DE102007057023A1

DE102007057023A1 - Aktuatorregelungssystem

Info

Publication number: DE102007057023A1
Application number: DE102007057023A
Authority: DE
Inventors: Preben Albrecht; John Kristensen; Steve Crow; Kjeld Buus Jensen
Original assignee: Sauer Danfoss ApS
Current assignee: Danfoss Power Solutions ApS
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US20080236932A1; US9114831B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bewegung eines Elementes, z.B. ein Ruder eines Schiffes oder ein Rad eines Fahrzeuges. Das Element wird mit einer hydraulischen Flüssigkeit bewegt. Nach der Erfindung gibt ein Betreiber eine gewünschte Bewegung an, und in Übereinstimmung mit der gewünschten Bewegung wird eine Flüssigkeit von mindestens drei Flüssigkeitsversorgungen geliefert, wobei jede Flüssigkeitsversorgung einen Anteil der Flüssigkeit in parallelen Strömen und ausschließlich unter Berücksichtigung der gewünschten Bewegung und nicht der von den anderen Flüssigkeitsversorgungen gelieferten Anteile liefert. Die Erfindung erlaubt die Fortsetzung einer Lenkungsaufgabe, auch wenn eine Flüssigkeitsversorgung versagt, und die Erfindung erlaubt die Fortsetzung auch ohne bemerken zu müssen, dass eine Versorgung versagt. Entsprechend bietet die Erfindung eine Verbesserung und Vereinfachung im Verhältnis zu den bekannten hydraulischen Lenksystemen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Regelungssystem zur Regelung der Bewegung eines Elementes aufgrund eines Durchflusses einer Primärflüssigkeit. Das System umfasst ein Eingabegerät zum Empfang einer Betreibereingabe, die für eine gewünschte Bewegung wesentlich ist, z. B. eine gewünschte Position oder Geschwindigkeit des Elementes. Die Regelung ist aufgrund der Eingabe zur Regelung einer Flüssigkeitsversorgung, z. B. eines Durchflussreglers in der Form eines Ventils oder einer Pumpe, angepasst. Der Flüssigkeitsregler stellt einen Durchfluss der Flüssigkeit aufgrund des Regelsignals zur Verfügung, und der Durchfluss wird einem Primäraktuator zugeführt, der das Element bewegen soll, z. B. durch eine direkte mechanische Verbindung, oder der in anderer Weise den Durchfluss in eine Bewegung des Elementes umwandelt.
Das Regelungssystem kann z. B. Teil eines Regelungssystems für einen Motor oder eine Maschine sein, z. B. zur Regelung einer Linear- oder Drehbewegung eines Aktuators. Insbesondere kann das Regelungssystem Teil eines Lenksystems für ein Fahrzeug oder ein Schiff sein.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Regelungssystem nach der vorliegenden Erfindung kann generell zur Regelung des Betriebs einer Maschine verwendet werden. Im Folgenden wird die Erfindung aber unter Hinweis auf ein Lenksystem beschrieben werden.
Schiffe und Fahrzeuge, insbesondere Geländemaschinen in der Form von Ladern, Baggern, Bulldozern, Knickfahrzeugen, Traktoren, Erntemaschinen und ähnlichen Hochleistungsmaschinen, arbeiten oft mit Hydraulik, Elektrohydraulik und elektrischen Lenksystemen. Typischerweise erhält das Lenksystem eine gewünschte Eingabe zur Angabe einer gewünschten Winkelbewegung des Schiffs oder Fahrzeugs. Die Eingabe kann durch Eingabemittel, z. B. ein Joystick oder ein Lenkrad, erfolgen, oder die Eingabe kann einem GPS-System oder einem ähnlichen System zur Positionierung und Überwachung entnommen werden. Die Eingabe wird in ein Signal für einen Aktuator, z. B. einen hydraulischen Zylinder, umgewandelt, der ein gelenktes Element, z. B. ein Rad eines Fahrzeuges oder ein Ruder eines Schiffes, bewegt. Lenksysteme werden u. a. in US 6,668,967 und EP 0 856 453 offenbart.
