DE2303286C2 - Hydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist bereits eine derartige Steuereinrichtung aus der DE-OS 14 75 958 bekannt, bei der in einer Neutralstellung des Steuerglieds im Wegeventil das von einer Pumpe in den Zulauf geförderte Druckmittel unmittelbar über ein Umschaltventil in den Rücklauf geleitet werden kann; dabei ist dem Umschaltventil eine Steuerleitung zugeordnet, in die eine erste Drosselstelle und das Steuerglied in Serie geschaltet sind. Ferner ist eine zweite Drosselstelle zwischen Zulauf und Steuerglied geschaltet, die jedoch ein Teil eines Stromteilventils bildet. Um hier trotz des Umschaltventils eine Feinsteuerung des Druckmittelstroms zum Servomotor zu erreichen, ist ein vom Zulauf parallel zum Umschaltventil zum Rücklauf geführter, in Neutralstellung vom Steuerglied aufgesteuerter Umlaufkanal vorgesehen. Die Feinsteuerung läßt sich hier nur mit relativ großem Aufwand durch einen zusätzlichen Umlaufkanal erreichen.

Ferner ist bereits aus der US-PS 24 83 435 eine Steuereinrichtung bekannt, bei der die Bewegungen eines Schließglieds eines Umschaltventils hydraulisch beeinflußt werden. Obwohl hier am Steuerglied des Wegeventils für die Druckmittelströme zum Servomotor und über die Steuerleitung Obergangszonen unterschiedlichen Querschnitts vorhanden sind, läßt sich in der Praxis keine zufriedenstellende Feinsteuerung erreichen. Abhängig von der Auslenkung des Steuerglieds ergeben sich unabhängig von den jeweiligen Drücken im Servomotor immer so lange Drucküberhöhungen, bis die Summe aus Servomotorstrom und Steuerstrom dem Pumpenstrom gleicht. Solche bei Steuereinrichtungen mit Umschaltventilsteuerung auftretenden Drucküberhöhungen stören die Feinsteuerung entweder beträchtlich oder belasten die Pumpe in is unerwünschter Weise.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bei Verwendung einfachster Mittel gute Feinsteuereigenschäften erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Auf diese Weise läßt sich eine Feinsteuerung mit einer Umschaltventilsteuerung kombinieren, ohne daß ein aufwendiger, zusätzlicher Umlaufkanal erforderlich wird. Hinzu komm t, daß die verwendeten Mittel keinen nennenswerten Aufwand erfordern und daß sie in bereits vorhandene Steuereinrichtungen ohne große

JO Änderungen einbaubar sind.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Gegenstandes nach Anspruch 1 ergibt sich gemäß Anspruch 2, da sich hierbei eine besonders weiche Feinsteuerung mit geringen Drucküberhöhungen sowie geringe Energieverluste in Neutralstellung des Steuerglieds erreichen lassen. Die erwähnten Vorteile kommen dann besonders zur Geltung, wenn mit einem möglichst kleinen Steuerstrom ein möglichst großer Druckmittelstrom im Bereich de^ Feinsteuerns beeinflußt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel des Frfindungsgegenstandes ist in den Fig. 1,3 und 5 der Zeichnung wiedergegeben. Hingegen ist in den Fig.2 und 4 zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Erfindungsgegen-Standes das Verhalten einer bekannten Ausführung verdeutlicht. Die Zeichnung zeige im einzelnen in

Fig. 1 eine vereinfacht dargestellte hydraulische Steuereinrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 den Druckverlauf alb Kennlinien abhängig von der Steuergliedauslenkung bei verschiedenen Servomotordrücken für eine bekannte Einrichtung,

Fig.3 die Durchflußmenge als Kennlinien abhängig von der Steuergliedauslenkung bei verschiedenen Servomotordrücken für eine bekannte Einrichtung,

F i g. 4 den Druckverlauf als Kennlinien abhängig von der Steuergliedauslenkung bei verschiedenen Servoniotordrücken für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 5 die Durchflußmenge als Kennlinien abhängig von der Steuergiiedausienkung bei verschiedenen Servomotordrücken für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung nach Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung 10. die aus einer Anschlußplatte U, einem Wegeventil 12 und einer Endplatte 13 besteht.

Die Anschlußplatte 111 weist ein Umschaltventil 14 auf, das zwischen einen Zulauf 15 und einen Rücklauf 16

geschaltet ist Ein Schließglied 17 des Umschaltventils 14 wird von einer in einer Druckkammer 18 angeordneten Feder 19 in Richtung Schließstellung gedrückt, in der seine Steuerkante 21 die Verbindung vom Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zusteuert Außer dem Zulauf 15 führt ein verzweigter Kanal 22 vom Zulauf 15 über eine erste Drosselstelle 23 in eine Flanschfläche 24 der Anschlußplatte 11 und in die Druckkammer 18, In den Zulauf 15 ist parallel zum Umschaltventil 14 und vor den verzweigten Kanal 22 eine zweite Drosselstelle 25 geschaltet Die zweite Drosselstelle 25 weist einen größeren DurchflußquerschniU auf als die erste Drosselstelle 23. Ein Druckbegrenzungsventil 26 sichert den Zulauf 15 zum Rücklauf 16 hin ab. Ferner führt vom Rücklauf 16 ein Rücklaufkanal 27 in die Flanschfläche 24.

