DE19522768A1

DE19522768A1 - Elektrohydraulische Steuerungseinrichtung für einen Rotations-Hydromotor

Info

Publication number: DE19522768A1
Application number: DE19522768A
Authority: DE
Inventors: Eckehart Schulze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-02
Also published as: DK0835382T3; WO1997001711A1; EP0835382A1; ATE178123T1; DE59601508D1; EP0835382B1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steue rungseinrichtung für einen Rotations-Hydromotor, bei dem der Rotor zwei einander über lagerte Drehbewegungen ausführt, deren eine exzentrisch zur zentralen Längs achse des Stators erfolgt, und deren andere eine Rota tion um die rotorfeste, parallel zur Längsachse des Stators verlaufende, zentrale Rotorlängsachse ist, die dadurch ihrerseits eine Umlaufbewegung um die zentrale Längsachse des Stators entlang einer Kreisbahn aus führt, und die Umsetzung der Drehbewegungen des Rotors in eine uniaxiale Drehbewegung der Abtriebswelle des Motors mittels einer die Abtriebswelle mit dem Rotor koppelnden Gelenkwelle erfolgt, sowie ein mit variabler Positions-Sollwert-Vorgabe arbeitender Lage-Regelkreis vorgesehen ist, bei dem zur Erfassung des Positions- Istwertes ein mit dem Rotor spielfrei bewegungsgekop peltes uniaxial rotatorisch angetriebenes mechanisches Sensorelement vorgesehen ist.

Eine derartige Steuerungseinrichtung ist durch das deutsche Gebrauchsmuster G 93 08 025 in Verbindung mit einem nach dem Gerotor-Prinzip arbeitenden Hydromotor bekannt.

Ein solcher Hydromotor hat einen ringförmigen Stator, der an seiner Innenseite mit Längsnuten versehen ist, die axialsymmetrisch bezüglich der zentralen Längsachse des Stators gruppiert sind und durch Rippen mit kreis bogenförmiger Kontur gegeneinander abgesetzt sind. Der Rotor ist als der Grundform nach sternförmige Scheibe ausgebildet, deren Dicke derjenigen des Stator-Rings entspricht. Die Sternzacken des Rotors haben eine kon vexe Wölbung und schließen üblicherweise mit glatter Krümmung an flach-konkave Konturenbereiche an, die zwi schen je zwei radial vorspringenden Köpfen des Rotors verlaufen. Die Innenkontur des Stators und die Außen kontur des Rotors sind dahingehend aufeinander abge stimmt, daß der Rotor in jeder seiner möglichen Dreh- Stellungen, die er bei einer 360°-Umdrehung einnehmen kann, Linienberührung mit jeder der sich in axialer Richtung erstreckenden Rippen des Stators hat. Die Mul tiplizität der Axialsymmetrie des Stators ist um 1 hö her als die Multiplizität (Zähligkeit) der Axialsymme trie des Rotors, die in praktischen Fällen mindestens 4 beträgt. Die bei einer solchen Konfiguration des Rotors und des Stators durch diese in radialer sowie azimuta ler Richtung und durch Gehäuseplatten in axialer Rich tung druckdicht begrenzten Kammern, deren Anzahl derje nigen der Nuten des Stators entspricht, haben in einer beliebigen azimutalen Position des Rotors unterschied liche Volumina, die sich bei einer kontinuierlichen Drehbewegung des Rotors kontinuierlich ändern, so daß durch ventilgesteuerte Druckbeaufschlagung derjenigen Kammern, die sich, gesehen in der beabsichtigten Dreh richtung des Motors vergrößern und Druckentlastung der jenigen Kammern, die sich bei derselben Drehrichtung verkleinern, der Rotor in der erwünschten Drehrichtung angetrieben wird. Diese Art der Antriebssteuerung, die eine außeraxiale Lagerung des Rotors bezüglich der zen tralen Längsachse des Stators erfordert, hat zur Folge, daß die zur zentralen Längsachse des Stators parallele Drehachse des Rotors eine der Zahl seiner vorspringen den Zacken entsprechende Anzahl von Kreisbewegungen um die zentrale Längsachse des Rotors ausführt, wenn der Rotor eine 360°-Umdrehung ausführt, wobei der Drehsinn dieser Kreisbewegung der Drehachse des Rotors gegensin nig zu der Drehbewegung des Rotors selbst erfolgt.

Um die aus regelungstechnischen Gründen erwünschte Spielfreiheit der Antriebskopplung der Abtriebswelle des Hydromotors mit dessen die einander über lagerten Drehbewegungen ausführenden Rotor zu erzielen, sind Gewinde-Endabschnitte einer Gelenkwelle, mit denen die se jeweils mit einer Innenzahnung des Rohres und einer Innenzahnung der Abtriebswelle in kämmendem Eingriff steht, geteilt und gegeneinander torsions-verspannt, wobei die Gewindeendabschnitte ballig gewölbte Zähne haben, um einen axialen Versatz, der durch Taumelbewe gungen der Gelenkwelle zustande kommt, ausgleichen zu können. Die bei einer Nutzung des bekannten Rotations- Hydromotors als Stellantrieb erforderliche Istwert-Er fassung der Position eines mittels des Motors z. B. ro tatorisch bewegten Teils kann auf bekannte Weise mit tels eines elektronischen oder elektromechanischen Drehstellungs-Geber-Systems erfolgen, das eine Kodie rung der Drehstellung der Abtriebswelle in dafür cha rakteristische elektrische Signale ermöglicht, die zu einem Soll-Istwert-Vergleich einer elektronischen Steu ereinheit des Antriebes zuführbar sind, aus deren ver gleichender Verarbeitung mit sollwert-charakteristi schen Vorgabe-Signalen diese elektronische Steuerein heit Ansteuersignale für die Ventilsteuerung des Motors erzeugt.

Ungeachtet der grundsätzlichen Eignung der bekannten Steuerungseinrichtung für einen genauen Positionier- Betrieb, ist diese dennoch mit zumindest den folgenden Nachteilen behaftet:

Da die Positions-Istwert-Erfassung durch eine Überwa chung der azimutalen Position der Abtriebswelle er folgt, muß die Kennkreisfrequenz des Regelungssystems gegenüber der Eigenfrequenz des durch die Last und de ren Ankopplung an die Abtriebswelle gebildeten Feder- Massensystems deutlich herabgesetzt werden, um im Falle einer rasch anwachsenden Abweichung von Soll- und Ist position eine zu "heftige" Gegenreaktion der Regelung auszuschließen, was ansonsten zu einer Anfachung von Schwingungen und im Extremfall zu einer Beschädigung des Antriebsstranges führen könnte.

In Einsatzfällen, in denen ein solcher Hydromotor als Antriebseinheit eines Linearantriebes, z. B. eines Spin deltriebes ausgenutzt wird und beispielsweise zwei sol cher Linearantriebe vorgesehen sind, um eine entlang einer Bahnkurve verlaufende Bewegung eines Werkstückes oder Werkzeuges durch Überlagerung der Linearbewegungen in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen zu erzielen, muß - wegen der geringen nutzbaren Regel kreisverstärkung - eine relativ geringe Bahngeschwindig keit eingesteuert werden, damit die Bahn mit hinrei chender Genauigkeit, d. h. hinnehmbaren Abweichungen von ihrem idealen Verlauf, verfolgt werden kann. Die Folge hiervon ist eine insgesamt geringe Bahnverfolgungsge schwindigkeit, die aus produktionstechnischen Gründen natürlich unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuerungsein richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern, daß ein zur Antriebssteuerung des Hydromotors vorgesehener Regelkreis mit hoher Kreisverstärkung be trieben werden kann und gleichwohl die Gefahr einer Beschädigung des Antriebsstranges weitgehend ausge schlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zur Positions-Istwert-Erfassung genutzte Sensorele ment mit dem Rotor mittels eines eigenen, zusätzlich zu dem durch den Rotor, die Gelenkwelle und die Abtriebs welle gebildeten Antriebsstrang, über den ein überwie gender Teil des Motor-Drehmoments als Nutzmoment glei tet, vorgesehenen Sensor-Antriebsstranges, der spielfrei ist, bewegungsgekoppelt ist.

