DE3629226A1 - Proportionales elektrohydraulisches drucksteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein proportionales elektrohydraulisches Drucksteuerventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bislang war es für die Messung des Druckes in einer Leitung oder dergleichen eines Systems, insbesondere hydraulischen Systems, notwendig, einen Druckfühler mittels einer geeigneten Rohrverbindung zu montieren und direkt den angezeigten Druck abzulesen. Wenn auch in diesem Fall keine Schwierigkeiten durch die Verwendung der Rohranordnung und dergleichen in der Funktion hervorgerufen werden, falls die nötigen Maßnahmen zuvor bewußt bei der Auslegung des Systems bedacht wurden, bedeuten doch die zusätzlichen Verbindungen eine Investition von zusätzlichen Geräteteilen und Arbeitskosten. Weiterhin ist in Anwendungsfällen, bei denen ein Bourdon-Druckmesser benutzt wird, dessen Lebensdauer unvermeidbar durch den Pumpdruck in dem System reduziert, zudem ist auch eine Verringerung der Zuverlässigkeit gegeben, schließlich ist das Auftreten von Ablesefehlern nicht zu vermeiden. Ähnliche Nachteile treten auf bei Anlagen mit einem Druckdetektor für verschiedene Steuerfunktionen.

Weiterhin wird bei konventionellen proportionalen elektrohydraulischen Pilot-Überdruckventilen und dergleichen das Ventil in einer offenen Regelschleife eingesetzt, die nicht in eine elektrische Regelschleife mit Rückkopplung einbezogen ist, dadurch sind seine Eigenschaften naturgemäß begrenzt durch strukturelle Gründe des Ventils und dergleichen. Beispielsweise wird die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Hysterese-Eigenschaften zwangsläufig durch Änderungen des Gleitwiderstandes des Ventils verändert und ist die Verbesserung der Antwortfunktion des Ventils auf einen stufenförmigen Eingangssprung begrenzt, selbst wenn die geometrische Auslegung des Ventils und die Zeitkonstante des proportionalen Solenoids geändert werden. In diesen Fällen ist es daher gängige Praxis, eine Steuerung mit geschlossener Schleife auszubilden oder die Steuerung so auszuführen, daß die mechanischen Teile des Ventils in den Rückkopplungskreis einbezogen sind und daß eine Verstärkungsregelung, eine Kompensation von Phasenvoreilung oder dergleichen mit Hilfe einer elektrischen Kraft durchgeführt wird, wobei die Eigenschaften verbessert werden. Bei einer geschlossenen Steuerschleife wird die Konstruktion aber im Vergleich zur Anordnung eines Drucksensors, der Verdrahtung für das Ausgangssignal usw. sehr groß.

Vordringliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein proportionales, elektrohydraulisches Drucksteuerventil mit einem Drucksensor anzugeben, das die Nachteile der vorbekannten Drucksteuerventile vermeidet, keine Anordnung von Verbindungen für die Druckmessung notwendig macht, die Notwendigkeit eines Montagefreiraumes für eine Druckmeßkapsel vermeidet und die Auslegung eines geschlossenen Regelkreises beträchtlich vereinfacht.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst und die genannten Nachteile des Standes der Technik werden vermieden durch ein verbessertes proportionales elektrohydraulisches Drucksteuerventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit, eine Auslaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit und ein zwischen diesen Öffnungen angeordnetes Ventil zur Steuerung des Druckes an der Einlaßöffnung und ferner eine proportionale Kolbeneinrichtung aufweist, die eine Kraft bewirkt, die proportional zu einem Eingangsstrom ist, der der Einstellung des gesteuerten, am Ventil wirkenden Druckes entspricht. Ein Druckmeßkanal ist im Ventilgehäuse vorgesehen und ein Drucksensor ist im Ventilgehäuse untergebracht. Er erfaßt den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckmeßkanal und gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Druckmeßkanal direkt mit der Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit verbunden. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel hat das Ventilgehäuse eine Druckmeßöffnung, die mit dem Druckmeßkanal kommuniziert und der Druckmeßkanal ist sowohl von der hydraulischen Einlaßöffnung als auch den Auslaßöffnungen separiert. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine mit dem Druckmeßkanal kommunizierende Druckmeßöffnung vorgesehen, der Druckmeßkanal und die Einlaßöffnung sind miteinander über einen Kanal verbunden, dessen Öffnungsquerschnitt begrenzt ist.

Der Drucksensor ist vorzugsweise ein Halbleitersensor. Im Falle von beispielsweise einem Überdruckventil bewirkt der Drucksensor den Nachweis des Hauptdruckes durch Erfassen des hydraulischen Flüssigkeitsdruckes im Druckmeßkanal, der mit der Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit kommuniziert. Der Ausgang des Druckmessers wird als ein Druckmeßeingangssignal an einen Druckanzeiger oder eine Regelvorrichtung gelegt. Beispielsweise kann eine Anzeigevorrichtung mit Digitalanzeige des Druckwertes in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Drucksensors auf einer Box für elektrische Teile des Ventils montiert sein.