Das Wegeventil 12 hat ein Gehäuse 28 mit einer Schieberbohrung 29, die örtlich begrenzt zu einer Zulauf kammer 31, zwei Servomotorkammern 32, 33, zwei Rücklaufkammern 34,35 und zu zwei nebeneinanderliegenden Steuerkammern 36, 37 erweitert ist Die Zulaufkammer 31 hat über ein Rückschlagventil 33 und einen Zulaufkanal 39 mit dem Zulauf 15 in der Anschlußplatte 11 Verbindung; die beiden Rücklaufkammern 34,35 verbindet ein Kanal 41 miteinander. Ein Durchgangskanal 42 verbindet ferner die Rücklaufkammern 34, 35 mit dem Rücklaufkanal 27 in der Anschlußplatte 11. Ein Kanal 43 verbindet die Steuerkammer 36 mit dem verzweigten Kanal 22 in der Anschiußplatte. Von der Steuerkammer 37 führt ein Kanal 44 in die der Endplatte 13 zugewandte Flanschfläche. In der Schieberbohrung 29 ist ein Steuerglied 45 gleitend geführt; an zwei Kolbenabschnitten 46, 47 weist es Steuerkanten 48 mit Feinsteuerfasen 49 zum Steuern von Druckmittel zu und von einem doppeltwirkenden Servomotor auf. Zwei zusätzliche Kolbenabschnitte 51, 52 weisen Steuerkanten 53 mit Feinsteuerfasen 54 zum Steuern eines Steuerstromes auf. Eine doppeltwirkende Rückholeinrichtung 55 zentriert das Steuerglied 45 in Neutralstellung, aus der es nach beiden Seiten in Arbeitsstellungen auslenkbar ist.

Die Endplatte 13 weist einen Kanal 56 auf, der den Kanal 44 und den Durchgangskanal 42 im Wegeventil 12 miteinander verbindet. Der verzweigte Kanal 22, die Kanäle 43,44, die Steuerkammern 36,37 und der Kanal 56 sind Teil einer vom Zulauf 15 zum Rücklauf 16 führenden Steuerleitung 57.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt:

In der gezeichneten Neutralstellung des Steuerglieds 45 kann ein Teil des iii den Zulauf 15 geförderten Druckmittels über die erste Drosselstelle 23 und die offene Steuerleitung 57 in den Rücklauf 16 strömen. Die an der ersten Drosselstelle 23 entstehende Druckdifferenz drückt das Schließglied gegen die Feder 19 in eine offene Stellung, so daß der größte Teil des Druckmittels vom Zulauf 15 weitgehend ungedrosselt unmittelbar in den Rücklauf 16 strömt. Der Druckmittelstrom über die Steuerleitung wird von der ersten Drosselstelle 23 in Verbindung mit dem Umschaltventil 14 weitgehend konstant gehalten.

Bei Auslenkung des Steuerglieds 45 nach rechts drosselt eine Steuerkante 53 mit Feinsteuerfase 54 den Druckmittelstron¹. in der Steuerleitung 57 an. Damit steigt auch der Druck in der Druckkammer 18 und somit auch der Druck im Zulauf 15. Übersteigt nun der Druck im Zulauf 15 die Summe aus Servomotordruck und Widerstand am Rückschlagventil 38, so fließt Druckmittel vom Zulauf 15 über die zweite Drosselstelle 25 den Zulaufkanal 39, die Zulaufkammer 31, vorbei an der Steuerkante 48 des Kolbenabschnitts 47 in die Servomotorkammer 33. Gleichzeitig kann vom Servomotor zurückströmendes Druckmittel von der anderen Servomotorkammer 32 in die Rücklaufkammer 34 und zum Rücklauf 16 abströmen. Durch den zum Servomotor fließenden Druckmittelstrom entsteht eine zusätzliehe Druckdifferenz an der nun stärker zur Wirkung kommenden Drosselstelle 25. Da der gesamte Druckabfall beider Drosselstellen 25, 23 von der Feder lü bestimmt wird und daher konstant bleibt, bewirkt der zum Servomotor abströmende Druckmittelstrom, daß der Steuerstrom über die erste Drosselstelle 23 kleiner wird als es ohne die zweite Drosselstelle 25 der Fall wäre. Dies täuscht einen größeren Öffnungsquerschnitt in der Steuerleitung 57 vor, als es an der Steuerkante 53 tatsächlich der Fall ist Dies hat ein verringertes Zusteuern der Verbindung von Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zur Folge und damit einen verminderten Druckaufbau im Zulauf 15, wodurch Drucküberhöhungen wesentlich wirksamer als dies bisher möglich war verhindert werden.