Hiernach wird die Ist-Position, die als azimutale Aus lenkung - Drehung - des Rotors gegenüber einer Bezugs ebene erfaßbar ist, die die zentrale, gehäusefeste Drehachse des Rotors enthält, zum Vergleich mit einer mittels eines Sollwert-Vorgabeantriebes, der elektrisch steuerbar ist, herangezogen. Die vorteilhafte Folge hiervon ist, daß abtriebsseitige "Weichheiten" des An triebsstranges, insbesondere eine Torsions-Verformung der Gelenkwelle, die den Rotor mit der Abtriebswelle koppelt, sich auf die Istwert-Information, wie immer diese auch gewonnen wird, z. B. mittels eines elektroni schen oder elektromechanischen Drehstellungs-Sensors, nicht auswirken können, so daß der für die Positions- Regelung des Rotors genutzte Positions-Regelkreis mit einer hohen Steifigkeit behaftet ist und demgemäß die Kreisverstärkung K_v dieses Regelkreises, die allgemein durch die Beziehung

gegeben ist, in der mit C die Steifigkeit und mit m die Masse des Massen-Federsystems des Regelkreises bezeich net sind, entsprechend hoch sein kann, wobei die Stei figkeit c im wesentlichen durch die - geringe - Kompres sibilität der im Positions-Regelkreis vorhandenen Öl säule gegeben ist und die Masse m im wesentlichen durch die Masse des Rotors bestimmt ist.

Durch die Regelung der Rotorposition mit hoher Kreis verstärkung wird im Ergebnis eine rasche Steuerung der Position des mittels des Hydromotors angetriebenen Ele ments erzielt.

Ein zur Umsetzung der über lagerten Rotationsbewegungen des Rotors in auf einfache Weise überwachbare uniaxiale Drehbewegungen des mechanischen Sensorelements der Po sitions-Istwert-Erfassungseinrichtung geeignetes Ge triebe, das auch mit einfachen Mitteln dem Erfordernis der Spielfreiheit genügend realisierbar ist, ist ein Trochoidengetriebe, das mit geringen axialen und radia len Abmessungen realisierbar ist.

Bevorzugt ist hierbei eine Gestaltung als Hypotrochoi den-Getriebe, das aus einem Hohlrad mit Innenzahnung und einem mit dessen Zahnung in kämmendem Eingriff ste henden Ritzel besteht, dessen Teilkreisdurchmesser d kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser D der Hohlrad- Zahnung, wobei der Unterschiedsbetrag e dem Durchmesser des Kreises entspricht, auf dem die rotorfeste Drehach se des Rotors um die statorfeste Drehachse des Motors rotiert. Ist hierbei das Hohlrad in koaxialer Anordnung seiner Innenzahnung mit der rotorfesten Drehachse und das Ritzel in koaxialer Anordnung mit der statorfesten zentralen Achse drehfest mit dem mechanischen Sensor element der Positions-Istwert-Erfassungseinrichtung vorgesehen, so ergibt sich gleicher Drehsinn des Rotors und des über das Hypotrochoidengetriebe angetriebenen Istwert-Fassungselements, während bei drehfester Anord nung des Ritzels am Rotor und Anordnung des Hohlrades am angetriebenen mechanischen Sensorelement der Posi tions-Istwert-Erfassungseinrichtung sich gegensinniger Drehsinn von Rotor und Istwert-Erfassungselement er gibt.

Wenn das über das weitere Getriebe uniaxial rotatorisch antreibbare Rückmeldeelement Funktionselement der me chanischen Istwert-Rückmeldeeinrichtung eines zur Bewe gungs- und Positions-Steuerung des Rotations-Hydromo tors vorgesehenen Nachlauf-Regelventils ist, das mit elektrisch steuerbarer Sollwert-Vorgabe arbeitet, so ist es besonders vorteilhaft, wenn dieses Nachlauf-Re gelventil als Drehschieber-Ventil mit rotatorisch an treibbaren Kolben- und Gehäuseelementen ausgebildet ist, deren azimutale Auslenkung gegeneinander anschlag begrenzt ist.

Sowohl in derjenigen Konfiguration des Nachlauf-Regel ventils, bei dem der zentral angeordnete Ventilkolben mit einem Ritzel versehen ist, das mit dem Hohlrad des Rotors in kämmendem Eingriff steht und das Gehäuse des Nachlauf-Regelventils mittels des Sollwert-Vorgabe-Mo tors des Ventils antreibbar ist, als auch in derjeni gen, in der der zentral angeordnete Ventilkolben mit tels des Sollwert-Vorgabemotors antreibbar ist und das Ventilgehäuse mit dem mit dem Ritzel des Rotors des Hydromotors kämmenden Hohlrad versehen ist, ist das Nachlaufregelventil konstruktiv auf einfache Weise da durch realisierbar, daß sein Gehäuse als Ventilbuchse ausgebildet ist, die ihrerseits in einer zentral durch gehenden Bohrung eines mit dem Motorgehäuse fest ver bundenen Ventilgehäuseblocks mit dichtendem Gleitsitz drehbar angeordnet ist. Die erforderliche Spielfreiheit des Rückmeldeantriebes ist dann auf einfache Weise da durch realisierbar, daß eine Ventilfederanordnung vor gesehen ist, die ein zwischen der Ventilbuchse und dem Kolben des Nachlauf-Regelventils permanent wirksames Drehmoment erzeugt, das dem Betrage nach kleiner ist als das Haltemoment des Sollwert-Vorgabe-Motors in des sen stromlosem Zustand und auch kleiner als das Halte moment des Rotations-Hydromotors bei abgeschalteter Druckversorgung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine elektrohydraulische Antriebseinheit mit einem Gerotor-Hydromotor als Leistungsantrieb und einem mittels eines Schrittmotors elek trisch sollwert-gesteuerten, als Drehschieber ventil ausgebildeten Nachlauf-Regelventil, das mit mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung über ein Rückmeldegetriebe arbeitet, in schema tisch vereinfachter Längsschnitt-Darstellung,

Fig. 1a und 1b weitere Funktionsstellungen des Nach lauf-Regelventils gemäß Fig. 1 in dieser ent sprechender Darstellung;

Fig. 1c ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion des Nachlauf-Regelventils der Antriebseinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 2 den Gerotor-Motor der Antriebseinheit gemäß Fig. 1, im Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 Einzelheiten des bei der Antriebseinheit gemäß Fig. 1 einsetzbaren Nachlauf-Regelventils in einer der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt- Darstellung,

Fig. 3a einen Schnitt längs der Linie IIIa-IIIa der Fig. 3,

Fig. 3b einen Schnitt längs der Linie IIIb-IIIb, je weils bei sperrender, dem Stillstand des Hydro motors der Antriebseinheit zugeordneter Mittel stellung des Nachlauf-Regelventils,

Fig. 3d und 3e den Darstellungen der Fig. 3b und 3c entspre chende Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer der beiden Durchfluß-Stellungen des Nach lauf-Regelventils der Antriebseinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 3f und 3g den Fig. 3d und 3e entsprechende Schnittdar stellungen zur Erläuterung der zweiten Durch flußstellung des Nachlauf-Regelventils und

Fig. 3h einen Schnitt längs der Linie IIIh-IIIh der Fig. 3 zur Erläuterung einer Spielfreiheit des Rückmeldegetriebes der Steuerungseinrichtung gemäß Fig. 3 vermittelnden Verspann-Einrich tung.

Die in der Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete elektro hydraulische Antriebseinheit umfaßt als Leistungsan trieb einen als Gerotor ausgebildeten Rotations-Hydro motor 11 sowie eine insgesamt mit 12 bezeichnete elek trohydraulische Steuerungseinrichtung, die mit dem Hy dromotor 11 zu einer kompakten Baueinheit 13 zusammen gefaßt ist.

Der Gerotor-Motor 11, zu dessen Erläuterung auch auf die Fig. 2 bezug genommen sei, hat einen der Grundform nach sternförmigen Rotor 14, der bezüglich einer zen tralen Rotorachse 16 mehrzählig, beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel vierzählig-drehsymme trisch ist, sowie einen den Rotor 16 umgebenden, ringförmigen Stator 17, der die Grundform eines Zahn kranzes mit einer Innenzahnung hat, die die radial äu ßere Begrenzung eines den Rotor 14 aufnehmenden Stator- Innenraumes 18 bildet, der seinerseits bezüglich der zentralen Längsachse 19 des Motors 11 und der Antriebs einheit 10 insgesamt drehsymmetrisch ausgebildet ist, wobei die Multiplizität der Stator-Symmetrie um 1 höher ist als diejenige des Rotors 14 und beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel somit 5-zählig ist.