In einer vollhydraulischen Lenkung wird der Aktuator typischerweise über eine Lenkeinheit, die mit den Lenkeingabemitteln verbunden ist, mit Hydraulikdurchfluss versorgt. Die Lenkeinheit weist oft einen Schieber auf, der aufgrund der Position der Eingabemittel bewegt wird. Der Schieber öffnet oder schließt eine Verbindung von einer Quelle von Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu einem von zwei hydraulischen Anschlüssen des Aktuators. Ein Flüssigkeitsdurchfluss in den einen Anschluss hinein und zum anderen Anschluss hinaus zwingt den Aktuator zu einer Bewegung in eine Richtung, und ein Flüssigkeitsdurchfluss in eine Gegenrichtung zwingt den Aktuator zu einer entgegengerichteten Bewegung, z. B. rechts oder links. Typischerweise sind die Eingabemittel ein Lenkrad oder ein Joystick. Diese Eingabemittel sind beweglich zwischen einem mittleren Einstellpunkt und Einstellpunkten auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Einstellpunkts, z. B. einer Rechtsdrehung oder einer Linksdrehung entsprechend.
In Lenksystemen und anderen Regelungssystemen ist die Zuverlässigkeit wichtig. Ein falsches elektrisches Signal oder Flüssigkeitsdurchfluss kann eine falsche Lenkung bewirken und damit gefährlich sein. Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, werden ab und zu mehrere Regelungssysteme parallel geschaltet. Falls ein System versagt, wird ein anderes übernehmen. Dafür ist aber eine Fehlersuche und ein Umschalten zwischen parallelen Systemen erforderlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Elements und ein entsprechendes Regelungssystem zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es ein Ziel, ein verbessertes Lenksystem für ein Schiff oder ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen. Es ist ein Ziel von Ausführungen der Erfindung, im Vergleich zu herkömmlichen Regelungssystemen eine verbesserte Einfachheit und Zuverlässigkeit zu ermöglichen.
Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung zur Bewegung eines Elements aufgrund der Bewegung von zumindest einem Primäraktuator, der dafür vorgesehen ist, einen Durchfluss einer Primärflüssigkeit zu empfangen, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst:

– Erzeugung einer gewünschten Bewegung des Elementes,
– zur Verfügung stellen von mindestens drei Anteilen des Durchflusses der Primärflüssigkeit, wobei jeder Anteil eine Durchflussgeschwindigkeit und eine Druckdefinierungskraft hat, mit denen der Anteil ein Objekt bewegen kann,
– Aktivierung des Aktuators mit Hilfe der Kraft, und
– Bewegung des Elementes als Folge der Aktivierung des Aktuators,

Weil jeder der mindestens drei Anteile des Durchflusses der Primärflüssigkeit nur unter Rücksichtnahme auf die gewünschte Bewegung und nicht auf die von den anderen Anteilen gelieferte Kraft vorgesehen ist, würde sich die Bewegung des Elementes auch dann fortsetzen, wenn einer oder zwei der Anteile unterbrochen wäre(n), z. B. aufgrund eines Fehlers in einem Ventil oder einer Pumpe.
Insbesondere kann jeder Anteil der Flüssigkeit von unabhängig arbeitenden Flüssigkeitsversorgern zur Verfügung gestellt werden. Z. B. kann jeder solcher Versorger eine Flüssigkeitsversorgung, z. B. eine Pumpe, ein Ventil oder eine Kombination davon, aufweisen, und eine Regelung, die imstande ist, die Versorgung zu regeln. Der Regler kann ein Signal empfangen, das die gewünschte Bewegung von z. B. einem Lenkrad, einem Joystick usw. angibt, und um den Vorgang zu bewirken, dass jeder Anteil so lange zur Verfügung gestellt wird, bis die gewünschte Bewegung erreicht ist, kann ein Sensor in Wirkverbindung mit dem Element angeordnet sein, und ein Signal, das für die Bewegung wichtig ist, kann an jeden der oben erwähnten Regler zurückgesandt werden.
Im Folgenden kann der Ausdruck "Bewegung eines Elements bewirken" entweder die Erzeugung einer gewissen Geschwindigkeit des Elementes oder die Erzielung einer gewissen Positionierung des Elementes bedeuten. In entsprechender Weise kann der Ausdruck "Bestimmung der Bewegung eines Elementes" entweder die Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der sich das Element bewegt, die Bestimmung davon, mit welcher Beschleunigung sich das Element bewegt, oder die Bestimmung einer erreichten Neupositionierung des Elementes bedeuten.