Durch Einfügen eines kleinen Drucksensors in das Ventilgehäuse ist es möglich, elektrisch einen Drucksteuersignalausgang vom Ventil selbst nach außen hin zu haben, mit dem Erfolg, daß die hierfür benötigten Anschlußdrähte, beispielsweise zusammen mit den Anschlußdrähten für die Magnetspule usw., zu den Anschlüssen der Box für die elektrischen Teile, die an der Kolbeneinrichtung festgelegt ist, geführt werden können. Weiterhin ist es auch möglich, in der Box für die elektrischen Teile einen Leistungsverstärker anzuordnen, der den Eingangsstrom der Kolbenanordnung steuert, oder die Druckanzeige auf der Box für die elektrischen Teile anzuordnen. Es besteht daher keine Notwendigkeit, irgendwelche äußeren Anschlußdrähte und Verbindungsleitungen für Drucksteuer- und Druckmeßaufgaben vorzusehen, es wird kein Montagefreiraum für den Drucksensor benötigt. In Übereinstimmung mit der Erfindung erlaubt es die Anordnung einer separaten Druckmeßöffnung im Ventilgehäuse, den Flüssigkeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit zu messen, die diese Öffnung erreicht. Weiterhin wird durch die Trennung des Druckmeßkanals von der Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit des Ventils ermöglicht, das erfindungsgemäße Ventil separat als geschlossene Regelschleife einzusetzen, die den erfaßten Druckwert als Rückkopplungssignal benutzt. Es ist auch möglich, den Ausgang des Drucksensors zu überwachen oder ihn an eine Digitalanzeige anzulegen, um den Druckwert in numerischer Darstellung zu erhalten. Wenn der Druckmeßkanal und die Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit durch einen Kanal verbunden sind, dessen Durchlaßquerschnitt durch eine Hülse begrenzt ist, die die beiden voneinander trennt, indem beispielsweise das erfindungsgemäße Ventil als ein Pilotventil eines Überdruckventils mit ausbalanciertem Kolben eingesetzt wird, ist es möglich, eine einzigartige, geschlossenschleifige Regelung mit diesen Ventilen zu erreichen.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung und im Hinblick auf die Ermöglichung einer Konstruktion eines geschlossenen Regelkreislaufs mit dem Ventil selbst im Vergleich zu der zuvor erwähnten Konstruktion, wird ein proportionales elektrohydraulisches Drucksteuerventil vorgeschlagen, das einen Ventilkörper mit einer Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit, einer Auslaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit, ein Hauptventil, das die Drucksteuerung zwischen diesen beiden Einlässen übernimmt und ein Pilotventil zur Steuerung eines Pilotdruckes, der auf das Hauptventil einwirkt, proportionale Kolbeneinheiten für das Anlegen einer Kraft, die proportional dem Eingangsstrom für die Einstellung des Pilotdruckes ist, an das Pilotventil, einen Leistungsverstärker für die Steuerung des Eingangsstromes der Kolbeneinheit, einen Druckmeßkanal im Ventilgehäuse, durch den die Hydraulikflüssigkeit eingeleitet wird, die einen Druck hat, der vom Hauptventil gesteuert ist, einen Drucksensor für die Erfassung des Druckes der Hydraulikflüssigkeit im Druckmeßkanal innerhalb des Ventilgehäuses zur Erzeugung eines elektrischen Signals und einen Rückkopplungskreis für den Vergleich des Ausgangssignals des Drucksensors mit einem äußerlich angelegten Steuersignal zur Erzeugung eines Differenzsignals und Anlegen dieses Signals an den Leistungsverstärker hat.

In diesem Fall bildet das Ventil selbst eine geschlossene Regelschleife, die den vom Druckfühler innerhalb des Ventilgehäuses erfaßten Druck als ein Rückkopplungssignal benutzt und das elektrische Eingangssignal einerseits und den hydraulischen Auslaßdruck des Ventils andererseits umfaßt. Es ist daher in der praktischen Anwendung lediglich notwendig, das Steuersignal über äußere Einstellmittel anzulegen und die Regelgenauigkeit des hydraulischen Systems kann durch das Ventil selbst verbessert werden. Weiterhin kann die gewünschte Befestigungseinrichtung für das Ventil usw. in praktisch derselben Größe und in derselben Gestalt wie beim konventionellen Ventil für geschlossene Regelschleifen realisiert werden und es besteht keine Notwendigkeit für spezielle Druckmeßleitungen innerhalb des Systems. Weiterhin ist es möglich, von den Ausgangsklemmen ein Signal für Fehlerdiagnose des Steuerventils in Abhängigkeit vom Ausgangswert des integralen Drucksensors abzugeben und es ist weiterhin möglich, eine ausfallsichere Funktion zu erhalten, indem das Differenzsignal der Schleife benutzt wird.

