DE3049190A1 - Hydraulic servo-mechanism for three-stage valve or operating cylinder - has balls associated with two similar valve mechanisms coupled via resetting spring - Google Patents

Abstract

The servo mechanism has a rotary drive, a jet plate and two similar valve mechanisms (11,2) each with a ball (13,25) which is freely adjustable in a direction perpendicular to the movement of the valve element (12,17). The two balls (13,25) are coupled together via a resetting spring (14) and that associated with the first valve mechanism is coupled to the jet plate between two opposing valve openings and adjusted via the rotary drive, to obtain a mechanical resetting control for the servo mechanisms. Pref. each valve mechanism (11,2) has a guide slot in the valve element (12,17) for the movement of the ball (13,25). The servo mechanism is adaptable for a 3-stage servo valve or a working cylinder and provides rapid adjustment while having a relatively low mfg. cost.

Description

Titel: Hydraulischer ServomechanismusTitle: Hydraulic Servo Mechanism

Beschreibung Die Erfindung liegt auf e.eJn Gebiet der hydraulischen Servomechanismen, wie sie bei Servoventilen und Servozylindern Anwendung finden.Description The invention is in the field of hydraulic Servomechanisms such as those used in servo valves and servo cylinders.

Die typische Bauvelse eines bekannten Dreistufen-Servoventiles ist in Fig. 1 dargestellt, wobei die Anordnung einen Drehantriebteil 1, einen Düsenplattenabschnitt 10, ein erstes Magnetventil 11, ein zweites Magnetventil 2 und einen Stellungsfühler 3 aufweist. Mit der gestrichelten Linie ist ein Strömungskanal für Drucköl dargestellt, wie es bei einem hydraulischen Servosystem zur Aswendunc3 kommt. Der Drehantriebteil 1 enthält einen Permanentmayneten, der in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist und ein Betätigungselement 4, das drellbar auf einer Drebstabfeder 5 getragen wird. Die Drehstabfeder 5 ist so angeordnet, daß sie am Hauptgehäuse des nrehmotors 1 durch ein geeignetes Befestigungsmittel zu befestigen ist. Das Betätigungselement 4 ragt in eine elektrische Wicklung 6, die um einen Zapfen am einen Ende des Betätigungselementes 4 gewickelt is-t, an dessen anderem Ende eine Druckplatte 7 befestigt ist.The typical construction level of a well-known three-stage servo valve is shown in Fig. 1, the arrangement comprising a rotary drive part 1, a nozzle plate section 10, a first solenoid valve 11, a second solenoid valve 2 and a position sensor 3 has. The dashed line shows a flow channel for pressurized oil, how it comes to Aswendunc3 in a hydraulic servo system. The rotary drive part 1 contains a permanent magnet, which is not shown in the drawing and an actuating element 4 which is carried on a torsion bar spring 5 so as to be swellable will. The torsion bar spring 5 is arranged so that it is attached to the main housing of the rotary motor 1 is to be fastened with a suitable fastening means. The actuator 4 protrudes into an electrical winding 6 around a pin on one The end of the actuating element 4 is wound, at the other end of which there is a pressure plate 7 is attached.

Das Betätigungselement 4 ist so im magnetischen Feld eines Permanentmagneten angeordnet, daß ein in Richtung des Pfeiles A fließender Strom bei der Zuführung zu der Wicklung 6 über ein Subtrahierglied 8 und einen Verstärker 9 das Betätigungselement 4 veranlaßt, in Richtung des Pfeiles C zu verschwenken und zwar infolge der elektromagnetischen Kraft, die sich aus dem Zusammenwirken von Strom und magnetischer Kraft ergibt.The actuating element 4 is in the magnetic field of a permanent magnet arranged that a current flowing in the direction of arrow A upon supply to the winding 6 via a subtracter 8 and an amplifier 9, the actuating element 4 caused to pivot in the direction of arrow C and that due to the electromagnetic Force resulting from the interaction of electricity and magnetic force.

Das Betätigungselement 4 schwenkt um die Längsachse der Torsionsfeder 5, bis die auf das Betätigungselement wirkende Verschwenkkraft und die Federkraft der Torsionsfeder 5 in einen Gleichgewichtszustand kommen. Fließt dagegen ein elektrischer Strom in Richtung des Pfeiles B in der Wicklung 6, so schwenkt das Betätigungselement in Richtung des Pfeiles D.The actuating element 4 pivots about the longitudinal axis of the torsion spring 5, until the pivoting force acting on the actuating element and the spring force the torsion spring 5 come into a state of equilibrium. If, on the other hand, an electrical one flows Current in the direction of arrow B in the winding 6, the actuating element pivots in the direction of arrow D.

