DE3106086C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand des Hauptpatentes 29 40 403.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dieser Vorrich­ tung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der beide Steuereinrichtungen des Wegeventils nach Belieben beeinflußt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merk­ male im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 oder des Anspruches 2 erfindungsgemäß gelöst.

Da beide Steuereinrichtungen des Wegeventils nach Belieben beeinflußbr sind, ist es zum Beispiel möglich, die eine Steuereinrichtung entsprechend der Lage des Stellgliedes und die andere Steuereinrichtung entsprechend der auf das Stellglied wirkenden Kraft zu regeln.

Bei einer durch die DE-OS 27 31 164 bekannten Vorrichtung dienen die beiden einstellbaren Drosseln als Führungsgrößengeber. Die eine der beiden Drosseln ist während des Betriebs verstellbar und dient zur Regelung der Zugkraft im Unterlenker eines Schleppers, wogegen die andere der beiden Drosseln, die zur Begrenzung des Schlupfes an den Antriebsrädern oder als Über­ lastsicherung für den Motor des Schleppers dient, vor dem Betrieb eingestellt wird. Auf die andere Steuereinrichtung wirken über zwei gegenläufig verstellbare Mischdrosseln zwei verstellbare Drosseln als Regelgrößenaufnehmer für die Zugkraft des Schleppers beziehungsweise die Lage des Unterlenkers des Hubwerkes. Die andere auf die andere Steuereinrichtung wirkende Drossel ist eine Festdrossel. Die Geber für die Regelgröße und die Füh­ rungsgröße befinden sich also auf einander gegenüberliegenden Seiten des Wegeventils. Hierdurch ergibt sich eine reine Druck­ steuerung. Um Gleichgewicht am Schieber des Wegeventils zu erreichen, muß bei der Verstellung des Regelgrößenaufnehmers auf der einen Seite die Führungsgröße entsprechend verstellt werden. Zur Wirksamkeit der Steuereinrichtung muß ein bestimmter Steuerdruck und damit eine bestimmte Leistung vorhanden sein. Dieser bekannten Vorrichtung gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die im Steuerkreis weniger Energie verbraucht, insbesondere einen geringeren Steuerdruck hat.

Beim Gegenstand des Anspruches 2 ist die Ansprechbarkeit des Druckverhältnisventiles einstellbar. Bei hoher Ansprechempfindlichkeit ist der Einfluß einer der Führungsgrößen aus­ geschaltet. Bei starker Dämpfung des Druckverhältnisventiles kann sich eine Querschnittsveränderung der vierten oder zweiten Sollwert Drossel voll auf den Steuerkreis aus­ wirken.

Beim Gegenstand des Anspruches 4 wird in geöffnetem Zustand der Umgehungsdrosseln der Einfluß auf die jeweils zuge­ ordnete Steuereinrichtung dem jeweiligen Querschnitt der Umgehungsdrosseln entsprechend gedämpft, wobei die Dämpfung so weit gehen kann, daß die Steuereinrichtung praktisch wirkungslos ist. Vorzugsweise sind die Umgehungsdrosseln dort vorgesehen, wo die Ausübung einer bestimmten Kraft durch das Stellglied die Steuereinrichtung des Wegeventils beeinflußt.

Die Merkmale des Anspruches 6 dienen zu einer schnellen Betätigung des Stellgliedes, wobei zugleich der Zufluß von Druckmittel aus der dem Steuerkreis zugeordneten Druck­ mittelquelle abgeschaltet werden kann, um die Verlust­ leistung zu verringern.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zur Regelung des Hubwerkes eines Schleppers als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 und 3 je ein Diagramm,

Fig. 4 und 5 je eine erste und zweite Abwandlung des Ausführungsbeispieles.

