DE3019257C2 - Throttle valve device - Google Patents
Throttle valve deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Drosselventil-Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (Hauptpatent 30 05 755).The invention relates to a Throttle valve device according to the preamble of claim 1 (main patent 30 05 755).
Eine derartige Drosselventil-Einrichtung muß zwei Aufgaben erfüllen: Zum einen muß der Druckmittelstrom in Abhängigkeit von der Stellung eines Hubaggregats gedrosselt werden und zum anderen muß die Drosselstellung auf den Regelkreis ab stimmbar, d. h. justierbar sein.Such a throttle valve device must fulfill two tasks: the pressure medium flow must be dependent on the Position of a lifting unit are throttled and others, the throttle position must depend on the control loop tunable, d. H. be adjustable.
Im Hauptpatent 30 05 755 wird eine Drossel ventil-Einrichtung beschrieben, welche diese beiden Funktionen unter gegenseitiger Entkopplung der Drosselkörperbewegun gen erfüllt. Dabei steuert eine Steuerkante eines Kolbens die Durchtrittsöffnung des Steuerkanals und sorgt somit für die Regelung des Hydraulikstroms für das Hubwerk eines Traktors. Die Drosselungscharakteristik eines Drossel ventils ist jedoch aufgrund der Geometrie des Durchtritts querschnitts und der Steuerkante von der Lage des Kolbens abhängig. Eine gleichmäßige Verschiebung bzw. eine gleich förmige Drehbewegung des Kolbens bewirkt, daß sich der Regeldruck ungleichmäßig verändert, d. h. daß die Regelungs empfindlichkeit des Drosselventils mit der Lage des Krafthebers variiert. Da der Kraftheber immer gleich förmig bewegt wird, reagiert er im oberen Bereich (aus gehobene Stellung) empfindlicher als im unteren Arbeits bereich.In the main patent 30 05 755 there is a choke valve device described which of these two functions with mutual decoupling of the throttle body movement gene fulfilled. A control edge of a piston controls this the passage opening of the control channel and thus ensures for the control of the hydraulic flow for the hoist one Tractor. The throttling characteristic of a throttle valve is due to the geometry of the passage cross-section and the control edge on the position of the piston dependent. An even shift or an equal shaped rotary movement of the piston causes the Control pressure changed unevenly, d. H. that the regulatory sensitivity of the throttle valve with the position of the Power lift varies. Because the linkage is always the same is moved formally, it reacts in the upper area (off elevated position) more sensitive than in the lower work Area.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Drossel ventil-Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche über den gesamten Arbeits bereich des Hubwerks eine gleichbleibende Empfindlichkeit besitzt.It is therefore an object of the invention to provide a choke to create valve device of the type described above, which over the entire work area of the hoist a constant sensitivity owns.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is characterized by the im Part of claim 1 specified features solved.
Die erfindungsgemäße Koppelung des Hubwerk-Stellglieds mit einem auf die Geometrie des Drosselkörpers, seiner Steuerkante und der Durchtrittsöffnung abgestimmten Getriebe, durch das die Steuerkante des Drosselkörpers, vorzugsweise in Form eines Kolbens entsprechend einer geometrischen Be ziehung die Durchtrittsöffnung linear verändert, wird erreicht, daß der Druckanstieg bei linearer Antriebs bewegung des Hubwerk-Stellglieds ebenfalls linear ist. Dadurch ist die Regelungs-Charakteristik über den gesam ten Hub des Hubwerk-Stellglieds konstant, d. h. die Empfindlichkeit des Drosselventils unverändert.The coupling of the hoist actuator with a on the geometry of the throttle body, its control edge and the passage opening, through which the control edge of the throttle body, preferably in the form of a piston corresponding to a geometric Be drawing the passage opening is changed linearly achieved that the pressure increase with linear drive movement of the hoist actuator is also linear. As a result, the control characteristic is over the whole th stroke of the hoist actuator constant, d. H. the Throttle valve sensitivity unchanged.
