DE3247953C2

DE3247953C2 - Elektrisch betätigtes Hydraulik-Proportionalventil

Info

Publication number: DE3247953C2
Application number: DE19823247953
Authority: DE
Inventors: Adam 8552 Höchstadt Dittner; Karl Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Prenzel
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1986-03-20
Also published as: GB2133583B; GB8334049D0; DE3247953A1; GB2133583A; FR2538495B1; FR2538495A1

Abstract

Bei der Erfindung ist ein Drehspulenmotor 5 oder Scheibenläufermotor über eine permanentmagnetische Durch-die-Wand-Kupplung 22, 23 gekuppelt mit einem Umformgetriebe 27, 28, 29. Dieses formt die Drehbewegung des Motors 5 in eine Längsbewegung eines Hilfskolbens 30 um. Letzterer dient als hydraulisches Steuerelement für einen zylindrischen Folgekolben 38, der den Ventilschieber bildet. Die permanentmagnetische Durch-die-Wand-Kupplung liegt in einem Regelkreis, der den Drehspulenmotor 5 und einen Wegstellungsgeber 33 am Hilfskolben 30 umfaßt.

Description

als Antrieb, welcher Ober ein eine Drehbewegung in läutert Es zeigt

Längsbewegung umformendes Getriebe in An- F i g. 1 esa erfindungsgemäßes Ventil im Längsschnitt,

triebsverbindung steht mit einem zylindrischen Ven- F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1 in vergrtBertem

tilschjeber, dessen Stellung über einen Wegstellen- Maßstab.

g geber erfaßt und als Istwert einem Regelverstärker 10 Gemäß Fig. 1 setzt sich der Erfindungsgegenstand

zugeführt wird, dessen anderem Eingang ein Ventil- aus dem Ventilgehäuse 1 und dem Gehäuse 2 für den

Stellungssollwert zuführbar ist und dessen Ausgang Antrieb zusammen. Beide Gehäuse sind miteinander

den Scheibenläufer-oder Drehspulmotor beeinflußt, verbunden unter Einfügung einer nichtmagnetischen

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zwischenwand 3, welche mittig eine Plansenkung 4 auf-

Antrieb (5) und Getriebe (27, 28, 29) eine Perma- 15 weist. In dem Gehäuse 2 ist untergebracht die Drehspunentmagnet-Kupplung mit ihrem Primärteil (22) au- Ie 5 eines hier verwendeten Drehspulmotors. Die Dreh-

ßerhalb und mit ihrem Sekundärteil (23) innerhalb spule 5 umgibt eine stationäre, ringförmige Rückschluß-

des an dieser Stelle einen nichtmagnetischen Wan- platte 5 aus weichem Eisen. Beiderseits dieser Platte

dungsteil (3> enthaltenden Ventilgehäuse (1) ange- sind jeweils ein paar sektorförmiger, einander diametral

ordnet ist öaB die Abtriebsseite (28,29) des Getrie- 20 gegenüber liegender Permanent-Magnete 7 und 8 bzw.

bes in Antriebsverbindung mit einem längsver- 9 und 10 stationär angeordnet An die Rückseite jedes

schieblichen Hilfskolben (30) steht, welcher zen- Paares dieser Magnete ist eine gemeinsame ringförmige

trisch in dem als hydraulisch betätigter und vom Rückschlußplatte 11 bzw. 12 aus weichem Eisen ange-

Hilfskolben gesteuerter Folgekolben ausgebildeten klebt

Ventilschieber (38) angeordnet ist, und daß der Weg- 25 Die Enden der Drehspule sind an Spiralfedern 13 und Stellungsgeber (33) von dem Hilfskolben betätigt 14 geführt Letztere stehen über die Leitung 15 in Verwird, bindung mit dem Ausgang eines Regelverstärkers i 6.

Die Drehspule 5 ist befestigt in einer Gabel 17. Letz-

tere steht über eine Schraub-Konus-Verbindung 18 in

30 Verbindung mit einer Achse 19. Diese ist gelagert in Kugellagern 20 und 21. Die Achse 19 trägt an ihrem

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch betätig- Ende den Primärteil 22 einer Permanentmagnet-Kupp-

tes Hydraulik-Proportiona'iventil gemäß Oberbegriff lung. Der zugehörige Sekundärteil dieser Kupplung ist

des Anspruches. mit 23 bezeichnet und befindet sich auf der anderen

Ein solches Ventil mit einem Scheibenläufer-Motor 35 Seite der nichtmagnetischen Wandung 3 in der Plansen-

ist in der DE-AS 24 56 677, eines mit einem Drehspul- kung4.