Die radial nach innen ragenden Zähne 21 des Stators 17 sind als sich parallel zur zentralen Längsachse 19 er streckende konvexe Rippen mit kreisbogenförmig gekrümm ten Mantelflächen 22 ausgebildet.

Auch die Zacken 23, d. h. die radial am weitesten vorsprin genden Bereiche des sternförmigen Rotors 14, sind mit ei nem Krümmungsradius, der kleiner ist als derjenige der Rippen 21 des Stators 17, konvex gewölbt und schließen mit glatter Krümmung an flach konkav gewölbte, zwischen den Zacken 23 vermittelnde Mantelbereiche 24 des Rotors 14 an, deren Krümmungsradius größer ist als derjenige der Mantelflächen 22 der Rippen 21 des Stators 17.

Der Rotor 14 und der Stator 17 des Gerotors 11 haben dieselbe axiale Dicke und sind zwischen Ringscheiben 26 und 27 des insgesamt mit 28 bezeichneten Motorgehäuses angeordnet, welche die gehäusefesten, axialen Begren zungen der insgesamt fünf Antriebskammern 18₁ bis 18₅ des Gerotors 11 bilden, die radial außen gehäusefest durch den Stator 17 und radial innen beweglich durch den Rotor 14 begrenzt sind, dessen abwechselnd konvexer und konkaver Mantel-Konturenverlauf auf denjenigen des Stators 17 dahingehend abgestimmt ist, daß der Rotor 14 in sämtlichen möglichen azimutalen Positionen bezügli cher einer seine zentrale Achse 16 enthaltenden Bezugs ebene, deren Orientierung willkürlich wählbar ist, mit jeder der Zahnrippen 21 des Stators entlang einer Man tellinie 29 in Berührung steht, die parallel zu den zentralen Längsachsen 16 und 19 des Rotors 14 und des Stators 17 verlaufen, wobei entlang dieser Berührungs linien 29 je zwei in Umfangsrichtung gesehen einander benachbarte Antriebskammern dicht gegeneinander abge grenzt sind.

Durch periodisch alternierende Druckbeaufschlagung und Entlastung der Antriebskammern 18₁ bis 18₅ ist der Ro tor 14 zur Ausführung von Drehungen um seine zentrale Achse 16 ansteuerbar, die hierbei, wenn sich der Rotor 14 in dem durch den Pfeil 31 repräsentierten Uhrzei gersinn dreht, im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Umlauf bewegungen um die zentrale Achse 19 des Stators aus führt, wobei die Zahl der Umläufe der zentralen Achse 16 des Rotors um die zentrale Achse 19 des Stators 14 gegenüber der Anzahl der Umdrehungen des Rotors 14 um seine zentrale Achse 16 um die Multiplizität der Rotor- Symmetrie, beim dargestellten, speziellen Ausführungs beispiel somit vier mal, höher ist als die Zahl der Um drehungen des Rotors um seine zentrale Achse 16.

Die drehsinngerechte Druck-Beaufschlagung und Entla stung der Antriebskammern 18₁ bis 18₅, derart, daß je weils diejenigen Antriebskammern mit Druck beaufschlagt werden, die sich erweitern können und diejenigen Kam mern zum drucklosen Vorratsbehälter des - nicht darge stellten - Druckversorgungsaggregats hin entspannt wer den, deren Volumen bei der momentanen Drehrichtung des Rotors 14 abnimmt, vermittelt ein mit dem Rotor 14 me chanisch synchronisiertes, in der Fig. 1 lediglich schematisch angedeutetes Drehschieberventil 32, dessen Kolben 33 mit dem Rotor 14 des Gerotors 11 über eine Gelenkwelle 34 rotatorisch bewegungsgekoppelt ist, durch die die einander überlagerten, epizykloidalen Be wegungen des Rotors 14 des Gerotors 11, nämlich die Ro tation des Rotors 14 um seine zentrale Längsachse 16 und deren epizykloidale Bewegung um die zentrale Längs achse 19 des Stators 17 des Gerotors 11, in eine uni axiale rotatorische Bewegung des Ventilkolbens 33 des Drehschieberventils 32 um die zentrale Längsachse 19 der Antriebseinheit 10 umgesetzt werden. Mittels dieser Gelenkrolle 34 wird auch die uniaxial-rotatorische Be wegung der Abtriebswelle 36 des Gerotors 11 erzielt, die drehfest mit dem Ventilkolben 33 verbunden und hierzu in zweckmäßiger Gestaltung einstückig mit dem Ventilkolben 33 des Drehschieberventils 32 ausgeführt ist.

Die Drehrichtung des Rotors 14 ist dadurch bestimmt, über welchen seiner Steueranschlüsse 37 oder 38 unter Druck stehendes Hydraulikmedium dem Gerotor-Motor 11 zugeführt wird und zum drucklosen Vorratsbehälter des Druckversorgungsaggregats hin abfließen kann, wobei die Drehzahl des Rotors 14 durch die Einstellung - Steue rung - der Menge des den Gerotor 11 in der Zeiteinheit durchströmenden Hydraulikmediums gesteuert wird.

Die hierzu erforderlichen Steuerungsfunktionen werden durch die elektrohydraulische Steuerungseinrichtung 12 vermittelt, die als Positions-Regelkreis für die Posi tionierung des Rotors 14 des Gerotor-Motors 11 ausge bildet ist und mit elektrisch steuerbarer Positions- Sollwert-Vorgabe und mechanischer Positions-Istwert- Rückmeldung arbeitet.

Die elektrohydraulische Steuerungseinrichtung umfaßt ein insgesamt mit 39 bezeichnetes Nachlauf-Regelventil, das die Funktion eines 4/3-Wege-Proportionalventils vermittelt, das durch Ansteuerung eines elektrischen Schrittmotors 41 in alternativen Drehrichtungen in al ternative Funktionsstellungen I (Fig. 1) und II (Fig. 1a) steuerbar ist, denen wiederum alternative Drehrich tungen des Gerotor-Motors 11 entsprechen. In der erst genannten, schematisch in der Fig. 1 dargestellten, Funktionsstellung I des Nachlauf-Regelventils 39 sind dessen Hochdruck(P)-Versorgungsschluß 42 mit dem A- Steueranschluß 37 des Gerotor-Motors 11 und dessen B- Steueranschluß 38 mit dem drucklosen Tank(T)-Versor gungsanschluß 43 des Nachlauf-Regelventils 39 verbun den, was einem Betriebszustand des Gerotor-Motors 11 entsprechen möge, in dem sich dessen Rotor 14, gesehen in Richtung des Pfeils 44 der Fig. 1, d. h. vom Schritt motor 41 aus in Richtung der zentralen Längsachse 19 des Gerotor-Motors 11 in den durch den Pfeil 31 der Fig. 2 repräsentierten Uhrzeigersinn dreht.

Wird der Schrittmotor 41 in der entgegengesetzten Dreh richtung angetrieben, so gelangt das Nachlauf-Regelven til 39 in seine zur erstgenannten alternative Funktions stellung II (Fig. 1a), in welcher der B-Steueranschluß 38 des Gerotor-Motors 11 mit dem P-Versorgungsanschluß 42 des Nachlauf-Regelventils 39 und dessen A-Steueran schluß 37 mit dem T-Versorgungsanschluß 43 des Nachlauf- Regelventils verbunden sind und dadurch der Gerotor- Motor 11, gesehen in der Darstellung der Fig. 2, zur Ausführung von Drehbewegungen in Richtung des Pfeils 46, d. h. im Gegenuhrzeigersinn angetrieben ist.

Das Nachlauf-Regelventil 39 ist, entsprechend seiner Funktion als 4/3-Wege-Ventil, so ausgebildet, daß, wann immer das Nachlauf-Regelventil aus einer seiner beiden alternativen Funktionsstellungen I und II, die Antriebs funktionen des Gerotor-Motors 11 in alternativen Dreh richtungen zugeordnet sind, in die der anderen Drehrich tung zugeordnete Funktionsstellung umgeschaltet wird, diese Umschaltung über eine Zwischenstellung 0 (Fig. 1b) führt, in der sowohl der A-Steueranschluß 37 als auch der B-Steueranschluß 38 des Gerotor-Motors 11 ge gen den P-Versorgungsanschluß 42 und den T-Versorgungs anschluß 43 des Nachlauf-Regelventils 39 abgesperrt sind.

