DE19547687A1

DE19547687A1 - Hydraulic drive generating rotary movement with high pressure pump

Info

Publication number: DE19547687A1
Application number: DE1995147687
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kastel
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-26

Abstract

The user units (38,39), which consist of two hydraulic cylinders moving in opposite directions, are operated via a multiway valve (15). This valve connects the supply (14) from a pump (10) to one cylinder and the return (18) from the other cylinder to the pump inlet or to a tank. In the transition between the neutral position and the working position of the multiway valve, a flow area is open from inlet (14) to return line (18) as well as to lines (44,46) to the cylinders. This flow area is so large that, during maximum output from the pump, the pressure in the supply line (14) is kept below a limit value by the pressure limiting valves (50,51).

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb, der insbe sondere für ein Ruder eines Schiffes verwendet wird und der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.The invention relates to a hydraulic drive, in particular is used especially for a rudder of a ship and which the Features from the preamble of claim 1.

Bei bekannten Rudermaschinen wird eine Welle, an der das Ruder befestigt ist, über einen Hebel von hydraulischen Zylindern be tätigt. Diesen ist Druckmittel von einer Hydropumpe über ein We geventil zuführbar, das einen Zulaufanschluß für den Druckmit telzulauf von der Hydropumpe, einen Rücklaufanschluß für den Druckmittelrücklauf zur Hydropumpe oder zu einem Tank und wenig stens einen mit einem Zylinder verbundenen Verbraucheranschluß aufweist. Üblicherweise sind zwei Verbraucheranschlüsse entspre chend den zwei Schwenkrichtungen eines Ruders vorhanden. Das We geventil ist aus einer Neutralstellung, in der der Zulaufan schluß mit dem Rücklaufanschluß verbunden und der Verbraucheran schluß bzw. die Verbraucheranschlüsse abgesperrt sind, in eine Arbeitsstellung verstellbar, in der der Zulaufanschluß mit einem Verbraucheranschluß verbunden ist. Bei bekannten Rudermaschinen ist die Hydropumpe durch ein an ihren Förderausgang bzw. an den Zulaufanschluß des Wegeventils angeschlossenes, erstes Druckbe grenzungsventil gegen zu hohe Druck abgesichert. Ein weiteres Druckbegrenzungsventil ist zwischen einem Verbraucheranschluß des Wegeventils und einem hydraulischen Verbraucher an eine Ver braucherleitung angeschlossen und sichert den hydraulischen Ver braucher gegen zu hohe Drücke ab, die durch von außen am Ruder angreifende Kräfte verursacht werden könnten.In known rowing machines there is a shaft on which the rudder is attached via a lever of hydraulic cylinders be does. This is pressure medium from a hydraulic pump via a we valve can be fed, which has an inlet connection for pressure Inlet from the hydraulic pump, a return connection for the Pressure medium return to the hydraulic pump or to a tank and little least one consumer connection connected to a cylinder having. Two consumer connections are usually the same according to the two swivel directions of a rudder. The We The valve is from a neutral position, in which the inflow connected to the return connection and the consumer conclusion or the consumer connections are blocked in a Adjustable working position, in which the inlet connection with a Consumer connection is connected. In known rowing machines is the hydraulic pump through at its delivery outlet or at the Inlet connection of the directional valve connected, first pressure tank limit valve secured against excessive pressure. Another one Pressure relief valve is between a consumer connection of the directional control valve and a hydraulic consumer to a ver user line connected and secures the hydraulic Ver against excessive pressures caused by the outside of the rudder attacking forces could be caused.

Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, einen hydraulischen Antrieb bei ausreichender Druckabsicherung für die Hydropumpe und den oder die hydraulische Verbraucher kostengünstiger zu ge stalten. The invention is based on the aim of a hydraulic Drive with sufficient pressure protection for the hydraulic pump and the hydraulic consumer (s) more cheaply design.

Dieses Ziel wird für einen hydraulischen Antrieb mit den Merkma len aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im prinzip dadurch er reicht, daß man diesen Antrieb so gestaltet, daß das an die Ver braucherleitung angeschlossene Druckbegrenzungsventil nicht nur den hydraulischen Verbraucher, sondern auch die Hydropumpe gegen einen zu hohen Druck absichert. Auf ein Druckbegrenzungsventil zwischen der Hydropumpe und dem Wegeventil kann dann verzichtet werden, so daß dessen Kosten wegfallen. Im speziellen ist bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb im Übergangsbe reich zwischen der Neutralstellung und der Arbeitsstellung des Wegeventils in diesem sowohl vom Zulaufanschluß zum Rücklaufan schluß als auch vom Zulaufanschluß zum Verbraucheranschluß ein Strömungsquerschnitt offen, wobei die Strömungsquerschnitte so groß sind, daß bei maximaler Fördermenge der Hydropumpe der Druck im Zulaufanschluß durch das Druckbegrenzungsventil auf ei nen maximalen Wert begrenzt ist. Bei diesem maximalen Wert des Druckes am Förderausgang der Hydropumpe bzw. im Zulaufanschluß des Wegeventils müssen die Druckdifferenzen einmal vom Zulaufan schluß zum Rücklaufanschluß und zum anderen vom Zulaufanschluß zum Verbraucheranschluß, in dem der Maximaldruck durch die Ein stellung des Druckbegrenzungsventils bestimmt ist, und somit die Strömungsquerschnitte so groß sein, daß die maximale Fördermenge der Hydropumpe über den Rücklaufanschluß und das Druckbegren zungsventil abfließt.This goal is for a hydraulic drive with the Merkma len from the preamble of claim 1 in principle he is enough that you design this drive so that the Ver pressure relief valve not only connected to the user line the hydraulic consumer, but also the hydraulic pump protects against excessive pressure. On a pressure relief valve between the hydraulic pump and the directional control valve can then be dispensed with become, so that its costs are eliminated. In particular, at a hydraulic drive according to the invention in the transition area rich between the neutral position and the working position of the Directional control valve in this both from the inlet connection to the return line included as well as from the inlet connection to the consumer connection Flow cross section open, the flow cross sections so are large that the maximum delivery rate of the hydraulic pump Pressure in the inlet connection through the pressure relief valve on egg a maximum value is limited. At this maximum value of Pressure at the delivery outlet of the hydraulic pump or in the inlet connection of the directional control valve, the pressure differences have to be close to the return connection and the other from the inlet connection to the consumer connection, in which the maximum pressure by the Ein Position of the pressure relief valve is determined, and thus the Flow cross sections must be so large that the maximum flow rate the hydraulic pump via the return connection and the pressure limiter flow valve.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli schen Antriebs kann man den Unteransprüche entnehmen.Advantageous embodiments of a hydraulic system according to the invention The drive can be found in the subclaims.

