DE3245259C2

DE3245259C2 - Elektrohydraulisches Wegeventil

Info

Publication number: DE3245259C2
Application number: DE3245259A
Authority: DE
Inventors: Rainer 8770 Lohr Imhof
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1987-01-29
Also published as: JPS59113302A; US4543875A; DE3245259A1

Abstract

Der Hauptsteuerschieber eines Hauptsteuerventils zur Steuerung der Druckmittelwege von und zu einem Verbraucher wird auf der einen Seite mit einem konstanten Druck und auf der anderen Seite mit einem Regeldruck beaufschlagt, der an einer Zweikantensteuerung am Vorsteuerschieber des Vorsteuerventils eingestellt wird, das durch einen einzigen Proportionalmagnet entgegen der Kraft einer Feder betätigt wird. Hieraus ergeben sich eine einfachere Bauweise des Vorsteuerventils und eine verbesserte Regelung.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Wegeventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Das bekannte Ventil (DE-OS 28 40 831), von dem die Erfindung ausgeht, hat den Vorteil, daß die Betätigung des Vorsteuerschiebers entgegen einer einzigen Feder durch nur einen einzigen Proportionalmagneten erfolgt. Um bei Stromausfall sicherzustellen, daß der Hauptsteuerschieber in seine Mittelstellung gelangt, drückt die Feder den Vorsteuerschieber in eine weitere Schaltstellung, in der die beiden stirnseitigen Druckräume des Hauptsteuerschiebers mit Tank verbunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Wegeventil dahingehend zu verbessern, daß der Bauaufwand verringert und das Regelverhalten verbessert wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Da erfindungsgemäß auf die eine Seite des Hauptsteuerschiebers ein konstanter Druck wirkt und nur der im gegenüberliegenden Druckraum herrschende Druck gesteuert wird, reicht hierfür ein einziger Kolbenabschnitt am Vorsteuerschieber aus, der mit zwei Steuerkanten versehen ist, über die der zum Steuerdruckraum führende Kanal mit der Druckmittelquelle bzw. mit dem Tank verbunden wird. Diese Zweikantensteuerung für den Vorsteuerschieber bringt eine erhebliche Vereinfachung in der Herstellung mit sich. Um bei Stromausfall den Hauptsteuerschieber in die Mittelstellung zu bringen, wird der Vorsteuerschieber durch die Feder so verschoben, daß beide Druckräume des Hauptsteuerschiebers mit der Druckmittelquelle verbunden werden, wobei die eine Verbindung über die Zweikantensteuerung und die andere über den zusätzlichen Steg des Vorsteuerschiebers allein erfolgt, ohne daß am Vorsteuerschieber noch weitere Wege vorgesehen sein müssen.
Durch die Bauweise des Vorsteuerschiebers wird ferner das Regelverhalten verbessert. Mittels der Zweikantensteuerung läßt sich der Druck in dem Steuerdruckraum sehr feinfühlig regeln, da das Verhältnis zwischen Verstellweg und Druckänderung sehr günstig ist. Damit kann darauf verzichtet werden, die Regelstellung des Vorsteuerschiebers durch einen Lagegeber zu erfassen, um diesen Istwert zusätzlich in der Regelschaltung zu verarbeiten. Vielmehr wird zur Bildung der Regelgröße für die Ansteuerung des Proportionalmagneten des Vorsteuerventils allein die Stellung des Hauptsteuerschiebers als Istwert verwendet. Dadurch kann der Regelkreis vereinfacht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schnitt durch ein Hauptsteuerventil mit aufgesetztem Vorsteuerventil dargestellt ist.
Das Hauptsteuerventil 10 enthält in einem Gehäuse 11 einen Hauptsteuerschieber 12, bei dessen Verschiebung die Verbraucheranschlüsse A und B mit einer Druckmittelquelle P bzw. mit dem Tankanschluß T verbunden werden. Der Hauptsteuerschieber 12 taucht stirnseitig auf der einen Seite in einen Steuerdruckraum 13 und auf der anderen Seite in einen Druckraum 14, der als Zentrierraum dient. In beiden Druckräumen befinden sich Zentrierfedern 15 und 16 mit Federtellern 17 und 18, die den Hauptsteuerschieber 12 in der dargestellten Mittelstellung zentrieren, in der die Verbraucheranschlüsse A und B abgesperrt sind.
Die jeweilige Stellung des Hauptsteuerschiebers 12 wird mittels eines Taststiftes 19 an einen Wegaufnehmer 20 übertragen, in dem die Position des Hauptsteuerschiebers in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das als lstwert einem elektronsichen Regelkreis 22 zugeführt wird.