Die Düsenvorrichtung 10 ist der Druckplatte 7 zugeordnet und weist die beiden Düsen 10a und 1Ob auf, zwischen denen sic] die Druckplatte befindet und deren Düsenöffnungen einander zugekehrt sind. Wird auf die Wicklung 6 kein Steuersignal gegeben, so befindet. sich die Druckplatte 7 in der Mitte zwischen den Öffnungen der Düsen lOa, 10b. Das Betätigungselement 4 ist so im magnetischen Feld des Permanentmagneten angeordnet, daß bei einem elektrischen Steuersignal mit einem beispielsweise gegen die Richtung des Pfeiles A fließenden Strom, der über das Subtraktionsglied 8 und den Verstärker 9 der Wicklung 6 des Betätigungsgliedes 4 zugeführt wird, das Betätigungsglied infolge der aus dem Zusammenwirken zwischen elektrischem SLrom und j'gnetkraft resultierenden elektromagnetischen Kraft zu einem Verschwenken in Richtung des Pfeiles C veranlaßt wird, Das Betätigungsglied 4 setzt seine Schwenkbewegung um die Drehstabfederlängsachse fort, bis die Schwenkbewegung verursachende Kraft und die Federkraft der Drehstabfeder 5 zu einem Gleichgewichtszustand kommen. Fließt andererseits ein Strom gegen die Richtung des Pfeiles B und wird er der Wicklung 6 zugeführt, so wird das Betätigungsglied entgegen der Richtung des Pfeiles D verschwenkt.The nozzle device 10 is assigned to the pressure plate 7 and has the two nozzles 10a and 10b, between which the printing plate is located and whose nozzle openings are facing each other. If there is no control signal on winding 6 given, so is located. the pressure plate 7 is in the middle between the openings of the nozzles 10a, 10b. The actuating element 4 is in the magnetic field of the permanent magnet arranged that at an electrical control signal with an example against the direction of arrow A flowing current through the subtracter 8 and the amplifier 9 is fed to the winding 6 of the actuator 4, the Actuator as a result of the interaction between electrical power and magnetic force electromagnetic force caused to pivot in the direction of arrow C. The actuating member 4 continues its pivoting movement about the longitudinal axis of the torsion bar continue until the force causing the pivoting movement and the spring force of the torsion bar spring 5 come to a state of equilibrium. On the other hand, a current flows against the Direction of arrow B and it is fed to the winding 6, the actuator pivoted against the direction of arrow D.

Die Düsenvorrichtung 10 weist die Druckplatte 7 und die beiden Düsen 1Oa, lob auf, wobei die Druckplatte so zwischen den beiden Düsen 10a und 1Ob angeordnet ist, daß sie symmetrisch zwischen den einander zugekehrten Öffnungen der Düsen liegt, wenn der Wicklung 6 kein Steuersignal zuführt wird. Das erste Magnetventil 11 ist mit einem Ventilkörper 12 innerhalb des Ventilgehäuses versehen. Ein mittlerer Bund des Ventilkörpers weist einen Schlitz auf, in dem sich eine Metallkugel 13 frei nach oben und unten bewegen kann. Die Kugel 13 ist mit einer Rückstellfeder 14 mit der Druckplatte 7 verbunden Das erste Magnetventil 11 ist mit Hochdrucköl verstellbar, das von einem zweckentsprechenden Druckölspeicher über starre Drosseln 15a, 15b den Düsen 10a, 10b sowie Gehäuseöffnungen iln, 11b zuführbar ist. Die Gehäuseöffnungen llc, lid (Fig.l) sind Druckmittelöffnungen, die Gehäuseöffnung 11e ist eine Rückführungsöffnung und die Gehäuseöf£nunyen 11f, lig sind Steueröffnungen. Von einer näheren Erläuterung dieser Öffnungen wird abgesehen, da ihre Funktion dem einschlägig bewanderten Fachmann bekannt ist.The nozzle device 10 has the pressure plate 7 and the two nozzles 10a, lob on, the pressure plate so arranged between the two nozzles 10a and 10b is that it lies symmetrically between the facing openings of the nozzles, when the winding 6 is not supplied with a control signal. The first solenoid valve 11 is provided with a valve body 12 within the valve housing. A medium waistband of the valve body has a slot in which a metal ball 13 is exposed can move up and down. The ball 13 is provided with a return spring 14 the pressure plate 7 connected The first solenoid valve 11 is adjustable with high pressure oil, that of an appropriate pressure oil reservoir via rigid throttles 15a, 15b the nozzles 10a, 10b and housing openings iln, 11b can be fed. The case openings llc, lid (Fig. 1) are pressure medium openings, the housing opening 11e is a return opening and the housing openings 11f, lig are control openings. A more detailed explanation of these openings is not given because of their function is known to the person skilled in the art.

Das zweite Magnetventil 2 entspricht im Aufbau im wesentlichen dem ersten Magnetventil 11 mit der Ausnahme, daß die Menge des notwendigen Drucköles erheblich verschieden ist.The construction of the second solenoid valve 2 corresponds essentially to that first solenoid valve 11 with the exception that the amount of pressure oil required is significantly different.

Gehäuseöffnungen 2a, 2b des zweiten Magnetventiles 2 sind mit den entsprechenden Steueröffnungen llf, llg des ersten Magnetventiles verbunden. Steueröffnungen 2f, 2g des Gehäuses des zweiten Magnetventiles sind mit einer Last verbunden, beispielsweise einem Arbeitszylinder oder dergleichen. Die anderen Gehäuseöffnungen des zweiten Magnetventiles 2 sind Drucköffnungen 2c, 2d und eine Rückführungsöffnung 2e.Housing openings 2a, 2b of the second solenoid valve 2 are with the corresponding control openings llf, llg of the first solenoid valve connected. Control openings 2f, 2g of the housing of the second solenoid valve are connected to a load, for example a working cylinder or the like. The other case openings of the second Solenoid valve 2 are pressure ports 2c, 2d and a return port 2e.

Am einen Ende des Ventilkörpers 17 des zweiten Magnetventiles 2 ist eine Stange 18 angeschlossen, die in der Öffnung 2b aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist und an das Arbeitsglied 21 eines Differentialtransformators 19 angeschlossen ist, der mit einem Verstärker 20 den Stellungsfühler 3 bildet.At one end of the valve body 17 of the second solenoid valve 2 is a rod 18 connected, which led out in the opening 2b from the valve housing and is connected to the working element 21 of a differential transformer 19 which forms the position sensor 3 with an amplifier 20.

Der Stellungsfühlerkreis 3 ermittelt die Verstellung des Ventilkörpers 17 in der Bohrung des Ventilgehäuses. Dabei wird das Ausgangssignal des Differentialtransfonnators 19 durch den Verstärker 20 verstärkt und der einen Anschlußklemme des Sbtrakionsqlicdes 8 zugeführt.The position sensor circuit 3 determines the adjustment of the valve body 17 in the bore of the valve housing. The output signal of the differential transformer 19 amplified by the amplifier 20 and the one terminal of Sbtrakionsqlicdes 8 supplied.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des an sich bekannten dreistufigen Servoventiles erläutert.The following is the mode of operation of the known three-stage Servovalves explained.

