DE3145525A1

DE3145525A1 - Einrichtung zur druckmittelsteuerung

Info

Publication number: DE3145525A1
Application number: DE19813145525
Authority: DE
Inventors: Uwe Ing.(grad.) 7141 Schwieberdingen Altmann; Heinz Ing.(grad.) 7255 Rutesheim Walter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1983-05-26
Also published as: GB2111250B; FR2516608B1; GB2111250A; FR2516608A1

Description

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3.11.1981 Wd/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Einrichtung zur Druckmittelsteuerung Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung ist es notwendig, jedem Verbraucher ein eigenes Drosselmittel, beispielsweise in Form eines elektromagnetisch betätigbaren Proportionalventiles, zuzuordnen. Dies verteuert die Einrichtung beträchtlich, da derartige Ventile teuer und kompliziert sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie bezüglich des Geräteaufwands einfacher ist und daß der Energieaufwand zum Betreiben der Einrichtung reduziert ist. Insbesondere ist von Vorteil, daß durch die Kombination der Ventile eine Dreiwege-Stromregelung des Druckmittels in Richtung eines der Verbraucher, beim Entlasten desselben eine 2-Wege-Stromregelung erreicht wird, was insbesondere zur energiesparenden Steuerung in

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Verbindung mit einem impulsgesteuerten Elektromotor erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Druckmittel-Steuereinrichtung in sehematischer Darstellung, in Figur 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist mit 10 eine Pumpe bezeichnet, die von einem impulsgesteuerten Elektromotor 11 angetrieben ist. Sie saugt Druckmittel aus einem Behälter 13 an und fördert es in eine Leitung 12, die zu einem Regelventil 1^ führt, das aus folgenden Einzelventilen besteht: Einem elektromagnetisch betätigten Proportionalventil 15, einer hierzu parallel geschalteten Druckwaage 16, eine in Reihe zu ersterem geschaltete Druckwaage 17, einem U/2-Wegeventil 18, sowie einem Druckbegrenzungsventil 19· Das Proportionalventil 15 wird durch einen Proportdonalmagnet 20 betätigt und hat einen Wegaufnehmer 21; das Wegeventil wird durch einen Elektromagneten 22 betätigt.

Von der Leitung 12 zweigt eine Leitung 2U ab, die über das Druckbegrenzungsventil zum Behälter 13 führt. Weiter-

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hin zweigt von der Leitung 12 eine Leitung 25 ab, die zum Einlaß der Druckwaage 16 führt. Eine Zweigleitung 26 der Leitung 25 führt zum Proportionalventil 15· Als Fortsetzung der Leitung 12 führt eine Steuerleitung 12' zur einen Stirnseite der Druckwaage 17 > während von dessen gegenüberliegende Seite eine Leitung 27 ausgeht, von der eine Zweigleitung 27' zum Proportionalventil 15 führt. Eine von der Leitung 27 ausgehende Steuerleitung 28 führt zum Wegeventil 18. Von diesem führt eine Steuerleitung 29 zum hinteren Teil der Druckwaage 16", d.h. sie mündet auf der entgegengesetzten Seite wie die Leitung 25- Die Druckwaage 16 weist ein Flächenverhältnis von etwa 1 : 1 auf und ist von der Seite her, wo die Steuerleitung 29 mündet, von einer Feder 30 belastet. Die Druckwaage 16 ist an die Rückleitung 2U angeschlossen.

Von der Leitung 27 zweigt eine Leitung 32 ab, von der wiederum eine Leitung 33 ausgeht, die zum Proportionalventil 15 führt. Von der Druckwaage 17 geht eine Leitung 3^- aus, die zu einem Arbeitszylinder 35 führt. Diesem sind zwei hintereinander geschaltete Rückschlagventile 37 j 38 vorgeschaltet, die elektromagnetisch betätigbar sind. Das Rückschlagventil 38 hat einen Elektromagneten 39s das Rückschlagventil 37 einen Elektromagneten kO. Die Rückschlagventile haben in der Stellung A Durchfluß, in der Stellung B wirken sie als Rückschlagventile, jedoch in entgegengesetztem Sinn. Von der Leitung 3^' zweigt unterhalb des Arbeitszylinders eine Rückleitung k2 ab. Dort ist ein von Hand zu betätigender Hahn k3 angeordnet.

Die Druckwaage 17 ist von einer Feder kh belastet, die sich im hinteren Teil des Ventils befindet. Es weist Querbohrungen 4 5 auf, die in das hohle Innere desselben münden. Auf eine weitere ausführlichere Beschreibung der Ventile 16,

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17 wird verzichtet, da ohne weiteres ersichtlich. Das Flächenverhältnis der beiden Stirnfläche ist wie bei der Druckwaage 1 δ, 1 : 1 .

