DE2345146C3 - Hydraulischer Stellantrieb - Google Patents

Description

2. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe von Durchbrüchen (27a, f, h 27b, g, m; 27c, h, n; 27d, i, o; 27e, k, p) über eine Sammelleitung (29, 33, 32, 31, 30 mit der Wählventileinrichtung (25) verbunden ist.

3. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstege (42) so verbreitert sind, daß in jeder Stellung des Drehschiebers (36) alle Durchbrüche (27 F, I) einer Gruppe bis auf einen (27a; durch die Trennstege (42) vollständig abgedeckt sind.

4. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei oder mehr jeweils nicht benachbarte Durchbrüche (27a, 27i 27/;eine Gruppe bilden.

5. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Positionierstege (43) etwa gleich der Breite der Spalten bzw. Nuten (44,45) ist.

6. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sechzehn schmale Positionierstege (43) und sechzehn in Umfangsrichtung verbreiterte Trennstege (42) im Drehschieber (36) sowie fünfzehn Durchbrüche (27a bis 27p; im Schiebergehäuse (29) vorgesehen sind.

7. Hydraulischer Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Sammelleitungen (29 bis 33) vorgesehen sind und jeweils drei Durchbrüche (27a, f, I) an eine Sammelleitung angeschlossen sind.

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stellantrieb gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Hydraulische Stellantriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sind aus der DE-OS 15 50 365 bekannt. Bei diesen Stellantrieben sind in den Schiebergehäusen jeweils drei Durchbrüche und drei Positionierstege vorgesehen, oder sie sind mit Gruppen von jeweils drei Durchbrüchen im Schiebergehäuse ausgerüstet, wobei in Bewegungsrichtung gesehen die jeweilig ersten, zweiten und dritten Durchbrüche strömungstechnisch parallel geschaltet sind und damit größere Steuervolumenströme zulassen, während durch Verbinden der drei Durchbrüche oder drei Gruppen von Durchbrüchen die drei Funktionen schaltbar sind:

Halten der Position,
Rechtsschritt oder
Links^chritt.

Bei dieser Ausbildung eines bekannten Schrittstellantriebes ergeben sich in Abhängigkeit von der Anzahl der Positionierstege jeweils nur wenige Positionen mit geringen, zulässigen maximalen Abweichungen zwischen der Soll- und Ist-Wert-Stellung des Stellgliedes, ohne daß ein Schrittverlust auftritt. So beträgt die maximal zulässige Abweichung bei einem zylindrisch ausgebildeten Schieberventil und der Anordnung von drei Positionierstegen nur 1,5 Schritt, wobei diese Ausführung aber mit Zunahme der Anzahl der Positionierstege und der dadurch erreichbaren höheren Anzahl der anzusteuernden Positionen (größere Auflösung) bie vorgegebener Baugröße zu einer proportionalen Zunahme der Leckverluste führt, so daß die bekannte Ausbildung des Stellantriebes einerseits eine geringe dynamische Stabilität hat und andererseits nur für eine geringe Auflösung geeignet ist.

Soweit bei der bekannten Ausführung des Schrittstellantriebes Gruppen von drei Durchbrüchen nicht strömungstechnisch im Sinne einer Parallelschaltung der jeweils ersten, zweiten und dritten Durchbrüche vorgesehen sind, hat man jeweils drei Durchbrüche als ausschließlich mit der Druckmittelquelle und drei Durchbrüche als ausschließlich mit dem Rücklauf über nur gekoppelt betätigbare Wählventileinrichtungen verbindbare Gruppen ausgebildet. Auch für diese Anordnungen gelten obige Ausführungen hinsichtlich der dynamischen Stabilität und des Auflösungsvermögens.
Weitere Stellantriebe sind aus der DE-OS 17 50412 bekannt. Auch sie weisen im Schiebergehäuse grundsätzlich nur drei Durchbrüche gemäß Definition auf. Soweit eine größere Anzahl von Durchbrüchen vorliegt, ist diese aus Gründen des Druckausgleichs und wegen der Strömungsquerschnitte gewählt worden. Die größere Anzahl ergibt jedenfalls keine geänderte Funktion, da ein zusätzlicher Durchbruch sich in sämtlichen Betriebsphasen zum drehbaren Innenteil und seiner Stegkonfiguration in der gleichen V/inkel- und Funktionsstellung

befindet wie einer der drei grundsätzlichen Durchbrüche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stellantrieb der genannten Art so weiterzubilden, daß dieser bei einfacher Fertigung im Vergleich zu den bekannten Stellantrieben eine höhere Anzahl von Schrittpositionen, ein verbessertes dynamisches Verhalten in Verbindung mit größerer Unempfindlichkeit gegen Lastmomente sowie gegen höhere Start-Stop-Frequenz und gegen Schrittveriuste ziigt und bei einer Vergrößerung der Anzahl der ansteuerbaren Positionen nur einen relativ geringen Leckölstrom aufweist

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1.