Solange kein Steuersignal zugeführt wird, befinden sich das Betätigungselement 4 und die Ventilglieder 12 und 17 in ihrer neutralen Stellung gemäß Fig 1 und die Ausgangsspannung des Verstärkers ist "Null. Wird ein Steuersignal beispielsweise mit dem Wert tV" einer Eingangsklemme zugeführt, so wird dieses Steuersignal dem Verstärker 9 durch das Subtraktionsglied hindurch zugeführt, wodurch ein Strom I erzeugt wird, der in Richtung des Pfeiles A fließt. Der Strom 1 veranlaßt das Betätigungselement 4, sich um die Längsachse der Feder 5 in Richtung des Pfeiles C zu drehen, so daß der Abstand zwischen der Platte 7 und der Öffnung der Düse 1Ob verringert und der Druck des der Öffnung 11b des ersten Magnetventiles 11 zuzuführenden Öles erhöht wird.As long as no control signal is supplied, the actuating element is located 4 and the valve members 12 and 17 in their neutral position according to FIG Output voltage of the amplifier is "zero. If a control signal is for example with the value tV "is supplied to an input terminal, this control signal becomes the Amplifier 9 is fed through the subtraction element, whereby a current I which flows in the direction of arrow A. The current 1 causes the actuator 4 to rotate about the longitudinal axis of the spring 5 in the direction of arrow C so that the distance between the plate 7 and the opening of the nozzle 1Ob is reduced and the The pressure of the oil to be supplied to the opening 11b of the first solenoid valve 11 is increased will.

Hierdurch wird das Ventilglied 12 in der Bildebene nach links um einen entsprechenden Betrag verstellt, wobei die Rückstellfeder 14 dieser Verstellbewegung entgegen wirkt. Entsprechend der Rückstellbewegung der Rückstellfeder 14 wird das Betätigungselement 4 in Richtung des Pfeiles D zurückgestellt, bis die Platte 7 in ihre mittlere, neutrale Stelluny zwischen den Düsen 10a, 1Ob zurückgekehrt ist, worauf das Ventilglied 4 keine weitere Bewegung ausführt, da sich der. Öldruck an den Öffnungen 11a, 11b das Gleichgewicht hält. Bei diesem Gletctlgewichtszustand halten sich auch die Federkraft der Feder 1.4 und die vom Strom I der Wicklung erzeugte elektromagnetische Kraft das Gleichgewicht und es ergibt sich aus den obigen Darlegungen, daß der Verstellweg des Ventilgliedes 12 dem Strom I entspricht.As a result, the valve member 12 is in the plane of the picture to the left by one adjusted corresponding amount, the return spring 14 of this adjustment movement counteracts. According to the return movement of the return spring 14, the Actuating element 4 is reset in the direction of arrow D until the plate 7 has returned to its middle, neutral position between the nozzles 10a, 10b, whereupon the valve member 4 does not perform any further movement because the. Oil pressure at the openings 11a, 11b keeps the balance. With this glacier weight condition The spring force of the spring 1.4 and that generated by the current I of the winding are also retained electromagnetic force equilibrium and it follows from the explanations above, that the adjustment path of the valve member 12 corresponds to the current I.

Auf diese Weise schafft die Verstellung des Ventilgliedes 12 des ersten Magnetventiles 11 nach links eine Verbindung zwischen der Drucköffnung 11c und der Rückströmöffnung 11e einerseits mit der Steueröffnung lig andererseits. Hierdurch wird aus der Öffnung 11f.Hochdrucköl der Öffnung 2a des zweiter Magnetventiles 2 zugeführt, so daß der Ventilkörper 17 in der Bildebene der Fig. 1 nach rechts bewegt wird, um dabei das Betätigungselement 21 des Differentialtransformators 19 entsprechend nach rechts zu bewegen. Dadurch wird mittels des Verstärkers 20 eine positive Spannung 'I+V1" an das Subtraktionsglied 8 zurückgegeben. Die Ausgangsspannung des Subtraktionsgliedes 8 wird auf den Wert "V-V1" verringert.In this way, the adjustment of the valve member 12 creates the first Solenoid valve 11 to the left a connection between the pressure port 11c and the Backflow opening 11e on the one hand with the control opening lig on the other hand. Through this high pressure oil of the opening 2a of the second solenoid valve 2 is generated from the opening 11f supplied so that the valve body 17 moves in the plane of FIG. 1 to the right is to thereby the actuator 21 of the differential transformer 19 accordingly move to the right. This creates a positive voltage by means of the amplifier 20 'I + V1 "returned to the subtractor 8. The output voltage of the subtractor 8 is reduced to the value "V-V1".

Der Ausgangsstrom I des Hilfsverstärkers 9 wird um einen entsprechenden Betrag verringert, was zu einem Ungleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kraft der Wicklung 6 des Betätigungselementes 4 und der Federkraft der Rückstellfeder 1 führt. Hierdurch dreht sich das Betätigungselement 4 erneut entgegen der Richtung des Pfeiles D infolge der Federkraft der Feder 14, wodurch der Abstand zwischen der Düse 10a und der Platte 7 sich verringert. Dadurch steigt der öldruck an der Ofwnung 11u des ersten Magnetventiles 11 an, um eine Bewegung des Ventilgliedes 12 nach rechts zu bewirken.The output current I of the auxiliary amplifier 9 is a corresponding Amount decreased, causing an imbalance between the electromagnetic Force of the winding 6 of the actuating element 4 and the spring force of the return spring 1 leads. As a result, the actuating element 4 rotates again in the opposite direction of the arrow D due to the spring force of the spring 14, whereby the distance between the nozzle 10a and the plate 7 is reduced. This increases the oil pressure at the Ofwnung 11u of the first solenoid valve 11 to move the To effect valve member 12 to the right.