Es kann vorteilhaft sein, die Anteile so zur Verfügung zu stellen, dass zwei der Anteile immer eine größere Kraft liefern als der dritte Anteil. Es ist deshalb vorteilhaft, die Durchflüsse so zur Verfügung zu stellen, dass der Unterschied zwischen dem stärksten Anteil und dem schwächsten Anteil kleiner ist als die Summe der Kräfte der anderen Anteile des Systems. Wenn einer der Anteile der Bewegung entgegenwirkt, kann sich die korrekte Bewegung des Elementes fortsetzen, weil die restlichen Anteile immer mehr Kraft zur Verfügung stellen als der Anteil, der der Bewegung entgegenwirkt. Alternativ können die Anteile im Wesentlichen identisch sein oder zumindest annähernd die gleiche Kraft zur Verfügung stellen.
Durch das zur Verfügung stellen der Kraft von allen Anteilen gleichzeitig wird erreicht, dass das System auch dann ununterbrochen arbeiten kann, wenn einer der Anteile unterbrochen wird. Dadurch ergibt sich ein sehr robustes und sicheres System, in dem der Bediener nicht unbedingt entdecken wird, wenn ein Fehler geschieht. Wie später noch näher erläutert werden wird, kann ein Alarm jedoch einen Fehler anzeigen, auch wenn das System ununterbrochen weiterarbeitet.
Das Element kann mechanisch mit dem Aktuator verbunden sein, um sich bei Aktivierung des Aktuators zu bewegen, oder der Aktuator kann einen Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit regeln, die wiederum einen sekundären Aktuator beeinflusst, der das Element bewegt. Die Flüssigkeit ist insbesondere eine hydraulische Flüssigkeit.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein System zur Verfügung zur Regelung der Bewegung eines Elementes aufgrund der Bewegung eines Primäraktuators, der zum Empfang eines Durchflusses einer Primärflüssigkeit vorgesehen ist. Das System umfasst folgendes:

– ein Eingabegerät, das geeignet ist, ein Bedienereingabesignal, das für eine gewünschte Bewegung des Elementes wichtig ist, zur Verfügung zu stellen,
– einen Primäraktuator, der von der zur Verfügung gestellten Flüssigkeit aktiviert werden kann und mit dem Element in aktiver Verbindung ist, um dessen Bewegung zu bewirken,
– einen Sensor zur Lieferung eines Signals, das für die Bewegung wichtig ist, und
– mindestens drei Flüssigkeitsversorgungen, von denen jede ein unabhängig arbeitendes Regelsystem aufweist zum Empfang des Bedienereingabesignals und des Sensorsignals und aufgrund der empfangenen Signale einen Anteil der Primärflüssigkeit zur Verfügung stellt. Die Flüssigkeitsversorgungen können z. B. gleichzeitig die Anteile zur Verfügung stellen, bis die gewünschte Bewegung erreicht ist.

Die aktive Verbindung kann entweder vorsehen, dass der Aktuator direkt mechanisch mit dem Element verbunden wird, oder sie kann vorsehen, dass der Aktuator einen Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit regelt, z. B. eine Flüssigkeit mit höherem Druck. Die Sekundärflüssigkeit kann dann auf einen Sekundäraktuator wirken, der mit dem Element mechanisch verbunden ist. Es kann in der Tat jede Anzahl von zusätzlichen Sätzen von Flüssigkeitsreglern und Flüssigkeitsaktuatoren zwischen dem Primäraktuator und dem Element eingesetzt werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Das Element kann ein Element eines Mechanismus sein, wie z. B. eines Krans, eines Fahrzeuges oder eines Schiffes oder jeder anderen Maschine, z. B. ein Rad eines Fahrzeuges oder ein Ruder eines Schiffes.
Der Primäraktuator kann z. B. den Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit regeln, indem er einen Schieber eines aus dem Stand der Technik bekannten Ventils bewegt. In diesem Fall bedeutet "Primäraktuator" das, was die Bewegung des Schiebers bewirkt, d. h. typischerweise eine Flüssigkeit, die einen Kolben an gegenüberliegenden Seiten des Schiebers beeinflusst.