motor in der DE-AS 26 02 375 beschrieben. Beide Venti- Der Sekundärteil 23 dieser Kupplung ist befestigt auf Ie haben den Vorteil einer sehr hohen Einstellgeschwin- einer Achse 24, welche über Kuge^ger 25 und 26, die digkeit und einer hohen Steuergenauigkeit bei relativ im Gehäuse 1 angeordnet sind, gelagert ist Auf dem einfachem Aufbau. Sie finden daher überall dort Einsatz, 40 anderen Ende der Achse 24 ist exzentrisch ein Kugellawo diese Eigenschaften verlangt werden bei einem nicht ger 27 befestigt Dieses steht in Wirkverbindung mit allzu hohen Volumendurchsatz. Bedingt durch den un- zwei Mitnehmerscheiben 28 und 29. Letztere sind befemittelbaren Antrieb des zylindrischen Ventilschiebers stigt auf einem Hilfskolben 30. Wie durch den Pfeil 31 über das Umformgetriebe ist die Baugröße dieses Ven- angedeutet, wird bei Drehung der Achse 24 der Hilfstilschiebers nach höheren Durchsatzwerten zu be- 45 kolben 30 nach rechts oder links verschoben, grenzt Der um diesen Hilfskolben befindliche Raum ist mit Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil 32 bezeichnet Am rechten Ende des Hilfskolben 30 ist dieser Art anzugeben, welches sich bei wesentlich höhe- ein ringförmiger Ferritkörper 33 befestigt. Dieser bildet rem Volumendurchsatz gleichwohl durch hohe Verstell- zusammen mit den Spulen 34 und 35 ein Wegemeßsygeschwindigkeit, hohe Steuergenauigkeit unter Wegfall 50 stern. Dazu sind die genannten Spulen an eine Brückenvon dynamisch beaufschlagten Dichtungen auszeichnet schaltung 36 an sich bekannter Art angeschlossen, wel-Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im ehe ihrerseits mit dem Istwert-Eingang ( + ) des Regel-Kennzeichen des Anspruches angegebenen Merkmale. Verstärkers 16 in Verbindung steht Der Sollwert-Ein-Durch den Scheibenläufer- oder Drehspulmotor-An- gang (—) dieses Regelverstärkers ist an die Anschlußtrieb ist die hohe Verstellgeschwindigkeit und die hohe 55 klemme 37 geführt Diese dient zur Zuführung eines Steuergenauigkeit der vorbekannten Ausführungen Ventilstellungs-Sollwertes.

nach wie vor gewährleistet. Durch den indirekten An- Der zylindrische Ventilschieber ist mit 38 bezeichnet,

trieb des Ventilschiebers über den vom Motor betätig- Er arbeitet zusammen mit Anschlußöffnungen bzw.

ten Hilfskolben sind hinsichtlich des Durchsatzvolu- Ringräumen 39, 40, 41, 42 und 43. Hiervon dient die

mens nach hohen Werten zu kaum Grenzen gesetzt. 60 Anschlußöffnung 41 zum Anschluß einer Druckmittel-

Durch die permanentmagnetische Durch-die-Wand- quelle, beispielsweise einer Hydraulikpumpe, während Kupplung schließlich wird eine Konstruktion ermög- die Anschlußöffnungen 39 und 43 mit dem Olvorratsbe-

licht, bei der alle an der Ventilfunktion beteiligten EIe- halter verbunden sind. Je nach Art der Verschiebung des

mente, wie z. B. auch der Ventilschieber, ohne jede dy- Ventilschiebers 38 wird eine Verbindung hergestellt

namisch beaufschlagte Dichtung auskommen. Dies trägt 65 zwischen der Anschlußöffnung 41 und einer der An-

im Hinblick auf das große Durchsatzvolumen erheblich schlußöffnungen 40 oder 42. Dies ist an sich bekannt und

zur Wahrung der hohen Verstellgeschwindigkeit und braucht deshalb nicht weiter erläutert zu werden.

Steuergenauigkeit bei. Die Befestigung des Wegstel- Auf dem Hilfskolben 30 sind befestigt zwei Schließ-

Konusse 44 und 45. Diese stehen mit geringem Abstand nicht näher bezeichneten Schließkanten in Sacklöchern 46 und 47 gegenüber, welche sich in den Stirnseiten des Ventilschiebers 38 befinden. Zwischen den Schließ-Konussen 44 und 45 sind auf dem Hilfskolben 30 Formdichtungen 48 und 49 angeordnet

Im Ventilschieber 38 sind Querbohrungen 50 und 51 in der gezeichneten Weise vorgesehen, sowie schräg verlaufende Kanäle 52 und 53.