Die Leitung 32' führt zu einem U/3-Wegeventil kB, das einem reversierbaren Hydromotor 1+9 zugeordnet ist. Vom Wegeventil kB gehen zwei Leitungen 50, 51 aus, die über Rückschlagventile 52, 53 zu den Ein- bzw. Auslassen des Hydromotors führen. Vom Wegeventil kB verläuft eine Rückleitung 5h zum Behälter 13. Das Wegeventil kB wird von zwei Elektromagneten 55, 56 betätigt und weist drei Schaltstellungen A, B und C auf. An die Leitung 32' kann ein weiteres i+/3-Wegeventil 57 für einen dritten Verbraucher angeschlossen sein, bzw. weitere Wegeventile für weitere Verbraucher. Letztere sind in Reihe geschaltet, jedoch parallel zum Verbraucher bzw. Arbeitszylinder 35.

Sämtliche Elektromagnete der oben beschriebenen Ventile und der Wegaufnehmer 21 des Proportionalventils 15 werden von einem elektronischen Steuergerät 60 ausgesteuert, dieses wiederum von einer Fernverstelleinrichtung 61. Dort sind zwei Betätigungshebel 62, 63 angeordnet, die mit Sollwertgebern 6^j 65 in Wirkverbindung stehen. Von dort werden Signale über einen Betragsbildner 66, (z.B. Vollwellengleichrichter), und eine Logik 67 zu zwei Rampenbildnern 68, 69 übertragen, die daraus ein Signal mit definierter positiver oder negativer Steigung formen. Über einen Verstärker 70 wird der Magnet 20 des Proportionalventils 15 angesteuert und über einen Verstärker 71 und einen Impulsgeber 72 wird der Elektromotor 11 angesteuert. Die Stellung des Proportionalventils wird über den Wegaufnehmer 21 ebenfalls dem Steuergerät 60 mitgeteilt.

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Das elektrische Ausgangssignal· vom Rampenbildner 68 wird zusätzlich einem Schaltverstärker 73 zugeführt, von denen die Elektromagnete der beschriebenen Rückschlagventile erregt -werden. Durch die Elektromagnete 55» 56 wird das Wegeventil U8 eingestellt; damit ist eindeutig die Richtung des Volumenstroms zum Hydromotor festgelegt.

Die Ansteuerung der elektrischen Einrichtung der verschiedenen Hydraulikkomponenten ist nach einer bestimmten Reihenfolge festgelegt. Zuerst werden die Rückschlagventile 3T₅ 38 bzw. 55) 56 angesteuert, dann der impulsgesteuerte Elektromotor und erst danach das Proportionalventil 15· Die Umschaltung der Ventile 37» 38 bzw. 55» 56 erfolgt bei Volumenstrom Null; damit ist ein stoßfreies Beschleunigen der Verbraucher möglich. Wichtig ist, daß der Volumenstrom der Pumpe 10 größer ist als der eingestellte Volumenstrom des Regelventils lh. Damit ist sichergestellt, daß auch bei niedrigen Drehzahlen der Pumpe eine sichere Druckmittelversorgung der Verbraucher gewährleistet ist.

Zum Ausfahren des Arbeitszylinders 35 wird erst der Magnet 39 betätigt, worauf das Wegeventil 38 in Durchflußstellung A geht. Dann wird der Magnet 22 betätigt, worauf das Wegeventil 18 ebenfalls in Stellung A wandert. Daraufhin wird der Elektromotor eingeschaltet, worauf die Pumpe Druckmittel in die Leitung 12 zu fördern beginnt. Nun erst wird der Magnet 20 angesteuert, und das Drosselventil 15 gelangt von der Sperr stellung B mehr oder weniger weit in die Durchflußstellung A, so wie es durch den Betätigungshebel 62 vorgegeben ist. Druckmittel strömt nun über das Drosselventil 15 in die Leitung 33, von dort zur Druckwaage 17· Diese bleibt in ihrer unteren Stellung, da über die Steuerleitung 12' Druckmit-

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tel unter Förderdruck in den die Feder aufnehmenden Raum gelangt und die Druckwaage in dieser Stellung hält. Auch die Druckwaage 16 bleibt vorläufig in ihrer Schließstellung, da Druckmittel über die Leitungen 27', 28 und das in Schaltstellung A sich befindliche Wegeventil sowie die Steuerleitung 29 auf die Federseite 30 der Druckwaage 16 gelangt. Damit kann vorläufig kein Druckmittel aus der Leitung 25 zum Behälter abströmen.