Der Schieber kann einen Positionssensor zur Bestimmung einer aktuellen Bewegung des Schiebers aufweisen, und die Position kann für einen Regelkreis der drei Flüssigkeitsversorgungen verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Elementpositionssensor zur Bestimmung einer aktuellen Bewegung des Elementes vorgesehen sein, wiederum um einen Regelkreis der mindestens drei Flüssigkeitsversorgungen zu bilden, damit diese aufgrund der aktuellen Bewegung des Schiebers oder des Elementes den Anteil der Flüssigkeit zur Verfügung stellen.
Die Durchflussversorgungen sind vorzugsweise zur gleichzeitigen Lieferung von parallelen Strömen der Anteile der Flüssigkeit vorgesehen.
Die Eingabe kann ein mechanisch bewegbarer Handgriff sein, z. B. ein Joystick, ein Lenkrad, ein Satz von Druckknöpfen oder alle ähnlichen Mittel, die für einen spezifischen Regelungszweck geeignet sind, z. B. für die Lenkung eines Fahrzeuges. Alternativ kann die Eingabe von einem globalen Positionierungssystem (GPS) oder einem ähnlichen System zur automatischen Lenkung zur Verfügung gestellt werden.
Das Eingabegerät kann zur Erzeugung eines elektrischen Regelsignals aufgrund der Bedienereingabe vorgesehen sein, und die Flüssigkeitsversorgungen können einen Regler aufweisen, der aufgrund des Regelsignals ein elektrisches Regelsignal für mindestens drei elektrisch betätigte Ventile liefern kann.
Da das System nach der Erfindung ununterbrochen weiterarbeiten kann, auch wenn eine der Flüssigkeitsversorgungen versagt, kann das System eine Alarmstruktur aufweisen, die den Betreiber warnt, z. B. mit einem sichtbaren oder hörbaren Signal, wenn ein Fehler entsteht, z. B. wenn eine der Flüssigkeitsversorgungen nicht den Anteil liefert, den sie liefern sollte, oder wenn eine gewünschte Bewegung des Elementes oder Teile des hydraulischen Systems generell nicht erreicht werden kann.
Die Alarmstruktur kann eine Speicherung für einen ersten Testwert aufweisen, der eine erwartete Bewegung des Schiebers oder des Elementes für einen gewissen Durch fluss der Primärflüssigkeit angibt, und sie kann dafür vorgesehen sein einen Alarm auszulösen, wenn eine festgestellte aktuelle Bewegung des Schiebers oder des Elementes von der erwarteten Bewegung für diesen Durchfluss abweicht.
Wenn der Aktuator einen Schieber regelt, kann die Alarmstruktur eine Speicherung für einen zweiten Testwert aufweisen, der eine erwartete Bewegung des Schiebers oder des Elementes für einen gewissen Durchfluss der Sekundärflüssigkeit angibt, und sie kann dafür vorgesehen sein einen Alarm auszulösen, wenn eine festgestellte aktuelle Bewegung des Sekundärelementes von der erwarteten Bewegung für diesen Durchfluss abweicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Diagramm über ein System zur Regelung der Bewegung eines Elementes,
2 zeigt weitere Einzelheiten des Systems in 1,
3 zeigt ein Diagramm mit weiteren Einzelheiten des hydraulischen Teils,
4 zeigt weitere Einzelheiten des Primärflüssigkeitsteils,
5 zeigt eine alternative Konstruktion des hydraulischen Teils.