Ein als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 1 ist über eine Leitung 2 mit einem in beiden Richtungen durch Steuerdruck betätigbaren 3/3-Wegeventil 3 verbunden. An das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 4 eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 bis zu einem Vorratsbehälter 7 reicht. Das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Die Leitung 4 ist mit einem Druckbegrenzungsventil 9 verbunden, dessen Auslaßseite an den Vorratsbehälter 7 angeschlossen ist. Die Teile 1 bis 9 bilden einen Arbeitskreis 10.

Das Wegeventil 3 hat zum Betätigen seines nicht darge­ stellten Schiebers beidseitig angeordnete Steuerein­ richtungen 11 und 12, die bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) den Schieber entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern 13 oder 14 in Richtung des in der jeweiligen Steuereinrichtung 11 bzw. 12 eingezeichneten Pfeiles 15, 15 a zu verschieben suchen. Die beiden Steuerfedern 13, 14 suchen bei nicht beaufschlagten Steuer­ einrichtungen 11, 12 den Schieber in seiner Mittenlage zu halten. An die Steuereinrichtung 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuereinrichtung 12 eine Steuerleitung 17 angeschlossen. Eine Steuerleitung 18 ist an die Druckseite einer Steuerpumpe 19 angeschlossen, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 18 a ist mit der Steuerleitung 18 verbunden. An die Steuer­ leitung 18 ist über eine 2/2-Wegeventil 37 eine Steuerleitung 21 angeschlossen, die zu einer Stelldrossel 22 führt. Von dieser führt eine Steuerleitung 23 zu einer Stelldrossel 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Mit der Steuerleitung 16 sind über die Steuer­ leitung 26 zwei Stelldrosseln 27 und 28 verbunden, von denen jeweils die andere Seite der Stelldrossel 27 an den Vor­ ratsbehälter 7 und der Stelldrossel 28 an die Steuerleitung 21 angeschlossen ist. Der Steuerkreis ist mit 29 bezeichnet.

Die Stelldrosseln 22 und 28, deren Stellglieder mittels eines mechanischen Gliedes 43 in gegenläufiger Weise mit­ einander verbunden sind, sind als Sollwertgeber ausgebildet und die Stelldrosseln 24 und 27 als mit dem bewegten Teil des Stellgliedes 1 mechanisch verbundene Regelgrößenauf­ nehmer (Istwertgeber). Die Steuereinrichtung 11 hat, um im eingeregelten Zustand Gleichgewicht am Steuerschieber zu erreichen, vorzugsweise den Wirkquerschnitt der Steuerein­ richtung 12.

In Fig. 2 ist das durch das Wegeventil 3 hindurchströmende Volumen V in der Zeiteinheit, das von der Pumpe 5 gefördert wird, abhängig von dem auf die Steuereinrichtungen 11, 12 wirkenden Differenzdruck dp eingezeichnet. Wenn sich der Schieber des Wegeventils 3 in Mittelstellung befindet, so muß der Differenzdruck dpmin aufgebracht werden, damit der Schieber seinen neutralen Bereich verläßt und Druckmittel gerade beginnt durch das Wegeventil 3 hindurchzuströmen.

In Fig. 3 ist die Querschnittsfläche S einer Drossel abhängig von von dem vor der Drossel herrschenden Druck px bei konstantem Förder­ druck pmax der Steuerpumpe 19 und dieser Drossel vorgeschalteter Drossel dargestellt. Der verstellbare Querschnitt der Stelldrosseln 22 bis 24 wird wie folgt gewählt: In der Mitte des im wesentlichen geraden Bereiches der in Fig. 3 dargestellten Kurve wird festgestellt, wie groß die Verminderung der Querschnittsflä­ che dS der Drossel sein muß, um zwischen den Steuereinrich­ tungen 11, 12 die Druckabweichung dpmin in positivem oder negativem Sinn zu erzeugen.