Zu einer besonders einfachen Ausgestaltung der Drosselventil-Einrichtung gelangt man mit den Merkmalen des Unter anspruchs 2. Die Gestaltung der Steuerkante als Ellipse, d. h. als Kante des schräg abgeschnittenen Zylinders er möglicht bei gleichförmiger rotatorischer Bewegung des Kol bens eine lineare Veränderung der abgedeckten bzw. offenen Durchtrittsfläche, ohne daß ein nicht lineares Getriebeglied zwischen Kolben und Hubwerk geschaltet werden muß.For a particularly simple embodiment of the Throttle valve device comes with the features of the sub Claims 2. The design of the control edge as an ellipse, d. H. as the edge of the obliquely cut cylinder he possible with uniform rotary movement of the Kol bens a linear change in the covered or open passage area without a non-linear Gear link switched between piston and hoist must become.
Es ist somit möglich, den Kolben z. B. mittels einer nach außen geführten Betätigungsstange unmittelbar durch einen Kraftaufnehmer oder ein anderes, dem Hubwerk zugeordnetes Stellglied anzutreiben und gleich zeitig dafür zu sorgen, daß sich die Durchtrittsöffnung gleichbleibend proportional zur Antriebsbewegung des Stellgliedes verändert. It is thus possible to use the piston e.g. B. by means of an outside Actuating rod directly by a force transducer or a to drive another actuator assigned to the hoist and the same timely to ensure that the passage opening remains constant changed in proportion to the drive movement of the actuator.
Weitere Weiterbildungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further training results from the other subclaims.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtBelow are schematic drawings several embodiments of the invention explained in more detail. It shows
Fig. 1 ein Hydraulik-Schaltschema eines Regel kreises für ein hydraulisches Stellglied mit einer darin integrierten Drossel ventil-Einrichtung; Figure 1 is a hydraulic circuit diagram of a control circuit for a hydraulic actuator with a throttle valve device integrated therein.
Fig. 2 einen Axial-Teilschnitt durch eine erste Aus führungsform der Drossel ventil-Einrichtung, wobei der Drosselkörper in einer ersten Stellung, gezeigt ist; Figure 2 is a partial axial section through a first imple mentation form of the throttle valve device, the throttle body being shown in a first position;
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Fig. 2, wobei sich der Drosselkörper in einer zweiten Stellung befindet; Fig. 3 is a section according to Figure 2, wherein the throttle body is in a second position.
Fig. 4 einen Axial-Teilschnitt durch eine dritte Aus führungsform der Drossel ventil-Einrichtung, wobei der Drosselkörper gezeigt ist; und Figure 4 is a partial axial section through a third embodiment of the throttle valve device, wherein the throttle body is shown. and
Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 4 mit einer zweiten Stellung des Drosselkörpers. Fig. 5 shows a section according to Fig. 4 with a second position of the throttle body.
Fig. 1 zeigt ein durch einen aus Elementen 1 bis 9 bestehenden Arbeitskreis betätigtes Hubwerk 1, das als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildet und über eine Leitung 2 mit einem in beiden Richtungen durch Druck betätigbares Drei/Drei-Wegeventil 3 verbunden ist. An das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 4 eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 bis zu einem Vor ratsbehälter 7 reicht, und über eine Leitung 8 der Vor ratsbehälter 7. Die Leitung 4 ist mit einem Druckbe grenzungsventil 9 verbunden, dessen Auslaßseite an den Vorratsbehälter 7 angeschlossen ist. Fig. 1 shows an actuated through a group consisting of elements 1 to 9 Working Group lifting mechanism 1, which is designed as a single-acting working cylinder and connected via a line 2 to a in both directions, actuatable by pressure three / three-way valve 3. To the directional control valve 3 , a pump 5 is connected via a line 4 , the suction line 6 of which extends to a storage container 7 and a line 8 of the storage container 7 . The line 4 is connected to a Druckbe limit valve 9 , the outlet side of which is connected to the reservoir 7 .
