DE3141143C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist schon eine solche Steuereinrichtung aus der DE-PS 23 03 286 bekannt, bei der trotz Verwendung einer Umschaltven­ tilsteuerung mit dem zugeordneten Wegeventil eine Fein­ steuerung möglich ist, wobei beträchtliche Drucküber­ höhungen in Feinsteuerbereich vermieden werden. Bei ho­ hen Anforderungen an die Feinsteuerbarkeit kann es nun von Nachteil sein, wenn die Kennlinien der Steuerein­ richtung für den Durchfluß in Abhängigkeit vom Hub des Steuerschiebers im Wegeventil relativ steil ansteigen. Für verschiedene Anwendungsfälle ist es deshalb zur Ver­ besserung der Feinsteuerbarkeit erwünscht, daß die Kenn­ linie des Durchflusses in Abhängigkeit vom Steuerschie­ ber-Hub einen flacheren Verlauf aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie bei Verwendung einfachster Mittel noch bessere Feinsteuereigenschaften erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Auf diese Weise wird eine hydraulische Steuereinrichtung erreicht, bei der durch einen flacheren Verlauf der Durchfluß-Kennlinien in Abhängigkeit vom Steuerschieber-Hub eine bessere Feinsteuerbarkeit möglich ist. Zudem läßt sich diese verbesserte Feinsteuerbarkeit mit einfachen Mitteln und ohne großen zusätzlichen Aufwand an der Steu­ ereinrichtung erreichen. Bereits vorhandene Steuereinrich­ tungen können ohne große Änderungen zur Erzielung einer verbesserten Feinsteuerbarkeit umgerüstet werden.

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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Steuereinrichtung in vereinfach­ ter Darstellung,

Fig. 2 ein Diagramm mit Kennlinien, welche den Druckverlauf abhängig von der Steuerschieber­ auslenkung bei verschiedenen Servomotordrücken für eine bekannte und die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zeigen und

Fig. 3 ein Diagramm mit Kennlinien, welche die Durchflußmenge abhängig von der Steuerschieberauslenkung bei verschiedenen Servomotordrücken für die bekannte und die erfindungsgemäße Steuereinrichtung darstellen.

Die Fig. 1 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung 10, die aus einer Anschlußplatte 11, einem Wegeventil 12 und einer Endplatte 13 besteht.

Die Anschlußplatte 11 weist ein Umschaltventil 14 auf, das zwischen einen Zulauf 15 und einen zum Tank ent­ lasteten Rücklauf 16 geschaltet ist. Ein Schließglied 17 des Umschaltventils 14 wird von einer in einer Steuer­ kammer 18 angeordneten Feder 19 in Richtung Schließstel­ lung gedrückt, in der seine Steuerkante 21 die Verbindung vom Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zusteuert. Außer dem Zulauf 15, der von einer Pumpe 20 mit Druckmittel versorgt wird, führt ein verzweigter Kanal 22 vom Zulauf 15 über eine erste Drosselstelle 23 in eine Flanschfläche 24 der An­ schlußplatte 11 und in die Steuerkammer 18. In den Zulauf 15 ist parallel zum Umschaltventil 14 und vor dem verzweigten Kanal 22 eine zusätzliche, zweite Drosselstelle 25 geschaltet. Die zweite Drossel­ stelle 25 weist einen größeren Durchflußquerschnitt auf, als die erste Drosselstelle 23. Ein Druckbegrenzungsventil 26 sichert den Zulauf 15 zum Rücklauf 16 hin ab. Ferner führt vom Rück­ lauf 16 ein Rücklaufkanal 27 in die Flanschfläche 24. Weiterhin ist stromaufwärts vom Umschaltventil 15 eine dritte Drosselstelle 30 so zwischen den Zulauf 15 und das Umschaltventil 14 geschaltet, daß die dritte Dros­ selstelle 30 parallel zu der zweiten Drosselstelle 25 liegt. Der Durchflußquerschnitt der dritten Drossel­ stelle 30 ist auf jeden Fall größer als derjenige der ersten Drosselstelle 23; ferner ist er der Größe des von der Pumpe 20 gelieferten Druckmittelstromes ange­ paßt (der Neutralumlaufdruck soll nicht unnötig hoch werden).

