DE3313317A1 - Electro-hydraulic two-stage proportional directional control valve - Google Patents
Electro-hydraulic two-stage proportional directional control valveInfo
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- 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
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Abstract
Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektro-hydraulisches zweistufiges Proportional-Wegeventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an electro-hydraulic two-stage Proportional directional control valve with the features of the preamble of claim 1.
Bekanntlich nehmen Proportional-Wegeventile hinsichtlich ihrer tech-ηisehen Werte und ihres Preises eine Mittelstellung zwischen Wegeventilen und Servoventil en ein. Spezielle Servoventil-Vorsteuerstufen, die z.B. mit Düse-Prallplattensystemen arbeiten/ kommen bei Proportional-Wegeventilen praktisch nicht vor. Gebräuchlich sind jedoch Vorsteuerungen, die mit zwei Proportional-Druckregel ventilen oder zwei Proportional-Druckbegrenzungsventilen arbeiten. Die Steuerdrücke werden proportional zu den elektrischen Eingangssignalen variiert und verstellen den Hauptsteuerkolben gegenüber Zentrierfedern. Eine zwangsläufige Kopplung zwischen Vorsteuerstufe und Hauptsteuerstufe ist hier nicht gegeben. In Abhängigkeit von Reibungseinflüssen und von Veränderungen der Federn können so Abweichungen entstehen, die eine genaue Reproduzierbarkeit und eine kleine Hysterese nur bedingt zulassen.As is well known, proportional directional control valves take with regard to their tech-ηisehen Values and their price a middle position between directional control valves and servo valves. Special servo valve pilot stages that work / come, for example, with nozzle flapper systems practically nonexistent with proportional directional control valves. Common are, however, pilot controls with two proportional pressure regulating valves or two proportional pressure relief valves are working. The control pressures are varied proportionally to the electrical input signals and adjust the main control piston Centering springs. There is no inevitable coupling between the pre-control stage and the main control stage. In dependence of Frictional influences and changes in the springs can result in deviations arise that only allow exact reproducibility and a small hysteresis to a limited extent.
Es ist Aufgabe der Erfindung, elektro-hydraulische zweistufige Proportional-Wegeventile der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszugestalten, daß eine Kopplung zwischen Vorsteuerstufe und Hauptsteuerstufe derart besteht, daß die Einflüsse von Reibungen oder Federkräften eliminiert werden. Die Abhängigkeit der Hauptsteuerkolben-Stellung von den Eingangssignalen! soll wahlweise entweder streng proportional sein oder einem gewünschten mathematischen Gesetz folgen. Die Ausgestaltung soll einfach und funktionssicher sein und möglichst verschleißfrei arbeiten.It is the object of the invention to provide electro-hydraulic two-stage Proportional directional control valves mentioned in the preamble of claim 1 Kind of designed so that there is a coupling between the pilot stage and the main control stage in such a way that the influences of Frictions or spring forces are eliminated. The dependence of the main control spool position on the input signals! should optionally either be strictly proportional or follow a desired mathematical law. The design should be simple and be functionally reliable and work as wear-free as possible.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1.
Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß es sich um ein Folgesystem handelt, bei dem die Stellung des drehbaren Vorsteuerkolbens genau durch eine vorgegebene Schrittzahl des Schrittmotors bestimmt ist. Der Hauptsteuerkolben arbeitet dann als Folgekolben,The advantage of this design is that it is a Follow-up system, in which the position of the rotatable pilot piston is precisely determined by a predetermined number of steps of the stepper motor is determined. The main control piston then works as a follower piston,
dessen Stellung nicht mehr von Reibung oder Federn, sondern nur noch von der Genauigkeit der Steuerkanten abhängt.its position no longer depends on friction or springs, but only still depends on the accuracy of the control edges.
Anspruch 2 bezieht sich auf die Ausbildung des Hauptsteuerkolbens als Stufenkolben.Claim 2 relates to the design of the main control piston as a stepped piston.
Anspruch 3 bezieht sich auf einen das System niedrigeren Druckes darstellenden AbIaufkanal.Claim 3 relates to a lower pressure the system outflow channel.