Das Wegeventil 3 hat zum Betätigen seines nicht dargestellten Schiebers beidseitig angeordnete Steuer einrichtungen 11 und 12, die bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) den Schieber entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern 13, 14 in Richtung der in den Steuereinrichtungen 11 bzw. 12 ange deuteten Pfeile 15, 15 a zu verschieben suchen. Die beiden Steuerfedern 13, 14 suchen bei nichtbeaufschlagten Steuereinrichtungen 11, 12 den Schieber in seiner Mitten lage zu halten. An die Steuereinrichtung 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuereinrichtung 12 eine Steuerleitung 17 angeschlossen. Die Steuerleitung 16 steht mit einer Steuerleitung 18 in Verbindung, die an die Druckseite einer Steuerpumpe 19 angeschlossen ist, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 18 a ist mit der Steuer leitung 18 verbunden. An die Steuerleitung 18 ist eine Steuerleitung 21 angeschlossen, die zu einer Stell drossel 22 führt. Von dieser führt eine Steuerleitung 23 zu einer Drosselventil-Einrichtung 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 6 verbunden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Der Steuerkreis ist mit 29 bezeichnet. Die Drosselventil- Einrichtung dient zur Regelung des Stellglieds 1. The directional control valve 3 has actuators 11 and 12 arranged on both sides for actuating its slide, not shown, which, when acted upon by a pressure medium (liquid or gas), the slide against the action of one of the control springs 13, 14 in the direction of in the control devices 11 and 12 indicated arrows 15, 15 a try to move. The two control springs 13, 14 look for non-pressurized control devices 11, 12 to hold the slide in its middle position. A control line 16 is connected to the control device 11 and a control line 17 is connected to the control device 12 . The control line 16 is connected to a control line 18 which is connected to the pressure side of a control pump 19 , the suction line 20 of which is connected to the reservoir 7 . A pressure relief valve 18 a is connected to the control line 18 . To the control line 18 , a control line 21 is connected, which leads to an actuating throttle 22 . From this, a control line 23 leads to a throttle valve device 24 , which is connected via a line 25 to the reservoir 6 . The control line 23 is connected to the control line 17 . The control circuit is designated 29 . The throttle valve device serves to regulate the actuator 1 .
Die Stelldrossel 22 ist als Sollwertgeber und die Drossel ventil-Einrichtung in Gestalt des Drosselventils 24 als mit dem bewegten Teil des Hubwerks 1 über eine mechanische Kopplung 30 ver bundener Regelgrößenaufnehmer ausgebildet.The control throttle 22 is designed as a setpoint generator and the throttle valve device in the form of the throttle valve 24 as with the moving part of the lifting mechanism 1 via a mechanical coupling 30 connected control variable pickup.
Ein sich durch Verstellung der Stelldrossel 22 zwischen beiden Seiten des Wegeventils 3 aufbauender Differenzdruck bewirkt eine Verschiebung des Wegeventils 3, wodurch das Stellglied 1 unter Anschluß an den Arbeits kreis 10 verschoben wird. Die mechanische Kopplung 30 führt die Verschiebung auf die Drosselventil-Einrichtung 24 zurück, wodurch sich der Differenzdruck zwischen beiden Seiten des Wegeventils 3 verändert, und das Stellglied 1 des Hubwerks nach wiederholter Verschiebung des Wege ventils 3 vom Arbeitskreis 10 getrennt und in einer be stimmten eingeregelten Lage gehalten wird.A building up by adjusting the control throttle 22 between both sides of the directional control valve 3 causes a displacement of the directional control valve 3 , whereby the actuator 1 is moved to the working circuit 10 . The mechanical coupling 30 leads the displacement back to the throttle valve device 24 , as a result of which the differential pressure between the two sides of the directional control valve 3 changes, and the actuator 1 of the lifting mechanism after repeated displacement of the directional control valve 3 is separated from the working group 10 and in a regulated manner Location is held.
Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform der Drosselventil-Einrichtung 24. Ein Drosselkörper 42 ist als Zylinder ausgebildet und ist abdichtend in einer zylindrischen Bohrung 41 eines Gehäuses 40 geführt. Das Drosselventil besitzt einen Steueranschluß 43 und einen Ablaufanschluß 44, die als kreisförmige Bohrungen ausgebildet sind. Der Kolben 42 ist über ein ebenes lineares Getriebe (nicht gezeigt) mit dem ebenfalls nicht gezeigten Hubwerk-Stellglied 1 verbunden, so daß der Hub des Hubwerks in eine proportionale auf ca. 90° be grenzte Drehbewegung des Kolbens 42 mit der Winkelge schwindigkeit ω umgewandelt wird. Die Justierung des Kolbens 42 erfolgt durch eine Translationsbewegung gemäß dem angedeuteten Pfeil J. Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt den Kolben 42 in seiner obersten Stellung, in der er mit seiner Steuerkante 46 den Steueranschluß 43 völlig verschließt. Der Kolben ist abgeschrägt und seine Steuer kante 46 bildet somit eine Ellipse. Wenn der Kolben 42 durch das ebene lineare Getriebe bewegt wird, wandert die Steuerkante 46 und gibt einen Teil der Durchtritts fläche 48 des Steueranschlusses 43 frei. Die Kontur der Steuerkante 46 sorgt dafür, daß die freigegebene Fläche des Steueranschlusses 43 linear zunimmt und die Drossel wirkung somit linear abnimmt. Die Fig. 3 zeigt den Kolben 42 in seiner, gegenüber der Fig. 1 um 90° ge drehten Lage, in der er beispielsweise 50% der Durch trittsfläche 48 freigibt. Fig. 2 shows a partial section through a first embodiment of the throttle valve device 24. A throttle body 42 is designed as a cylinder and is sealingly guided in a cylindrical bore 41 of a housing 40 . The throttle valve has a control connection 43 and an outlet connection 44 , which are designed as circular bores. The piston 42 is connected via a flat linear gear (not shown) to the hoist actuator 1 , also not shown, so that the stroke of the hoist is converted into a proportional rotary movement of the piston 42 at about 90 ° with the angular velocity ω becomes. The piston 42 is adjusted by a translational movement according to the indicated arrow J. The illustration in Fig. 2 shows the piston 42 in its uppermost position, in which it completely closes with its control edge 46 of the control terminal 43. The piston is chamfered and its control edge 46 thus forms an ellipse. When the piston 42 is moved by the flat linear gear, the control edge 46 moves and releases part of the passage area 48 of the control connection 43 . The contour of the control edge 46 ensures that the released area of the control connection 43 increases linearly and the throttle effect thus decreases linearly. Fig. 3 shows the piston 42 in its, compared to FIG. 1 by 90 ° rotated position in which it releases, for example, 50% of the passage surface 48 .
Für die Kopplung der Bewegung des Hubwerk-Stellglieds 1 und des Kolbens 42 bieten sich mehrere Getriebearten, beispielsweise ein Riementrieb, ein Zahnrad- oder Zahn stangengetriebe oder ein Kettenantrieb an. For the coupling of the movement of the hoist actuator 1 and the piston 42 , several types of gear, for example a belt drive, a gear or rack and pinion gear or a chain drive, are available.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Möglichkeit, die Durchtrittsfläche 48 bei linearer Antriebsbewegung des Hubwerk-Stellglieds 1 ebenfalls linear zu verändern. Zu diesem Zweck kommt eine Nocken-Steuerung zur Anwen dung, die den ebenfalls gerade abgeschnittenen Kolben 42 mit einer kreisförmigen Steuerkante 46 nicht linear ver schiebt. FIGS. 4 and 5 show a further possibility of the passage area 48 for a linear drive movement of the hoist actuator 1 also change linearly. For this purpose, a cam control comes to the appli cation that the piston 42 , which has just been cut off, with a circular control edge 46 does not move linearly ver.
