EP0608821A1 - Elektro-hydraulische Stelleinheit - Google Patents
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- EP0608821A1 EP0608821A1 EP94101026A EP94101026A EP0608821A1 EP 0608821 A1 EP0608821 A1 EP 0608821A1 EP 94101026 A EP94101026 A EP 94101026A EP 94101026 A EP94101026 A EP 94101026A EP 0608821 A1 EP0608821 A1 EP 0608821A1
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
- E02F9/2267—Valves or distributors
-
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- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
- E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
- F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
Definitions
- the invention relates to an electro-hydraulic actuating unit, in particular for controlling construction machinery, with a displaceable main piston which has a control chamber in the area of at least one of its end faces, which can be acted upon by pressure medium or by a single control means which can be actuated by means of two electromagnets in the form of a pilot valve. can be relieved, which is arranged essentially in series with the main piston, and at least one displacement-force converter, which is operatively connected to the main piston and the piston of the pilot valve.
- the object of the invention is that the St.d.T. to further develop the proposed features in such a way that a system which is largely independent of manufacturing tolerances is formed.
- a length compensation element preferably an O-ring.
- the O-ring is selected in terms of its material so that it has a spring action that compensates for play, within the possible tolerance band of the depth of the bore or the dimension in combination with the length of the spacer tube. This avoids any play and ensures an optimal interaction between the main piston and the piston of the pilot valve.
- the outer diameter of the spring plate is preferably chosen to be small, relative to the diameter of the bore surrounding it. The same applies to the radial distance between the sleeve and the inner diameter of the spring plate and the diameter of the piston of the pilot valve to the diameter d1. This results in a large radial play of the moving parts within the housing. The mechanical coupling is therefore only non-positively via the spring force of the spring. The result of this is that the valve pistons or the valve housings with the corresponding bores for receiving the valve pistons can be attached to one another with a relatively high radial offset. The possibility of producing the corresponding components with low demands on the manufacturing accuracy with optimal function results in technical simplifications and thus lower manufacturing costs.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Stelleinheit, insbesondere zur Steuerung von Baumaschinen, mit einem verschiebbaren Hauptkolben, der im Bereich mindestens einer seiner Stirnseiten eine Steuerkammer aufweist, die durch ein einziges, mittels zweier Elektromagnete betätigbares Steuermittel in Form eines Vorsteuerventils mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar ist, das mit dem Hauptkolben im wesentlichen in Reihe angeordnet ist, sowie mindestens einem Weg-Kraft-Wandler, der in Wirkverbindung mit dem Hauptkolben und dem Kolben des Vorsteuerventils steht.
- Eine derartige elektro-hydraulische Stelleinheit ist aus der DE-A 41 23 140 bekannt. Die mechanische Kopplung der Kolben von mindestens zwei Hydraulikventilen ist technisch schwer zu realisieren, da durch diese Kopplung Kräfte auf die Ventilkolben einwirken können, wodurch diese letztendlich zum Klemmen neigen, und zwar innerhalb der Bohrung, in welcher der jeweilige Kolben geführt wird. Diese Klemmneigung kann z.B. dadurch entstehen, daß zwischen den Kolben radialer Versatz aufgrund von Fertigungstoleranzen vorhanden ist und deswegen die seitlich eingeleitete Kraft sich vektoriell in eine axiale und eine radiale Komponente aufteilt. Hierbei ist zu beachten, daß die Kolben von Hydraulikventilen mit sehr hoher Fertigungsgenauigkeit innerhalb der Bohrung eingepaßt sind, um eine optimale klemmfreie Führung zu gewährleisten und um die Leckölverluste möglichst gering zu halten. Die Fertigungstoleranzen sind oft im Bereich von < 1/1000 mm gewählt.
- Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, die im St.d.T. vorgeschlagenen Merkmale dahingehend weiterzubilden, daß ein von Fertigungstoleranzen weitestgehend unabhängiges System gebildet wird.
- Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Weg-Kraft-Wandler, in axialer Richtung gesehen, spiel frei und, in radialer Richtung gesehen, querkraftfrei mit dem Hauptkolben und dem Kolben des Vorsteuerventils verbunden ist.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die mechanische Kopplung des Hauptkolbens mit dem Kolben des Vorsteuerventils erfolgt durch den als Spiralfeder ausgebildeten Weg-Kraft-Wandler, dergestalt, daß über eine Schraube sowie eine Scheibe und Federteller die Feder auf ein Maß vorgespannt wird, welches sich aufgrund der Länge des Distanzrohres ergibt. Durch die Anlage des Federtellers auf dem Grund der Bohrung bzw. des Maßes l1 innerhalb des Hauptkolbens und des Federtellers an der Hülse, kann die Vorspannung der Feder gleichfalls bestimmt werden. Dieses statisch überbestimmte System wird vorzugsweise dadurch wieder statisch bestimmt bzw. spielfrei, daß die Fertigungstoleranzen der Bohrung bzw. des Maßes innerhalb des Hauptkolbens und des Federtellers an der Hülse negativ zum Nennmaß und die Länge des Rohres positiv zum Nennmaß gewählt werden. Hierdurch ergibt sich im Bereich der erlaubten Toleranzen ein positives Spiel, welches durch den Einbau eines Längenausgleichselementes, vorzugsweise eines O-Ringes, kompensiert wird. Der O-Ring wird in Bezug auf sein Material so ausgewählt, daß dieser eine Federwirkung besitzt, welche spielausgleichend wirkt, und zwar innerhalb des möglichen Toleranzbandes der Tiefe der Bohrung bzw. des Maßes in Kombination mit der Länge des Distanzrohres. Hierdurch wird jedes Spiel vermieden und eine optimale Wechselwirkung zwischen dem Hauptkolben und dem Kolben des Vorsteuerventils gewährleistet.
- Der Außendurchmesser der Federteller wird vorzugsweise klein gewählt, relativ zum Durchmesser der ihn umgebenden Bohrung. Gleiches gilt für den radialen Abstand zwischen der Hülse und dem Innendurchmesser der Federteller sowie des Durchmessers des Kolbens des Vorsteuerventils zum Durchmesser d1. Hierdurch ergibt sich ein großes radiales Spiels der bewegten Teile innerhalb der Gehäuse. Die mechanische Kopplung erfolgt somit ausschließlich kraftschlüssig über die Federkraft der Feder. Dies hat zur Folge, daß die Ventilkolben bzw. die Ventilgehäuse mit den entsprechenden Bohrungen zur Aufnahme der Ventilkolben mit einem relativ hohen radialen Versatz zueinander angebaut werden können. Durch die Möglichkeit, die entsprechenden Bauteile mit geringen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit bei optimaler Funktion zu fertigen, ergeben sich technische Vereinfachungen und somit günstigere Herstellungskosten.
- Der Erfindungsgegenstand ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
- Die einzige Figur zeigt der Einfachheit halber lediglich die Kolben ohne Gehäuse, wobei zur besseren Verdeutlichung die erkennbaren Bauteile analog zur DE-A 41 23 140 beziffert sind.
- Erkennbar sind der Hauptkolben 2 und der Kolben 4 des nicht weiter dargestellten Vorsteuerventils. Im Bereich der dem Kolben 4 zugewandten Stirnfläche 12 ist eine Bohrung 13 eingebracht. Das freie Ende 14 des Hauptkolbens 2 ist mit einem Gewinde versehen, das zur Aufnahme einer Hülse 15 dient. Die Hülse 15 weist eine Durchgangsbohrung 16 auf, durch welche der Kolben 4 hindurchtritt. Die Stirnfläche 12 bildet mit der Stirnfläche 17 der Hülse 15 und der Stirnfläche 18 des Kolbens 4 eine radiale Ebene. Innerhalb der Bohrung 13 ist als Weg-Kraft-Wandler eine Schraubenfeder 7 angeordnet, die axial zwischen Federtellern 20,21 gehalten ist. Die zwischen den Federtellern 20,21 gehaltene Schraubenfeder 7 wird nun mittels einer Schraube 22, welche in die Stirnfläche 18 des Kolbens 4 eingebracht wurde, auf ein Maß vorgespannt, das der Länge eines Distanzrohres 24 entspricht, das sich radial zwischen der Schraubenfeder 7 und dem Schraubenschaft 23 erstreckt. Der Federteller 21 stützt sich an den eine Ebene bildenden Stirnflächen 17,18 einerseits der Hülse 15 und andererseits des Kolbens 4 ab. Der Federteller 20 stützt sich axial an einem Radialansatz 25 innerhalb der Bohrung 13 ab. Der Abstand zwischen dem Radialansatz 25 und der eine Ebene bildenden Stirnflächen 12,17 und 18 ist hierbei mit L1 bezeichnet. Der Abstand L1 ist hierbei aus Gründen der Fertigungstoleranzen kleiner gewählt als die axiale Länge des Distanzrohres 24, wobei das sich hierbei einstellende Axialspiel mittels eines O-Ringes 26 ausgeglichen wird, der mittels einer Distanzscheibe 27 gegen den Federteller 20 gedrückt wird. Der Kolben 4 wird innerhalb der Durchgangsbohrung 16 der Hülse 15 mit verhältnismäßig großem radialem Spiel geführt. Dies wird durch das Zeichen d1 in diesem Beispiel angegeben. Die übrigen Durchmesserverhältnisse, so beispielsweise zwischen den Federtellern 20,21 und des sie umgebenden Durchmessers 28 der Bohrung 13 sind ähnlich groß gewählt, so daß es bei auftretendem Radialversatz zwischen dem Kolben 4 und dem Hauptkolben 2 nicht zu Klemmungen der Kolben 2 bzw. 4 in den zugehörigen Gehäusebohrungen kommen kann.