Anspruch 4 richtet sich auf eingepreßte Hülsen im Hauptsteuerkolben zur Vereinfachung der Leitungsführung.Claim 4 is directed to press-fit sleeves in the main control piston to simplify the line routing.
Anspruch 5 richtet sich auf die Abdichtung und Abstützung des Vorsteuerkolbens.Claim 5 is directed to the sealing and support of the pilot piston.
Anspruchs bezieht sich auf Kugeln, zwischen denen der Stößel eingespannt ist.Claim relates to balls between which the plunger is clamped.
. Anspruch 8 richtet sich auf eine Druckmindereinrichtung zum Mindern des ZuIaufdruckes in einen konstanten Steuerdruck.. Claim 8 is directed to a pressure reducing device for reducing of the supply pressure into a constant control pressure.
Anspruch 9 bezieht sich auf eine Federzentrierung für den Hauptsteuerkolben.Claim 9 relates to a spring centering for the main control piston.
Anspruch 10 richtet sich auf eine positive bzw. Null-überdeckung des Hauptsteuerkolbens.Claim 10 is based on positive or zero coverage of the main control piston.
Anspruch 11 richtet sich auf eine Federzentrierung des Schrittmotors mit Hilfe zweier gegensinnig wirkenden Spiralfedern.Claim 11 is directed to a spring centering of the stepper motor with the help of two helical springs acting in opposite directions.
Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Proportional-Wegeventil.On the basis of an exemplary embodiment shown in the figures the invention is explained in more detail. Figure 1 shows a section through a proportional directional control valve according to the invention.
Figur 2 zeigt schematisch das Zusammenwirken von Vorsteuerkolben und Hauptsteuerkolben.Figure 2 shows schematically the interaction of pilot pistons and main control piston.
In einem Gehäuse 1 ist eine Stufenbohrung 2 angebracht, in welcher unter Bildung eines Ringraumes 3 ein als Stufenkolben ausgebildeter Hauptsteuerkolben 4 axial verschieblich, jedoch nicht frei drehbar angeordnet ist. Der Hauptsteuerkolben 4 besitzt eine Federzentrierung 5, welche ihn in einer Mittelstellung so zentriert, daß ein Druckanschluß P von Verbraucheranschlüssen A und B und diese wiederum von Tankanschlüssen T getrennt sind. Je nach Verschiebung ergeben sich die Verbindungen P-A und B-T bzw. P-B und A-T. Der Druckanschluß P steht in nicht näher dargestellter Verbindung mit dem Zulaufanschluß P] eines DruckregelventiIs 6, dessen geminderter Druck als Steuerdruck dient und über eine Leitung 7 zum Ringraum 3 geführt wird und dort eine Wirkfläche 8 des Hauptsteuerkolbens 4 permanent beaufschlagt. Der Hauptsteuerkolben 4 besitzt eine axial durchgehende Bohrung 9, in der ausgehend von der als zweite Wirkfläche 10 dienenden Stirnfläche ein Vorsteuerkolben 11 geführt ist, der den an die Wirkfläche 10 anschließenden Steuerraum 12 sowie abgedichtet das Gehäuse 1 nach außen durchdringt und dort über eine Kupplung 13 mit einem Schrittmotor 14 verbunden ist. Die Kupplung 13 und damit natürlich der Vorsteuerkolben 11 ist mit einer Spiralfeder 15 verbunden, die andererseits am Gehäuse 1 ihr lösbares Widerlager 16 findet. Eine weitere, durch die Schnittdarstellung nicht voll sichtbare Spiralfeder 17 ist ebenso befestigt, wirkt jedoch entgegengesetzt. Ein Mitnehmer 18 ist über einen Hebel 19 mit einer Nabe 20 verbunden, die mittels einer Feststellschraube 21 relativ zur Antriebswelle 22 des Schrittmotors 14 im Sinne eines Nullabgleichs befestigt werden kann. Der Mitnehmer 18 löst jeweils nach Bewegungsrichtung ein Ende der Spiralfedern 15 und 17 vom Widerlager 16. Der Mitnehmer 18 liegt spielfrei zwischen den Spiralfedern 15 und 17, wenn diese am Widerlager 16 anliegen. Der Vorsteuerkolben 11 hat in der Bohrung 9 Kontakt mit einem Dichtkölbchen 23, das seinerseits über eine Kugel 24 auf einen Stößel 25 und über eine weitere Kugel 26 im Sinne einer Abstützung auf das Gehäuse 1 wirkt. Mit dem Hauptsteuerkolben 4. ist in einem HohlraumA