Wie schon angedeutet, besitzt bei einem hydraulischen Antrieb für eine Rudermaschine das Wegeventil üblicherweise zwei Ar beitsstellungen und zwei Verbraucheranschlüsse entsprechend den beiden Verstellrichtungen eines Ruders. Dann ist sowohl an den ersten Verbraucheranschluß als auch an den zweiten Verbraucher anschluß ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen. Gemäß An spruch 2 ist nun im Übergangsbereich zwischen der Neutralstel lung und der zweiten Arbeitsstellung des Wegeventils die Hydro pumpe über das zweite Druckbegrenzungsventil abgesichert. As already indicated, with a hydraulic drive for a rowing machine, the directional valve usually has two ares positions and two consumer connections according to two adjustment directions of a rudder. Then both at the first consumer connection as well as to the second consumer a pressure relief valve is connected. According to An saying 2 is now in the transition area between the neutral position tion and the second working position of the directional control valve the Hydro pump protected by the second pressure relief valve.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 wird der notwendige Strömungsguer schnitt zwischen dem Zulaufanschluß und einem Verbraucheran schluß zweckmäßigerweise durch eine entsprechende Anzahl von gleichen Feinsteuernuten an einem Kolbenbund des Steuerkolbens des Wegeventils erhalten.According to claims 3 and 4, the necessary flow guer cut between the inlet connection and a consumer expediently by a corresponding number of same fine control grooves on a piston collar of the control piston of the directional valve received.

Die Hydropumpe ist gemäß Anspruch 5 vorteilhafterweise eine Ver stellpumpe, deren Verstellung mit der Verstellung des Wegeven tils derart gekoppelt ist, daß zuerst das Wegeventil in einer Arbeitsstellung gelangt und dann die Hydropumpe aus einer Ruhe stellung in Richtung größerer Fördermenge verstellt wird. Auf diese Weise wird ein guter Wirkungsgrad des Antriebs erzielt. Außerdem ist die Geschwindigkeit eines hydraulischen Verbrau chers gut steuerbar. An sich ist bei einem hydraulischen Antrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 keine oder nur eine geringe Überschneidung der Strömungsquerschnitte vom Zu laufanschluß zum Rücklaufanschluß und vom Zulaufanschluß zu ei nem Verbraucheranschluß des Wegeventils notwendig, da die För dermenge der Hydropumpe noch klein ist, wenn sich das Wegeventil im Übergangsbereich zwischen einer Neutralstellung und einer Ar beitsstellung befindet. Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Antrieb dagegen ist im Übergangsbereich des Wegeventils der Ge samtströmungsquerschnitt groß, damit im Falle einer Fehlfunktion die maximale Fördermenge der Hydropumpe abfließen kann, ohne daß sich der Druck im Zulaufanschluß über einen zulässigen Wert hin aus erhöht.The hydraulic pump is advantageously a Ver adjusting pump, the adjustment of which with the adjustment of the Wegeven tils is coupled in such a way that first the directional valve in a Work position and then the hydraulic pump from a rest position is adjusted in the direction of larger flow rate. On in this way a good efficiency of the drive is achieved. In addition, the speed of a hydraulic consumption easy to control. In itself is with a hydraulic drive none or only with the characterizing features of claim 5 a slight overlap of the flow cross-sections from the zu outlet connection to the return connection and from the inlet connection to an egg Nem consumer connection of the directional valve necessary, because the För the amount of the hydraulic pump is still small when the directional valve in the transition area between a neutral position and an ar position is located. In a hydraulic according to the invention The drive, however, is in the transition area of the directional valve of the Ge large flow cross-section, so in the event of a malfunction the maximum flow rate of the hydraulic pump can flow away without the pressure in the inlet connection exceeds a permissible value from increased.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of a hydraulic according to the invention Drive is shown in the drawings. Based on the figures these drawings, the invention will now be explained in more detail.