Die Ansprechgenauigkeit, mit der der Schieber des Wegeventils 3 auf eine Querschnittsänderung einer oder beider der Stell­ drosseln 22, 24 und damit auf einen bestimmten, auf die zu­ geordnete Steuereinrichtung 12 des Wegeventils 3 wirkenden Differenzdruck ansprechen muß, hängt von der in Prozent aus­ gedrückten Ansprechgenauigkeit G ab. Das Produkt aus dieser Ansprechgenauigkeit G und einem Genauigkeitsfaktor F, mit dem eine notwendige Querschnittsänderung dS multipliziert werden muß, um den für die Steuerung erforderlichen größten Durch­ flußquerschnitt der Drossel zu erhalten, beträgt 100. Bei einer Ansprechgenauigkeit von 2%, das heißt einem Druckbereich, der um 2% um den Wert schwankt, bei dem der Schieber des Wege­ ventils 3 eine bestimmte Steuerlage einnimmt (beim Ausfüh­ rungsbeispiel 0,98 dp bis 1,02 dp), beträgt der Genauigkeits­ faktor F gleich 50. Der maximal verstellbare Durchflußquerschnitt der Drossel 22 ergibt sich aus der Summe der für die Steuerung der erforderlichen größten Querschnittsfläche (F × dS) und eines jeder Stelldrossel eigenen Minimaldurchflußquerschnittes.

Durch die Hintereinanderschaltung der beiden Stelldrosseln 22, 24 ergibt sich praktisch eine Proportionalität der Strö­ mungsmenge zur Regelgröße (jeweils im eingeregelten Zustand), wobei sich in der Leitung 23 immer der gleiche Druck ein­ stellt.

Den Drosseln 27 und 28 ist jeweils eine Umgehungsdrossel 39 bzw. 40 parallel geschaltet. Die Stelleinrichtungen der beiden Drosseln 39, 40 sind durch ein mechanisches Glied 41 derart miteinander verbunden, daß die beiden Umgehungs­ drosseln 39, 40 nur gemeinsam in gleichem Sinne betätigt werden können. Beim Öffnen der Drosseln 39 und 40 wird der Einfluß der Drosseln 27, 28 zunehmend geringer.

Zwischen die Steuerleitungen 18 und 21 ist ein Schaltventil 37 eingeschaltet, mit dem die Verbindung zwischen der Steuerpumpe 19 und dem Steuerkreis 29 nach Belieben her­ gestellt oder getrennt werden kann.

Ein zweites Schaltventil 38 ist mit seinen drei Anschluß­ stellen mit je einer der Leitungen 16, 17 bzw. 21 verbunden. In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Steuergliedes des Schaltventiles 38 sind die Leitungen 16, 17 und 21 von­ einander getrennt. In den beiden anderen Steuerlagen des Steuergliedes des zweiten Schaltventiles 38 ist die Leitung 21 entweder mit der Leitung 16 oder mit der Leitung 17 verbunden.

Das zweite Schaltventil 38 dient als Schnellschalter, mit dem eine rasche Betätigung des Stellgliedes 1 erzielbar ist. Hiermit kann eine der Steuereinrichtungen 11, 12 auf Steuer­ druck geschaltet werden, wodurch dem Stellglied 1 sehr schnell Druckmittel zugeführt und dieses damit schnell betätigt wird. Der Zufluß von Druckmittel zu dem Steuerkreis 29 wird durch Schließen des Schaltventils 37 unterbrochen, wenn das Stellglied 1 ausreichend betätigt, das heißt im Grenzfall der Arbeitskolben von dessen Arbeitszylinder ganz ein- oder ganz ausgefahren ist. Wenn das Steuerglied des Steuerventils 38 wieder seine in der Zeichnung dargestellte Lage eingenommen hat, wird das Schaltventil 37 ebenfalls wieder in seine in der Zeichnung dargestellte Lage gebracht.

Die beiden Umgehungsdrosseln 39, 40 können ganz geschlossen oder gemeinsam bis zu einem vorher bestimmten Durchflußquer­ schnitt geöffnet werden. Sie dämpfen den auf die Steuerein­ richtung 11 wirkenden Einfluß der Steuerdrosseln 27 und 28 und können diesen in ganz geöffnetem Zustand ganz ausschalten. Mit Hilfe der Umgehungsdrosseln 39, 40 sind auch Zwischenwerte einstellbar.