Die oben genannten und weiteren Ziele und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung werden besser verständlich und offenkundiger unter Bezugnahme der folgenden, detaillierten Beschreibung, die im Zusammenhang mit der Zeichnung erfolgt. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3a eine teilweise Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Frontansicht einer Box für elektrische Teile von außen,

Fig. 5 eine Ansicht der rechten Seite der Box für elektrische Teile,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Box für elektrische Teile, bei der zur Darstellung des Inneren die obere Abdeckung entfernt ist,

Fig. 7 eine Ansicht der linken Seite, gezeigt ist nur das Gehäuse des Verstärkers, das den Hauptbereich der Box für elektrische Teile ausmacht,

Fig. 8 ein Diagramm des Systems eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 9 einen Längsschnitt der Konstruktion der prinzipiellen Teile des dritten Ausführungsbeispiels und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Längsschnitt und eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel hat ein proportionales elektrohydraulisches Überdruckventil, in dem ein Ventilteil 11 angetrieben und gepreßt wird gegen einen Sitz 12 in einem Ventilgehäuse 1 durch einen bewegbaren Kolben 15 eines elektrohydraulischen Solenoidkolbens 14 mittels einer Feder 13.

Eine Box 16 für elektrische Teile mit einem darin befindlichen Verstärker ist auf dem oberen Teil des Solenoidkolbens 14 befestigt, die Box 16 hat verschiedene Anschlußklemmen 17, die in ihren oberen Bereichen angeordnet sind, eine in der oberen Abdeckung 7 befindliche digitale Anzeigeeinheit, die oberhalb der Anschlüsse 17 montiert ist und als Abdeckung für die Box 16 dient und eine Digitalanzeige 18, die in der oberen Oberfläche der Abdeckung 7 untergebracht ist.

Das Ventilgehäuse 1 hat eine Einlaßöffnung 19 und eine Auslaßöffnung 20 für Hydraulikflüssigkeit. Weiterhin ist in seinem Inneren ein Druckmeßkanal 21 ausgebildet, der mit der Einlaßöffnung 19 für Hydraulikflüssigkeit kommuniziert und zu einem Loch 22 für die Aufnahme eines Sensors 2 offen ist. Ein Sensorhalter 3, der einen Drucksensor 2 vom Typ Halbleitersensor umfaßt, ist durch einen O- Dichtring in die Öffnung 22 für die Aufnahme des Sensors eingesetzt, der druckempfindliche Bereich des Druckfühlers 2 ist so angeordnet, daß er zum Druckmeßkanal 21 hinweist. Der Sensorhalter 3 wird positioniert und fixiert von hinten durch einen Stecker 4 und ein Einrastteil 5, das zwischen diesem und der Innenwand der Aufnahmeöffnung 22 angeordnet ist und gleichzeitig verhindert, daß die Sensoranordnung unter dem Druck der Hydraulikflüssigkeit aus der gezeichneten Position heraus bewegt werden kann. Weiterhin sind der Sensorhalter 3 und der Stecker 4 jeweils mit Ausnehmungen 24, 25 versehen, die Verbindungsleitungen des Drucksensors 2 innerhalb des Ventilgehäuses 1 aufnehmen. Um eine Ausrichtung zwischen den Ausnehmungen 24 und 25 zu erreichen, ist die Befestigung des Steckers 4 im Ventilgehäuse 1 durch das ringförmige Einrastteil ausgeführt, das eine Rotation des Steckers 4 zuläßt. Ein Verbinder 8 ist vorläufig an den vorderen Enden der Verbindungsleitungen des Drucksensors 2 befestigt, der Verbinder 8 ist in seiner Längsrichtung über einen unteren Vorsprung 26 fixiert, der gegen das Ventilgehäuse 1 durch eine Flachstahlfeder 6 gedrückt wird. Der Verbinder 8 ist vertikal fixiert durch die Innenwände einer Ausnehmung des Ventilgehäuses 1 und seitlich gehalten (in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Zeichnung) durch Einpressen der abgeschnitten und nach oben abgewinkelten Bereiche des Flachstahldruckteils 6 gegen die äußeren Seiten des Verbinders 8.