Es zeigenShow it

Fig. 1 das hydraulische Schaltbild des Ausführungsbeispiels, Fig. 1 shows the hydraulic circuit diagram of the embodiment,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch das im Ausführungsbeispiel verwendete Wegeventil, wobei sich dieses in der Neutral stellung befindet, Fig. 2 shows a partial longitudinal section through the embodiment used in the directional control valve, wherein it is in the neutral position,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich dem aus Fig. 2, wobei sich jedoch das Wegeventil in einer ersten Arbeitsstellung befindet, Fig. 3 shows a section of the said, however, the directional control valve is similar to that of Fig. 2, in a first working position,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem aus Fig. 2, wobei sich jedoch das Wegeventil in der anderen Arbeitsstellung befindet, und Fig. 4 is a section similar to that of Fig. 2, but with the directional control valve in the other working position, and

Fig. 5 den Druckabfall zwischen Zulaufanschluß und Rücklaufan schluß bzw. Zulaufanschluß und einem Verbraucher anschluß des Wegeventils jeweils bei maximaler Förder menge der Hydropumpe, aufgetragen über den Hub des Wege ventils. Fig. 5 shows the pressure drop between the inlet connection and Rücklaufan circuit or inlet connection and a consumer connection of the directional valve each with the maximum delivery amount of the hydraulic pump, applied over the stroke of the directional valve.

Der in Fig. 1 gezeigte hydraulische Antrieb besitzt eine von einer Nullstellung aus einseitig verschwenkbare Hydropumpe 10, die von einem Elektromotor 11 angetrieben wird, dessen Drehzahl weitgehend konstant ist. Die Hydropumpe gibt durch einen Förder ausgang 12 Hydrauliköl in eine Zulaufleitung 13 ab, die zu einem Zulaufanschluß 14 eines 4/3-Wegeventils 15 führt. In die Hydro pumpe 10 hinein strömt Hydrauliköl durch einen Eingang 16, der über eine Rücklaufleitung 17 mit einem Rücklaufanschluß 18 des Wegeventils 15 verbunden ist. Zur Betätigung eines hydraulischen Verbrauchers und der Last baut sich im Förderausgang 12 der Hy dropumpe 10 ein Druck auf, wobei die Hydropumpe 10 vom Elektro motor 11 angetrieben werden muß. In bestimmten Betriebszustän den, z. B. beim Abbremsen einer vom hydraulischen Verbraucher be wegten Last, kann sich jedoch auch am Eingang 16 der Hydropumpe 10 ein Druck aufbauen, wobei die Hydropumpe 10 dann als Hydromo tor arbeitet, der den dann als Generator arbeitenden Elektromo tor 11 antreibt.The hydraulic drive shown in FIG. 1 has a hydraulic pump 10 which can be pivoted on one side from a zero position and is driven by an electric motor 11 , the speed of which is largely constant. The hydraulic pump emits hydraulic oil through a delivery outlet 12 into an inlet line 13 , which leads to an inlet connection 14 of a 4/3-way valve 15 . In the hydraulic pump 10 hydraulic oil flows through an input 16 which is connected via a return line 17 to a return port 18 of the directional control valve 15 . To operate a hydraulic consumer and the load builds up in the delivery output 12 of the Hy dropumpe 10 , the hydraulic pump 10 must be driven by the electric motor 11 . In certain operating conditions, for. B. when braking a load away from the hydraulic consumer be, but can also build up a pressure at the input 16 of the hydraulic pump 10 , the hydraulic pump 10 then working as a hydromo tor, which then drives the electromotive tor 11 drives.

Der Verstellmechanismus der Hydropumpe 10 umfaßt im wesentlichen einen Stellzylinder 19 sowie ein Steuerventil 20. Ein Druckan schluß dieses Steuerventils ist mit Hilfe zweier Rückschlagven tile 21 entweder mit dem Ausgang 12 oder dem Eingang 16 der Hy dropumpe 10 verbunden, je nachdem wo der höhere Druck herrscht. Ein Tankanschluß des Steuerventils 20 ist über eine Leitung 27 mit einem Ölvorratsbehälter 28 verbunden. Der nicht näher darge stellte Steuerkolben des Steuerventils 20 ist über eine Steuer leitung 29 im Sinne einer Verbindung eines Ausgangs des Steuer ventils 20 mit dem Druckanschluß von einem willkürlich einstell baren Steuerdruck beaufschlagbar, während im Sinne einer Verbin dung des Ausgangs mit dem Tankanschluß eine Schraubendruckfeder 30 auf ihn wirkt. Der Stellzylinder 19 ist mit einem Differenti alkolben 31 ausgestattet, wobei der kolbenstangenseitige Druck raum mit dem Druckanschluß des Steuerventils 20 und der kolben stangenabseitige Druckraum mit dem Ausgang des Steuerventils 20 verbunden ist. Das Widerlager, an der sich die Schraubendruckfe der 30 abstützt, ist mit dem Kolben des Stellzylinders 19 ver stellbar. Somit nimmt dieser immer eine Position ein, in der die von der Schraubendruckfeder 30 auf den Steuerkolben des Steuer ventils 20 ausgeübte Kraft ebenso groß wie die vom Steuerdruck erzeugte Kraft ist. Die Position des Kolbens des Stellzylinders 19 bestimmt wiederum das Hubvolumen der Hydropumpe 10, so daß dieses mit Hilfe des Steuerdrucks in der Steuerleitung 29 ein stellbar ist.The adjustment mechanism of the hydraulic pump 10 essentially comprises an actuating cylinder 19 and a control valve 20 . A Druckan circuit of this control valve is connected with the help of two Rückschlagven tile 21 either to the output 12 or the input 16 of the Hy dropumpe 10 , depending on where the higher pressure prevails. A tank connection of the control valve 20 is connected via a line 27 to an oil reservoir 28 . The not shown Darge control piston of the control valve 20 is acted upon via a control line 29 in the sense of a connection of an output of the control valve 20 with the pressure port from an arbitrarily adjustable control pressure, while in the sense of a connec tion of the output with the tank port a helical compression spring 30th affects him. The actuating cylinder 19 is equipped with a differential piston 31 , the piston rod-side pressure chamber being connected to the pressure connection of the control valve 20 and the piston rod-side pressure chamber being connected to the output of the control valve 20 . The abutment on which the Druckdruck 30 is supported is adjustable with the piston of the actuating cylinder 19 . Thus, this always assumes a position in which the force exerted by the helical compression spring 30 on the control piston of the control valve 20 is as great as the force generated by the control pressure. The position of the piston of the actuating cylinder 19 in turn determines the stroke volume of the hydraulic pump 10 , so that this can be adjusted with the aid of the control pressure in the control line 29 .