Wenn die Umgehungsdrosseln 39, 40 fehlen, kann gemäß Fig. 4 die Drossel 28 als Druckverhältnisventil 28 a ausgebildet sein, das den Druck in der Steuereinrichtung 11 unabhängig vom Öffnungsquerschnitt der Drossel 27 auf einem bestimmten, z. B. halben Steuerdruck hält. Durch Einbau einer einstell­ baren Drossel 44 in die Steuerleitung des Druckverhältnis­ ventiles 28 a ist dessen Ansprechempfindlichkeit einstellbar. Bei hoher Ansprechempfindlichkeit ist der Einfluß des auf die Steuereinrichtung einwirkenden Istwertgebers ausge­ schaltet. Bei geringer Ansprechempfindlichkeit des Druck­ verhältnisventiles kann sich eine Querschnittsänderung der Drossel 27 voll auf den Steuerkreis 29 auswirken. Mit der Dämpfung der Ansprechempfindlichkeit des Druckverhältnis­ ventiles 28 a kann der jeweilige Anteil der Einwirkung des Stellgliedes 1 auf den Steuerkreis 29 bestimmt werden.

Bei einer anderen Variante des Ausführungsbeispieles sind gemäß Fig. 5 die Umgehungsdrosseln 39, 40 durch ein Druck­ verhältnisventil 45 ersetzt, das nach Art eines 3/3-Pro­ portionalventiles ausgebildet ist, dessen Steuereinrichtung 47 eine kleinere Druckfläche als dessen Steuereinrichtung 48 hat, wobei die Druckfläche der Steuereinrichtung 47 vorzugs­ weise halb so groß wie die Druckfläche der Steuereinrichtung 48 ist. Die Steuereinrichtung 47 ist an die Steuerleitung 21 angeschlossen, die auch zu einer Anschlußstelle des Druck­ verhältnisventiles 45 geführt ist. Die zweite Steuerein­ richtung 48 ist mit einer zweiten Anschlußstelle des Druckverhältnisventiles 45 sowie über eine einstellbare Drosselstelle 46 mit der Steuerleitung 16 verbunden. Eine dritte Anschlußstelle des Druckverhältnisventiles ist über eine Leitung 49 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Bei offener Drossel 46 wirkt das Druckverhältnisventil 45 auf die Steuereinrichtung 11 des Wegeventils 3 ohne daß die Drosseln 27, 28 zur Wirkung kommen. Jede Verstellung der Drosseln 27 und 28 wird durch das Druckverhältnisventil 45 ausgeglichen. Je stärker die einstellbare Drosselstelle 46 zur Wirkung kommt, desto geringer ist der Einfluß des Druckverhältnisventiles 45 auf die Steuereinrichtung 11.