Das von der Pumpe geförderte Druckmittel gelangt nun also über das sich in Durchflußstellung A befindliche Rückschlagventil 38 und das Rückschlagventil 37 zum Arbeitszylinder 35s dessen Hubkolben nun ausfährt. Soll dieser längere Zeit in dieser Stellung verharren, so wird der Elektromotor 11 abgeschaltet. Aus dem Arbeitszylinder kann infolge des Rückschlagventils 37 kein Druckmittel abfließen, solange der Hahn U3 geschlossen ist. Die Druckwaage 16 läßt denn, wenn der Druck in der Leitung 25 größer ist als in der Leitung 29, zuviel von der Pumpe gefördertes Druckmittel in die Rückleitung 2k abströmen. Daraus ist zu erkennen, daß das Regelventil 1k in Stellung "Ausfahren" des Arbeitszylinders 35 - und natürlich auch beim Betätigen des Hydromotors 1+9 als 3-Wege-Stromregelventil arbeitet.

Zum Absenken des Arbeitszylinders 35 wird zuerst der Elektromagnet 1+0 erregt. Das Rückschlagventil 37 geht in Schaltstellung A, das Rückschlagventil 39 ist in Stellung B. Da die Pumpe nicht arbeitet, herrscht in der Leitung 12' nur Atmsophärendruckjund die Druckwaage 17 befindet sich in der in der Zeichnung dargestellten, voll geöffneten Stellung. Das Druckmittel fließt nun über die Druckwaage 17 in die Leitungen 27 und 32. Der sich nun in der Leitung 27 auf-

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bauende Druck schließt die Druckwaage entgegen der Federkraft kh. Nun wird der Elektromagnet 20 des Proportionalventils 15 "betätigt, so daß das Druckmittel von der Leitung 33 über das Proportionalventil 15 in die Leitung 26, 25 strömen kann. Darauf bricht der Druck in der Leitung und der Druckwaage 17 zusammen, so daß die Feder kk und der Druck in der Leitung 12' die Druckwaage öffnet. Dadurch baut sich .sofrot wieder Druck in der Druckwaage auf, sie schließt wieder. Dieser Vorgang wiederholt sich nun laufend. Dies deshalb, da die Druckwaage 16 voll geöffnet ist, weil ihr Federraum durch das sich in Stellung B befindliche Wegeventil 18 entlastet ist. Das vom Arbeitszylinder 35 abströmende Druckmittel gelangt nun zum Behälter 13- In der Leitung 25 herrscht ein geringer Druck infolge der Kraft der Feder 30. Das Proportionalventil erzeugt ebenfalls einen bestimmten Drosselwiderstand. Daraus ist zu erkennen, daß das Regelventil lh im Betriebszustand "Senken" als 2-Wege-Stromregelventil arbeitet, da die Druckwaage einen geregelten Druckmittelabfluß gewährleistet.

Der Elektromotor 11 wird je nach den Erfordernissen impulsgesteuert. Dadurch und durch die Ausbildung des Regelventils il· als 2- bzw. 3-Wege-Stromregelventil wird eine energiesparende Steuerung des Druckmittels erreicht, und zwar durch Einsparung an Primärenergie und Reduzierung der Verlustenergie. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Regelventil 1k den Volumenstrom unabhängig von Druckschwankungen konstant hält. Einstellung sehr kleiner Volumenströme ist möglich. Beschleunigungsstöße werden durch die beschriebenen Schaltungen der Wegeventil vermieden.

Zum Betätigen des Hydromotors - je nach Drehrichtung wird entweder der Elektromagnet 55 oder der Elektromagnet

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erregt, ebenfalls wieder der Elektromagnet 22, wodurch die Druckwaage 16 - wie oben beschrieben - in Schließstellung geht. Erst dann wird der Elektromotor 11 eingeschaltet und das Proportionalventil 15 durch Betätigen des Handhebels 62 in die gewünschte Stellung entsprechend dem gewünschten Volumenstrom gebracht. Nun kann Druckmittel wiederum über das Proportionalventil 15 in die Bohrung 32 strömen und von dort - wenn der Hubzylinder nicht betätigt werden soll - über das Wegeventil k8 und je nach dessen Stellung entweder zum einen oder zum anderen Eingang des Hydromotors 1+9· Gelangt das Druckmittel in Stellung A des Wegeventils k& und über das Rückschlagventil 52 zum Hydromotor, so ist das Rückschlagventil 53 geschlossen, und umgekehrt. Die Druckwaage 17 befindet sich ebenfalls wieder in Offenstellung,· aber es kann kein Druckmittel zum Arbeitszylinder 35 führen, da sich das Rückschlagventil 38 in Sperrstellung B befindet. Zuviel von der Pumpe gefördertes Druckmittel kann wieder über die aktivierte Druckwaage 16 zum Behälter abströmen.

Die gewünschten Volumenströme werden durch mehr oder weniger starkes Betätigen der Hebel 62, 63 vorgewählt.