Das Nachlauf-Regelventil 39 ist, entsprechend seiner Funktion als Proportional-Ventil, so ausgebildet, daß zwischen Aussteuer-Positionen ϕ₁ und ϕ₃ (Fig. 1c) die jeweils maximalen Durchflußquerschnitte Q_max der in den Funktionsstellungen I und II freigegebenen Durchfluß pfade des Nachlauf-Regelventils entsprechen, und der Sperrstellung 0, die der Zwischenstellung ϕ₂ ent spricht, die Durchflußquerschnitte dieser Durchflußpfa de 47 und 48 bzw. 49 und 51 zwischen dem Maximalwert Q_max und dem Wert 0 monoton variieren.

Das Nachlauf-Regelventil 39 ist an der der Abtriebswel le 36 des Gerotor-Motors 11 abgewandten Seite desselben an dessen Gehäuse 28 anmontiert. Es umfaßt ein mit dem Gehäuse 28 des Gerotor-Motors 11 fest verbundenes Ge häuse 52, das eine durchgehende, zentrale, mit der zen tralen Längsachse 19 des Gerotor-Motors 11 koaxiale Bohrung 53 hat, in der, gegen die Gehäusebohrung 53 abgedichtet, eine zylindrisch-rohrförmige Ventilbuchse 54 drehbar angeordnet ist, die mittels des Schrittmo tors 41 rotatorisch antreibbar ist, der seinerseits - statorfest - an das Gehäuse 52 des Nachlauf-Regelven tils anmontiert ist.

In der durchgehenden zentralen Bohrung 56 der Ventil buchse 54 ist, gegen diese abgedichtet, ein der Grund form nach zylindrischer Ventilkolben 57 um die zentrale Achse 19 des Gerotors 11 drehbar angeordnet, wobei der Ventilkolben 37 mittels eines - spielfreien - insgesamt mit 58 bezeichneten Rückmeldegetriebes mit dem Rotor 14 des Gerotor-Motors 11 rotatorisch bewegungsgekoppelt ist.

Mittels dieses Rückmeldegetriebes 58 wird der Ventil kolben 57 des Nachlauf-Regelventils 39 jeweils in der selben Drehrichtung angetrieben, in der die Ventilbuch se zur Positions-Sollwert-Vorgabe 54 durch den Schritt motor 41 angetrieben ist.

In einem stationären Betriebszustand der Steuerungsein richtung 12, dem eine zeitlich konstante Änderungsrate der Positions-Sollwertvorgabe und eine konstante Win kelgeschwindigkeit des Rotors 14 um die Momentanposi tion seiner Drehachse 16 entspricht, eilt der zentrale Ventilkolben der zylindrischen Ventilbuchse 54 um einen - azimutalen - Nachlauffehler Δϕ nach, durch den im Ergebnis der Öffnungsquerschnitt der in der jeweiligen Funktionsstellung I oder II des Nachlauf-Regelventils 39 vorgegebenen Strömungspfade 47 und 48 bzw. 49 und 51 bestimmt ist, über die das dem Gerotor-Motor 11 zuge führte und von diesem wieder zum drucklosen Vorratsbe hälter des Druckversorgungsaggregats zurückgeleitete Druckmedium - Hydrauliköl - unter dem sich unter Last einstellenden Betriebsdruck in der für die Einhaltung der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 14 erforderli chen Durchflußmenge strömen kann. Wird die durch An steuerung des Schrittmotors 41 mit Positions-Sollwert- Vorgabeimpulsen erfolgende Positions-Sollwertvorgabe beendet, mit der Folge, daß die Ventilbuchse 54 in ih rer bis dahin erreichten Position stehenbleibt, so führt die weitere Drehung des Rotors 14 in dem zuvor eingesteuerten Drehsinn dazu, daß das Nachlauf-Regel ventil 39, nachdem sein zentraler Ventilkolben 57 um den azimutalen Nachlaufweg Δϕ weitergedreht worden ist, in seine Sperrstellung 0 (Fig. 1b) gelangt, in der Gleichheit von Ist-Position und Soll-Position des Ro tors 14 des Gerotor-Motors 11 gegeben ist, und, falls dieser über die Soll-Position hinausgedreht werden - überschwingen - sollte, dazu, daß das Nachlauf-Regel ventil 39 in die der entgegengesetzten Drehrichtung zugeordnete Funktionsstellung gelangt, mit der Folge, daß der Gerotor-Motor 11 selbsttätig in der zu seiner ursprünglichen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrich tung angesteuert wird und dadurch schließlich in die angesteuerte Soll-Position als Ist-Position gelangt.

Wird die Antriebseinheit 10 zur Positionierung eines Werkstückes oder eines Maschinenelements eingesetzt, wobei dessen Antriebskopplung mit dem Gerotor-Motor 11 durch einen - nicht dargestellten - Zahnstangentrieb realisiert sein kann, der ein mit dem zu positionieren den Element fest verbundene Zahnstange und ein mit die ser kämmendes, mit der Abtriebswelle 36 des Gerotor- Motors 11 drehfest verbundenes Ritzel umfaßt, so ist, unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse dieses Zahnstangentriebes sowie des Rückmeldegetriebes in jedem Moment des Betriebes der Antriebseinheit 10 der Positions-Sollwert durch die algebraische Summe der bis zu diesem Moment dem Schrittmotor 41 von einer elek tronischen Steuereinheit 59 zugeleiteten Schritt-Steu erimpulse gegeben, durch die der Schrittmotor 51 und damit auch der Gerotor-Motor 11 in alternativen Dreh richtungen ansteuerbar ist, wobei vorausgesetzt ist, daß der Rotor des Schrittmotors durch jeden dieser An steuerimpulse zur Ausführung einer inkrementalen Dre hung um jeweils denselben Winkelbetrag δϕ angesteuert wird und die zur Ansteuerung des Schrittmotors 41 in entgegengesetzter Drehrichtung ausgenutzten Ausgang simpulse der elektronischen Steuereinheit 59, die dem Schrittmotor an verschiedenen Steuereingängen 61 und 62 zugeleitet werden, mit entgegengesetztem Vorzeichen "gezählt", algebraisch summiert werden.

Wird, andererseits, die Antriebseinheit 10 als Drehan trieb für ein während einer Bearbeitung rotatorisch angetriebenes Werkstück oder Maschinenelement benutzt, das direkt oder über ein Getriebe rotatorisch mit der Abtriebswelle 36 des Gerotor-Motors 11 des Antriebs gekoppelt ist, wobei es im wesentlichen auf die Rota tionsgeschwindigkeit ankommt, so ist der diesbezügliche Geschwindigkeits-Sollwert im wesentlichen, d. h. wiede rum abgesehen von Getriebe-Übersetzungsverhältnissen, durch die Frequenz bestimmt, mit der die Ansteuerimpul se für den Schrittmotor 41 von der elektronischen Steu ereinheit 59 ausgegeben werden.

Für beide Betriebsarten ist es im Sinne einer feinfüh ligen Steuerbarkeit des Gerotor-Motors 11 günstig, wenn die mit jedem Ansteuerimpuls verknüpfte - inkrementale - Positions-Änderung des Rotors des Schrittmotors 41 und damit auch der Ventilbuchse 54 des Nachlaufregel ventils 39 klein gegen den maximal zulässigen Nachlauf fehler Δϕ_max ist, um den die Ist-Position des zentralen Ventilkolbens 57 der azimutalen Position der Ventil buchse 54 nacheilt, mit deren Position der jeweils ein gesteuerte Positions-Sollwert verknüpft ist.