Das nicht näher dargestellte Ruder eines Schiffes ist über eine Welle 35 verschwenkbar, an der ein zweiarmiger Hebel 36 befe stigt ist. An dem einen Ende des Hebels 36 ist die Kolbenstange 37 eines ersten hydraulischen Zylinders 38 und am anderen Ende des Hebels 36 die Kolbenstange 37 eines zweiten hydraulischen Zylinders 39 befestigt. Beide Zylinder sind Differentialzylin der, deren Innenraum durch einen Kolben 40 in einen kolbenstan genseitigen Druckraum 41 und in einen kolbenstangenabseitigen Druckraum 42 aufgeteilt wird. Der Druckraum 42 des ersten Zylin ders 38 und der Druckraum 41 des zweiten Zylinders 39 sind über eine erste Verbraucherleitung 43 mit einem ersten Verbraucheran schluß 44 und der Druckraum 41 des ersten Zylinders 38 und der Druckraum 42 des zweiten Zylinders 39 über eine zweite Verbrau cherleitung 45 mit einem zweiten Verbraucheranschluß 46 des We geventils 15 verbunden.The rudder of a ship, not shown, is pivotable via a shaft 35 , on which a two-armed lever 36 is BEFE Stigt. At one end of the lever 36, the piston rod 37 of a first hydraulic cylinder and the piston rod 37 attached at the other end 38 of the lever 36 of a second hydraulic cylinder. 39 Both cylinders are the differential cylinder, the interior of which is divided by a piston 40 into a piston-side pressure chamber 41 and into a piston rod-side pressure chamber 42 . The pressure chamber 42 of the first cylinder 38 and the pressure chamber 41 of the second cylinder 39 are connected via a first consumer line 43 to a first consumer connection 44 and the pressure chamber 41 of the first cylinder 38 and the pressure chamber 42 of the second cylinder 39 via a second consumer line 45 connected to a second consumer connection 46 of the valve 15 We.

An die erste Verbraucherleitung 43 ist ein erstes Druckbegren zungsventil 50 und an die zweite Verbraucherleitung 45 ein zwei tes Druckbegrenzungsventil 51 angeschlossen. Die beiden Druckbe grenzungsventile sind z. B. auf einen Druck von 250 bar einge stellt und begrenzen den Druck in den Verbraucherleitungen auf diesen Wert, indem sie einen Ölfluß aus den Verbraucherleitungen zur Tankleitung 27 zulassen, an der ihre Ausgänge liegen.To the first consumer line 43 , a first pressure limiting valve 50 and a second pressure limiting valve 51 are connected to the second consumer line 45 . The two Druckbe limit valves are such. B. is set to a pressure of 250 bar and limit the pressure in the consumer lines to this value by allowing an oil flow from the consumer lines to the tank line 27 at which their outputs are.

In der Mittel- oder Neutralstellung des Wegeventils 15 ist des sen Zulaufanschluß 14 mit dem Rücklaufanschluß 18 verbunden. Die beiden Verbraucheranschlüsse 44 und 46 sind abgesperrt. Durch eine hydraulische Betätigung kann das Wegeventil 15 aus der Neu tralstellung in eine erste oder in eine zweite seitliche Ar beitsstellung gebracht werden, in der der Verbraucheranschluß 44 bzw. der Verbraucheranschluß 46 mit dem Zulaufanschluß 14 und der jeweils andere Verbraucheranschluß mit dem Rücklaufanschluß 18 verbunden ist.In the middle or neutral position of the directional control valve 15 , the inlet connection 14 is connected to the return connection 18 . The two consumer connections 44 and 46 are blocked. By hydraulic actuation, the directional control valve 15 can be brought from the new position into a first or into a second lateral working position in which the consumer connection 44 or the consumer connection 46 is connected to the inlet connection 14 and the respective other consumer connection to the return connection 18 .

Zur hydraulischen Betätigung des Wegeventils 15 werden zwei als elektromagnetisch verstellbare Druckminderventile ausgebildete Vorsteuerventile 52 bzw. 53 benutzt, die mit einem ersten An schluß mit der Tankleitung 27, mit einem zweiten Anschluß mit einer Druckleitung 54 und mit einem dritten Anschluß über einen Kanal 55 bzw. 56 mit der einen oder der anderen Seite des Wege ventils 15 verbunden sind. Über ein Wechselventil 57 wird je weils der Kanal 55 oder 56, in dem der höhere Druck herrscht, mit der zum Steuerventil 20 des Verstellmechanismuses der Hydro pumpe 10 führenden Steuerleitung 29 verbunden.For the hydraulic actuation of the directional valve 15 , two pilot valves 52 and 53 designed as electromagnetically adjustable pressure reducing valves are used, which have a first connection to the tank line 27 , a second connection to a pressure line 54 and a third connection via a channel 55 or 56 are connected to one or the other side of the directional valve 15 . Via a shuttle valve 57 , the channel 55 or 56 , in which the higher pressure prevails, is connected to the control line 29 leading to the control valve 20 of the adjusting mechanism of the hydraulic pump 10 .