Bei dieser Konstruktion wird die Hydraulikflüssigkeit, die in die Einlaßöffnung 19 für Hydraulikflüssigkeit hineinfließt, auf einen gegebenen Druck durch das Ventilteil 11 eingestellt und wird auch an den Druckerfassungsbereich (Diaphragma) des Drucksensors 2 durch den Druckmeßkanal 21 angelegt, wobei die Verformung des Sensors in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt wird. Dieses Signal des Drucksensors 2 wird durch den Verbinder 8 und einen Anschlußstift 9, der einstückig mit einer Solenoidspule 10 geformt ist, in die Box 16 für die elektrischen Teile geleitet, wobei das Signal an einen speziellen Anschluß der Anschlüsse 17 und die Digitalanzeige in der oberen Abdeckung 7 angelegt wird. Letztere erhält das Ausgangssignal des Drucksensors 2 und gibt es an einem Anzeigefenster 18 als Druckwert an.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Einsatz eines kleinen Drucksensors 2 im Ventilgehäuse 1 und die Anordnung einer Druckanzeige in der Abdeckung 7 den Effekt, ein Ventil mit Druckanzeigefunktion zu erhalten und dabei die Anzeige in Form einer numerischen Anzeige durchzuführen, wodurch die Ablesung sehr vereinfacht wird. Weiterhin wird durch den Anschluß 17 für das Druckausgangssignal ermöglicht, ein Signal für den Druckmeßwert vom Drucksensor 2 nach außen abzugeben, dieses Druckmeßsignal kann genutzt werden, um eine äußere Anzeige zu betreiben oder für andere Steuerfunktionen. Da der Drucksensor 2 in dem Sensorhalter 3 angeordnet ist, ist der Einsatz und die Montage sowie Demontage des Drucksensors 2 vereinfacht. Die Anordnung eines kleinen Verbinders 8 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Solenoidkolben 14 für die Zuleitung des Signals vom Drucksensor 2 hat nicht nur den Vorteil, daß die Wartung vereinfacht wird, sondern auch daß intern die Anschlußleitungen geordnet werden, wodurch diese nicht zur Außenseite hin freiliegen. Hierdurch wird vermieden, daß Probleme wie ein Bruch der Anschlußleitungen auftreten, die äußere Erscheinung wird verbessert.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. In dieser Figur ist in einem Ventilgehäuse 1 ausgebildet eine Einlaßöffnung 19 für Hydraulikflüssigkeit, eine Auslaßöffnung 20 für Hydraulikflüssigkeit und eine Druckmeßöffnung 27. Separat innerhalb des Ventilgehäuses 1 ist ein Druckmeßkanal 21 ausgebildet, der mit der Druckmeßöffnung 27 kommuniziert und von der Einlaßöffnung 19 für Hydraulikflüssigkeit durch einen Stopfen 28 abgetrennt ist. Er geht in die Öffnung 22 für die Aufnahme des Sensors über. In einem anderen Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 3a, hat der Stopfen 28 eine kleine Durchgangsöffnung 28 a. Ansonsten ist die weitere Konstruktion dieselbe wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Bei dieser Anordnung wird die hydraulische Flüssigkeit, die durch die Einlaßöffnung 19 einfließt, durch das Ventilteil 11 auf einen gewissen Druck gesetzt. Andererseits wird an der Druckmeßöffnung 27 der hydraulische Druck in einem gewünschten Teil des hydraulischen Kreislaufs erfaßt und an den druckempfindlichen Teil (Diaphragma) des Drucksensors 2 durch den Druckmeßkanal 21 geleitet. Die Verformung des Sensors führt zu einem elektrischen Ausgangssignal.

Beispielsweise kann eine geschlossene Regelschleife für das Steuerventil erzielt werden, indem der Primärdruck zur Druckmeßöffnung 27 geleitet wird und das Druckmeßsignal des Drucksensors 2 durch den Verstärker in der Box 16 aufbereitet wird. Das Steuerventil kann auch einfach in ein Ventil mit offener Regelschleife umgewandelt werden, indem die Spezifikationen des Verstärkers innerhalb der Box 16 geändert werden.

Nach dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf Grund der Tatsache, daß der Drucksensor im Ventil selbst angebracht ist und das Ventil mit seiner eigenen Druckmeßöffnung ausgerüstet ist, eine spezielle Verbindung für Druckmessung innerhalb des Systems nicht notwendig. Eine Druckerfassung am drucksteuernden Teil des Systems wird allein durch das Drucksteuerventil nach diesem Ausführungsbeispiel möglich. Das resultierende Druckmeßsignal kann effektiv für die Erstellung einer geschlossenen Regelschleife des Steuerventils eingesetzt werden, wobei eine Druckanzeige in numerischer Form oder verschiedene Kontrollinformationen oder Zustandsdiagnose möglich sind. Weitere größere Verbesserungen werden im Hinblick auf das Anfallen von Fehlern und auf die Lebensdauer gegenüber Anwendungsfällen mit Bourdon-Rohren als Druckmesser erzielt. Weiterhin kann das Drucksteuerventil nach diesem Ausführungsbeispiel als Überdruckventil mit Druckausgleichskolben oder als Pilotüberdruckventil für ein Druckminderungsventil eingesetzt werden. Das Pilotventil nach diesem Ausführungsbeispiel kann mit einem Überdruckventil durch eine Lüftungsregelungsleitung verbunden werden, wodurch ebenfalls eine geschlossenschlaufige Regelung möglich ist und die Wirkung durch Verbesserung der Regelgenauigkeit erhöht wird.

Die Box 16 für die elektronischen Teile, die jeweils in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, nimmt den Regelverstärker auf und bildet einen Leistungsverstärker. Die Auslegung dieses Gehäuses zeigt einige Vorteile, die im folgenden beschrieben werden.

Bislang wurde der Leistungsverstärker eines proportionalen elektrohydraulischen Drucksteuerventils normalerweise als ein Bestandteil einer Kontrolleinheit in dieser und damit separat vom hydraulischen Steuerventil angeordnet. In diesen Fällen ist der Verstärker selbst häufig offen und wird an der Frontplatte befestigt, es wird praktisch nicht berücksichtigt, daß er wasserfest und staubgeschützt ist.

Wenn ein derartiger Leistungsverstärker angeordnet und eingesetzt wird als ein Teil eines elektrohydraulischen Drucksteuerventils, so sind eine Reihe von Problemen zu lösen, beispielsweise Begrenzungen hinsichtlich seiner Abmessungen und hinsichtlich der Wärmeabfuhr, sowie die Betriebs- und Arbeitseigenschaften hinsichtlich Montage, Zusammenbau, Wartung und Inspektion.