Die Übertragung der Bewegung des Hubwerk-Stellglieds auf die Steuerkante kann dabei über ein geeignetes lineares Übersetzungsgetriebe erfolgen, das einen abge stimmt ausgebildeten Nocken antreibt, der den Drosselkörper in Gestalt des Kolbens verschiebt. Im gezeigten Fall wird der Kolben 42 jedoch selbst gleichförmig angetrieben und er stützt sich auf einem feststehenden exzentrisch angeordneten Nocken 60 federnd ab. Der Nocken 60 taucht in eine entsprechend geformte Vertiefung im Kolben 42 ein, so daß der Kolben 42 bei Verdrehen gegen die Kraft einer Druckfeder 61 ver schoben wird. Im gezeigten Fall ist der Nocken 60 eine Kugel, deren Durchmesser D K dem Durchmesser des Steuer anschlusses 43 entspricht. Diese Kugel 60 taucht in eine Nut 62 auf der der Steuerkante 46 des Kolbens 42 abge wandten Seite ein, wobei die gezeigte maximale Eintauch tiefe - im untersten Betriebspunkt des Hubwerks - der Dicke des größtmöglichen freien Durchtrittsflächen- Sektors 48 des Steueranschlusses 43 entspricht. Die Fig. 6 zeigt diesen Zusammenhang durch die einander entsprechenden schraffierten Flächen 63 und 64.The transmission of the movement of the hoist actuator to the control edge can take place via a suitable linear transmission gear which drives a cam designed to abge, which moves the throttle body in the form of the piston. In the case shown, however, the piston 42 itself is driven uniformly and is supported resiliently on a fixed eccentrically arranged cam 60 . The cam 60 dips into a correspondingly shaped recess in the piston 42 , so that the piston 42 is pushed ver against rotation against the force of a compression spring 61 . In the case shown, the cam 60 is a ball, the diameter D K of which corresponds to the diameter of the control connection 43 . This ball 60 dips into a groove 62 on the side facing away from the control edge 46 of the piston 42 , the maximum immersion depth shown - at the lowest operating point of the lifting mechanism - corresponding to the thickness of the largest possible free passage area sector 48 of the control connection 43 . Fig. 6 shows this relationship by mutually corresponding cross-hatched areas 63 and 64.
Eine gleichförmige Verdrehung des Kolbens 42 be wirkt, daß sich eine Kante 62 a der Nut 62 an der Kugel 60 abstützt, und der Kolben 42 somit entsprechend der sphärischen Kontur der Kugel 60 nach oben in Fig. 4 ver schoben wird. Die schraffierten Flächen 63 und 64 nehmen synchron und gleichmäßig zu, so daß die Durchtritts fläche 48 des Steueranschlusses 43 bei gleichförmiger Drehbewegung des Kolbens 42 linear abnimmt. A uniform rotation of the piston 42 be that an edge 62 a of the groove 62 is supported on the ball 60 , and the piston 42 is thus pushed according to the spherical contour of the ball 60 upwards in Fig. 4. The hatched areas 63 and 64 increase synchronously and evenly, so that the passage area 48 of the control connection 43 decreases linearly with a uniform rotary movement of the piston 42 .
Die beschriebenen Getriebe sind zwangsgekoppelt, so daß eine entgegengesetzte Bewegung des Hubwerk-Stellglieds 1 eine analog zur oben gegebenen Beschreibung ebenfalls nicht-lineare Veränderung der Durchtrittsfläche des Steueranschlusses bewirkt.The gears described are forcibly coupled, so that an opposite movement of the hoist actuator 1 causes a non-linear change in the passage area of the control connection, similarly to the description given above.
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