In einer typischen Auslegung des Nachlauf-Regelventils 39 der Antriebseinheit 10 haben, bezogen auf diejenige Position (ϕ₂) der Ventilbuchse 54 und des zentralen Ventilkolbens 57 zueinander, in der das Nachlauf-Regel ventil 39 seine Sperrstellung 0 einnimmt, die Winkel, um die die Ventilbuchse 54 und der Ventilkolben 57 im Sinne einer Aussteuerung des Nachlauf-Regelventils 39 im Sinne der Einnahme ihrer alternativen, jeweils maxi malem Durchflußquerschnitt entsprechenden Funktions stellung I und II gegeneinander verdrehbar sind, einen typischen Betrag von 30°, wobei dieser Aussteuerbereich durch Anschlagwirkung zwischen der Ventilbuchse 54 und dem Ventilkolben 57 begrenzt ist; der inkrementale Drehwinkel δϕ hingegen, um den sich der Rotor des Schrittmotors 51 bei dessen Ansteuerung mit einem Soll wert-Vorgabeimpuls der elektronischen Steuereinheit 59 dreht, hat einen typischen Wert von 1/10 Grad und ist daher mit etwa 1/300 des maximalen "einseitigen" Aus steuerwinkels klein gegen diesen. Bei dieser Auslegung des Nachlauf-Regelventils 39 hat der maximal zulässige - azimutale - Nachlauffehler Δϕ_max, bei dessen Ausnut zung sich noch ein gutes Ansprechverhalten der Steu erungseinrichtung 12 erzielen läßt, einen typischen Betrag um 20°, was 2/3 des maximal möglichen Aussteuer winkels des Nachlauf-Regelventils 39 entspricht.

Das die rotatorische Kopplung des zentralen Ventilkol bens 57 des Nachlauf-Regelventils 39 mit dem Rotor 14 des Gerotor-Motors 11 vermittelnde Rückmeldegetriebe 58, zu dessen Erläuterung auch auf die Fig. 2 bezug genommen sei, umfaßt bei dem in der Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiel ein Hohlrad 63, das in koaxia ler Anordnung mit der gemeinsamen zentralen Längsachse 19 des Gerotor-Motors 11 und des Nachlauf-Regelventils 12 drehfest mit dem zentralen Ventilkolben 57 verbunden und an dessen dem Gerotor-Motor 11 zugewandter Seite angeordnet ist, sowie ein drehfest mit dem Rotor 14 des Gerotor-Motors 11 verbundenes Ritzel 64, das mit seiner Außenzahnung 66 in kämmendem Eingriff mit der Innenzah nung 67 des Hohlrades 63 steht und bezüglich der zen tralen, rotorfesten Längsachse 16 desselben koaxial und daher bezüglich der gemeinsamen zentralen Längsachse 19 des Gerotor-Motors 11 und des Nachlauf-Regelventils außeraxial angeordnet ist.

Die Zähnezahl z1 des Ritzels ist deutlich kleiner als die Zähnezahl z2 der Innenzahnung 67 des Hohlrades 63 und entspricht etwa deren halbem Wert. Für das zur Er läuterung gewählte Ausführungsbeispiel sei vorausge setzt, daß die Zähnezahl z1 des Ritzels 16 beträgt und die Zähnezahl z2 des Hohlrades 63 den Wert 30 hat.

Zur Erläuterung der Funktion des in dieser Weise ausge legten Rückmeldegetriebes 58 sei der Betriebszustand des Gerotor-Motors 11 angenommen, in dem dessen Rotor 14 sich, gesehen in Richtung des Pfeils 44 der Fig. 1, im Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung des Pfeils 31 der Fig. 2, dreht.

Ausgehend von der in der Fig. 2 dargestellten, bezüg lich der vertikalen Symmetrieebene 68 des Stators 17 des Gerotor-Motors 11 insgesamt symmetrischen Konfigu ration desselben, in der die zentrale Längsachse 16 des Rotors 14 unterhalb der zentralen Längsachse 19 des Stators 17 des Gerotor-Motors 11 verläuft und das Volu men der tiefstgelegenen Antriebskammer 18₁ minimalem Wert entspricht, beschreibt die zentrale Längsachse 16 des Rotors 14, wann immer dieser sich um 90° im Uhrzei gersinn dreht, eine vollständige Kreisbahn um die zen trale Längsachse 19 des Stators 17 des Gerotors im Ge genuhrzeigersinn. Das Ritzel 64 führt somit, während es eine 360°-Umdrehung im Uhrzeigersinn erfährt, vier Um drehungen im Gegenuhrzeigersinn um die zentrale Längs achse 19 des Stators 17 des Gerotor-Motors 11 aus, wo bei allgemein gilt, daß bei N-zähliger Symmetrie des Rotors 14 dessen zentrale Längsachse N Umläufe um die zentrale Längsachse 19 des Stators 17 ausführt, während der Rotor 14 eine 360°-Umdrehung erfährt.

Das Gesamt-Übersetzungsverhältnis Ig, mit dem Umdrehun gen des Rotors in Umdrehungen des zentralen Ventilkol bens 57 des Nachlauf-Regelventils 39 umgesetzt werden, ist bei der geschilderten Kinematik durch die Beziehung

Ig = N - (N + 1)z₁/z₂ (1)

gegeben.

Für das zur Erläuterung gewählte Ausführungsbeispiel mit 4-zähliger Symmetrie des Rotors 14 des Gerotor- Motors 11 und dem Verhältnis z₁/z₂ der Zähnezahlen z₁ und z₂ des Ritzels 64 und des mit diesem kämmenden Hohl rades 63 des zentralen Ventilkolbens 57 von 16/30 ergibt sich für das Gesamt-Übersetzungsverhältnis I_g ein Wert von 4/3, wobei die Kinematik des Rückmeldege triebes 58 dazu führt, daß der zentrale Ventilkolben 57 sich gegensinnig zum Rotor 14 des Gerotor-Motors 11 dreht. Zur Steuerung einer im Uhrzeigersinn erfolgenden Drehbewegung der Abtriebswelle 36 des Gerotor-Motors 11 muß somit die Ventilbuchse 54 des Nachlauf-Regelventils 39 mittels des Schrittmotors 41 im Gegenuhrzeigersinn angetrieben werden und mit einer Winkelgeschwindigkeit, die um 1/3 höher ist als die gewünschte Drehgeschwin digkeit der Abtriebswelle 36.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1d unterscheidet sich von dem anhand der Fig. 1 geschilderten hinsicht lich der Ausbildung des Rückmeldegetriebes 58′ dadurch, daß das Hohlrad 63′ am Rotor 14 des Gerotor-Motors 11 und das Ritzel 64′ an dem zentralen Ventilkolben 57 des Nachlauf-Regelventils 39 angeordnet sind, die ansonsten mit derselben Auslegung hinsichtlich ihrer Zähnezahlen z₁ und z₂ vorausgesetzt sind.

Das Rückmeldegetriebe 58′ gemäß Fig. 1d ergibt unter denselben Betriebsbedingungen, wie zur Erläuterung des Getriebes 58 gemäß Fig. 1 vorausgesetzt, einen mit dem Drehsinn des Rotors 14 des Gerotor-Motors 11 gleichsin nigen rotatorischen Antrieb des zentralen Ventilkolbens 57, wobei nunmehr die Gesamtübersetzung I_g′ durch die Beziehung

I_g′ = N(z₂/z₁ - 1) + z₂/z₁ (2)

gegeben ist, in der mit N wiederum die Multiplizität der Drehsymmetrie des Rotors 14 des Gerotor-Motors 11, mit z₁ die Zähnezahl des Ritzels 64′ und mit z₂ die Zäh nezahl der Innenverzahnung des Hohlrades 63′ bezeichnet sind. Demgemäß hat dieses Übersetzungsverhältnis I_g′, dieselbe Dimensionierung des Hohlrades 63′ und des Rit zels 64′, wie für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 vorausgesetzt, den Wert 5,375.

Ein funktionell dem Rückmeldegetriebe 58 gemäß Fig. 1 entsprechendes Rückmeldegetriebe ist auch dadurch rea lisierbar, daß das Hohlrad durch einen motorseitigen, innenverzahnten Endabschnitt der Ventilbuchse 54 gebil det ist und statt dieser der zentrale Ventilkolben 57 mittels des Schrittmotors 41 antreibbar ist.