BESCHREIBUNGEN VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt ein System 1 zur Regelung der Bewegung eines Elementes 2. In diesem Fall ist das Element die Räder eines Fahrzeuges. Die Bewegung wird aufgrund der Bewegung eines Primäraktuators 3 geregelt, der für den Empfang eines Durchflusses von Primärflüssigkeit vorgesehen ist. Das System umfasst ein Eingabegerät 4, schematisch gezeigt als ein Lenkrad. Durch die Verwendung eines Lenkrades kann der Betreiber eine gewünschte Bewegung des Elementes angeben, z. B. eine gewünschte Drehung eines Fahrzeuges. Das Regelsystem 5 empfängt die Eingabe vom Lenkrad und umfasst mindestens drei Flüssigkeitsversorgungen. Jede ist dafür vorgesehen, aufgrund der Eingabe einen Anteil der Primärflüssigkeit zu liefern. Der Einfachheit halber wird das Regelsystem 5 als eine Box gezeigt, die drei Sätze von zwei Boxen enthält. Das Regelsystem wird in den folgenden Figuren in weiteren Einzelheiten gezeigt. Das Regelsystem umfasst einen Reglerteil A, und einen hydraulischen Teil B, wovon mindestens einer die oben erwähnten drei parallelen Segmente aufweist. Aufgrund von Eingaben des Betreibers und Rückmeldungen von einem Positionssensor bestimmt der Reglerteil die Menge an Flüssigkeit, die zu liefern ist, und regelt den Flüssigkeitsteil B in Übereinstimmung damit. Die Primärflüssigkeit wird von einer Hochdruckpumpe 6 geliefert, z. B. mit mehreren Hundert bar Druck, und die Flüssigkeit wird zu dem Tank 7 zurückgeführt. Als Reaktion auf eine Linksdrehung des Lenkrades wird die Primärflüssigkeit in den linken Ka nal 8 in Richtung einer Seite des Primäraktuators 3 gepumpt. Der Primäraktuator ist in direkter mechanischer Verbindung mit den Rädern und dreht deshalb die Räder des Fahrzeuges als Reaktion auf die empfangene Flüssigkeit. Gleichzeitig wird Flüssigkeit über den rechten Kanal 9 zum Tank zurückgefördert. Bei einer Drehung des Lenkrades in die entgegengesetzte Richtung wird Flüssigkeit in Richtung des Lenkzylinders in den rechten Kanal 9 gepumpt und über den linken Kanal 8 zurückgeführt.
Wie unter Hinweis auf die folgenden Figuren näher beschrieben wird, kann das System so arbeiten, dass die Primärflüssigkeit auf den das Element bewegenden Aktuator direkt einwirkt, oder die Primärflüssigkeit kann zur Bewegung eines Schiebers verwendet werden, der den Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit regelt, die wiederum den Aktuator bewegt, der auf das Element einwirkt. Im letzteren Fall kann die Sekundärflüssigkeit einen weit höheren Druck und/oder eine weit höhere Durchflussgeschwindigkeit als die Primärflüssigkeit haben, und kann somit als Verstärker für die vom System erzeugte Kraft wirken.
Das System umfasst einen Positionssensor 10, der die Bewegung der Räder bestimmt und ein Signal über die Leitung 11 zu dem Reglerteil A des Regelsystems zurückgibt. In dieser Weise kann jede Flüssigkeitsversorgung den Anteil liefern ohne Rücksicht auf die Kraft, die von den anderen Anteilen geliefert wird, und jede Versorgung liefert ihren Anteil so lange, bis die gewünschte Bewegung erreicht worden ist.
2 zeigt weitere Einzelheiten des Systems von 1. Das Eingabegerät 4 umfasst drei Sensoren, Si-1, Si-2 und Si-3, die die Drehung des Lenkrades bestimmen und diese in ein elektrisches Signal umwandeln. Das elektrische Signal wird an drei unabhängige Flüssigkeitsversorgungen μ1/VS1, μ2/VS2, μ3/VS3 übertragen. Jede Versorgung umfasst einen Regler μ1, μ2, μ3. Jeder Regler arbeitet nach einem Regelkreis-Zylinderpositionsalgorithmus A1, einem Regelkreis-Primärschieberpositionsalgorithmus A2 und einem Alarmsignalalgorithmus A3. Mit elektrischen Signalen regelt jeder Regler eines der elektrisch betätigten Ventilsegmente VS1, VS2 und VS3, die den Aktuator mit Flüssigkeit unter Druck versorgen und Flüssigkeit von dem Aktuator zurückbekommen. Der Aktuator ist versehen mit drei unabhängig arbeitenden Positionssensoren, die die Bewegung des Aktuators bestimmen. Jeder Sensor ist verbunden mit einem der Regler und gibt ein elektrisches Signal an diesen Regler zurück, das die Bewegung darstellt. Das System umfasst außerdem eine Alarmstruktur A, die ein Fehlersignal vom Alarmalgorithmus A3 empfangen kann. Der Alarmalgorithmus kann ein Warnsignal geben, wenn eine gewünschte Bewegung des Elementes nicht erreicht werden kann. Z. B. kann der Alarmalgorithmus eine erste Einstellung eines Testwertes enthalten, der eine erwartete Bewegung unter Berücksichtigung eines gewissen Flüssigkeitsdurchflusses angibt, der geleistet wird, um die Bewegung des Elementes oder die Bewegung von anderen Teilen des hydraulischen Systems, z. B. einen Schieber, zu bewirken. Die Alarmstruktur kann dann für die Auslösung eines Alarms vorgesehen sein, z. B. eines hörbaren oder sichtbaren Alarms, wenn eine aktuelle Bewegung er fasst wird, die sich von der erwarteten Bewegung für diesen Durchfluss unterscheidet.