Wie die Fi g. 4 näher zeigt verläuft der geschilderte Anstieg des Drucks ρ im Zulauf 15 abhängig von der Auslenkung 5 des Steuerglieds 45 nach der Linie 61 und abhängig von den jeweiligen Servomotordrücken nach den Linien 62 bis 65. Die Drucküberhöhung beim

Übergang von der Linie 61 in die Linien 62 bis 65 ist dabei durch den Einfluß der zweiten Drosselstelle 25 relativ gering; dieser Einfluß wird mit zunehmender Steuergliedauslenkung stärker.

Die Fig.2 zeigt als Vergleich die entsprechenden Kennlinien 66 bis 69 für eine bekannte Steuereinrichtung mit Umschaltventilsieuerung und ohne Umlaufkanal, die keine erfindungsgemäße zweite Drosselstelle 25 aufweist. Der Druckanstieg verläuft längs der Kennlinie 61 bei niedrigem Servomotordruck bis zu einem Vielfachen des Servomotordrucks, bevor er gemäß der Kennlinie 66 wieder auf den vorgegebenen Servomotordruck sinkt. Bei hohem Servomotordruck führt die Drucküberhöhung zu einem Ansprechen des Druckbegrenzungsventil, wie es die Abflachung in dsr Kennlinie 69 erkennen läßt.

Die Fig.3 und 5 zeigen den Verlauf der Durchflußmenge Q abhängig von der Steuergliedauslenkung s bei der bekannten bzw. der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und bei den verschiedenen Servomotordrükken wie nach den F i g. 2 bzw. 4.

Die Kennlinie,! in F i g. 5 zeigen einen wesentlich flacheren Verlauf als die vergleichbaren Kennlinie;! in F i g. 3, da der Einfluü der Drucküberhöhungen durch die zweite Drosselstelle 25 weitgehend ausgeschaltet wird. Die Feinsteuerung arbeitet somit wesentlich feinfühliger als bei bekannten Einrichtungen.

Das Steuerglied 45 kann auch bei Auslenkung in die andere Arbeitsstellung in gleicher Weise zusammen mit dem Umschaltventil eine Feinsteuerung bewirken.

Selbstverständlich kann bei der Steuereinrichtung 10 das Schließglied 17 zusammen mit dem Druckbegrenzungsventil 26 ein vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil bilden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Ebenso sind andere Wegeventilbauarten möglich;

f,5 so kann z.B. am;elle des gezeigten Wegeventils mit Längsschieber ein solches mit Sitzventilkörpern treten. Bei beiden Bauarten des Wegeventils ist es gleichgültig, ob die gewünschten Steuerfunktionen mit einem

einzigen Steuerglied oder mit zwei, räumlich voneinander getrennten Steuergliedern erreicht wird. Auch ist die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Steuerung von doppeltwirkenden wie von einfachwirkenden Servomotoren geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wegeventil zum Steuern eines Servomotors, wobei das Steuerglied des Wegeventiis in der arbeitsunwirksamen Neutralstellung wenigstens eine zum Servomotor führende Leitung absperrt und in zwei Arbeitsstellungen wahlweise mit einem Zulauf oder einem Rücklauf verbindet, und mit. einem Umschaltventil zur unmittelbaren Rückleitung des in den Zulauf geförderten Druckmittels in den Rücklauf und mit einer dem Umschaltventil zugeordneten, am Zulauf angeschlossenen und vom Steuerglied des Wegeventils beeinflußbaren Steuerleitung, in die zwischen ihrer Anschlußstelle am Zulauf und einer eine Feder aufnehmenden Steuerkammer des Umschaltventils eine Drosselstelle geschaltet ist, deren Druckdifferenz an einem Schließglied des Umschaltventils entgegen der Kraft der Feder wirksam werden kann und wobei stromab dieser Drosselsteile der die Steuerkammer mit dem Steuerglied verbindende Abschnitt der Steuerleitung verläuft, und mit einer in der vom Zulauf zum Wegeventil führenden Verbindung angeordneten weiteren Drosselstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (25, 23) mit Bezug aufeinander hintereinander geschaltet sind, so daß die Anschlußstelle der Steuerleitung (57) am Zulauf (15) zwischen den Drosselstellen liegt, und daß die weitere Drosselstell (25) einen größeren Durchflußcuerschnitt aufweist als die Drosselstelle (23) in der Steuerleitung (57).

2. Steuereinrichtung nac-.r Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß üer Durchflußquerschnitt der weiteren Drosselstelle (25) eine solche Größe aufweist, daß bei abgesperrter Steuerleitung (57) und maximalem Druckmittelstrom zum Servomotor die aus dem Druckabfall an der weiteren Drosselstelle (25) sich ergebende Kraft auf das Schließglied des Umschaltventils (14) nur geringfügig kleiner ist als die Kraft der Feder (19) des Umschaltventils (14).