Das in den Fig. 1 sowie 1a und 1b zur Erläuterung sei ner Funktion lediglich schematisch dargestellte Nach lauf-Regelventil 39 hat mehr im einzelnen den aus der Längsschnittdarstellung der Fig. 3 und den Querschnitts darstellungen der Fig. 3a bis 3g, auf die nachfolgend Bezug genommen sei, entnehmbaren Aufbau:

Das Gehäuse 52 des Nachlauf-Regelventils 39 ist mit insgesamt vier zu seiner zentralen Bohrung 53 hin offe nen Ringnuten 71 bis 74 versehen, mit denen radial äu ßere, flache Ringnuten 76 bis 79 der im wesentlichen rohrförmigen Ventilbuchse 54 in ständig kommunizieren der Verbindung stehen. Die Ringnuten 71 bis 74 des Ge häuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 und die mit die sen kommunizierenden Ringnuten 76 bis 79 der Ventil buchse 54 des Nachlauf-Regelventils sind, entlang der zentralen Längsachse 19 desselben gesehen, in gleichen Abständen voneinander angeordnet, wobei die dem Gero tor-Motor 11 nächstgelegene Innennut 71 des Nachlauf- Regelventil-Gehäuses 52 und die von dem Gerotor-Motor 11 am weitesten entfernt angeordnete Innennut 74 des Nachlauf-Regelventil-Gehäuses 52, je einzeln, mit einem der Versorgungsanschlüsse 42 und 43 des Nachlauf-Regel ventils 39 kommunizierend verbunden sind, wie auch der schematischen Darstellung der Fig. 1 entnehmbar.

Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel sind es die dem Rotor 14 nächstgelegenen Innen- und Außennuten 71 und 76 des Gehäuses 52 und der Ventil buchse 54 des Nachlauf-Regelventils 39, die in ständig- kommunizierender Verbindung mit dem Hochdruck(P)-Ver sorgungsanschluß 42 des Nachlauf-Regelventils 39 ste hen, während die im größten axialen Abstand von dem Gerotor-Motor angeordneten Ringnuten 74 und 79 des Ge häuses 52 und der Ventilbuchse 54 des Nachlauf-Regel ventils 39 in ständig-kommunizierender Verbindung mit dem T-Versorgungsanschluß 43 des Nachlauf-Regelventils gehalten sind, der seinerseits mit dem drucklosen Vor ratsbehälter des - nicht dargestellten - Druckversor gungsaggregats in kommunizierender Verbindung steht.

Die der P-Versorgungsnut 71 des Nachlauf-Regelventil- Gehäuses 52 benachbarte Innennut 72 desselben ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel über einen insgesamt mit 81 bezeichneten Anschlußkanal (Fig. 1) des Ventil gehäuses 52 mit dem A-Steueranschluß 37 des Gerotor- Motors 11 verbunden. Die der T-Versorgungsnut 74 des Gehäuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 benachbarte Innennut 73 seines Gehäuses 52 ist über einen insgesamt mit 82 bezeichneten B-Anschlußkanal des Ventilgehäuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 mit dem B-Steueran schluß 38 des Gerotor-Motors 11 kommunizierend verbun den, wie der schematischen Darstellung der Fig. 1 ent nehmbar.

Der zentrale Ventilkolben 57 ist mit einer mit der P- Versorgungsnut 71 sowie der radial äußeren P-Ringnut 76 der Ventilbuchse 54 koaxialen P-Umfangsnut versehen, die über radiale Querbohrungen 84 der Ventilbuchse 54 mit deren P-Ringnut 76 und damit auch mit der P-Versor gungsnut 71 des Gehäuses 52 in ständig kommunizierender Verbindung steht.

Des weiteren ist der zentrale Ventilkolben 57 mit einer mit der T-Versorgungsnut 74 des Gehäuses sowie der ra dial äußeren T-Ringnut 79 der Ventilbuchse 54 koaxialen T-Umfangsnut 86 versehen, die wiederum über radiale Querbohrungen 87 der Ventilbuchse 54 mit deren T-Ring nut 79 und damit auch mit der T-Versorgungsnut 74 des Gehäuses 52 in ständig kommunizierender Verbindung steht (Fig. 3b).

Von der P-Umfangsnut 83 des zentralen Ventilkolbens 54 gehen zwei einander diametral gegenüberliegend angeord nete, sich in Längsrichtung erstreckende P-Steuernuten 88 und 89 aus, die in einem axialen Abstand von der T- Umfangsnut 86 des zentralen Ventilkörpers 57 enden, wobei die axiale Ausdehnung dieser P-Steuernuten 88 und 89 so gewählt ist, daß - in axialer Richtung - Überlap pung dieser Steuernuten mit der B-Ringnut 78 der Ven tilbuchse 54 und damit auch mit der B-Ringnut des Ven tilgehäuses 52 besteht.

Auch von der T-Umfangsnut 86 des zentralen Ventilkörpers 57 gehen zwei einander diametral gegenüberliegend ange ordnete, sich in Längsrichtung zu der P-Umfangsnut 83 des zentralen Ventilkörpers 57 hin erstreckende T-Steu ernuten 91 und 92 aus, die in einem axialen Abstand von der P-Umfangsnut 83 des zentralen Ventilkörpers 57 en den, wobei auch die axiale Ausdehnung dieser T-Steuer nuten 91 und 92 wiederum so gewählt ist, daß in axialer Richtung Überlappung dieser T-Steuernuten 91 und 92 mit der A-Ringnut 77 der Ventilbuchse 54 und damit auch mit der A-Ringnut 71 des Ventilgehäuses 52 besteht. Die gemeinsame Längsmittelebene 93 der P-Steuernuten 88 und 89 und die gemeinsame Längsmittelebene 94 der T-Steuer nuten 91 und 92 des zentralen Ventilkolbens 57 verlau fen rechtwinklig zueinander und schneiden sich entlang der zentralen Längsachse 19 des Nachlauf-Regelventils 39.

Die P-Steuernuten 88 und 89 und die T-Steuernuten 91 und 92 haben, in Umfangsrichtung des zentralen Ventil kolbens 57 gesehen, dieselbe azimutale Weite α von 40°.

Die Ventilbuchse 54 ist mit zwei miteinander fluchten den, ihren Mantel radial durchsetzenden A-Steuerkanä len 96 und 97 versehen, die radial außen in die mit der A-Ringnut 72 des Gehäuses 52 in ständig kommunizieren der Verbindung befindliche A-Ringnut 77 der Ventilbuch se 54 münden.

Diese A-Steuerkanäle 96 und 97 sind durch je eine radi ale Bohrung 98 mit kreisrundem Querschnitt und von die ser ausgehende, in Umfangsrichtung verlaufende Erwei terungsschlitze 99 und 101 gebildet, deren in axialer Richtung gemessene lichte Weite kleiner ist als der Durchmesser der zentralen, radialen Bohrung 98, und deren in Umfangsrichtung gemessene azimutale Tiefe so bemessen ist, daß die am Umfang des zentralen Ventil kolbens 57 gemessene azimutale Weite β dieser A-Steu erkanäle 96 und 97 dem azimutalen Abstand der P-Steuer nuten 88 und 89 von den T-Steuernuten 91 und 92 ent spricht, d. h. beim zur Erläuterung gewählten Ausfüh rungsbeispiel den Wert von 50° hat. Der Durchmesser der zentralen Bohrungen 98 der A-Steuerkanäle 96 und 97 ist etwas kleiner als die in axialer Richtung gemessene lichte Weite der P-Steuernuten 88 und 89 sowie der T- Steuernuten 91 und 92, die ihrerseits wiederum gering fügig kleiner ist als die in axialer Richtung gemessene lichte Weite der A-Ringnut 72 des Gehäuses 52 des Nach lauf-Regelventils 39.

Des weiteren ist die Ventilbuchse 54 mit zwei, ihrer Ausbildung nach den A-Steuerkanälen 96 und 97 entspre chenden, den Mantel der Ventilbuchse 94 radial durch setzenden B-Steuerkanälen (Fig. 3c) versehen, die ra dial außen in die mit der B-Ringnut 72 des Gehäuses 52 in ständig kommunizierender Verbindung befindliche B- Ringnut 78 der Ventilbuchse 54 münden.

Die gemeinsame zentrale Längsachse 104 der B-Steuerka näle 102 und 103 der Ventilbuchse 54 ist gegenüber der gemeinsamen zentralen Längsachse 106 der A-Steuerkanäle 96 und 97 (Fig. 3b) in azimutaler Richtung um 90° ver setzt.

Der A-Anschlußkanal 81 des Nachlauf-Regelventils 39 ist durch eine rechtwinklig zu seiner zentralen Längsachse 19 und in radialem Abstand von dieser verlaufende Quer bohrung 107, die mit der A-Ringnut 72 des Gehäuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 in kommunizierender Ver bindung steht, und eine mit der Querbohrung 107 in kom munizierender Verbindung stehende, radial außerhalb der A-Ringnut 72 des Gehäuses 52 verlaufende Längsbohrungen 108 des Ventilgehäuses 52 gebildet, die mit dem A-Steu eranschluß 37 des Gerotor-Motors 11 bzw. seines Dreh richtungs-Steuerventils 32 in kommunizierender Verbin dung steht.