Auf der Seite des Druckraums 14 ist am Steuerschieber 12 ein Betätigungsschieber 24 vorgesehen, der im Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Kolbenabschnitte des Hauptsteuerschiebers ist. In der Zeichnung ist der Betätigungsschieber 24 fest verbunden mit dem Hauptsteuerschieber 12 dargestellt. Wahlweise kann der Betätigungsschieber 24 aber auch als getrennter Kolben ausgebildet sein, der mit seiner Stirnfläche 25 am Hauptsteuerschieber 12 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite 26 taucht der Betätigungsschieber 24 in eine weitere Druckkammer 28, die über einen Kanal 29 mit dem Vorsteuerdruckanschluß x verbunden ist. Falls das Vorsteuerventil 30 nicht mit dem Vorsteuerdruckanschluß x verbunden werden soll, sondern mit der Druckmittelquelle P, so muß auch die Druckkammer 28 an die Druckmittelquelle P angeschlossen werden.
Das Vorsteuerventil 30 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 31, einem Vorsteuerschieber 32 und einem proportional arbeitenden Elektromagneten 33, dessen Tauchanker 34 den Vorsteuerschieber 32 in der einen Richtung beaufschlagt, während in der Gegenrichtung der Vorsteuerschieber 32 von einer Feder 35 beaufschlagt ist.
Der Vorsteuerschieber 32 weist einen ersten Kolbenabschnitt 36 auf, an dem symmetrisch zwei besonders geformte Steuerfenster 37 und 38 eingearbeitet sind, deren Abstand zueinander gleich oder kleiner ist als die Breite der Steuerkammer 40. Über die Steuerfenster 37, 38 bzw. den Kolbenabschnitt 36 wird der zum Steuerdruckraum 13 führende Kanal 42 wahlweise mit der Vorsteuerdruckkammer 44 und über den Kanal 45 mit dem Vorsteuerdruckanschluß x oder mit einer mit dem Tankanschluß y verbundenen Entlastungskammer 46 verbunden.
Der Vorsteuerschieber 32 weist ferner einen Steg 48 auf. Schließlich ist die die Feder 35 aufnehmende Kammer über eine Längsbohrung 49 im Vorsteuerschieber 32 druckentlastet.
Die Wirkungsweise ist folgende: Der Vorsteuerschieber 32 ist im stromlosen Zustand des Elektromagneten 33 dargestellt, in dem die Feder 35 den Vorsteuerkolben 32 in die Schaltstellung verschoben hat, in der der Hauptsteuerschieber 12 in der Mittelstellung zentiert ist, die Verbraucheranschlüsse A und B also abgesperrt sind. In dieser Schaltstellung des Vorsteuerkolbens 32 ist die Vorsteuerdruckkammer 44 über den den Durchflußquerschnitt freigebenden Steg 48 mit dem zum Druckraum 14 führenden Kanal 52 verbunden und außerdem über das Steuerfenster 28 mit dem zum Druckraum 13 führenden Kanal 42. Die Druckkammer 28 ist über den Kanal 29 mit Vorsteuerdruck beaufschlagt, so daß in der dargestellten Lage alle Kammern 13, 14 und 28 den gleichen Vorsteuerdruck aufweisen und damit der Hauptsteuerschieber 12 in der Mittelstellung gehalten ist, in der aus Sicherheitsgründen die Verbraucheranschlüsse A und B abgesperrt sind.
Um den Vorsteuerschieber 32 in die neutrale Regelstellung zu bringen, muß der Elektromagnet 33 vom Schaltkreis 22 mit einem Signal angesteuert werden, das beim Sollwert 0 den Vorsteuerschieber 32 in die Regelmittelstellung bringt. In dieser Stellung ist der Vorsteuerschieber 32 entgegen der Darstellung in der Zeichnung nach rechts verschoben, wobei die Druckkammer 14 über den Kanal 52 mittels des Steges 48 gegenüber der Vorsteuerdruckkammer 44 abgesperrt, jedoch über den Kolbenabschnitt 54 des Vorsteuerkolbens 32 mit dem Tankanschluß y verbunden ist. Damit ist der Druckraum 14 druckentlastet.
Der Vorsteuerschieber 32 arbeitet in dieser Lage, in der in den Schaltkreis 22 der Sollwert 0 eingegeben ist, mit dem proportionalen Elektromagneten 33 als elektrohydraulisches Dreiwegeregelventil. Der auf die Stirnseite des Kolbenschiebers 12 wirkende Druck in der Steuerdruckkammer 13 wird über die Zwei-Kantensteuerung des Kolbenabschnittes 36 mittels der Steuerfenster 37 und 38 auf einem Niveau gehalten, das der Kraft entspricht, die der Vorsteuerdruck in der Druckkammer 28 auf die Seitenfläche des Betätigungssschiebers 24 wirkend ausübt.
Wird nun dem Regelkreis 22 ein anderer Sollwert als 0 vorgegeben, so wird die Zweikantensteuerung 37, 38 des Vorsteuerschiebers 32 entsprechend verstellt, so daß der Steuerdruckraum 13 mit der Vorsteuerdruckkammer 44 bzw. der Entlastungskammer 46 verbunden wird, wodurch die Verstellung des Hauptsteuerschiebers 12 erfolgt, bis dieser seine neue durch den Sollwert vorgegebene Position erreicht hat. Diese Position wird als Istwert an den Regelkreis 22 gegeben.