Die Regelgröße kann auch als Istwert und die Führungsgröße als Sollwert bezeichnet werden. Bei einer praktischen Aus­ bildung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 beeinflussen die Stelldrosseln 22, 24 die Hublage des Hubwerkes eines Schleppers, wogegen die Stelldrosseln 27 und 28 dessen Zugkraft beeinflussen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Regelung eines Stellgliedes (1) abhängig von Regelgröße und Führungsgröße, insbesondere zur Regelung eines einem Schlepper, einer Dreschmaschine oder der gleichen zugehörigen Hubwerkes, mit einem in zwei Richtungen kraft­ betätigbaren Wegeventil (3), dessen Steuerschieber unter dem Einfluß von zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordneten Steuereinrichtungen (12, 11) steht, mit einer ersten einstellbaren Drossel (22), über die eine der beiden Steuereinrichtungen (12, 11) mit einer Druckmittelquelle (19) verbunden ist, und mit einer zweiten einstellbaren Drossel (24), über die die gleiche Steuereinrichtung mit einem Vorratsbehälter (7) verbunden ist, wobei eine der beiden Drosseln als Führungsgrößenaufnehmer und die andere der beiden Drosseln (24, 22) als Regelgrößenaufnehmer dienen und die andere Drossel (24, 22) mit dem bewegbaren Teil des Stellgliedes (1) verbunden ist, wobei die andere der beiden Steuereinrichtungen (11, 12) eine konstante Kraft auf den Steuerschieber des Wegeventils (3) ausübt, welche durch eine dritte (27) und eine vierte Drossel (28), die in Reihe geschaltete Drosseln sind, erzeugt wird, wobei eine dieser Drosseln (28, 27) mit der Druckmittelquelle (19) und die andere der beiden Drosseln (27, 28) mit dem Vorratsbehälter (7) verbunden ist und wobei die andere der beiden Steuereinrichtungen (11, 12) zwischen diesen beiden Drosseln (27, 28) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und vierte Drossel (27 bzw. 28) jeweils als verstellbare Drossel ausgebildet ist, wobei diese beiden hintereinander geschalteten Drosseln (27, 28) jeweils den gleichen Durchflußquerschnitt aufweisen und in gleicher Weise verstellbar sind und wobei die dritte Drossel (28) als Sollwertdrossel und die vierte Drossel (27) durch Verbindung mit dem Stellglied (1) als Regel­ größenaufnehmer ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder dritte Drossel (22 bzw. 28) als Druckverhältnisventil (28 a) ausgebildet ist, das den Druck der ihm zugeordneten Steuereinrichtung (12 bzw. 11) unabhängig vom Öffnungsquerschnitt der derselben Steuereinrichtung zugeordneten und mit dem Vorratsbehälter (7) verbundenen Drossel (24 bzw. 27) auf gleichem Steuer­ druck hält und dessen Ansprechverhalten nach Belieben ein­ stellbar ist, wobei die dritte Drossel (28) als Sollwert­ drossel und die vierte Drossel (27) durch Verbindung mit dem Stellglied (1) als Regelgrößenaufnehmer ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstelleinrichtungen der zweiten und der vierten Drossel (22, 28) in gegenläufiger Weise mechanisch miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den an eine der Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils (3) angeschlossenen beiden Drosseln (22, 24; 28, 27) je eine Umgehungsdrossel (40, 39) parallel geschaltet ist und daß die beiden Umgehungsdrosseln (40, 39) mittels einer mechanischen Verbindung (41) gleichläufig gemeinsam betätigbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den an eine der Steuerein­ richtungen (11, 12) des Wegeventils (3) angeschlossenen Drosseln (22, 24; 28, 27) ein Druckverhältnisventil (45) parallel geschaltet ist, dessen Steuerein­ richtungen (47, 48) ungleiche Druckflächen aufweisen und von dem die Steuereinrichtung (47) mit der kleineren Druckfläche mit der Druckseite der Druckmittelquelle (19) und die Steuerein­ richtung (48) mit der größeren Druckfläche über eine weitere ein­ stellbare Drossel (46) mit der einen der Steuerein­ richtungen (11, 12) des Wegeventils (3) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle (19) und dem Steuerkreis (29) ein diese Verbindung nach Belieben trennendes oder nach Belieben herstellendes erstes Schaltventil (37) geschaltet ist, daß die beiden Steuereinrichtungen (11, 12) des Wegeventils (3) jeweils für sich an ein zweites Schaltventil (38) angeschlossen sind, das mit einem dritten Anschluß an die Verbindung zwischen den beiden jeweils einer der Steuereinrichtungen (11, 12) zuge­ ordneten Sollwert-Drosseln (22, 28) angeschlossen ist, daß mit dem zweiten Schaltventil (38) jeweils eine dieser Drosseln (22, 28) umgehbar ist und daß die beiden Schaltventile (37, 38) derart mechanisch gekoppelt sind, daß bei der Umgehung einer der beiden Drosseln (22, 28) die Verbindung zur Druck­ mittelquelle (19) unterbrochen sein kann.