to pass through a flow of 3.8, 7.6, 15.2, and 30.4 l per minute on a command corresponding to the BCD format. As the operator moves the hand controller, a BCD encoded command signal 1000 is generated, which commands valve 84 to open, keeping valves 86, 88 and 90 closed. As a result, 3.8 l of fluid per minute from -10 is directed from the controlled port 80 to the steered conduit, while 53.2 1 per minute is moved through the bypass port to the supply container by operating the pressure flow equalizer 92. When the operator moves the control lever to the second stage gradient, the generated command signal closes valve 84 and opens valve 86 to pass 7.6 liters per minute. In the example given above, the 0111 command signal opens the valves 86, 88, 90, with 53.2 1 per minute going to the controlled port 80 and 3.8 1 per minute returning to the supply container.

Uit het voorgaande is het duidelijk, dat het klepstelsel 20 76 werkzaam is voor het decoderen van het in een digitaal formaat ge brachte BCD-opdrachtsignaal in hydraulische eenheden van liters per minuut. Vier patronen zijn gekozen om overeen te komen met de BCD-code, waarbij binnen de gedachtegang van de uitvinding echter meer kleppen kunnen worden gebruikt voor het geven van een groter aantal gradaties 25 en derhalve meer besturing tot aan de grens van de BCD-code en het pomp-stelsel. De patroonkleppen kunnen voor bepaalde toepassingen anders dan hiervoor uiteengezet zijn bemeten. Op te merken is, dat de patroonkleppen digitaal worden geactiveerd, en de noodzaak opheffen voor kostbare analoog gestuurde kleppen, die mechanisch betrekkelijk ingewikkeld zijn 30 en gevoelig voor omgevingsfactoren, die de werking verslechteren. De uitvinding vergemakkelijkt tevens zonder meer het eenvoudig vervangen van defecte of slecht werkende patroonkleppen, indien nodig, hetgeen de veelzijdigheid van de stelsels versterkt en stilstandtijd vermindert.From the foregoing, it is apparent that the valve assembly 76 is operable to decode the digitized BCD command signal into hydraulic units of liters per minute. Four patterns have been chosen to correspond to the BCD code, however, within the scope of the invention, more valves can be used to provide a greater number of gradations and thus more control up to the limit of the BCD code and the pumping system. The cartridge valves may be sized for certain applications other than those set forth above. It is to be noted that the cartridge valves are digitally activated, eliminating the need for expensive analog controlled valves, which are mechanically relatively complex and sensitive to environmental factors that degrade performance. The invention also readily facilitates simple replacement of defective or malfunctioning cartridge valves, if necessary, which enhances the versatility of the systems and reduces downtime.

Hoewel het voorgaande de voorkeursuitvoeringsvorm uit-35 eenzet, worden andere uitvoeringsvormen, die niet zijn uiteengezet, maar waarbij de onderhavige leer wordt benut, geacht binnen de omvang en de strekking van de uitvinding te vallen.While the foregoing sets forth the preferred embodiment, other embodiments not set forth but utilizing the present teachings are considered to be within the scope and scope of the invention.

83005528300552

Claims

1. Electro-hydraulic control system, provided with a fluid motor, with a fluid source for supplying a flow of fluid to the fluid motor, with an electrically controlled valve system for controlling the flow of fluid between the source and the motor, and with a actuator for electrically controlling the valve assembly, characterized in that the actuator comprises a controllable analog signal generator and an analog-to-digital conversion chain supplied by the analog signal generator with electrical inputs, the valve assembly comprising a number of digitally operated, stepped flow valves, which are electrically controlled by the analog-to-digital conversion chain.

System according to claim 1, characterized in that each of the stepped valves has a particularly dimensioned flow-through opening for the fluid.

System according to claim 1 or 2, characterized in that - the valve system contains an overflow port for excess fluid.

System according to claim 1, characterized in that the operating member comprises a voltage generating circuit.

System according to claim 4, characterized in that the circuit comprises a comparative voltage source, further a voltage dividing circuit, which divides the comparative voltage source into a number of separate output voltages, and a logic circuit connected for switching one of the separate output voltages. after air the generator for analog signals.

System according to claim 5, characterized in that the analog signal generator comprises a potentiometer to which the selected individual output voltage is applied. 8300552