Um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, hat die Box 16 für die elektrischen Teile, die einen Leistungsverstärker für das elektrohydraulische Steuerventil nach diesem Ausführungsbeispiel aufnimmt, ein Gehäuse mit dreiteiliger Struktur, das eine Bodenabdeckung 30 aufweist, die fest am Montagebereich des Kontrollventils einschließlich der Solenoidteile 14 usw. befestigt ist, ein Verstärkergehäuse 35, das die vier Wände des Hauptbereichs ausmacht und auf der Bodenplatte 30 für die Aufnahme von Anschlüssen 17 montiert ist, einen Bereich für einen Leistungsverstärker 40 usw. und eine obere Abdeckung 7, die abnehmbar ist und die Öffnung im Oberteil des Verstärkergehäuses 35 abschließt, wie in den Fig. 4 bis 7 gezeigt ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkergehäuse 35 aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweise Aluminium formgespritzt und hat einen Montagebereich, der für einen thermischen Kontakt mit den wärmeabgebenden Bereichen des Verstärkers zur Verteilung der Wärme in diesen Bereichen geeignet ist. Das Verstärkergehäuse 35 hat weiterhin abstrahlende Rippen an seiner Außenfläche und ausschließliche Löcher 39 für eine direkte Montage der Verstärkeranordnungen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die wärmeabstrahlenden Einrichtungen, die direkt am Verstärkergehäuse 35 zur Wärmeableitung montiert sind, fest an einer gedruckten Leiterplatte 34 A oder 34 B innerhalb des Verstärkergehäuses 35 befestigt und auf diese Weise werden die gedruckten Leiterplatten fest mit dem Verstärkergehäuse 35 verbunden.

Die Bodenplatte 30 hat an ihrer untereren Oberfläche Ausnehmungen 33, durch die eine Luftschicht zwischen ihr und dem Montagebereich des Kontrollventils erhalten wird. Wie in Fig. 1 oder 3 gezeigt ist, hat das Verstärkergehäuse 35 innenseitige winkelartige Vorsprünge 41, die im wesentlichen auf der mittleren Höhe angeordnet sind und als Befestigung für die gedruckten Leiterplatten dienen. Diese werden übereinander an den Projektionen 41 über Abstandsteile 45 gehalten. Durchgehende Schrauben 36 sind durch die gedruckten Leiterplatten 34 A und 34 B, die Abstandsteile 45 und die Vorsprünge 41 gesteckt und greifen in Gewinde der Bodenplatte 30, wodurch die gedruckten Leiterplatten 34 A und 34 B sicher festgehalten und das Verstärkergehäuse 34 und die Bodenplatte 30 zusammengehalten werden. Die Anschlüsse 17, Steller 42 a und 42 b, eine Sicherung 43 usw. sind auf der Leiterplatte 34 a angeordnet und der Verstärker 40, mit einem Hybrid-IC, eine Anzahl diskreter Bauelemente usw., und ein Verbinder 38 für die Herstellung von Verbindungen zum Solenoidkolben 14 des Kontrollventils sind auf der anderen Leiterplatte 34 B untergebracht. Die Leiterplatten 34 A und 34 B sind elektrisch über Verbinder lösbar verbunden, diese sind nicht gezeigt.

Das Verstärkergehäuse 35 ist beispielsweise ein rechteckförmiges rohrartiges Teil aus spritzgegossenem Aluminium, das aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Seine Außenwände haben eine große Anzahl von Abstrahlungsrippen, so daß die effektive wärmeabstrahlende Fläche vergrößert wird und dabei das Gehäuse 35 formmäßig kompakt bleibt und ausgezeichnete wärmeabführende Eigenschaften hat. Das Verstärkergehäuse 35 hat Löcher 39, die in entsprechenden Positionen (Fig. 7) angeordnet sind, so daß die Wärmequellen der wärmeerzeugenden Teile, beipsielsweise Leistungstransistoren usw., die auf der Leiterplatte 34 B angeordnet sind, an ihren Befestigungsplatz mittels eines Dichtmaterials geschraubt sind, das ein adhäsives Material oder dergleichen ist und auf diese Weise sind die Wärmequellen der wärmeerzeugenden Teile direkt am Verstärkergehäuse 35 befestigt, wobei zugleich die Leiterplatte 34 B gehalten wird.

Wenn die Leiterplatten 34 A und 34 B angeordnet und auf diese Weise an ihrem Platz fixiert sind, macht das Verstärkergehäuse 35 den Eindruck eines einzigen Bauteils.