Daraufhin wird das Betätigungselement 4 durch die Bewegung des Ventilgliedes 12 in seine neutrale Stellung zurückgebracht. Erreicht die Ausgangsspannung den Wert '+V" in Übereinstimmung mit einem bestimmten Wert der Verstellbewegung des Ventilgliedes 17 nach rechts so werden das Betätigungselement 4 und das Ventilglied 12 des ersten Magnetventiles 11 in ihrer neutralen Stellung gehalten, während gleichzeitig das Ventilglied 17 des zweiten Magnetventiles 2 zum Halten gebracht wird. Die Verstellung des Ventilgliedes 17 ist proportional dem Wert der Spannung "+v", die an der Eingangskleame 22 liegt Das bekannte Dreistufenservoventil gemäß Fig. 1 ist damit in Aufbau und Wirkungsweise beschrieben. Da die Servosteuerung mittels einer elektrischen Rückführung erfolgt, hat das bekannte und übliche Dreistufenservoventil eine Reihe von Nachteilen, zu denen insbesondere die folgenden gehören: 1. Die Notwendigkeit des Stellungsfühlers 3 und des Subtraktionsgliedes 8 machen das Servoventil aufwendig und teuer.Thereupon, the actuating element 4 by the movement of the valve member 12 returned to its neutral position. If the output voltage reaches the Value '+ V' in accordance with a certain value of the adjustment movement of the Valve member 17 to the right so the actuating element 4 and the valve member 12 of the first solenoid valve 11 is held in its neutral position while at the same time the valve member 17 of the second solenoid valve 2 is brought to a stop. The adjustment of the valve member 17 is proportional to the value of the voltage "+ v" applied to the input terminal The known three-stage servo valve according to FIG. 1 is thus in structure and Function described. As the servo control by means of an electrical feedback takes place, the well-known and common three-stage servo valve has a number of disadvantages, which include in particular the following: 1. The need for the position sensor 3 and the subtraction element 8 make the servo valve complex and expensive.

2. Das Einstellen des Servoventilsystems in die Arbeitsstellung erfordert viel Zeit.2. The setting of the servo valve system in the working position requires much time.

3. Das Ventilglied 17 bleibt in einer beliebigen Stellung stehen, wenn die elektrische Sitronquelle ausfällt oder ein Steuersignal ausbleibt, Hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hydraulischen Servomechanismus aufzuzeigen, bei dem insbesondere diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen entfallen, gleichgültig ob der erfindungsgemäße Servomechanismus ein dreistufiges Servoventil, ein Servozylinder oder eine entsprechende andere Vorrichtung ist.3. The valve member 17 remains in any position, if the electrical Sitron source fails or there is no control signal, the main ones The object of the present invention is to provide a hydraulic servomechanism to show, in which in particular these disadvantages of the known devices are eliminated, regardless of whether the servomechanism according to the invention is a three-stage servo valve, is a servo cylinder or other equivalent device.

Zusammenfassend kann ein hydraulischer Servomechanismus gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet werden, daß eine zweite Rückstellfeder sich von einer in einen Schlitz im Hauptbund des ersten Ventilgliedes eingesetzten Kugel, insbesondere Metallkugel zu einer zweiten Kugel, insbesondere zweiten i'4etallkugel erstreckt, die in einen Schlitz im Hauptbund des zweiten Ventilgliedes eingesetzt ist und dabei mechanisch eine Rückstellkraft ergibt, die der elektrisch erzeugten Rückstellkraft entspricht.In summary, a hydraulic servomechanism according to FIG Invention are characterized in that a second return spring extends from a ball inserted into a slot in the main collar of the first valve member, in particular a metal ball to a second ball, in particular a second metal ball extends, which is inserted into a slot in the main collar of the second valve member is and mechanically results in a restoring force that is generated electrically Restoring force corresponds.