Das Wegeventil 12 hat ein Gehäuse 28 mit einer Schieber­ bohrung 29, die örtlich zu einer Zulaufkammer 31, zwei Servomotorkammern 32, 33, zwei Rücklaufkammern 34, 35 und zu zwei nebeneinanderliegenden Steuerkammern 36, 37 erweitert ist. Die Zulaufkammer 31 hat über ein Rück­ schlagventil 38 und einen Zulaufkanal 39 mit dem Zu­ lauf 15 in der Anschlußplatte 11 Verbindung; die beiden Rücklaufkammern 34, 35 verbindet ein Kanal 41 mitein­ ander. Ein Durchgangskanal 42 verbindet ferner die Rück­ laufkammern 34, 35 mit dem Rücklaufkanal 27 in der An­ schlußplatte 11. Ein Kanal 43 verbindet die Steuerkam­ mer 36 mit dem verzweigten Kanal 22 in der Anschluß­ platte. Von der Steuerkammer 37 führt ein Kanal 44 in die der Endplatte 13 zugewandte Flanschfläche. In der Schieberbohrung 29 ist ein Steuerschieber 45 gleitend geführt; an zwei Kolbenabschnitten 46, 47 weist er Steu­ erkanten 48 mit Feinsteuerfasen 49 zum Steuern von Druckmittel zu und von einem doppeltwirkenden Servomotor auf. Zwei zusätzliche Kolbenabschnitte 51, 52 weisen Steuerkanten 53 mit Feinsteuerfasen 54 zum Steuern eines Steuerstromes auf. Eine doppeltwirkende Rückholeinrichtung 55 zentriert den Steuerschie­ ber 45 in Neutralstellung, aus der er nach beiden Seiten in Ar­ beitsstellungen auslenkbar ist.

Die Endplatte 13 weist einen Kanal 56 auf, der den Kanal 44 und den Durchgangskanal 42 im Wegeventil 12 miteinander verbindet. Der ver­ zweigte Kanal 22, die Kanäle 43, 44, die Steuerkammern 36, 37 des Wegeventils 12 und der Kanal 56 sind Teile einer vom Zulauf 15 zum Rücklauf 16 führenden Steuerleitung 57.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung wird wie folgt erläutert:

Dabei wird die Funktion der Steuereinrichtung 10 ohne die dritte Drosselstelle 30 als bekannt vorausgesetzt, bei der mit dem Wegeven­ til 32 und mit der Umschaltventilsteuerung 14 allein unter Verwen­ dung der ersten (23) und der zusätzlichen zweiten Drosselstelle 25 eine Feinsteuerung möglich ist, bei der Drucküberhöhungen im Fein­ steuerbereich wesentlich wirksamer als zuvor vermieden werden.

Bei Auslenkung des Steuerglieds 45 zum Beispiel nach rechts drosselt eine Steuerkante 53 mit Feinsteuerfase 54 den Druckmittelstrom in der Steuerleitung 57 an. Damit steigt auch der Druck in der Steuer­ kammer 18 und somit auch der Druck im Zulauf 15. Übersteigt nun der Druck im Zulauf 15 die Summe aus Servomotordruck und Widerstand am Rückschlagventil 38, so fließt Druckmittel vom Zulauf 15 über die zweite Drosselstelle 25, den Zulaufkanal 39, die Zulaufkammer 31, vorbei an der Steuerkante 48 des Kolbenabschnitts 47 in die Servomo­ torkammer 33. Durch den zum Servomotor fließenden Druckmittelstrom entsteht eine zusätzliche Druckdifferenz an der nun stärker zur Wir­ kung kommenden zweiten Drosselstelle 25. Da der gesamte Druckabfall beider Drosselstellen 25, 23 von der Feder 19 bestimmt wird und da­ her konstant bleibt, bewirkt der zum Servomotor abströmende Druck­ mittelstrom, daß der Steuerstrom über die erste Drosselstelle 23 kleiner wird als es ohne die zweite Drosselstelle 25 der Fall wäre. Dies täuscht einen größeren Öffnungsquerschnitt in der Steuerlei­ tung 57 vor, als es an der Steuerkante 53 tatsächlich der Fall ist. Dies hat ein verringertes Zusteuern der Verbindung von Zulauf 15 zum Rücklauf 16 zur Folge und damit einen verminderten Druckaufbau im Zulauf 15, wodurch Drucküberhöhungen wirksam verhindert werden. Die­ ser Sachverhalt ist in Fig. 2 durch die durchgezogenen Kennli­ nien 62 bis 65 dargestellt, welche bei der vorbekannten Steuerein­ richtung den Druckverlauf zeigen, wie er sich abhängig von der Steu­ erschieberauslenkung bei verschiedenen Servomotordrücken ergibt. Dabei verläuft der Anstieg des Druckes p in dem Zulauf 15 abhängig von der Auslenkung s des Steuerschiebers 45 bei der vorbekannten Steuereinrichtung nach der Linie 61.