stepped bore 2 is provided in a housing 1, in which a main control piston 4 designed as a stepped piston is axially displaceable but not freely rotatable, forming an annular space 3. The main control piston 4 has a spring centering 5 which centers it in a central position in such a way that a pressure connection P is separated from consumer connections A and B and these in turn from tank connections T. Depending on the shift, the connections PA and BT or PB and AT result. The pressure connection P is connected, not shown, to the inlet connection P] of a pressure control valve 6, the reduced pressure of which serves as control pressure and is guided via a line 7 to the annular space 3 and there permanently acts on an active surface 8 of the main control piston 4. The main control piston 4 has an axially continuous bore 9 in which, starting from the end face serving as the second active surface 10, a pilot piston 11 is guided, which penetrates the control chamber 12 adjoining the active surface 10 and seals the housing 1 to the outside and there via a coupling 13 is connected to a stepper motor 14. The clutch 13 and thus of course the pilot piston 11 is connected to a spiral spring 15 which, on the other hand, has its detachable abutment 16 on the housing 1. Another spiral spring 17, not fully visible in the sectional view, is also attached, but has the opposite effect. A driver 18 is connected via a lever 19 to a hub 20 which can be fastened by means of a locking screw 21 relative to the drive shaft 22 of the stepping motor 14 in the sense of a zero adjustment. The driver 18 releases one end of the spiral springs 15 and 17 from the abutment 16, depending on the direction of movement. The driver 18 lies between the spiral springs 15 and 17 without play when these are in contact with the abutment 16. In the bore 9, the pilot piston 11 has contact with a sealing bulb 23, which in turn acts via a ball 24 on a tappet 25 and via a further ball 26 in the sense of a support on the housing 1. With the main control piston 4. is in a cavity
g ■■ -x- g ■■ -x-
innerhalb des Gehäuses 1 ein radial gerichteter Hebel 28 verbunden, der an seinem äußeren Ende einen Schlitz 29 besitzt, in den tangential spielfrei ein Zapfen 30 eingreift, der in einem Exzenter 31 befestigt ist. Der Exzenter 31 ist mit einer Welle 32 im Gehäuse 1 gelagert und kann durch eine Kontermutter 33, die auf ein außen auf der Welle befindliches Gewinde geschraubt ist, befestigt werden. Der Vorsteuerkolben 11 ist, soweit er mit dem Hauptsteuerkolben 4 zusammenwirkt, mit einem Trapezgewinde 34 versehen, dessen Kanten als geneigte Steuerkanten dienen. Vom Ringraum 3 geht eine Verbindung 35 in Form einerconnected within the housing 1, a radially directed lever 28, the has a slot 29 at its outer end, into which a pin 30 engages tangentially without play and is fastened in an eccentric 31 is. The eccentric 31 is mounted with a shaft 32 in the housing 1 and can be secured by a lock nut 33 on the outside of the shaft located thread is screwed. The pilot piston 11 is, insofar as it interacts with the main control piston 4, with a trapezoidal thread 34 is provided, the edges of which serve as inclined control edges. From the annular space 3 is a connection 35 in the form of a Querbohrung zur Bohrung 9 und wird dort gerade von einem'Gewindegang des Trapezgewindes 34 verschlossen, wobei die kante 36 als Steuerkante dient, die entweder . · die Verbindung 35 verschließt oder aber zur Gewindenut 37 öffnet, die zum Steuerrraum 12 führt. Die gegenüberliegende Kante 38 dient ebenfalls als Steuerkante, welche die Gewindenut 37 entweder mit einer weiteren in die Bohrung 9 mündenden Verbindung. 