Im Einzelnen ist bei der erfindungsgemäßen Lösung ein hydraulischer Servomechanismus vorgesehen, der einen Drehantriebsteil mit einem Permanentmagneten enthält, wobei ein Betätigungselement drehfest auf einer um ihre Längsachse schwenkbaren Drehstabfeder befestigt ist und ein elektrisches Steuersignal für den Servomechanismus einer um ein Teil des Betätigungselementes gelegten elektrischen Wicklung zuführbar ist, um mit Hilfe des Permanentmagneten eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen und das Betätigungselement zu einer Verschwenkung zu veranlassen; an einem anderen Teil des Betätigungselementes ist eine Platte befestigt, mit der das Betätigungselement zwischen zwei einander gegenüberliegenden Ventilen liegt; eine erste Ventilanordnung weist ein erstes Ventilgehäuse mit mehreren Öffnungen auf, mit denen zur Steuerung Fluidverbindungen herstellbar sind, wobei ein erster Ventilkörper in eine Bohrung des Ventilgehäuses verstellbar ist und ein Schlitz in einem Hauptbund des Ventilkörpers eine Metallkugel aufnimmt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers frei in dem Schlitz bewegbar ist und über eine erste Rückstellfeder mit der Platte verbunden ist; außerdem ist eine zweite Ventilanordnung vorgesehen, die ein zweites Ventilgehäuse mit mehreren Öffnungen aufweist, durch die ebenfalls zur Steuerung Fluidverbindungen herstellbar sind, wobei ein zweiter Ventilkörper in einer Bohrung des zweiten Ventilgehäuses verstellbar ist und ebenfalls einen Schlitz in einem nauptbund aufweist, in dem eine zweite Kugel, insbesondere Metallkugel, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers frei bewegbar ist; die beiden Kugeln sind durch einc zweite Rückstellfeder miteinander gekuppelt, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Rückstellfeder Teile einer einstückigen Rückstellfeder sina, Vorteilhafterweise sind erste und zweite Ventilanordnung als je ein Vierwegventil ausgebildet, bei denen das Gehäuse eine Hülse ist, die die radial gerichteten Öffnungen aufweist und in der Längsbohrung den Ventilkörper translatorisch verstellbar führt, während die Kugel senkrecht zur Gehäuselängsachse frei verstellbar ist.In detail, the solution according to the invention is a hydraulic one Servomechanism is provided which has a rotary drive part with a permanent magnet contains, wherein an actuating element rotatably on a about its longitudinal axis pivotable Torsion bar is attached and an electrical control signal for the servo mechanism can be fed to an electrical winding placed around part of the actuating element is to generate an electromagnetic force with the help of the permanent magnet and to cause the actuating element to pivot; on another Part of the actuating element is attached to a plate with which the actuating element lies between two opposing valves; a first valve assembly has a first valve housing with a plurality of openings with which to control Fluid connections can be produced, with a first valve body in a bore of the valve housing is adjustable and a slot in a main collar of the valve body a metal ball which is perpendicular to the direction of movement of the valve body is freely movable in the slot and via a first return spring with the plate connected is; in addition, a second valve arrangement is provided, which is a second Has valve housing with several openings, through which also for control Fluid connections can be produced, with a second valve body in a bore of the second valve housing is adjustable and also has a slot in one having nauptbund, in which a second ball, in particular metal ball, perpendicular is freely movable to the direction of movement of the valve body; the two balls are coupled to one another by a second return spring, preferably the first and the second return spring is part of a one-piece return spring, advantageously the first and second valve arrangements are each designed as a four-way valve, at which the housing is a sleeve which has the radially directed openings and guides the valve body in a translationally adjustable manner in the longitudinal bore, while the ball is freely adjustable perpendicular to the longitudinal axis of the housing.

Die bereits genannten und weiteren Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolqenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die oben bereits erläuterte Lösung eines bereits bekannten und üblichen Dreistufenservoventiles, Fig. 2 in entsprechender schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines hydraulischen Servomechanismus in der Form eines Vierwegemagnetventiles gemäß der Erfindung, Fig. 3 bis 6 in schematischer Darstellung verschiene Betriebsstellungen der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 und Fig. 7 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Servomechanismus gemäß der Erfindung in der Form eines hydraulischen Arbeitszylinders.The aforementioned and other features and properties of the Invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention shown in the drawing. In the drawing: Fig. 1 the solution, already explained above, of an already known and customary three-stage servo valve, Fig. 2 in a corresponding schematic representation a first embodiment of a hydraulic servomechanism in the form of a four-way solenoid valve according to FIG Invention, FIGS. 3 to 6 in a schematic representation of various operating positions the embodiment according to FIGS. 2 and 7 in a schematic representation second embodiment of a hydraulic servomechanism according to the invention in the form of a hydraulic working cylinder.

Gemäß Fig. 2 besteht die erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines dreisufigen Servoventiles zum großen Teil aus Teilen, die auch die bekannte Ausführungsform gemäß Fig. 1 aufweist. Bei der bekannten und der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind gleiche und einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Soweit die Funktionen beider Ausführungsformen einander gleichen und diese Funktionen im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläutert sind, wird von einer erneuten Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 2 abgesehen.According to FIG. 2, the first embodiment of the invention consists of a three-stage servovalves largely made up of parts that are also the known embodiment according to FIG. 1. In the known embodiment and the embodiment according to the invention Identical and corresponding parts are provided with the same reference numerals. As far as the functions of both embodiments are the same and these functions have already been explained in connection with FIG. 1, a renewed description in connection with FIG. 2 apart.

Die Unterschiede zwischen dem Dreistufenservoventil gemäß Fig. 2 und dem gemäß Fig. 1 werden wie folgt genannt.The differences between the three-stage servo valve according to FIG. 2 and that according to FIG. 1 are named as follows.

1.) Der Stellungsfühler 3, das Subtra½tionsglied 8 und die Stange 18 der Lösung gemäß Fig. 1 haben bei der Lösung gemäß Fig. 2 keine entsprechenden Teile.1.) The position sensor 3, the subtraction element 8 and the rod 18 of the solution according to FIG. 1 have no corresponding ones in the case of the solution according to FIG Parts.

2.) Eine Metallkugel 25 ist nach oben und unten translatorisch in einem Schlitz im Hauptbund eines Ventilkörpers 17 eines zweiten Magnetventiles cr;t?itfähig gelagert.2.) A metal ball 25 is translatory up and down in a slot in the main collar of a valve body 17 of a second solenoid valve stored.

3.) Die Rückstellfeder 14 ist verlängert, um an der Metallkugel 25 befestigt zu sein.3.) The return spring 14 is extended to attach to the metal ball 25 to be attached.

Die Arbeitsweise des Dreistufenservoventiles gemäß Fig. 2 ist nachfolgend im Einzelnen anhand von Fig. 3 bis 6 erläutert. In Fig. 3 bis 6 stellt jede Strich-Punkt-Linie eine Mittellinie dar, die die Feststellung erleichtert, in welcher Stellung sich die Ventilkörper im Hinblick auf die ausgeglichene Mittelstellung gerade befinden.The operation of the three-stage servo valve according to FIG. 2 is as follows explained in detail with reference to FIGS. 3 to 6. In Figs. 3 to 6, each represents one-dot chain line a center line that makes it easier to determine the position in which you are the valve bodies are straight with regard to the balanced center position.