Die Druckleitung 54 wird von einer kleinen Konstantpumpe 65 mit Öl gespeist und mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils 66 z. B. auf einen Druck von 30 bar eingestellt. Über ein Rückschlagven til 67 kann aus ihr Öl in die Zulaufleitung 13 abgegeben werden. Die Konstantpumpe 65 ist also nicht nur Steuerölpumpe für die Druckminderventile 52 und 53, sondern auch Speisepumpe für den geschlossenen hydraulischen Kreislauf zwischen der Hydropumpe 10 und den beiden Zylinder 38 und 39.The pressure line 54 is fed by a small constant pump 65 with oil and with the help of a pressure relief valve 66 z. B. set to a pressure of 30 bar. Via a Rückschlagven valve 67 can be released from their oil into the feed line 13 . The constant pump 65 is therefore not only a control oil pump for the pressure reducing valves 52 and 53 , but also a feed pump for the closed hydraulic circuit between the hydraulic pump 10 and the two cylinders 38 and 39 .

Nach den Fig. 2 bis 4 besitzt das Wegeventil 15 ein Ventilge häuse 70 mit einer Ventilbohrung 71, zu der hin fünf axial beab standete Ringräume 72, 73, 74, 75 und 76 offen sind und in der ein Steuerkolben 77 axial verschiebbar ist. An dem Ventilgehäuse 70 befestigte Verschlußdeckel sowie die den Steuerkolben 77 in einer Mittelstellung zentrierenden Druckfedern 22 (Fig. 1) sind weggelassen. Der mittlere Ringraum 72 ist mit dem Zu laufanschluß 14 verbunden, während die beiden äußersten Ringräu me 75 und 76 am Rücklaufanschluß 18 liegen. Der Ringraum 73 ist mit dem Verbraucheranschluß 44 und der Ringraum 74 mit dem Ver braucheranschluß 46 verbunden.According to FIGS. 2 to 4, the directional valve 15 has a Ventilge housing 70 with a valve bore 71, axially toward which five beab stan finished annular spaces 72, 73, 74, 75 and 76 are open and in which a control piston 77 is axially displaceable. Closure covers attached to the valve housing 70 and the compression springs 22 ( FIG. 1) centering the control piston 77 in a central position are omitted. The middle annular space 72 is connected to the outlet connection 14 , while the two outermost annular spaces me 75 and 76 are located at the return connection 18 . The annular space 73 is connected to the consumer connection 44 and the annular space 74 to the consumer connection 46 .

Der Steuerkolben 77 weist im Prinzip zwei äußere Kolbenbunde 78 und 79, einen mittigen Kolbenbund 80 sowie zwischen den Kolben bunden befindliche Kolbenhälse 81 und 82 auf, durch die Ringnu ten 83 und 84 gebildet sind. In den Kolbenbund 80 sind an beiden den Ringnuten 83 und 84 zugewandten Stirnseiten jeweils sechs gleichmäßig über den Umfang des Steuerkolbens 77 verteilte Steu ernuten 85 bzw. 86 eingefräst. Auch in den den Ringnuten 83 und 84 zugewandten Stirnseiten der Kolbenbunde 78 und 79 befinden sich Steuernuten 87 bzw. 88, von denen jeweils nur zwei, sich diametral gegenüberliegende vorhanden sind. Von der einen Seite aus ist in den Steuerkolben 77 eine Axialbohrung 89 eingebracht, die sich durch den Kolbenbund 78 und den Kolbenhals 82 hindurch bis in den Kolbenbund 80 hineinerstreckt und durch einen einge löteten Zapfen 90 verschlossen ist. Sowohl im Kolbenbund 78 als auch im Kolbenbund 80 öffnen sich jeweils sechs radiale Langlö cher 91 bzw. 92 in die Axialbohrung 89.The control piston 77 has in principle two outer piston collars 78 and 79 , a central piston collar 80 and located between the piston collars piston necks 81 and 82 , th through the ring grooves 83 and 84 are formed. In the piston collar 80 six on both the annular grooves 83 and 84 facing end faces six evenly distributed over the circumference of the control piston 77 control grooves 85 and 86 milled. There are also control grooves 87 and 88 , respectively, in the end faces of the piston collars 78 and 79 facing the ring grooves 83 and 84 , only two of which are diametrically opposite each other. From one side, an axial bore 89 is made in the control piston 77 , which extends through the piston collar 78 and the piston neck 82 into the piston collar 80 and is closed by a soldered-in pin 90 . Both in the piston collar 78 and the piston collar 80 six radial Langlö cher 91 and 92 open into the axial bore 89, respectively.