Durch die Verbreiterung der Trennstege gegenüber den Positionierstegen sowie durch die Gruppenbildung ergibt sich eine völlig neuartige Anordnung. Die hier in Gruppen zusammengefaßten Durchbrüche sind im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen relativ zu der Stegkonfiguration des Läufers unterschiedliche Durchbrüche, denn ihr Anschluß an den Rücklauf hat unterschiedlich große Schrittwinkel zur Folge. Dennoch ist es möglich, die Durchbrüche in Gruppen zusammenzuschalten. Hierzu wiederum dient die Verbreiterung der Trennstege, weil diese zusammen mit den Durchbrüchen eine Schaltfunktion erhalten wie externe Schaltventile. Ohne die Verbreiterung der Trennstege müßten beispielsweise 15 Schaltventile entsprechend der Anzahl der Durchbrüche vorgesehen sein, um hydraulische Kurzschlüsse zu vermeiden. Im vorliegenden Fall sind jedoch 10 Schaltventile dann nicht erforderlich aufgrund der Dichtfunktion der verbreiterten Trennstege im Zusammenhang mit den Durchbrüchen.

Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Ein erfindungsgemäßer hydraulischer Stellantrieb umfaßt einen Hydromotor 4 mit zwei Anschlußleitungen 4a und 4b, die über Drosselstellen 9 und 10 und eine Leitung 8 an eine gemeinsame Druckmittelquelle P angeschlossen sind. Die Abtriebswelle 6 des Hydromotors 4 ist über ein Teil 5 mit einer Welle 37 des Drehschiebers 36 eines Drehschieberventiles verbunden.

Dem Ventilgehäuse 26 sind fünf SammelleUungen 29 bis 33 zugeordnet, von denen eine jede über eine Verbindungsleitung mit einem von fünf Ventilen 29a bis 33a der Wählventileinrichtung 25 in Verbindung steht. Durch öffnen eines der Ventile, z. B. des Ventiles 29a, kann die zugehörige Sammelleitung 29 mit der gemeinsamen Rücklaufleitung 35 bzw. einer Druckmittelsenke R verbunden werden.

Im Drehschieber 36 sind ferner zwei Verteilerkanäle 38, 39 vorgesehen, die mit den beiden Anschlußleitungen 4a und 4b des Hydromotors über Leitungen 38a, 39a inständiger Verbindung stehen.

Der Drehschieber 36 weist sechzehn relativ schmale Positionierstege 43 auf, von denen jeder zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Steuerkanten aufweist. Neben jeder Steuerkante ist ein schmaler Spalt 44 bzw. 45 vorgesehen, dessen Breite etwa der Positionierstegbreite entspricht. Die Spalten 44 aller in die gleiche Drehrichtung weisenden Steuerkanten der Positionierstege 43 sind jeweils über Verbindungsleitungen 41 mit dem Verbindungskanal 39 und alle Spalten 45 vor den anderen, in die entgegengesetzte Drehrichtung weisende Steuerkanten aller Positionierstege 43 sind über Verbindungsleitungen 40 mit dem Verteilerkanal 38 verbunden.

Im Ventil- bzw. Schiebergehäuse 26 sind ferner mehrere Durchbrüche 27a bis 27p vorgesehen. Der Abstand zwischen benachbarten Durchbrüchen ist geringfügig größer als der Abstand zwischen benachbarten Positionierstegen 43, und die Anzahl der Durchbrüche um eins kleiner als die Anzahl der Positionierstege. Den sechzehn Positionierstegen 43 sind fünfzehn Durchbrüche 27a bis 27p zugeordnet. Entsprechend der geringen Breite der Positionierstege 43 sind die Durchbrüche im Bereich des Ringspaltes zwiichen dem Schiebergehäuse 26 und dem Drehschieber 36 auf schmale Schlitze 28 eingezogen.

Die zwischen benachbarten Positionierstegen 43 angeordneten Trennstege 42 sind als Dichtstege in Umfangsrichtung verbreitert, so daß von jeder Gruppe von Durchbrochen 27a, 27F, 27/durch die Trennstege 42 alle bis auf einen 27a überdeckt und bis auf die übliche Leckmenge abgedichtet sind. Dadurch ist es möglich, jeweils mehrere Durchbrüche 27 mit der gleichen Sammelleitung zu verbinden, soweit diese Durchbrüche nicht unmittelbar benachbart sind, !m dargestellten Beispiel sind die Durchbrüche 27a, 27/und 27/mit der gemeinsamen Sammelleitung 29 verbunden, die zu dem Ventil 29a der Wählventileinrichtung 25 führt. In der dargestellten Stellung ist die Sammelleitung 29 über das Ventil 29a mit der Rücklaufleitung 35 verbunden. Die Schrittposition der Anordnung ist in der Figur mit D bezeichnet. In dieser Position wird der Spalt 28 des Durchbruches 27a durch den zugehörigen Positioniersteg 43 verschlossen. Die an die gleiche Sammelleitung 29 angeschlossenen Durchbrüche 27/ und 27/ werden zwar nicht durch einen zugehörigen Positioniersteg verschlossen, jedoch durch einen entsprechenden Trennsteg abgedichtet, wie dies aus der Figur ohne weiteres zu ersehen ist.