Im Bereich des Ringraumes 41 sind auf dem Hilfskolben 30 Ring-Nocken 54 und 55 (F i g. 2) befestigt Diese bilden zusammen mit den umgebenden Gehäuseteilen Drosselspalte 56 und 57. Die Ringspalte um den Hilfskolben 30 sind mit 58 und 59 bezeichnet Demgemäß stellt der Kanal 53 eine Verbindung her zwischen dem Ringspalt 59 und dem Raum 32, während der Kanal 52 eine Verbindung herstellt zwischen dem Ringraum 58 und dem Raum 60, welcher sich nach links bis zu einer Verschluß-Schraubkappe 61 erstreckt Am linken Ende des Hilfskolbens 30 befindet sich eine Mittelstellungsfeder 6Z Diese hat das Bestreben, den Hilfskolben 30 im Ruhezustand in der gezeichneten Neutralstellung zu halten.

Die Funktionsweise dieses Ventils ist wie folgt: Im gezeichneten Ruhestand, bei dem die Drehspule 5 stromlos ist, fließt Hydrauliköl unter Druck von dem Ring-Kanal 41 nach beiden Seiten über die Drosselspalte 56 und 57 in die Ringräume 58 und 59, von da weiter über die Kanäle 52 und 53 in die Räume 60 und 3Z Da, wie erwähnt, die Schließkonusse 44 und 45 ihren zügehörigen Schließkanten jeweils mit geringem Abstand gegenüberstehen, kann nunmehr das Hydrauliköl aus den Räumen 60 bzw. 32 an den Schließkonussen vorbei über die Kanäle 50 und 51 in die Anschlußöffnungen 39 und 43, mithin also in den ölvorratbehäker, abfließen. Infolge der symmetrischen Ausbildung dieser Wege zu beiden Seiten des Ringkanales 41 Findet eine hydraulische Zentrierung des Ventilschiebers 38 in Bezug auf die Schließkonusse 44 und 45 statt

Es sei nun angenommen, die Drehspule 5 wird derart unter Strom gesetzt, daß der Hilfskolben 30 sich nach links bewegt Dadurch wird der Schließkonus 44 auf seine Schließkante gedrückt Weiterhin werden (F i g. 2) die Ringnocken 54 und 55 nach links bewegt Dadurch wird der Strömungswiderstand im Drosselspalt 56 größer als derjenige im Drosselspalt 57. Dies hat zur Folge, daß Hydrauliköl verstärkt über den Drosselspalt 57, den Ringkanal 59 und den Kanal 53 in den Raum 32 strömen kann. Da, wie angegeben, der Schließkörper 44 jetzt fest auf seiner Schließkante sitzt, kann nunmehr dieses Hydrauliköl auf die gesamte rechte Stirnfläche des Ventilschiebers 38 wirken. Letzterer wird daher nach Art eines Folgekolbens oder Servokolbens nach links bewegt. Und zwar so lange; bis sich ein neuer hydraulischer Zentrierungszustand des Ventilschiebers 38 zwischen den Schließkonussen 44 und 45 eingestellt hat. Durch den Wegstellungsgeber 33,34 und 35 wird hierbei überwacht, ob der Verschiebeweg des Hilfskoibens 30 exakt dem über der Anschlußklemme 37 zugeführten Sollwert entspricht. Wie ersichtlich und nicht weiter erläute* rungsbedürftig, ist hierzu vom Ausgang des Regelverstärkers 16 über die Drehspule 5, die Magnetkupplung 22,23, das Getriebe 27,28, 29, dem Wegstellungsgeber 33, 34 und 35, die Brückenschaltung 36 sowie den Istwert-Eingang des Regelverstärkers 16 ein kompletter Regelkreis gebildet.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die im Ausführungsbeispiel veranschaulichte winklige Zuordnung von Ventilgehäuse ϊ und Antriebsgehäuse 2 beschränkt Letzteres kann auch in axialer Verlängerung des Hilfskolbens 30 angeordnet sein. Hierbei kann das Umformgetriebe beispielsweise so ausgebildet sein, wie in den eingangs genannten Auslegeschriften

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

lungsgebers am Hilfskolben und nicht am Ventilschie-

Patentanspruch: ber hat den Vorteil der höheren regelungstechnischen

Stabilität.

Elektrisch betätigtes Hydraulik-Proportionalven- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der tu, mit einem Scheibenläufer- oder Drehspulmotor 5 Zeichnung veranschaulichten Ausfflhiungsbeispieles er-