In der in Fig. 2 gezeigten Neutralstellung des Steuerkolbens 77 und damit des Ventils 15 ist der Ringraum 72, also der Zulaufan schluß 14, über die Langlöcher 92, die Axialbohrung 89 und die Langlöcher 91 des Steuerkolbens 77 mit dem Ringraum 75, also dem Rücklaufanschluß 18, verbunden. Die Ringräume 73 und 74, also die Verbraucheranschlüsse 44 und 46, sind sowohl zum Ringraum 72, also zum Zulaufanschluß 14, als auch zu den Ringräumen 75 und 76, also zum Rücklaufanschluß 18, hin und gegeneinander ab gesperrt.In the neutral position of the control piston 77 and thus the valve 15 shown in FIG. 2, the annular space 72 , that is to say the inlet connection 14 , via the elongated holes 92 , the axial bore 89 and the elongated holes 91 of the control piston 77 with the annular space 75 , that is to say the return connection 18 , connected. The annular spaces 73 and 74 , that is to say the consumer connections 44 and 46 , are blocked both towards the annular space 72 , that is to say the inlet connection 14 , and to the annular spaces 75 and 76 , that is to say the return connection 18 , from one another.

In der in Fig. 3 gezeigten Arbeitsstellung des Ventils 15 sind der Ringraum 72 mit dem Ringraum 74 und der Ringraum 73 mit dem Ringraum 75 verbunden. In der anderen Arbeitsstellung gemäß Fig. 4 sind der Ringraum 72 und der Ringraum 73 sowie der Rin graum 74 und der Ringraum 76 miteinander verbunden.In the working position of the valve 15 shown in FIG. 3, the annular space 72 is connected to the annular space 74 and the annular space 73 is connected to the annular space 75 . In the other working position of FIG. 4, the annular space 72 and the annular space 73 and the Rin are Graum 74 and the annular chamber 76 connected together.

In beiden Arbeitsstellungen des Ventils 15 besteht also zwischen der Zulaufleitung 13 und der einen Verbraucherleitung 43 oder der anderen Verbraucherleitung 45 eine offene Verbindung, so daß der Druck in der Zulaufleitung 13 und damit an der Hydropumpe 10 nicht über den an den Druckbegrenzungsventilen 50 und 51 einge stellten Wert ansteigen kann. In der einen Arbeitsstellung wird von der Hydropumpe 10 Öl über die Zulaufleitung 13, das Wegeven til 15 und die Verbraucherleitung 43 in den Druckraum 42 des Zy linders 38 und in den Druckraum 41 des Zylinders 39 gefördert und dadurch das Ruder in die eine Richtung verschwenkt. Ebenso viel Öl wird aus dem Druckraum 41 des Zylinders 38 und dem Druckraum 42 des Zylinders 39 verdrängt und fließt über die Ver braucherleitung 45, das Wegeventil 15 und die Rücklaufleitung 17 zur Hydropumpe 10 zurück. In der anderen Arbeitsstellung des We geventils 15 wird in letztere Druckräume Öl gefördert und aus ersteren Druckräumen Öl verdrängt und dadurch das Ruder in die andere Richtung verschwenkt.In both working positions of the valve 15 , there is an open connection between the feed line 13 and the one consumer line 43 or the other consumer line 45 , so that the pressure in the feed line 13 and thus at the hydraulic pump 10 is not above that at the pressure limiting valves 50 and 51 set value may increase. In one working position, oil is pumped by the hydraulic pump 10 via the feed line 13 , the Wegeven valve 15 and the consumer line 43 into the pressure chamber 42 of the cylinder 38 and into the pressure chamber 41 of the cylinder 39 , thereby pivoting the rudder in one direction. The same amount of oil is displaced from the pressure chamber 41 of the cylinder 38 and the pressure chamber 42 of the cylinder 39 and flows via the consumer line 45 , the directional control valve 15 and the return line 17 to the hydraulic pump 10 . In the other working position of the We geventils 15 oil is promoted in the latter pressure chambers and oil is displaced from the former pressure chambers, thereby pivoting the rudder in the other direction.