Wird beispielsweise zu Beginn eines zu betrachtenden Arbeitsbereiches an die Eingangsklemme 22 eine negative Spannung "-Va" gelegt, so fließt ein Strom Ia entgegen der Richtung des Pfeiles B durch den Verstärker 9 zu der Wicklung 6.Is used, for example, at the beginning of a work area to be viewed When a negative voltage "-Va" is applied to the input terminal 22, a current flows Ia against the direction of the arrow B through the amplifier 9 to the winding 6.

Dieser Strom Ia veranlaßtdas Betätigungselement, sich in Richtung des Pfeiles D zu verschwenken (Fig. 3), so daß sich der Abstand zwischen der Platte 7 und der Düse 10a verringert, um den auf das linke Ende des Ventilkörpers 12 wirkenden Öldruck zu erhöhen. Daraufhin wird der Ventilkörper 12 nach rechts verstellt (Fig. 4), d.h. das Betätigungselement 4 wird in seine neutrale Mittelstellung zurückgebracht, aus der es vorher herausgebracht worden war. In der neutralen Mittelstellung ist die Druckmittelöffnung lid mit der Steueröffnung lig und die Rückführungsöffnung 11e mit der Steueröffnung 11f verbunden. Innerhalb des Ventilkörpers 12 sind hierzu Umfangsnuten zwischen dem Hauptbund und Endbunden vorgesehen. In dieser Stufe sind die elektromagnetische Kraft in der Wicklung 6 und die Federkraft in der Rückstellfeder 14 gegeneinander ausgeglichen. Das Maß der Freigabe der Öffnungen im ersten Ventilkörper 11 entspricht der Höhe des Stromes Ia, der durch die Wicklung 6 fließt.This current Ia causes the actuator to move in the direction of of the arrow D to pivot (Fig. 3), so that the distance between the plate 7 and the nozzle 10a reduced by the one acting on the left end of the valve body 12 Increase oil pressure. The valve body 12 is then adjusted to the right (Fig. 4), i.e. the actuating element 4 is returned to its neutral central position, from which it had previously been brought out. Is in the neutral middle position the pressure medium opening lid with the control opening lig and the return opening 11e connected to the control opening 11f. Within the valve body 12 are for this purpose Circumferential grooves are provided between the main collar and end collars. Are at this stage the electromagnetic force in the winding 6 and the spring force in the return spring 14th balanced against each other. The degree of release of the openings in the first valve body 11 corresponds to the level of the current Ia flowing through the winding 6.

Auf die Bewegung des Ventilkörpers 12 nach rechts folgend wird der Arbeitsdruck des Drucköles (Fig. 4, gestrichelte Linie) in der Bohrung der zweiten Ventilanordnung 2 zur Wirkung gebracht, um den Ventilkörper 17 nach links zu bewegen Weil die Rückstellfeder 14 über die Metallkugel 13 hinaus verlängert und mit der Metallkugel 25 verbunden ist, die in einer Umfangsnut im Hauptbund des Ventilkörpers 27 senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers 17 verstellbar ist, verursacht die BexN7ec3unc3 des Ventilkörpers 1 7 nach links einen Ungleichgewichtszustand zwischen der elektromagnetischen Kraft und der Federkraft, so daß das Betätigungselenent 4 in Richtung des Pfeiles C verschwenkt wird (Fig. 5). Hierdurch wird der Abstand zwischen der Platte 7 und der Düse lOb verringert, um den auf das rechte Ende des Ventilkörpers 12 wirkenden Druck zu erhöhen und dadurch den Ventilkörper zu einer Bewegung nach links zu veranlassen. Dadurch wird der Ventilkörper 12 in seine neutrale Stellung zurückgestellt (Fig. 6) und das Betätigungselement 4 wird ebenfalls in seine neutrale Ausgangsstellung zurückgeschwenkt. Der Ventilkörper 12 bleibt in dieser neutralen Stellung, um die Öffnungen 11f, 11g geschlossen zu halten, so daß die Bewegung des Ventilkörpers 17 beendet wird.Following the movement of the valve body 12 to the right, the Working pressure of the pressure oil (Fig. 4, dashed line) in the bore of the second Valve assembly 2 brought into action to move the valve body 17 to the left Because the return spring 14 extends beyond the metal ball 13 and with the Metal ball 25 is connected, which is in a circumferential groove in the main collar of the valve body 27 is adjustable perpendicular to the direction of movement of the valve body 17, caused the BexN7ec3unc3 of the valve body 1 7 to the left an imbalance state between the electromagnetic force and the spring force, so that the actuating element 4 is pivoted in the direction of arrow C (Fig. 5). This will make the distance between the plate 7 and the nozzle lOb decreased to the right end of the To increase valve body 12 acting pressure and thereby the valve body to a To cause movement to the left. This brings the valve body 12 to its neutral position Position reset (Fig. 6) and the actuating element 4 is also in pivoted back to its neutral starting position. The valve body 12 remains in this neutral position to keep the openings 11f, 11g closed so that the movement of the valve body 17 is terminated.

Dabei ist die in der Wicklung 6 erzeugte elektromagnetische Kraft mit der Federkraft der Ruckstellfeder erneut im Gleichgewichtszustand. Der Verstellweg des Ventilkörpers 17 entspricht dem Wert der Eingangssteuerspannung "-Va". Mit anderen Worten ist der Verstellweg des Ventilkörpers umso kleiner, je kleiner der Absolutwert der Eingangsspannung ist und umgekehrt.Here is the electromagnetic force generated in the winding 6 with the spring force of the return spring again in a state of equilibrium. The adjustment path of the valve body 17 corresponds to the value of the input control voltage "-Va". With others In other words, the smaller the absolute value, the smaller the adjustment path of the valve body the input voltage and vice versa.