Auf analoge Weise ist der B-Anschlußkanal 82 des Nach lauf-Regelventils 39 durch eine rechtwinklig zu seiner zentralen Längsachse 19 und in radialem Abstand von dieser verlaufende Querbohrungen 109, die mit der B- Ringnut 73 des Gehäuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 in kommunizierender Verbindung steht, und eine mit der Querbohrung 109 in kommunizierender Verbindung stehen de, radial außerhalb der B-Ringnut 73 des Gehäuses 52 verlaufende Längsbohrung 111 des Ventilgehäuses 52 ge bildet, die mit dem B-Steueranschluß 38 des Gerotor- Motors 11 bzw. seines Drehrichtungs-Steuerventils 32 in kommunizierender Verbindung steht.

Die jeweils einen Abschnitt des A-Anschlußkanals 81 und des B-Anschlußkanals 82 des Nachlauf-Regelventils bil denden Querbohrungen 107 und 109, für die von den Au ßenseiten des Ventilgehäuses 52 her in dieses einge bracht sind, sind an diesen Außenseiten druckdicht ab gestopft.

Die in den Fig. 3b und 3c dargestellte Konfiguration des Nachlauf-Regelventils 39 entspricht, unabhängig von der in der Darstellung willkürlich gewählten Orientie rung der Längsmittelebenen 93 und 94 der P-Steuernuten 88 und 89 sowie der T-Steuernuten 91 und 92, der sche matisch in der Fig. 1b dargestellten Sperrstellung 0 des Nachlauf-Regelventils 39, in der keinerlei Über deckung - positive Überlappung - der A-Steuerkanäle 96 und 97 und der B-Steuerkanäle 102 und 103 der Ventil buchse 54 mit den P-Steuernuten 88 und 89 und den T- Steuernuten 91 und 92 des zentralen Ventilkolbens 57 gegeben ist und damit auch - jedenfalls im zeitlichen Mittel - der A-Anschlußkanal 81 und der B-Anschlußkanal 82 des Gehäuses 52 des Nachlauf-Regelventils 39 gegen die P-Steuernuten 88 und 89 und die T-Steuernuten 91 und 92 des zentralen Ventilkolbens 57 abgesperrt sind.

Dieser Konfiguration des Nachlauf-Regelventils ent spricht Gleichheit von Soll- und Ist-Wert der azimuta len Position des Rotors 14 des Gerotor-Motors 11. Sie wird - gleichsam zwangsläufig - am Ende eines Positio nierungs-Vorganges erreicht und bildet daher auch die Ausgangsposition für einen nachfolgenden Positionie rungs-Vorgang, der stets aus der in den Fig. 3b und 3c dargestellten Position des Nachlauf-Regelventils 39 heraus beginnt.

Wird, ausgehend von der in den Fig. 3b und 3c darge stellten Sperrstellung 0 des Nachlauf-Regelventils 39 dessen Ventilbuchse 54 durch Ansteuerung des Schrittmo tors 41 in Richtung des Pfeils 112 der Fig. 3b, d. h. gemäß der Darstellung dieser Figur, im Uhrzeigersinn relativ zu dem zentralen Ventilkolben 57 gedreht, so gelangen die A-Steuerkanäle 96 und 97 der Ventilbuchse 54 in positive Überlappung ihrer Strömungsquerschnitte mit den P-Steuernuten 88 und 89 des zentralen Ventil kolbens 57 (Fig. 3d), während die B-Steuerkanäle 102 und 103 der Ventilbuchse 54 des Nachlauf-Regelventils 39 in positive Überlappung ihrer Steuerungsquerschnitte mit den T-Steuernuten 91 und 92 des zentralen Ventil kolbens 57 des Nachlauf-Regelventils 39 gelangen (Fig. 3e), das dadurch seine in der Fig. 1 schematisch darge stellte Funktionsstellung I einnimmt, in welcher der Gerotor-Motor 11, je nach der Gestaltung des Rückmelde getriebes 58 oder 58′ gegensinnig zur Drehrichtung der Ventilbuchse 54 oder mit zu deren Drehrichtung gleich sinniger Drehrichtung angetrieben ist.

Wird, andererseits, ausgehend von der in den Fig. 3b und 3c dargestellten Ausgangsstellung der Ventilbuchse 54 diese durch die Ansteuerung des Schrittmotors 41 in der entgegengesetzten Drehrichtung, d. h. in Drehrich tung des Pfeils 113 der Fig. 3f und 3g angetrieben, so gelangen die A-Steuerkanäle 96 und 97 der Ventilbuchse 54 in positive Überlappung ihrer Durchflußquerschnitte mit den T-Steuernuten 91 und 92 des zentralen Ventil kolbens 57 (Fig. 3f) und die B-Steuerkanäle 102 und 103 der Ventilbuchse 54 in positive Überlappung mit den Querschnitten der P-Steuernuten 88 und 89 des zentralen Ventilkolbens 57 des Nachlauf-Regelventils 39 (Fig. 3g), das dadurch in seine in der Fig. 1a schematisch dargestellte Funktionsstellung II gelangt, in der der Rotor 14 des Gerotors 11 in dem zu dem Drehsinn, den das Nachlauf-Regelventil 39 in seiner Funktionsstellung I vermittelt, entgegengesetzten Drehsinn angetrieben ist, wiederum in Abhängigkeit davon, wie das Rückmelde getriebe 58 oder 58′ der Antriebseinheit 10 gestaltet ist.

Um die für eine präzise Funktion der Antriebseinheit 10 geeignete Spielfreiheit des Rückmeldegetriebes 58 zu erzielen, ist eine die Funktion einer Torsionsfeder vermittelnde, insgesamt mit 114 bezeichnete Verspann- Einrichtung vorgesehen, die auf den zentralen Ventil kolben 57 ein an der Ventilbuchse 54, die drehfest mit der Abtriebswelle des Schrittmotors 41 verbunden ist, azimutal abgestütztes Drehmoment ausübt, aufgrund dessen die Innenzahnung 67 des mit dem zentralen Ven tilkolben 57 drehfest verbundenen Hohlrades zuverlässig in einseitiger Anlage mit den in Eingriff mit ihm be findlichen Zähnen des Ritzels 64 gehalten ist, das drehfest mit dem Rotor 14 des Gerotor-Motors verbunden ist.

Diese Verspann-Einrichtung 114 umfaßt eine unter Zug- Vorspannung stehende Wendelfeder 116, die auf einem etwa 300° umspannenden azimutalen Bereich von einer äußeren, konkaven Rille 117 eines in axialer Richtung nur wenig ausgedehnten, aus der zentralen Gehäuseboh rung 53 getriebeseitig herausragenden Endabschnitts 118 der Ventilbuchse 54 aufgenommen ist. Der Krümmungsra dius der Rille ist geringfügig größer ist als derjenige der Feder-Wendeln, die mit einem radial inneren 180°- Bereich von dieser konkaven Rille 117 aufgenommen und an deren Grund abgestützt sind. Der kurze Endabschnitt 118 der Ventilbuchse 54 durchsetzt eine gegenüber der zentralen Bohrung 53, in der die Ventilbuchse auf Ab schnitten ihrer Länge druckdicht gleitend drehbar ange ordnet ist, erweiterte Bohrungsstufe 119, deren Durch messer geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Wendelfeder 116, wobei die radiale lichte Weite des zwischen der Bohrungsstufe 119 und der äußeren Mantel fläche des die Wendelfeder 116 tragenden Endabschnitts 118 der Ventilbuchse 54 verbleibenden Ringspaltes 121 kleiner ist als der Durchmesser der einzelnen Feder- Wendeln, der bei einer Federdrahtdicke um 0,2 mm ca. 2 mm beträgt. Dadurch ist die Wendelfeder 116 gegen ein axiales Ausrücken aus dem Ringspalt 121 hinreichend gesichert.

In den zentralen Ventilkolben 57 ist in dessen von dem Endabschnitt 118 der Ventilbuchse 54 auf dem azimutalen Bereich von 300° koaxial umschlossenen, aus der zentra len Gehäusebohrung 53 getriebeseitig austretenden Be reich 57′ ein Anschlagstift 122 fest eingesetzt, der einseitig radial in den "freien" Ringspaltbereich 121′ hineinragt, dessen azimutale Weite ⌀ durch den azimu talen Abstand der radialen Endstirnflächen 123 und 124 bestimmt ist, die sich in axialer Richtung über die Tiefe des die Wendelfeder 116 tragenden Endabschnitts 118 der Ventilbuchse 54 erstecken.