Demgegenüber ergibt sich nun durch Verwendung der zusätzlichen, drit­ ten Drosselstelle 30 ein von der Neutralstellung des Steuerschiebers 45 aus gesehen frühzeitigerer Druckan­ stieg gemäß der Linie 61′. Der Grund hierfür ergibt sich aus folgenden Zusammenhängen: Der im Bereich der Feinsteuerung über die dritte Drosselstelle 30 abfließ­ ende Reststrom verursacht an dieser Drosselstelle 30 einen Druckabfall. Dieser Druckabfall verstärkt das Re­ geldruckgefälle, welches das Schließglied 17 des Um­ schaltventils 14 erzeugt, wodurch ein größerer Konstant­ strom über die Feinsteuerfasen 54 und die Steuerleitung 57 zum Tank abströmt. Damit setzt aber auch der Druck­ mittelstrom Q zur jeweils aufgesteuerten Servomotor­ kammer 32 bzw. 33 und weiter zur jeweiligen Last frü­ her ein. In Fig. 3 ist nun dieser Sachverhalt näher dar­ gestellt, wobei die Kennlinien dieses Diagramms die Durch­ flußmenge Q abhängig von der Steuerschieberauslenkung s bei verschiedenen Servomotordrücken zeigen. Dabei veran­ schaulichen die durchgezogenen Kennlinien 71 den Sachver­ halt bei der vorbekannten Steuereinrichtung entsprechend den Kennlinien 62 bis 65 nach Fig. 2. Demgegenüber zei­ gen in Fig. 3 die gestrichelt gezeichneten Kennlinien 72 den Sachverhalt für die Steuereinrichtung 10, wobei infolge der dritten Drosselstelle 30 diese Kennlinien 72 näher beim Nullpunkt hin bei den Punkten 73 beginnen. Bei den Punkten 74 gibt es keinen Unterschied, da dort die Größe des Reststromes über die dritte Drosselstelle 30 zu Null wird und damit an dieser Drosselstelle 30 kein Druckabfall mehr entstehen kann. Darauf ergibt sich, daß die Kennlinien 72 zwischen den Punkten 73 und 74 weniger steil ansteigen infolge der Wirkung der dritten Drossel­ stelle 30, wodurch eine bessere Feinsteuerung erzielbar ist. Wie Fig. 2 dabei näher zeigt, wird diese verbesserte Feinsteuerung erreicht, wobei die Drucküberhöhungen rela­ tiv nur geringfügig vergrößert werden. Die verbesserte Fein­ steuerung wird bei Auslenkung des Steuerschiebers 45 aus seiner gezeichneten Mittelstellung nach beiden Richtungen hin erreicht.

Claims (3)

1. Hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wegeventil zum Steuern eines Servomotors, wobei das Steuerglied des Wegeventils in der ar­ beitsunwirksamen Neutralstellung wenigstens eine zum Servomotor füh­ rende Leitung absperrt und in zwei Arbeitsstellungen wahlweise mit einem Zulauf oder einem Rücklauf verbindet, und mit einem Umschalt­ ventil zur unmittelbaren Rückleitung des in den Zulauf geförderten Druckmittels in den Rücklauf und mit einer dem Umschaltventil zuge­ ordneten, am Zulauf angeschlossenen und vom Steuerglied des Wegeven­ tils beeinflußbaren Steuerleitung, in die eine Drosselstelle ge­ schaltet ist, deren Druckdifferenz an einem Schließglied des Um­ schaltventils entgegen der Kraft einer Feder wirksam werden kann und wobei stromab dieser Drosselstelle der eine Steuerkammer des Um­ schaltventils mit dem Steuerglied verbindende Abschnitt der Steuer­ leitung verläuft, und mit einer in der vom Zulauf zum Wegeventil führenden Verbindung angeordneten zusätzlichen Drosselstelle, wobei die Drosselstellen mit Bezug aufeinander hintereinander geschaltet sind, so daß die Anschlußstelle der Steuerleitung am Zulauf zwischen den Drosselstellen liegt, und wobei die zusätzliche Drosselstelle ei­ nen größeren Druchflußquerschnitt aufweist als die Drosselstelle in der Steuerleitung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umschaltven­ til (14) in Serie zu letzterem eine dritte Drosselstelle (30) vor­ geschaltet ist, die in bezug auf den Zulauf (15) zur zweiten Dros­ selstelle (25) parallel liegt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Drosselstelle (30) einen größeren Durchflußquerschnitt aufweist als die erste Drosselstelle (23).

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Drosselstelle (30) einen Durchflußquerschnitt aufweist, der den Druckverlust im Neutralumlauf nicht wesentlich erhöht.