Wenn aus der dargestellten Stellung die im Uhrzeigersinn folgende nächste Schrittposition angesteuert werden soll, wird das Ventil 29a geschlossen und statt dessen das Ventil 33a der Wählvenlileinrichtung 25 zur Rücklaufleitung 35 hin geöffnet. Damit ist die Sammelleitung 33 mit der Druckmittelsenke R verbunden. Das Druckmittel aus dem Verteilerkanal 38 des Drehschiebers 36 kann über den Durchbruch 27b, der an die Sammelleitung 33 angeschlossen ist, entweichen. Die an die gleiche Sammelleitung angeschlossenen Durchbrüche 27g und 27/n sind jeweils durch eine Trennsteg abgedichtet. Der Hydromotor 4 läuft damit im Uhrzeigersinn an, bis der dabei mitgenommene Drehschieber 36 in eine Stellung gelangt, in der der Durchbruch 270 durch den unmittelbar davorstehenden Positioniersteg versperrt wird. Damit kommt der Hydromotor in der nächsten Schrittposition zum Stillstand.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der hydraulische Stellantrieb in 240 Schrittpositionen gesteuert werden, von denen jede schritt- oder schrittgruppenweise angesteuert werden kann. Diese Ansteuerung erfolgt durch öffnen eines der fünf Ventile 29a bis 33a der Wählerventileinrichtung 25. Dabei ist jeweils ein Ventil einer Gruppe von drei Durchbrüchen zugeordnet. Dennoch ergibt sich eine zwangsläufige genaue Ansteuerung der jeweils gewählten Schrittposition. Durch die geringe Anzahl der Ventile trotz hoher

Anzahl von Durchbrüchen vereinfacht sich der Aufbau der Anordnung wesenllich und es ergibt sich bei dieser Anordnung ein ausgezeichnetes dynamisches Verhalten.

Die Ansteuerimpulse verteilen dich reihum auf eine größere Anzahl von Kanälen, so daß die Beanspruchung des Einzelkanals geringer wird. Das ist von großem Vorteil füe die in ihrer maximalen Schaltfrequenz begrenzten Ventile der Wählventileinrichtung.

Die BaugröQ.e des Schieberventiles wird maßgeblich bestimmt von der Ausdehnung der Sleuerebene. Diese ergibt sich wiederum aus dem Abmaß des einzelnen Durchbruches sowie dem Abmaß der Ausnehmungen seitlich der Positionierstege und ist aus Fertigungsgründen nicht unter einen bestimmten Wert zu bringen. Die Baugröße des Schieberventils ist aber weiterhin proportional dem Verhältnis der Anzahl der möglichen Schrittpositionen zur Anzahl der Ventile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Stellantrieb mit folgenden Merkmalen:

a) die beiden Anschlußleitungen eines Hydromotors sind über je eine Drosselstelle an eine Druckmittelquelle angeschlossen;

b) die Abtriebswelle des Hydromotors ist mit dem Drehschieber eines Drehschieberventils gekuppelt;

c) der Drehschieber weist über den gesamten Umfang in gleichmäßiger Folge nebeneinanderliegende axiale Positionierstege und Trennstege auf;

d) die beiden Gruppen von Positionierstegen in gleicher Umfangsrichtung benachbarten Spalten bzw. Nuten sind jeweils mit einem im Drehschieber angeordneten Verteilerkanal verbunden;

e) jeder der beiden VerteiJerkanäle steht mit einer Anschlußleitung des Hydromotors in Verbindung;

f) die Positionierstege weisen je zwei Steuerkanten auf und wirken mit in Umfangsrichtung im Gehäuse des Drehschieberventils angeordneten Durchbrüchen zusammen, deren Anzahl sich um eins von der Anzahl der Positionierstege unterscheidet;

g) die Durchbrüche sind über eine Wählventileinrichtung mit einer Druckmittelsenke verbindbar;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

h) es sind mehr als drei über den Umfang gleichmäßig verteilte Durchbrüche (27a—27p) im Gehäuse (26) des Drehschieberventils vorgesehen;

i) die Positionierstege (43) sind schmaler als die Trennstege (42) ausgebildet;

j) die Durchbrüche (27a— 27 p) sind gruppenweise über die Wählventileinrichtung (25) mit der Druckmittelsenke (7?; verbindbar.