Andererseits führt eine positive Spannung an der Eingangsklemme 22 zu einer sinngemäß umgekehrten Funktion des Betätigungselementes 4 und der Ventilkörper 12, 17. Auf diese Weise beendet der Ventilkörper 17 seine Bewegung am Ende eines bestimmten Weges, der von dem Wert der Eingangsspannung abhängig ist.On the other hand, there is a positive voltage at input terminal 22 to a correspondingly reversed function of the actuating element 4 and the valve body 12, 17. In this way, the valve body 17 stops moving at the end of a certain path, which depends on the value of the input voltage.

Es soll nun die Arbeitsweise eines Dreistufenservoventiles entsprechend der Erfindung gemäß Fig. 6 erläutert werden, insbesondere für den Fall eines Energieausfalles oder dergleiche was zum Wegfall einer Eingangsspannung "-Va" führen würde.The mode of operation of a three-stage servo valve should now be adapted accordingly of the invention according to FIG. 6 are explained, in particular in the event of a power failure or the like which would lead to the loss of an input voltage "-Va".

Ist die Eingangsspannung "-Va" und damit der Strom "Ia" des Betätigungselementes abgeschaltet oder ausgefallen, so kommen die Federspannung der Rückstellfeder 14 und die ja in diesem Fall nicht vorliegende elektromagnetische Kraft der Wicklung in einen Ungleichgewichtszustand relativ zueinander, wodurch das Betätigungselement in Richtung des Pfeiles C verschwenkt wird, was dazu führt, einen ansteigenden Öldruck auf den Ventilkörper 12 wirken zu lassen. Hierdurch wird der Ventilkörper 12 nach links bewegt, um die Öffnungen 11c und 11d mit den öffnungen lif und Ile zu verbinden, so daß der Ventilkörper 17 nach rechts bewegt wird, um gleichzeitig das Betätigungselement 4 in Richtung des Pfeiles D zurückzustellen.Is the input voltage "-Va" and thus the current "Ia" of the actuating element switched off or failed, the spring tension of the return spring 14 comes and the electromagnetic force of the winding, which is not present in this case in a state of imbalance relative to each other, whereby the Actuating element is pivoted in the direction of arrow C, which leads to a to let increasing oil pressure act on the valve body 12. This will make the Valve body 12 moved to the left to the openings 11c and 11d with the openings lif and Ile so that the valve body 17 is moved to the right to at the same time to reset the actuating element 4 in the direction of arrow D.

Diesem Arbeitsablauf folgt das Verbleiben des Betätigungselementes 4 und der Ventilkörper 12, 17 in ihrer neutralen Stellung. Bei einet nrei Dreistufenservomechanismus gemäß der Erfindung kommt der Ventilkörper 17 stets in einer vorher bestimmbaren konstanten Stellung zum Stillstand, wenn das Eingangssignal infolge eines Leistungsausfalles ausfällt.This work sequence is followed by the remaining of the actuating element 4 and the valve body 12, 17 in their neutral position. With a three-stage servo mechanism According to the invention, the valve body 17 always comes in a predeterminable constant position to standstill when the input signal is due to a power failure fails.

In Fig. 7 ist ein anderer Dreistufenservomechanismus dargestellt. Dabei ist der Servomechanismus mit Teilen direkt einem Arbeitszylinder zugeordnet, der an die Stelle der zweiten Ventilanordnung 2 der Anordnung gemäß Fig. 2 bis 6 getreten ist. In der Darstellung der Fig. 7 sind im wesentlichen die Teile weggelassen, die Teilen der Anordnung gemäß Fig. 2 entspre-chen. Dargestellt ist jedoch ein Zylinder 27, der eine Kolbenplatte 28 führt. In der Kolbenplatte ist senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung die zweite Metallkugel 29 in der Weise frei einstellbar, wie es bei der ersten Ausführungsform für die Kugel 25 beschrieben ist. Auch ist die zweite Kugel 29 mit der Rückstellfeder 14 mit der ersten Kugel 13 und über diese hinaus mit dem Betätigungselement 4 verbunden. Wäiirend bei der ersten Lösung ein Arbeitszylinder oder dergleichen mit einem Öldruck gesteuert wird, der aus den Steueröffnungen 2f, 2g der zweiten Magnetventilanordnung 2 kommt, wird bei der zweiten Lösung der Arbeitszylinder 27 direkt mit dem Öldruck gesteuert, der aus den Steueröffnungen 11f, 11g der ersten Ventilanordnung 11 kommt.Another three-stage servo mechanism is shown in FIG. The servomechanism and parts are assigned directly to a working cylinder, which takes the place of the second valve arrangement 2 of the arrangement according to FIGS. 2 to 6 stepped. In the illustration of FIG. 7, the parts are essentially omitted, the parts of the arrangement according to FIG. 2 correspond. However, a cylinder is shown 27, which guides a piston plate 28. The piston plate is perpendicular to its direction of movement the second metal ball 29 is freely adjustable in the manner as in the first embodiment for the ball 25 is described. The second ball is also 29 with the return spring 14 with the first ball 13 and beyond this with the actuating element 4 connected. During the first solution, a working cylinder or the like is controlled with an oil pressure from the control ports 2f, 2g of the second Solenoid valve arrangement 2 comes, in the second solution, the working cylinder 27 controlled directly with the oil pressure coming from the control ports 11f, 11g of the first Valve assembly 11 comes.

Aus der Erläuterung der Erfindung ergibt sich, daß bei einem Dreistufenservomechanismus gemäß der Erfindung mit einer Rückstellfeder, die über die erste Kugel 13 hinaus bis zur zweiten Gel 25 bzw. 29 verlängert ist, um das Servosystem mit einer mechanischen Rückstellung zu steuern, der hydraulische Servomechanismus gemäß der Erfindung Vorteile gegenüber übliche Lösungen hat, zu denen insbesondere die folgenden gehören.From the explanation of the invention, it will be seen that in a three-stage servo mechanism according to the invention with a return spring that extends beyond the first ball 13 until the second gel 25 or 29 is extended to the servo system with a mechanical To control reset, the hydraulic servomechanism according to the invention has advantages compared to common solutions, including in particular the following.