3 zeigt in einem Diagramm weitere Einzelheiten des hydraulischen Teils, vgl. Hinweis B in 1. Der hydraulische Teil umfasst einen Durchflussselektor 12 mit einem ersten Einlass 13 und einem zweiten Einlass 14 für Hochdruckflüssigkeit von einer Pumpe. Über den Auslass 15 des Durchflussselektors 12 wird die Flüssigkeit dem Einlass 16 des Primärflüssigkeitsteils 17 zugeführt. Weitere Einzelheiten des Primärflüssigkeitsteils werden in 4 gezeigt. Vom Primärflüssigkeitsteil 17 wird die Flüssigkeit in einem ersten Auslass 18 einer rechten Seite eines Aktuators, z. B. einem Lenkzylinder, der das Element bewegt (weder der Aktuator, noch das Element wird in 3 gezeigt), und in einem zweiten Auslass 19 einer linken Seite des Aktuators zugeführt. Die Einheit 20 enthält Systemschutz-Überdruckventile 21 und Antikavitations-Rückschlagventile 22. Der Primärflüssigkeitsteil 17 hat ein elektrisches Verbindungsstück 23 für ein elektrisches Regelsignal zum Reglerteil, vgl. Hinweis A in 1, und ein elektrisches Verbindungsstück 24 für ein elektrisches Sensorsignal zum Reglerteil A. Das Regelsignal gibt eine gewünschte Bewegung eines Schiebers im Primärflüssigkeitsteil an, und das Sensorsignal gibt die aktuelle Bewegung des Schiebers an. Das Verbindungsstück 25 sendet ein "load-sensing" Signal zu einer load-sensing Pumpe, einem Prioritätsventil oder jeder ähnlichen Quelle von Druckflüssigkeit.
4 zeigt weitere Einzelheiten des Primärflüssigkeitsteils 17, der einen Primärschieber 26 mit hydrau lischen load-sensing Kennzeichen umfasst. Der Primärschieber 26 wird von einem Druck einer Primärflüssigkeit in einem Gehäuse bewegt. Die Primärflüssigkeit wird von dem Pilotventil 27 über die Flüssigkeitskanäle 28, 29 geliefert. Das Pilotventil 27 wird, aufgrund von Signalen vom Regler, vgl. Hinweis A in 1, von einem relativ kleinen elektrisch betätigten Aktuator 30 bewegt. Die Bewegung des Primärschiebers 26 wird vom Sensor 31 bestimmt. Der Primärschieber regelt den Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit geliefert über den Kanal 32. Der Primärflüssigkeitsteil 17 umfasst eine Reihe von Umfangskomponenten, die verschiedenen Zwecken dienen, z. B. der Lieferung eines konstanten Drucks über den Primärschieber. Gezeigt in 4 sind ein Druckbegrenzer 33, eine Pilotdruckregelung 34, eine "meter-IN" Druckkompensierung 35 und eine "meter-OUT" Druckkompensierung 36 oder eine Geschwindigkeitssicherung. In Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst die Ausführung in 4 drei Primärflüssigkeitsteile 17 und mindestens drei Primärschieber 26 und mindestens drei Pilotventile 27. In der Ausführung nach 3 und 4 kann das Element z. B. die Räder eines Fahrzeugs, ein Ruder eines Schiffes, ein Ausleger eines Krans usw. sein. Der Primärschieber 41 regelt den Durchfluss einer Sekundärflüssigkeit und wird von einer Primärflüssigkeit bewegt, die von mindestens drei unabhängigen Durchflussversorgungen geliefert wird, und zwar das Pilotventil 27, z. B. in der Form eines Schiebers usw. Wenn der gesamte Flüssigkeitsteil 17 in drei unabhängigen Paralleleinheiten versorgt worden ist, ist das Pilotventil 27 entsprechend als drei unabhängige Einheiten vorgesehen.