- Bei Auslenkung des Kolbens 4 in Richtung A wird der Federteller 21 samt Schraube 22 in Richtung des Freiraumes 29 des Hauptkolbens 2 gedrückt, wobei der Federteller 20 relativ zum Radialansatz 25 stationär verbleibt. Durch diese Bewegung wird ein Ölstrom in Richtung des Hauptkolbens 2 gesteuert, wodurch der Hauptkolben 2 in Richtung B bewegt wird.
- Im umgekehrten Fall, d.h. wenn der Kolben 4 in Richtung B ausgelenkt wird, bleibt der Federteller 21 in Anlage an der Stirnfläche 17 der Hülse 15 und zieht die Schraube 22 samt Federteller 20 in diese Richtung. Durch diese Bewegung wird ein Ölstrom in Richtung des Hauptkolbens 2 gesteuert, wodurch dieser in Richtung A bewegt wird.
Claims (9)
- Elektro-hydraulische Stelleinheit, insbesondere zur Steuerung von Baumaschinen, mit einem verschiebbaren Hauptkolben (2), der im Bereich mindestens einer seiner Stirnseiten eine Steuerkammer aufweist, die durch ein einziges, mittels zweier Elektromagnete betätigbares Steuermittel in Form eines Vorsteuerventils mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar ist, das mit dem Hauptkolben (2) im wesentlichen in Reihe angeordnet ist, sowie mindestens einem Weg-Kraft-Wandler (7), der in Wirkverbindung mit dem Hauptkolben (2) und dem Kolben (4) des Vorsteuerventils steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg-Kraft-Wandler (7), in axialer Richtung gesehen, spielfrei und, in radialer Richtung gesehen, querkraftfrei mit dem Hauptkolben (2) und dem Kolben (4) des Vorsteuerventils verbunden ist.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (2) im Bereich seines dem Kolben (4) des Vorsteuerventils zugewandten Endes (12) mit einer Bohrung (13) versehen ist, die öffnungsseitig durch eine Hülse (15) mit Durchgangsbohrung (16) verschließbar ist, daß der Kolben (4) des Vorsteuerventils durch diese Durchgangsbohrung (16) hindurchragt, und daß der Weg-Kraft-Wandler (7) mittels eines in der Bohrung (13) vorgesehenen Verbindungselementes (22) mit dem durch die Durchgangsbohrung (16) hindurchragenden Bereich (18) des Kolbens (4) des Vorsteuerventils verbindbar ist.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg-Kraft-Wandler (7) als Schraubenfeder ausgebildet ist, die das als Schraube ausgebildete Verbindungselement (22) konzentrisch umgibt.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (7) axial zwischen Federtellern (20,21) gehalten ist, wobei einer der Federteller (21) am Radialschenkel (17) der Hülse (15) und der andere (20) an einem Radialansatz (25) im Bereich der Bohrung (13) anliegt.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen dem Schraubenschaft (23) und der Schraubenfeder (7) ein Distanzrohr (24) vorgesehen ist.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen Schraubenkopf (22) und dem diesem zugewandten Federteller (20) eine Distanzscheibe (27) angeordnet ist.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand (L1) zwischen dem Radialansatz (25) und der in die Durchgangsbohrung (16) hineinragenden Stirnfläche (18) des Kolbens (4) des Vorsteuerventils kleiner ist als die axiale Länge des Distanzrohres (24), und daß zum Ausgleich dieses Axialspieles zwischen der Distanzscheibe (27) und dem zugehörigen Federteller (20) ein Längenausgleichselement, insbesondere ein O-Ring (26), angeordnet ist.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteller (20,21) mit radialem Spiel gegenüber des sie umgebenden Durchmessers (28) der Bohrung (13) vorgesehen sind.
- Elektro-hydraulische Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) des Vorsteuerventils mit radialem Spiel innerhalb der Durchgangsbohrung (16) der Hülse (15) geführt ist.
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DE2938889A1 (de) * | 1979-09-26 | 1981-04-09 | Reinhard Ing.(grad.) 4050 Mönchengladbach Kucharzyk | Hydrodynamische regeleinrichtung zur druckmittel-stromregelung des steuerkolbens eines elktrohyraulischen servoventiles |
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Also Published As
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