1. Im Vergleich zu einer elektrisch gesteuerten Rückführung sind die Kosten niedrig.1. Compared to an electrically controlled feedback, the Low cost.

2. Eine besondere Einstellung entfällt.2. There is no special setting.

3. Ventilkörper der zweiten Ventilanordnung bzw. die olbenplatte des Arbeitszylinders bleibt immer in einer bestimmten Stellung stehen, wenn das Eingangssignal wegen Energieausfall wegbleibt.3. Valve body of the second valve arrangement or the piston plate of the The working cylinder always remains in a certain position when the input signal stays away due to power failure.

Mit den dargestellten und beschriebenen Lösungen sollen bevorzugte Ausführungsfonnen der Erfindung, nicht aber die einzig möglichen Ausführungsformen dargestellt sein, so daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern diese abgewandelt werden können, ohne die Erfindung zu verlassen.The solutions shown and described are intended to be preferred Embodiments of the invention, but not the only possible embodiments be shown, so that the invention does not apply to the illustrated embodiments is limited, but these can be modified without departing from the invention.

Claims (5)

Titel: Hydraulischer Servomechanismus P a t e n t a n 5 p r ü c h e Hydraulischer Servomechanismus mit einem Drehantrieb mit einem Penaanentmagneten, einer Drehstabfeder und einem auf der Drehstabf eder befestigten Betätigungselement, wobei ein elektrisches Steuersignal einer um ein Endteil des Betätigungselementes herumgeführten elektrischen Wicklung zuführbar ist, um dort mit Hilfe des Permanentmagneten eine elektromagnetische Kraft und eine Drehbewegung des Betätigungselementes zu erzeugen, wobei weiter eine Düsenplatte fest mit einem dem ersten Endteil gegenüberliegenden zweiten Endteil des Betätigungselementes verbunden ist und zwischen zwei einander zugekehrten Düsen liegt, wobei eine erste Ventilanordnung vorgesehen ist, deren Gehäuse Öffnungen aufweist, durch die ein Fluid zur Steuerung zu fördern ist und in dessen Bohrung der Ventilkörper der ersten Ventilanordnung verstellbar ist, der einen Schlitz aufweist,. in dem eine Rugel senkrecht zur Verstelirichtung frei bewegbar ist, die wiederum über eine Rückstellfeder mit der Düsenplatte verbunden ist, gekennzeichnet durch eine zweite Ventilanordnung (2; 27 bis 29) mit einem zweiten Ventilgehäuse mit Öffnungen, durch die ein Fluid zur Steuerung zu fördern ist, wobei in diesem Ventilgehäuse ein zweiter Ventilkörper (17, 28) verstellbar ist, wobei auch der zweite Ventilkörper in einem Schlitz eine Kugel (25, 29) senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung frei einstellbar führt und wobei schließlich beide Kugeln 13, 25 bzw. 29) durch eine zweite Rückstellfeder miteinander verbunden sind.Title: Hydraulic servomechanism P a t e n t a n 5 p r ü c h e hydraulic servomechanism with a rotary drive with a penaanent magnet, a torsion bar spring and an actuating element attached to the torsion bar spring, wherein an electrical control signal is sent around an end portion of the actuator led around electrical winding can be fed to there with the help of the permanent magnet an electromagnetic force and a rotational movement of the actuating element produce, wherein further a nozzle plate fixedly with one of the first end portion opposite second end part of the actuating element is connected and between two of each other facing nozzles, wherein a first valve arrangement is provided, the Housing has openings through which a fluid for control is to be conveyed and in the bore of which the valve body of the first valve arrangement is adjustable, the has a slot ,. in which a rugel is freely movable perpendicular to the adjustment direction which is in turn connected to the nozzle plate via a return spring by a second valve arrangement (2; 27 to 29) with a second valve housing with openings, through which a fluid for control is to be conveyed, in which valve housing a second valve body (17, 28) is adjustable, the second valve body as well a ball (25, 29) perpendicular to its direction of movement free in a slot adjustable leads and finally both balls 13, 25 and 29) by a second return spring are interconnected. 2. Servomechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (12, 17) mehrere Bunde aufweist, um Nuten zu begrenzen, mit denen Öffnungen der Gehäuse durch die Ventilkörper hindurch miteinander verbindbar sind.2. Servomechanism according to claim 1, characterized in that the Valve body (12, 17) has several collars to delimit grooves with which openings the housing can be connected to one another through the valve body. 3. Servomechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß bei jeder Ventilanordnung (11, 2) der Schlitz zur Führung der Kugel (13, 25 bzw. 29) in einem Bund des Ventilkörpers (12, 17) angeordnet ist.3. Servomechanism according to claim 2, characterized in that at each valve arrangement (11, 2) the slot for guiding the ball (13, 25 or 29) is arranged in a collar of the valve body (12, 17). 4. Servomechanismus nacii einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (13, 25, 29) eine Metallkugel ist 4. Servomechanism nacii one of claims 1 to 3, characterized in that that the ball (13, 25, 29) is a metal ball 5. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnett daß der erste und der zweite Ventilkörper (12, 17) Teile je eines Vierwegeventiles, der zweite Ventilkörper die Kolbenplatte (28) eines Arbeitszylinders (27, 28) ist.5. Servomechanism according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first and the second valve body (12, 17) each part of a four-way valve, the second valve body is the piston plate (28) of a working cylinder (27, 28).