5 zeigt eine alternative Konstruktion des hydraulischen Teils, vgl. Hinweis B in 1. In dieser Ausführung der Erfindung sind mindestens drei Pilotventilanordnungen 37, 38, 39, aber nur eine einzige Primärschieberanordnung 40 mit einem einzigen Primärschieber 41 erforderlich. Außer diesem Hauptunterschied hat die Ausführung nach 5 im Wesentlichen die gleiche Funktionalität wie die Ausführungen in 3 und 4. Der hydraulische Teil umfasst Einlässe 42, 43 zum Empfang der Hochdruckflüssigkeit von der Pumpe und Auslässe 44, 45 zur Bewegung des Aktuators (nicht gezeigt). Die Primärschieberposition wird von drei unabhängigen Sensoren 46, 47, 48 bestimmt.
Andere Einzelheiten der schematischen Darstellung können auch geändert werden, um den fehlersicheren Betrieb des Systems zu verbessern. Diese Änderungen können wie folgt sein:

– redundante Arbeitsdruckregelungs- und Druckkompensierungskennzeichen,
– Druckkompensierung über alle Pilotventile,
– "load-sense" Funktionalität in allen Pilotventilen, und
– Konstruktionsrobustheit um zu erlauben, dass der Pilotdruck delta bei einem maximalen Systemdruck delta arbeiten kann (wobei Druck delta der Druckabfall über das System ist).

Im Verhältnis zur Erfindung und dem Wortlaut der Ansprüche erlaubt die Ausführung der 5, dass das Element von dem Primärschieber 41 gebildet wird, der von dem Primärflüssigkeitsdruck bewegt wird, der über die drei Flüssigkeitsversorgungen, und zwar die Pilotventile 37, 38, 39, geliefert wird.

Claims

Verfahren zur Bewegung eines Elementes aufgrund der Bewegung von mindestens einem Primäraktuator, der zum Empfang eines Durchflusses von einer Primärflüssigkeit vorgesehen ist, wobei das Verfahren aufweist: – Erzeugung einer gewünschten Bewegung des Elementes, – zur Verfügung stellen von mindestens drei Anteilen des Durchflusses der Primärflüssigkeit, wobei jeder Anteil eine Durchflussgeschwindigkeit und eine Druckdefinierungskraft hat, mit denen der Anteil ein Objekt bewegen kann, – Aktivierung des Aktuators mit Hilfe der Kraft, und – Bewegung des Elementes als Folge der Aktivierung des Aktuators, wobei jeder Anteil ohne Rücksicht auf die Kraft, die von den anderen Anteilen geliefert wird, zur Verfügung gestellt wird, bis die gewünschte Bewegung erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster der Anteile mehr Kraft als die anderen Anteile liefert, ein zweiter der Anteile weniger Kraft als die anderen Anteile liefert und ein dritter Anteil weniger Kraft als der erste Anteil und mehr Kraft als der zweite Anteil liefert, und wobei ein Unterschied zwischen der Kraft der ersten und zweiten Anteile kleiner ist als die Kraft des dritten Anteils.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei alle Anteile im Wesentlichen die gleiche Kraft liefern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Anteile gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element mechanisch mit dem Aktuator verbunden ist, um sich bei Aktivierung des Aktuators zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator einen Durchfluss einer Sekundärflüs sigkeit regelt, der auf einen Sekundäraktuator einwirkt, der das Element bewegt.