Geht man von der in Fig. 2 gezeigten Neutralstellung des Steu erkolbens 77 aus und bewegt diesen gedanklich langsam nach links in die in Fig. 3 gezeigte Arbeitsstellung, so bemerkt man, daß in einer Position des Steuerkolbens, in der über die Steuernuten 86 ein Strömungsquerschnitt zwischen den Ringräumen 72 und 74 geöffnet wird, über die Langlöcher 92, die Axialbohrung 89 und die Langlöcher 91 noch eine Verbindung zwischen den Ringräumen 72 und 75 besteht. Bei einer weiteren Bewegung des Steuerkolbens wird der Strömungsquerschnitt zwischen den Ringräumen 72 und 74 immer größer und der Strömungsquerschnitt zwischen den Ringräu men 72 und 75 immer kleiner gemacht, bis schließlich die Verbin dung zwischen den beiden letzteren Ringräumen abgesperrt ist. Aus dem Diagramm nach Fig. 5 kann man ersehen, wie mit der Be wegung des Steuerkolbens 77 der Strömungswiderstand für einen Ölstrom zwischen den Ringräumen 72 und 75 immer mehr zunimmt und zwischen den Ringräumen 72 und 74 immer mehr abnimmt. Bei einem bestimmten Ölstrom steigt der Druckabfall zwischen dem Ringraum 72, also dem Zulaufanschluß 14, und dem Ringraum 75, also dem Rücklaufanschluß 18, mit dem Hub des Steuerkolbens gemäß der Li nie 95 von 0 auf 250 bar bei etwa dem halben Hub an. Beim selben Ölstrom vermindert sich der Druckabfall vom Ringraum 72, also vom Zulaufanschluß 14, zum Ringraum 74, also zum Verbraucheran schluß 46 gemäß der Linie 96 von 250 bar auf 0 bar. Ohne Last, also mit Tankdruck im Ringraum 74 schneiden sich die beiden Li nien bei einem Hub von etwa 4,5 mm und einem Druckabfall von 80 bar. Steht im Ringraum 74 ein Druck von 250 bar an, wie es der Fall ist, wenn das Druckbegrenzungsventil 51 anspricht, so ver schiebt sich die Linie 96 um 250 bar nach oben zur Kurve 97. Der Schnittpunkt der beiden Kurven 95 und 97 liegt nun bei etwa 5,1 mm Hub und etwa 280 bar. Über diesen Wert kann bei vorgege bener maximaler Fördermenge der Hydropumpe 10 der Druck in der Zulaufleitung 13 nicht ansteigen, wenn die Druckbegrenzungsven tile 50 und 51 auf 250 bar eingestellt sind. Der Wert von 280 bar wird nicht einmal erreicht. Denn dem Diagramm nach Fig. 5 kann man entnehmen, daß bei einem Kolbenhub von 5,1 mm der Strö mungsquerschnitt zwischen dem Zulaufanschluß 14 und dem Rück laufanschluß 18 des Wegeventils 15 noch so groß ist, daß für den Durchfluß der maximalen Pumpenfördermenge nur 280 bar in der Zu laufleitung 13 nötig sind. Andererseits ist bei einem Hub des Steuerkolbens von 5,1 mm der Strömungsquerschnitt zwischen dem Zulaufanschluß 14 und dem Verbraucheranschluß 46 des Wegeventils 15 schon so groß, daß der Fluß der maximalen Fördermenge zwi schen diesen beiden Anschlüssen ebenfalls nur einen Druck von 280 bar in der Zulaufleitung 13 erzeugt. Sind aber beide Strö mungsquerschnitte offen, ist der Druck in der Zulaufleitung kleiner als 280 bar. Für eine Bewegung des Steuerkolbens aus der Mittelstellung in die andere Arbeitsstellung sind die Verhält nisse entsprechend. Bei einer gegebenen maximalen Fördermenge der Hydropumpe 10 kann man also durch die Anzahl und Größe der Steuernuten 85 und 86 am Steuerkolben 77 dafür sorgen, daß bei einer bestimmten Einstellung der Druckbegrenzungsventile 50 und 51 der Druck in der Zulaufleitung 13 nicht über einen bestimmten Wert ansteigt. Durch die Überdeckung zwischen den Strömungsquer schnitten vom Zulaufanschluß zum Rücklaufanschluß und vom Zu laufanschluß zu einem Verbraucheranschluß ist die Hydropumpe 10 also auch im Übergangsbereich des Wegeventils 15 zwischen der Mittelstellung und einer Arbeitsstellung abgesichert.If one starts from the neutral position of the control piston 77 shown in FIG. 2 and moves this mentally slowly to the left into the working position shown in FIG. 3, it is noted that in a position of the control piston in which a flow cross section is located via the control grooves 86 is opened between the annular spaces 72 and 74 , via the elongated holes 92 , the axial bore 89 and the elongated holes 91 there is still a connection between the annular spaces 72 and 75 . With a further movement of the control piston, the flow cross section between the annular spaces 72 and 74 is always larger and the flow cross section between the annular spaces 72 and 75 is made smaller and smaller until finally the connection between the latter two annular spaces is blocked off. It can be seen from the diagram of Fig. 5, as the loading movement of the control piston 77 of the flow resistance for a flow of oil between the annular spaces 72 and 75 increases more and more, and decreases from the annular spaces 72 and 74 more and more. With a certain oil flow, the pressure drop between the annular space 72 , that is to say the inlet connection 14 , and the annular space 75 , that is to say the return connection 18 , never increases with the stroke of the control piston according to the Li 95 from 0 to 250 bar at about half the stroke. At the same oil flow, the pressure drop from the annular space 72 , that is, from the inlet connection 14 to the annular space 74 , that is to the consumer connection 46 , is reduced according to line 96 from 250 bar to 0 bar. Without load, i.e. with tank pressure in the annular space 74 , the two lines intersect at a stroke of approximately 4.5 mm and a pressure drop of 80 bar. If a pressure of 250 bar is present in the annular space 74 , as is the case when the pressure relief valve 51 responds, the line 96 shifts upwards by 250 bar to the curve 97 . The intersection of the two curves 95 and 97 is now about 5.1 mm stroke and about 280 bar. Above this value, the pressure in the supply line 13 cannot increase when the maximum delivery rate of the hydraulic pump 10 is reached if the pressure limiting valves 50 and 51 are set to 250 bar. The value of 280 bar is not even reached. For the diagram of Fig. 5 it can be seen that at a stroke of 5.1 of Strö mm flow cross-section between the inlet port 14 and the return port 18 of the directional control valve 15 is so large that for the passage of the maximum pump delivery bar only 280 In the supply line 13 are necessary. On the other hand, with a stroke of the control piston of 5.1 mm, the flow cross section between the inlet connection 14 and the consumer connection 46 of the directional control valve 15 is already so large that the flow of the maximum delivery rate between these two connections also only a pressure of 280 bar in the inlet line 13 generated. However, if both flow cross sections are open, the pressure in the feed line is less than 280 bar. For a movement of the control piston from the central position into the other working position, the conditions are corresponding. For a given maximum delivery rate of the hydraulic pump 10 thus can be 85 and 86 ensure the control piston 77 by the number and size of the cam grooves, that at a certain setting of the pressure relief valves 50 and 51, the pressure in the supply line 13 does not exceed a certain value. Due to the overlap between the flow cross sections from the inlet connection to the return connection and from the outlet connection to a consumer connection, the hydraulic pump 10 is thus also secured in the transition region of the directional control valve 15 between the middle position and a working position.