Der Leistungsverstärker ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf der gekrümmten Außenfläche der Kolbenanordnung des proportionalen elektrohydraulischen Drucksteuerventils montiert. Er ist an dem Solenoidkolben 14 befestigt durch Verschrauben der Bodenabdeckung 30 durch eine Dichtung 49 C, wie sie in Fig. 1 oder 3 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Verschraubung erreicht durch die Verwendung von Bolzen 44, die in den Solenoidkolben 14 von der Seite der Bodenabdeckung 30 geschraubt sind und durch Bolzen 46 erreicht, die in die Seite des Kolbens eingebettet sind. Die Bodenabdeckung 30 hat, wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, an ihrer unteren Oberfläche einen Sattelbereich 32, der eine konkav gekrümmte Oberfläche 31 aufweist, die mit dem Kurvenverlauf der äußeren gekrümmten Oberfläche der Kolbenanordnung 14 konform verläuft. Dieser Sattelbereich 32 hat kreuzweise Ausnehmungen 33, durch die eine wärmeisolierende Luftschicht zum Zwecke der Begrenzung der Wärmeübertragung von dem Solenoidkolben erhalten wird, hierdurch wird der Kontaktbereich zwischen der Bodenabdeckung 30 und dem Solenoidkolben 14 verringert. Weiterhin hat, wie aus den Fig. 1 oder 3 ersichtlich ist, die Bodenabdeckung 30 eine Öffnung 47, in der der Verbinder 38 angeordnet ist, dieser ist mit der Spule der Solenoidanordnung 14 in der Öffnung 47 verbunden.

Beim Zusammenbau wird, nachdem die Bodenabdeckung 30 auf den Solenoidkolben 14 geschraubt wurde, die Ringdichtung 49 B über die obere äußere Peripherie der Bodenabdeckung 30 angeordnet und die Spule des Solenoidkolbens 14 wird mit dem Verbinder 38 des Verstärkergehäuses 35 verbunden. Anschließend wird das Verstärkergehäuse 35 auf die Bodenabdeckung 30 gesetzt und es wird zusammen mit den gedruckten Schaltungsplatten 34 A und 34 B mittels der durchgehenden Schrauben 36, wie oben erwähnt, an der Bodenplatte 30 befestigt. Als Ergebnis wird der Ausgang des Leitungsverstärkers 40 mit der Spule des Solenoidkolbens 40 durch den Verbinder 38 verbunden. In diesem Fall, wie er in den Fig. 1 oder 3 gezeigt ist, sind die Schrauben 36 für die Befestigung des Verstärkergehäuses 35 und der Bodenabdeckung 30 gemeinsam an der Innenseite des Verstärkergehäuses 35 angeordnet. Dadurch wird verhindert, daß sie nach außen vorstehen, wenn die obere Abdeckung 7 (Druckanzeige) über das Verstärkergehäuse 35 angeordnet wird.

Die obere Abdeckung 7 ist mit dem oberen Teil des Verstärkergehäuses 35 über eine Ringdichtung 49 A mittels Schrauben 29 verbunden. Die Verbindung der elektrischen Leitung zum Verstärkergehäuse 35 wird mittels eines Flansches 37 des Verstärkergehäuses 35 erreicht, der einen die Leitung aufnehmenden Gewindebereich ausreichender Abmessungen hinsichtlich Tropfwasser-Dichtheit hat. Der Flansch 37 ist so ausgelegt, daß er ausreichende Abmessungen hat, um einen wasserdichten Verbinder aufzunehmen.

Die obere Abdeckung 7 kann durch eine andere Abdeckung unterschiedlicher Konstruktion mit einem beträchtlichen Maß an freier Gestaltung und unterschiedlichen anderen Ausgestaltungen ersetzt werden, die von einer einfachen Abdeckung bis zu einer Abdeckung mit einem Anzeigefenster 18 einer Digitalanzeige reichen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Der Ersatz kann je nach Wunsch erfolgen.

Während in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Sattelbereich 32 der Bodenabdeckung 30 an der unteren Oberfläche in eine konkav gekrümmte Oberfläche in Übereinstimmung mit der gekrümmten Außenfläche des Solenoidkolbens 14 geformt ist, kann die untere Oberfläche des Sattels 32 auch einen flachen Verlauf haben in Fällen, in denen der Solenoidkolben 14 eine flache Außenfläche hat oder die Bodenabdeckung 30 auf einen flachen Bereich montiert wird, wie im Fall eines separat montierten Leistungsverstärkers 40.

Wie oben beschrieben wird auf Grund des dreiteilig ausgebildeten Gehäuses, das ein Verstärkergehäuse mit verbesserten Wärmeableiteigenschaften hat, bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Vorteil erreicht, daß ein kompakter Leistungsverstärker in wassergeschützter und geschlossener Ausführung auf dem oberen Bereich des Solenoidkolbens 14 des proportionalen elektrohydraulischen Drucksteuerventils montiert werden kann, mit dem Erfolg, daß Platz auf der Seite des Bedienungsfeldes gespart wird und daß nicht so viel Fachwissen notwendig ist, um die elektrischen Verbindungen zu einem separat angeordneten Leistungsverstärker herzustellen. Hierdurch ist es möglich, ein proportional gesteuertes Ventilsystem aufzubauen, bei dem lediglich die Verbindung zwischen einer Stromquelle und einer Versorgung für Steuersignale seitens des Benutzers anfallen.