System zur Regelung der Bewegung eines Elementes aufgrund der Bewegung eines Primäraktuators, der zum Empfang eines Durchflusses von Primärflüssigkeit vorgesehen ist, wobei das System aufweist: – ein Eingabegerät, das geeignet ist, ein Eingangssignal des Betreibers zur Verfügung zu stellen, das für eine gewünschte Bewegung des Elementes wichtig ist, – einen Primäraktuator, betätigbar durch die gelieferte Flüssigkeit und angeordnet in einer Wirkverbindung mit dem Element, um dessen Bewegung zu bewirken, – einen Sensor zur Lieferung eines Sensorsignals, das für die Bewegung wichtig ist, und – mindestens drei Flüssigkeitsversorgungen, jede mit einem unabhängig arbeitenden Regelungssystem, vorgesehen für den Empfang des Bedienereingangssignals und des Sensorsignals und zur Lieferung eines Anteils der Primärflüssigkeit aufgrund der empfangenen Signale.
System nach Anspruch 7, wobei die Flüssigkeitsversorgungen zur gleichzeitigen Lieferung der Anteile bis zum Erreichen der gewünschten Bewegung vorgesehen sind.
System nach Anspruch 7 oder 8, wobei die aktive Verbindung eine mechanische Verbindung zwischen dem Primäraktuator und dem Element aufweist.
System nach den Ansprüchen 7 bis 8, wobei der Primäraktuator zur Regelung eines Durchflusses einer Sekundärflüssigkeit, die auf einen Sekundäraktuator einwirkt, vorgesehen ist, wobei der Sekundäraktuator mit dem Element mechanisch verbunden ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Primäraktuator den Durchfluss der Sekundärflüssigkeit durch die Bewegung eines Schiebers in einem Ventil regelt.
System nach Anspruch 11 mit einem Schieberpositionssensor zur Bestimmung einer aktuellen Bewegung des Schiebers.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 12, mit mindestens einem Elementpositionssensor zur Bestimmung einer aktuellen Bewegung des Elementes.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Flüssigkeitsversorgungen die Anteile der Flüssigkeit aufgrund der aktuellen Bewegung von Schieber oder Element liefern.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die Durchflussversorgungen zur gleichzeitigen Lieferung der Flüssigkeit vorgesehen sind.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei das Eingabegerät zur Erzeugung eines elektrischen Regelsignals aufgrund der Bedienereingabe vorgesehen ist.
System nach Anspruch 16, wobei die Flüssigkeitsversorgungen einen Regler aufweisen, der aufgrund des Regelsignals ein elektrisches Regelsignal für mindestens drei elektrisch betätigte Ventile liefert.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei das Element ein Positionierelement eines Mechanismus ist.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei das Eingabegerät einen Handgriff aufweist, der für ein Lenkungssystem eines Fahrzeuges geeignet ist.
System nach Anspruch 19, das für jede Flüssigkeitsversorgung einen Sensor aufweist, der eine Bewegung des Handgriffs in ein elektrisches Signal umwandeln kann.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 20, mit einer Alarmstruktur zur Auslösung eines Warnsignals, wenn eine der Flüssigkeitsversorgungen einen unerwarteten Anteil liefert.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 21, mit einer ersten Einstellung eines Testwertes zur Angabe einer erwarteten Bewegung des Schiebers oder des Elementes für einen gewissen Durchfluss der Primärflüssigkeit, und einer Alarmstruktur vorgesehen für die Auslösung, wenn eine aktuelle Bewegung des Schiebers oder des Elementes festgestellt wird, die sich von der erwarteten Bewegung bei diesem Durchfluss unterscheidet.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 22, mit einer zweiten Einstellung eines Testwertes zur Angabe einer erwarteten Bewegung des Schiebers oder des Elementes für einen gewissen Durchfluss der Sekundärflüssigkeit, und einer Alarmstruktur vorgesehen für die Auslösung, wenn eine aktuelle Bewegung des Sekundärelementes festgestellt wird, die sich von der erwarteten Bewegung bei diesem Durchfluss unterscheidet.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 23, wobei jede Durchflussversorgung ein elektrisch betätigtes Ventil aufweist.
System nach Anspruch 24, wobei die Ventile im Wesentlichen identisch sind.