Im übrigen ist dieser Absicherung nur für den Fall notwendig, daß die Hydropumpe 10 wegen einer Fehlfunktion nicht in ihre Nullage zurückgeschwenkt ist. Denn die Zentrierfedern 22 des We geventils 15 sowie die Druckfeder 30 des Steuerventils 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß zunächst das Wegeventil 15 durch geschaltet wird, noch ehe ein Steuerdruck in der Steuerdrucklei tung 29 das Ventil 20 verstellen kann. In ihrer Nullage fördert die Hydropumpe 10 jedoch nur so wenig Ölmenge, daß selbst bei einem Absperren der Zulaufleitung 13 wegen der inneren Leckage der Hydropumpe 10 sich an deren Ausgang 12 nur ein geringer Druck aufbauen würde. Erst wenn das Wegeventil durchgeschaltet ist und der Steuerdruck in einem der Kanäle 55 oder 56 und damit in der Steuerleitung 29 weiter erhöht wird, schwenkt die Hydro pumpe 10 aus und erhöht ihre Fördermenge.Otherwise, this protection is only necessary in the event that the hydraulic pump 10 is not pivoted back into its zero position due to a malfunction. Because the centering springs 22 of the We geventils 15 and the compression spring 30 of the control valve 20 are coordinated so that the directional valve 15 is switched through before a control pressure in the Steuerdrucklei device 29 can adjust the valve 20 . In its zero position, however, the hydraulic pump 10 delivers only so little oil that even if the supply line 13 is shut off, due to the internal leakage of the hydraulic pump 10 , only a small pressure would build up at the outlet 12 thereof. Only when the directional control valve is switched through and the control pressure in one of the channels 55 or 56 and thus in the control line 29 is further increased, the hydraulic pump 10 swings out and increases its delivery rate.

Claims

1. Hydraulic drive, in particular for a rudder of a ship, with a hydraulic pump ( 10 ), with a hydraulic consumer ( 38 , 39 ), with a directional control valve ( 15 ), which has a connection ( 14 ) for the pressure medium supply from the hydraulic pump ( 10 ), a return connection ( 18 ) for the pressure medium return to the hydraulic pump ( 10 ) or to a tank and at least one consumer connection ( 44 , 46 ) connected to the hydraulic consumer ( 38 , 39 ) and that from a neutral position in which the inlet connection ( 14 ) with the return connection ( 18 ) connected and the consumer connection ( 44 , 46 ) is blocked, adjustable into a working position in which the inlet connection ( 14 ) is connected to the consumer connection ( 44 , 46 ), and with one to the consumer connection ( 44 , 46 ) of the directional control valve ( 15 ) connected pressure relief valve ( 50 , 51 ), characterized in that in the transition area between the neutral position and the working position of the directional control valve ( 15 ) in this both from the inlet connection ( 14 ) to the return connection ( 18 ) and from the inlet connection ( 14 ) to the consumer connection ( 44 , 46 ) a flow cross-section is open, the flow cross-sections being so large that at maximum delivery rate of the hydraulic pump ( 10 ) the pressure in the inlet connection ( 14 ) is kept below a limit value by the pressure relief valve ( 50 , 51 ).

2. Hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the directional control valve ( 15 ) is adjustable from the neutral position in egg ne second working position in which a second consumer connection ( 46 , 44 ) of the directional control valve ( 15 ) with the to run connection ( 14th ) is connected to the second consumer port ( 46 , 44 ) a second pressure relief valve ( 51 , 50 ) is connected and that in the transition area between the neutral position and the second working position of the directional control valve ( 15 ) in this both from the inlet port ( 14 ) to the return connection ( 18 ) and from the inlet connection ( 14 ) to the second consumer connection ( 46 , 44 ) a flow cross-section is open, the flow cross-sections being so large that the pressure in the inlet connection ( 14 ) is at maximum delivery rate of the hydraulic pump ( 10 ) is kept below a limit value by the second pressure limiting valve ( 51 , 50 ).

3. Hydraulic drive according to claim 1 or 2, characterized in that the directional control valve ( 15 ) has a control piston ( 77 ) with a piston collar ( 80 ) which has several fine control grooves ( 85 , 86 ) on one edge, and that in the transition area between the neutral position and a working position of the flow cross-section between the inlet connection ( 14 ) and a Ver consumer connection ( 44 , 46 ) by the degree of coverage of the fine control grooves ( 85 , 86 ) through the wall of the control piston ( 77 ) receiving valve bore ( 71 ) is.

4. Hydraulic drive according to claim 3, characterized in that at least six fine control grooves ( 85 , 86 ) are provided on an edge of the piston collar ( 80 ).

5. Hydraulic drive according to a preceding claim, characterized in that the hydraulic pump ( 10 ) is a variable displacement pump ( 10 ), the displacement of which is coupled to the displacement of the directional control valve ( 15 ) such that first the directional control valve ( 15 ) in a Working position and then the hydraulic pump ( 10 ) is adjusted from a rest position in the direction of larger flow rate.

6. Hydraulic drive according to claim 5, characterized in that the directional control valve ( 15 ) and the hydraulic pump ( 10 ) are adjustable via the same pilot control device ( 52 , 53 ).