In Fig. 8 ist ein schematisches Schaltbild der grundsätzlichen Auslegung eines elektrohydraulischen proportionalen Überdruckventils nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In der Figur hat das Überdruckventil 115 eine proportionale Solenoidkolbeneinheit 112, eine Drucksteuereinheit ist zwischen einem Druckport 106 und einem Tankport 114 ausgebildet, so daß der hydraulische Druck an dem Druckport 106 geregelt wird auf einen Druck, der proportional ist zum Wert des Eingangsstromes der Solenoideinheit 112. Ein Drucksensor 104 erfaßt den hydraulischen Druck am Druckport 106 innerhalb des Ventils und durch einen Druckmeßkanal 170. Sein elektrisches Ausgangssignal wird zum invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 133 nach Verstärkung durch einen Sensorverstärker 132 gegeben. Der nicht invertierende Eingang des Differenzverstärkers 133 erhält ein vorgegebenes Drucksteuersignal S beispielsweise von einem äußeren (nicht dargestellten) Bedienungsfeld. Der Differenzverstärker 133 liefert an seinem Ausgang ein Signal Δ V, das der Differenz zwischen dem vorgegebenen Eingangswert oder Kommandosignal S und dem Rückkopplungssignal oder dem Druckwertsignal entspricht. Das Differenzsignal Δ V wird einem Leistungsverstärker 131 zugeleitet, der wiederum die Spule der Solenoidkolbeneinheit 112 mit einem Ausgangsstrom versorgt, der dem Wert nach dem Eingang entspricht.

Fig. 9 zeigt in größerem Detail die prinzipiellen Teile der Konstruktion gemäß Fig. 8.

In Fig. 9 hat das Ventilgehäuse des Überdruckventils nach diesem Ausführungsbeispiel einen Hauptgehäuseteil 101, eine Zwischenplatte 102 und einen Pilotkörper 103. Diese Teile werden miteinander über Durchgangsbolzen oder dergleichen, die nicht dargestellt sind, verbunden. Das Hauptgehäuseteil 101 umfaßt den Druckport 106 und den Tankport 114. Ein Hauptventilteil 105 wird durch eine Feder 121 vorbelastet, wodurch ein Drucksteuerbereich 120 zwischen den Ports 106 und 114 geschaffen wird. Der Pilotkörper 103 umfaßt ein Pilotventilteil 110, einen Pilotventilsitz 111 und ein Sicherheitsventil 116. Das Pilotventilteil 110 wird gegen den Pilotventilsitz 111 unter einer kontrollierten Kraft über die proportionale Kolbeneinheit 112 gedrückt, dabei wird der hydraulische Druck (Pilotdruck) in einer Pilotdruckkammer 117 geregelt, die mit einer Federkammer 109 des Hauptventilteils 105 kommuniziert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Druckmeßkanal durch eine Druckleitung 117 im Hauptteil 101 ausgebildet. Ein Kanal 172 in der Zwischenplatte 102 und ein Kanal 173 im Pilotventilkörper 103 sowie ein Drucksensor 104 in Halbleiterausführung sind im Hauptteil 103 angeordnet, wodurch der hydraulische Druck im Kanal 173 innerhalb des Pilotgehäuses erfaßt wird. Der Primärdruck des Druckports 106 wird auf den druckempfindlichen Bereich (Diaphragma) des Drucksensors 104 durch die Druckmeßkanäle 171 bis 173 geleitet. Zur gleichen Zeit wird er in die Pilotdruckkammer 117 durch eine Öffnung 108 gerichtet, wodurch das Hauptventilteil 105 hydraulisch ausgewogen belastet ist.

In der Ausführung gemäß Fig. 9 kann die Ausgangsleitung (nicht dargestellt) des Drucksensors 104 von innerhalb des Pilotkörpers 103 in eine Verstärkerbox 113 durch die Kolbeneinheit 112 geführt werden, so daß das äußere Erscheinungsbild verbessert wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein Druckmeßsignal in die Verstärkerbox 113 durch eine Leitung eingeführt wird, die an der Außenseite des Ventils exponiert ist. Zudem wird auch der Möglichkeit von Ausfällen, wie durch Bruch der Leitungen, entgegengewirkt. Die zuvor erwähnten Hauptverstärker 131, Sensorverstärker 132, Differenzverstärker 133 usw. sind innerhalb der Verstärkerbox 113 angeordnet. Es ist auch möglich, weitere andere zusätzliche Funktionen wie beispielsweise die Ausgabe eines Alarmsignals aus einem äußeren Verbindungsanschluß vorzusehen, wenn die Schleifendifferenzspannung Δ V, die innerhalb der Verstärkerbox erfaßt wird, einen unnormalen Spannungswert hat. Hierdurch wird eine ausfallsichere Funktion für die Entlastung des Steuerventils in Abhängigkeit von einem derartigen Alarmsignal erreicht und durch die äußeren Anschlußklemmen ein Drucksignal für äußere Steuerzwecke abgegeben.

Fig. 10 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9. In dieser Ausführung ist ein Drucksensor 204 an der Innenseite einer Zwischenplatte 202 angeordnet. Die verbleibende Konstruktion ist dieselbe wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird, indem die Zwischenplatte 102 (Fig. 9) separat gebildet ist und keinen Drucksensor hat, erreicht, daß dasselbe Hauptteil und derselbe Pilotkörper für Ventile mit geschlossener Regelschleife und für Ventile mit offener Regelschleife benutzt werden kann.