Sollte das Rückschlagventil 37 aus irgend einem Grund nicht mehr betätigbar sein, so kann das im Arbeitszylinder befindliche Druckmittel über den handbetätigten Hahn ^3 abgelassen werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem vorhergehenden lediglich dadurch, daß die Wegeventile i+8, 57 ~ nun mit einem Indexstrich versehen nicht elektrisch betätigbar sind, sondern von Hand. Dazu ist es - um die zuvor geschilderte energiesparende Steuerung zu erreichen - jedoch notwendig, daß die Stellung

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dieser Ventile dem elektronischen Steuergerät signalisiert wird. Dies geschieht durch Wegaufnehmer 75> 76. Die Rückschlagventile 52, 53 sind etwas anders angeordnet, wirken jedoch genau in derselben Weise. Am elektronischen Steuergerät - nun mit 77 bezeichnet - ergeben sich dadurch einige Änderungen» Es ist nur noch ein Betätigungshebel 62 sowohl für das Proprotionalventil 15 wie auch für den Elektromotor 11 vorgesehen.

Die in der Beschreibung dargestellten Leitungen können selbstverständlich auch Gehäusebohrungen sein.

Zweckmäßig ist es, an die Leitung 12 eine zweite zum Proportionalventil 15 führende Leitung 12" anzuschließen. Dadurch kann die Durchflußmenge verdoppelt werden. Eine derartige Maßnahme ist an sich bekannt.

Anstatt des Proportionalventils 15 kann jedes andere, elektromagnetisch ansteuerbare Ventil treten, zum Beispiel ein Servoventil.

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Claims

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Ansprüche

(i .^Einrichtung zur Druckmittelsteuerung von einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe zu mindestens einem Verbraucher über ein von einem elektrischen Steuergerät angesteuertes Drosselmittel (15)» dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselmittel ein verstellbares Drosselventil (15) ist, dem zwei Druckwaagen (16, 17) zugeordnet sind, davon die eine in Reihe, die andere.parallel, und daß die parallel geschaltete Druckwaage (16) mittels eines willkürlich betätigbaren Wegeventils (18) aktivierbar ist.

2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil ein elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil ist und daß an die Pumpe (10) zwei parallel geschaltete Verbraucher (35, ^9)' angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (15), die beiden Druckwaagen (16, 17). sowie das Wegeventil (18) ein Regelventil (1H) bilden, das zum Betätigen der Verbraucher als 3-Wege-Stromregelventil arbeitet, zur Entlastung derselben dagegen als 2-Wege-Stromregelventil.

k. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Verbraucher (35) als Arbeitszylinder ausgebildet ist, dem zwei hintereinandergesehaltete elektromagnetisch betätigbare Steuerventile

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(3Tj 38) zum Ein- bzw. Ausfahren zugeordnet sind, und daß der zweite, dem ersten parallel geschaltete Verbraucher ein Hydromotor (Uo) ist, dem ein Mehrwege-Steuerventil (48) zugeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile und das Drosselventil elektromagnetisch betätigbar sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Ventile über ein elektronisches Steuergerät (60, 77) erfolgt, das vorzugsweise mit einer elektrischen Fernbetätigungseinrichtung (61, 78) in Wirkverbindung steht.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (11) über das elektronische Steuergerät impulsgesteuert ist und daß dem Drosselventil (35) ein elektrischer Wegaufnehmer (21) zugeordnet ist, der die Stellung des Drosselventils dem elektronischen Steuergerät signalisiert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Arbeitszylinder (35) zugeordneten beiden Steuerventile (37> 38) elektromagnetisch betätigbar und ebenfalls vom elektronischen Steuergerät ansteuerbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrvege-Steuerventil (kQ) für den Hydromotor (k9) elektromagnetisch betätigbar ist und ebenfalls vom elektronischen Steuergerät aus angesteuert ist.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaagen (16, 17) des Regelventils (1U) federbelastet und hydraulisch gesteuert sind und ein wirksames Flächenverhältnis von etwa 1 : 1 aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsverzweigung für die verschiedenen Verbraucher (35_} ^9) stromabwärts des Drosselventils (15) liegt und die Verbraucher parallel zu diesem angeschlossen sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Steuergerät (60) einen von der Fernverstelleinrichtung (61) angesteuerten Betragsbildner (6) aufweist, dem eine Logik (67) nachgeschaltet ist j dieser wiederum ein oder zwei Rampenbildner (68, β¹)) mit nachgeschalteten Verstärkern bzw. einem Impulsgeber (72) für den Elektromotor.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (16) auch als Entlastungsventil wirksam sein kann.

1U. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Pumpe (10) geringfügig größer ist als die eingestellte Durchflußmenge am Drosselmittel (15).

15· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1U, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ansteuerung des Elektromotors (11) und des Drosselmittels (15) die Ventile (37, 38; U8, 57) entsprechend angesteuert werden.