Dieser Anschlagstift 122 ist so orientiert, daß die seine zentrale Längsachse 126 und die zentrale Längs achse 19 des Nachlauf-Regelventils 39 enthaltende Ra dialebene den Winkel halbiert, den die Radialebene, welche die gemeinsame zentrale Längsachse 106 der A- Steuerkanäle 96 und 97 enthält und die Radialebene, welche die gemeinsame zentrale Längsachse 104 der B- Steuerkanäle 102 und 103 enthält, miteinander ein schließen. Bei dieser Orientierung der zentralen Längs achse 126 des Anschlagstiftes 122 hat dieser in der - sperrenden - Mittelstellung des Nachlauf-Regelventils 39 von den beiden radialen Endstirnflächen 123 und 124 des die Wendelfeder 116 tragenden Endabschnitts 118 der Ventilbuchse 54 jeweils denselben azimutalen Abstand, so daß, ausgehend von dieser Mittelstellung, für die Aussteuerung des Nachlauf-Regelventils in dessen alter native Durchflußstellung I und II dem Betrage nach gleiche Aussteuerwinkel zur Verfügung stehen.

Das eine Ende 127 der Wendelfeder 116 ist an dem freien Endabschnitt 122′ des Anschlagstiftes 122 befestigt, während das andere Ende 128 an dem in Verlaufsrichtung der Feder gesehen ca. 300° entfernten Bereich des 300° sektorförmigen Mantelabschnitts 118 der Ventilbuchse 54 festgelegt ist.

Die Wendelfeder 116 ist hinsichtlich ihrer Dimensionie rung und ihrer Vorspannung auf das Haltemoment des Schrittmotors 41 in dessen stromlosem Zustand sowie das Haltemoment des Gerotor-Motors 11 bei abgeschalteter Druckversorgung dahingehend abgestimmt, daß das zwi schen der Ventilbuchse 54 und dem zentralen Ventilkol ben 57 - im Ergebnis zwischen dem Rotor des Schrittmo tors 41 und dem Rotor 14 des Gerotormotors - aufgrund der Federvorspannung permanent wirksame Drehmoment bei weitem nicht ausreicht, diese in eine Stillstandsphase der Antriebseinheit gegeneinander zu verdrehen. Das Nachlaufregelventil 39 kann daher, nachdem der Gerotor- Motor 11 stillgesetzt ist und er seine sperrende Mittel stellung erreicht hat, nicht gleichsam selbsttätig in eine seiner alternativen Durchflußstellungen I oder II gelangen. Die das Nachlauf-Regelventil 39 "tendenziell" in eine dieser Funktionsstellungen I oder II drängende Vorspannung der Wendelfeder 116 der Verspann-Einrich tung 114 ist lediglich dafür hinreichend bemessen, daß die für die exakte Istwert-Rückmeldung der Position des Rotors 14 der Gerotor-Motors 11 erforderliche Spiel freiheit des jeweiligen Rückmeldegetriebes 58 oder 58′ gewährleistet ist.

Claims

1. Elektrohydraulische Steuerungseinrichtung für einen Rotationshydromotor, bei dem der Rotor zwei einan der überlagerte Drehbewegungen ausführt, deren eine exzentrisch zur zentralen Längsachse des Stators erfolgt, und deren andere eine Rotation um die ro torfeste, parallel zur Längsachse des Stators ver laufende zentrale Rotorlängsachse ist, die dadurch ihrerseits eine Umlaufbewegung um die zentrale Längsachse des Stators entlang einer Kreisbahn aus führt, und die Umsetzung der Drehbewegungen des Ro tors in eine uniaxiale Drehbewegung der Abtriebs welle des Motors mittels einer die Abtriebswelle mit dem Rotor koppelnden Gelenkwelle erfolgt, sowie ein mit variabler Positions-Sollwert-Vorgabe arbei tender Regelkreis vorgesehen ist, bei dem zur Er fassung des Positions-Istwertes ein mit dem Rotor spielfrei bewegungsgekoppeltes, uniaxial rotato risch angetriebenes, mechanisches Sensorelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Positions-Istwert-Erfassung genutzte Sensorelement (57) mit dem Rotor mittels eines eigenen, zusätz lich zu dem durch den Rotor (14), die Gelenkwelle (34) und die Abtriebswelle (36) gebildeten An triebsstrang, über den ein überwiegender Teil des Motordrehmoments als Nutzmoment geleitet ist, vor gesehenen Sensor-Antriebsstranges (58; 58′) bewe gungsgekoppelt ist.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe (58), das die Umset zung der Rotorbewegungen in die überwachbaren uni axialen Drehbewegungen des mechanischen Sensorele ments (57) der Positions-Istwert-Erfassungseinrich tung vermittelt, als Trochoiden-Getriebe ausgebil det ist.

3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das die Umsetzung der Rotations bewegungen des Rotors (14) des Rotations-Hydromo tors (11) in die überwachbaren uniaxialen Drehbewe gungen des mechanischen Sensorelements der Posi tions-Istwert-Erfassungseinrichtung vermittelnde zusätzliche Getriebe als Hypotrochoiden-Getriebe (58′) ausgebildet ist, dessen Hohlrad (63′) mit dem Rotor (14) des Hydromotors (11) drehfest verbunden ist.

4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das die Umsetzung der Rotations bewegungen des Rotors (14) des Rotationshydromotors (11) in die überwachbaren uniaxialen Drehbewegungen des mechanischen Sensorelements (57) der Positions- Istwert-Erfassungseinrichtung vermittelnde Getriebe als Hypotrochoiden-Getriebe ausgebildet ist, dessen Hohlrad (63) mit dem uniaxial rotierenden Sensor element (57) der Positions-Istwert-Erfassungsein richtung drehfest verbunden ist.

5. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das über das weitere Getriebe (58; 58′) uniaxial rotatorisch an treibbare Element (57) der Rückmeldeeinrichtung Funktionselement der mechanischen Istwert-Rückmel deeinrichtung eines zur Bewegungs- und Positions- Steuerung des Rotations-Hydromotors (11) vorgesehe nen Nachlaufregelventils (39) ist, das mit elek trisch steuerbarer Sollwert-Vorgabe mittels eines Schritt- oder eines AC-Motors (41) arbeitet.

6. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Nachlauf-Regelventil (39) als Drehschieber-Ventil mit rotatorisch antreibbaren Kolben- und Gehäuseelementen (54, 57) ausgebildet ist, deren azimutale Auslenkung gegeneinander an schlagbegrenzt ist.

7. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 6 in Kombina tion mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentral angeordnete Ventilkolben (57) des Nach laufregelventils (39) mit einem Ritzel (64′) verse hen ist, das mit dem Hohlrad (63′) des Rotors (14) in kämmendem Eingriff steht, und das Gehäuse (54) des Nachlauf-Regelventils (39) mittels des Sollwert- Vorgabe-Elektromotors antreibbar ist.

8. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 6 in Kombina tion mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentral angeordnete Ventilkolben (57) mittels des Sollwert-Vorgabe-Motors (41) antreibbar ist und das Ventilgehäuse (54) mit dem mit dem Ritzel (64) des Rotors (14) des Hydromotors (11) kämmenden Hohlrad (63) versehen ist.

9. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Nachlauf-Regelventils (39) als Ventilbuchse (54) ausgebildet ist, die ihrerseits in einer zentral durchgehenden Bohrung (53) eines mit dem Motorge häuse (28) fest verbundenen Ventilgehäuseblocks (52) des Nachlaufregelventils (39) mit dichtendem Gleitsitz drehbar angeordnet ist.

10. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verspann- Einrichtung (114) vorgesehen ist, die ein zwischen der Ventilbuchse (54) und dem Kolben (57) des Nach laufregelventils (39) permanent wirksames Drehmo ment erzeugt, das dem Betrage nach kleiner ist als das Haltemoment des Sollwert-Vorgabe-Motors (41) in dessen stromlosem Zustand und auch kleiner als das Haltemoment des Rotations-Hydromotors bei abge schalteter Druckversorgung.