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird ersichtlich, daß bei diesem Ausführungsbeispiel auf Grund der Tatsache, daß ein geschlossener Regelkreis durch das Ventil selbst aufgebaut werden kann, Effekte auftreten, durch die keine Gefahr der Komplizierung der Auslegung eines hydraulischen Systems auftritt. Die Regelgenauigkeit des Systems kann einfach verbessert werden. Das Aufnahmeteil für das Ventil kann dasselbe wie bei normalen Ventilen für offenschlaufige Kreise sein und dadurch kann ein offenschlaufiges Regelsystem in eine geschlossene Regelschleife umgewandelt werden, indem einfach das Ventil ausgetauscht wird. In diesem Fall wird das Steuersystem mit geschlossener Schleife in das Ventil selbst einbezogen, wodurch es möglich ist, das Ventil ohne ein hohes Maß an Fachkenntnis einzusetzen.

Claims (15)

1. Proportionales elektrohydraulisches Drucksteuerventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Einlaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit, eine Auslaßöffnung für Hydraulikflüssigkeit und ein zwischen diesen Öffnungen angeordnetes Ventil zur Steuerung des Druckes an der Einlaßöffnung und ferner eine proportionale Kolbeneinrichtung aufweist, die eine Kraft bewirkt, die proportional zu einem Eingangsstrom ist, der der Einstellung des gesteuerten, am Ventil wirkenden Druckes entspricht, gekennzeichnet durch
- einen Druckmeßkanal (21; 171, 172, 173), der im Ventilgehäuse (1; 101, 102, 103) vorgesehen ist und
- einen Drucksensor (2; 104; 204), der im Ventilgehäuse untergebracht ist, den Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckmeßkanal (21; 171, 172, 173) erfaßt und ihn in ein elektrisches Signal umsetzt.

2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßkanal (21) direkt mit der Einlaßöffnung (19) für Hydraulikflüssigkeit kommuniziert.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßkanal (21) sowohl von der Einlaßöffnung (19), als auch von der Auslaßöffnung (20) für Hydraulikflüssigkeit separiert ist, und daß eine Druckmeßöffnung (27), die mit dem Druckmeßkanal (21) kommuniziert, im Ventilgehäuse vorgesehen ist.

4. Drucksteuerventil nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßkanal (21) mit der Einlaßöffnung (19) für Hydraulikflüssigkeit über einen Kanal verbunden ist, dessen Durchlaß durch eine Blende (28) begrenzt ist, und daß eine mit dem Druckmeßkanal (21) kommunizierende Druckmeßöffnung (27) im Ventilgehäuse vorgesehen ist.

5. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (2, 102, 204) einen Halbleiterdrucksensor aufweist.

6. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Leistungsverstärker (40, 131) für die Steuerung des Eingangsstromes des Solenoidkolbens (14, 112).

7. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Rückkopplungskreis (133) für den Vergleich eines Ausgangssignals des Drucksensors (2, 104) mit einem außen angelegten Steuersignal zur Erzeugung eines Differenzsignals, wobei dieses Differenzsignal als Rückkopplungssignal dem Leistungsverstärker (40, 131) zugeleitet wird.

8. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Box (16, 113) für elektrische Teile, in der der Leistungsverstärker (40, 131) untergebracht ist.

9. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Box (16) für die elektrischen Teile ein Gehäuse mit einer dreiteiligen Struktur aufweist, das eine Bodenabdeckung (30) umfaßt, die mit Montageteilen, zu denen auch der Solenoidkolben (14) gehört, verbunden ist, das ein Verstärkergehäuse (35) aufweist, das auf der Bodenabdeckung (30) befestigt ist und Gehäusewände ausbildet, und das eine abnehmbare obere Abdeckung (7) hat, die eine obere Öffnung in dem Verstärkergehäuse (35) abschließt.

10. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer unteren Fläche der Bodenabdeckung (30) eine Ausnehmung (33) ausgebildet ist und eine Luftschicht zwischen dieser unteren Fläche und den genannten Montageteilen ausgebildet wird.

11. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Abdeckung (7) eine Druckanzeige (18) angeordnet ist.

12. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkergehäuse (35) wärmeabstrahlende Rippen aufweist.

13. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkergehäuse (35) aus einem wärmeleitenden Material gefertigt ist und einen Bereich aufweist, der thermisch mit einer Einrichtung für Wärmeabgabe des Leistungsverstärkers (40) zum Zwecke der Verteilung der Wärme von dieser Einrichtung in Kontakt steht.

14. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkergehäuse (35) ein Loch (39) aufweist, das ausschließlich für die direkte Montage der Einrichtung für die Wärmeabgabe genutzt wird.

15. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Wärmeabgabe, die direkt auf dem Verstärkergehäuse (35) für Wärmeableitung angeordnet ist, fest auf einer gedruckten Leitungsplatte (34 A, 34 B) innerhalb des Verstärkergehäuses (35) montiert ist, wobei die Leiterplatte (34 A, 34 B) am Verstärkergehäuse (35) befestigt ist.