Claims

1. Elektrohydraulisches Wegeventil, bestehend aus einem Hauptsteuerventil, dessen Hauptsteuerschieber von in zwei stirnseitigen Druckräumen angeordneten Federn in der Mittelstellung zentriert ist, und einem mit einem Vorsteuerdruckanschluß und mit einem Tank verbundenen Vorsteuerventil, dessen Vorsteuerschieber von einem einzelnen Proportionalmagnet und gegensinnig von einer Feder beaufschlagt ist, wobei der Vorsteuerschieber aus einer neutralen Regelstellung nach beiden Seiten hin in eine erste und zweite Arbeitsstellung auslenkbar ist, in denen die Druckräume des Hauptsteuerschiebers mit dem durch den Vorsteuerschieber eingestellten Druck beaufschlagt bzw. druckentlastet werden, um die Druckmittelwege zwischen einer Druckmittelquelle, einem Verbraucher und dem Tank zu steuern, und wobei ferner der Vorsteuerschieber durch die Feder in eine weitere Schaltstellung bringbar ist, in der der Hauptsteuerschieber in der Mittelstellung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerdruckraum dienend nur ein Druckraum (13) des Hauptsteuerventils mit dem vom Vorsteuerschieber (32) eingestellten Druck in den Arbeitsstellungen beaufschlagt ist und der gegenüberliegende Druckraum (14) zum Tank hin entlüftet ist, und daß der Hauptsteuerschieber (12) entgegen dem in dem Steuerdruck raum (13) wirkenden Druck mit einer Kraft beaufschlagt ist, die dem Druck im Vorsteuerdruckanschluß (x) proportional ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Steuerdruckraum (13) gegenüberliegende Stirnfläche des Hauptsteuerschiebers (12) mit einem Betätigungsschieber (24) zusammenwirkt, der einen kleineren Durchmesser als der Hauptsteuerschieber aufweist, und daß der Betätigungsschieber (24) an ene Druckkammer (28) angrenzt, die mit dem Vorsteuerdruckanschluß (x) verbunden ist.

3. Wegeventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsschieber (24) fest mit dem Hauptsteuerschieber (12) verbunden ist.

4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Vorsteuerschieber Kolbenabschnitte zur Verbindung der zu den Druckräumen des Hauptsteuerschiebers führenden Anschlüsse mit dem Vorsteuerdruckanschluß bzw. mit mit dem Tank verbundenen Entlastungskammern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Steuerdruckraums (13) mit dem Vorsteuerdruckanschluß (x) bzw. mit einer Entlastungskammer (46) ein Kolbenabschnitt (36) mit gegenüberliegenden Steuerfenstern (37, 38) vorgesehen ist.

5. Wegeventil nach Anspruch 4, bei dem der Vorsteuerschieber zusätzliche Stege aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Steg (54) in der neutralen Regelstellung des Vorsteuerventils den dem Steuerdruckraum (13) gegenüberliegenden Druckraum (14) des Hauptsteuerventils mit dem Tank verbindet und der andere Steg (44) den Druckraum (14) gegen den Vorsteuerdruckanschluß (x) absperrt und in der weiteren Schaltstellung den Vorsteuerdruckanschluß (x) mit dem Druckraum (14) verbindet.