39 verbindet oder aber die Verbindung 39 verschließt. Die Verbindung 39 führt zu einem System niedrigeren Druckes, d.h. in der Praxis zum Ablaufanschluß T. In der gegenständlichen Ausführung gemäß Figur 1 besteht die Verbindung 39 aus einer Querbohrung mit einem innerenCross hole to hole 9 and is there just from a thread of the trapezoidal thread 34 closed, the edge 36 as a control edge serves that either. The connection 35 closes or opens to the threaded groove 37 which leads to the control space 12. The opposite edge 38 also serves as a control edge, which the thread groove 37 either with a further connection opening into the bore 9. 39 connects or the connection 39 closes. The connection 39 leads to a system of lower pressure, i.e. in practice to the Drain connection T. In the embodiment according to FIG. 1, the connection 39 consists of a transverse bore with an inner one Teil 40 und einem äußeren Teil 41, welche Teile durch eine in eine die Querbohrung anschneidende Längsbohrung eingesetzte Hülse 42 getrennt werden. Die Hülse besitzt eine Sackbohrung 43, die über eine Querbohrung 44 mit dem inneren Teil 40 verbunden ist. Der äußere Teil 41 wird durch den äußeren Mantel der Hülse 42 verschlossen.Part 40 and an outer part 41, which parts are separated by a sleeve 42 inserted into a longitudinal bore that intersects the transverse bore will. The sleeve has a blind bore 43 which is connected to the inner part 40 via a transverse bore 44. The outer part 41 is closed by the outer jacket of the sleeve 42.
Schrittmotors 14 eine Verdrehung des Vorsteuerkolbens 11 bewirkt, so daß die Kanten 36 und 38 wechselweise die Verbindungen 35 und 39 öffnen oder schließen. Unter der Voraussetzung, daß die Wirkflächen 10 und 8 sich wie etwa 2:1 verhalten, ergibt sich so eine ZweiStepping motor 14 causes a rotation of the pilot piston 11, so that the edges 36 and 38 alternately open or close the connections 35 and 39. Provided that the active surfaces 10 and 8 behave like about 2: 1, the result is a two kanten-Steuerung, wobei der Hauptsteuerkolben den ausgelenkten Kan ten solange nachfolgt, bis zumindest eine Null überdeckung erreicht ist. Durch Vergabe der Schritte des Schrittmotors 14 läßt sich daher der Hauptsteuerkolben sehr genau positionieren. Der Grobabgleich der der Null-Lagen erfolgt über die Federzentrierung des Vorsteuerkolbensedge control, whereby the main control piston controls the deflected Kan th follows until at least zero overlap is reached. By assigning the steps of the stepping motor 14 can therefore position the main control piston very precisely. The rough comparison of the the zero positions are made via the spring centering of the pilot piston 11, d.h. über die Positionierung des Mitnehmers 18. Die Feinabstimmung11, i.e. via the positioning of the driver 18. The fine-tuning
erfolgt dann über die Verdrehung des Exzenters 31, wodurch der Hauptsteuerkolben 4 in zwei Richtungen solange verdreht werden kann, bis zwischen Vorsteuerkolben 11 und Hauptsteuerkolben 4 abgeglichen ist. Durch die Kontermutter 33 wird diese Einstellung fixiert.then takes place via the rotation of the eccentric 31, whereby the main control piston 4 can be rotated in two directions until there is a balance between the pilot piston 11 and the main control piston 4. This setting is fixed by the lock nut 33.
Claims (11)
Priority Applications (3)
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EP0088017B1 (en) * | 1982-02-26 | 1987-11-19 | COMPAGNIE PARISIENNE D'OUTILLAGE A AIR COMPRIME Société anonyme dite: | Hydraulic directional spool valve |
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1983
- 1983-04-13 DE DE19833313317 patent/DE3313317A1/en not_active Withdrawn
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1984
- 1984-04-13 FR FR8405938A patent/FR2544444A1/en active Pending
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Also Published As
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FR2544444A1 (en) | 1984-10-19 |
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Legal Events
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