DE3028846A1

DE3028846A1 - Hydraulisches antriebssystem fuer ein betaetigungsorgan

Info

Publication number: DE3028846A1
Application number: DE19803028846
Authority: DE
Inventors: Stanley George Brierley Hill West Midlands Glaze
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2463305A1; US4397222A; JPS5628303A; FR2463305B1

Description

Hydraulisches Antriebssystem für ein Betätigungsorgan

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem für ein Betätigungsorgan mit zwei Ausgangselementen, die gleichsinnig bewegt werden sollen.

Bei solchen Systemen, bei denen zwei Elemente sich gleichsinnig bewegen sollen, ist es meist üblich, daß jedes Element von einem eigenen hydraulisch angetriebenen Betätigungsorgan betrieben wird, statt von direkt miteinander verbundenen Elementen. Bei identischen getrennten Betätigern müssen die Strömungsmengen der Arbeitsflüssigkeit für beide Betätiger im wesentlichen identisch sein. Die deutschen Patentanmeldung P 29 5o 372 beschreibt eine Ventilanordnung mit zwei gleichsinnig bewegbaren Ventilvorrichtungen, durch die bewirkt wird, daß im wesentlichen gleiche Flüssigkeitsmengen in zwei Strömungswegen fließen. Dabei ist weiter vorgesehen, daß dann, wenn der Flüssigkeitsstrom in einem Strömungsweg beispielsweise wegen Klemmens eines der Betätiger - aufhört, die Ventilanordnung sich derart bewegt, daß der Flüssigkeitsstrom durch den anderen Strömungsweg aufhört, so daß der andere Betätiger angehalten wird.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß unter diesen Umständen die Schließbewegung der Ventilanordnung zu im wesentlichen ausgeglichenen Kräften an den beiden Ventilvorrichtungen führt, wodurch diese Vorrichtungen sich leicht von dieser

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Schließbedingung wegbewegen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Antriebssystem der vorgenannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist. Gemäß der Erfindung weist das hydraulische Antriebssystem einen ersten und einen zweiten Kolbenbetätiger, eine erste und eine zweite Ventilanordnung zum Steuern der Strömung in entsprechenden ersten und zweiten Strömungswegen zwischen einer Druckquelle und den genannten Kolbenbetätigern auf.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein Paar gleicher Antriebskolben 1o,11 sind so angeordnet, daß sie entsprechende Elemente einer (nicht dargestellten) Vorrichtung gleichzeitig bewegen. Eine Seite jedes der Kolben Io, 11 ist einem Druck ausgesetzt, der entweder ein
Zuleitungsdruck PS oder ein niedriger Rückleitungsdruck PR ist, wobei die Drücke gesteuert werden durch ein von einem Wahlhebel 13 betätigten Tauchkolbenventil 12. Die anderen Seiten der Kolben 1o, 11 sind einem Vorspannungsdruck ausgesetzt, der auch der Zuleitungsdruck PS sein kann. Die
Kolbenstangen der Kolben 1o,11 haben auf gegenüberliegenden Seiten der Kolben Differenzflächen, so daß sie sich bewegen wenn beide Seiten dem Druck PS ausgesetzt sind. Der Vorspannungsdruck wird den Kolben 1o,11 über eine Ventilanordnung 14 zugeführt, wobei die Größe der Bewegung in beiden Richtungen von der Menge der durch die Ventilanordnung 14 strömenden Flüssigkeitsmengen abhängig ist. Die Ventilanordnung 14 weist zwei gleichartige Ventilvorrichtungen 15,16 auf, die im folgenden näher beschrieben werden. Die Vorrichtung 15 hat eine erste Öffnung 17, eine zweite Öffnung 18 und eine dritte Öffnung 19. Ein Steuerschieber 2o ist
gegenüber der öffnung 17 os angeordnet, daß ein Vergrößern

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oder Verringern der Strömung von der Öffnung 17 zur Öffnung 18 verbunden ist mit einem gleichzeitigen Verringern oder Vergrößern der Strömung von der Öffnung 19 zur Öffnung 17. Die Öffnungen 18,19 stehen in Verbindung mit einer Auslaßleitung 21 über entsprechende federbelastete Rückschlagventile 22, 23, die so angeordnet sind, daß die Strömung nur von der Öffnung 18 zur Leitung 21 und von der Leitung 21 zur Öffnung 19 strömen kann. Die Ventilvorrichtung 14 hat drei Öffnungen 24, 25 26 und ein Steuerelemente 27, das mit der Öffnung 24 zusammenarbeitet, um die Strömung zu den und von den Öffnungen 25, 26 in der gleichen Weise zu steuern, wie das oben bezgl. der Venti!vorrichtung 15 beschrieben ist. Die Öffnungen 25 und 26 stehen mit einer Leitung 28 über Rückschlagventile 29, 3o derart in Verbindung, daß die Flüssigkeit nur von der Öffnunge 25 zur Leitung 28 und von der Leitung 28 zur Öffnung 26 strömen kann. Die Steuerelemente 2o,27 bilden einen Teil eines einzigen Ventilkolbens 31 und bewegen sich daher gleichsinnig, so daß ein Vergrößern oder Verringern des Stromweges, der die Öffnung 17 und die Leitung 21 umfaßt, begleitet wird von einem entsprechenden Verringern und Vergrößern der Strömung in dem Strömungsweg, daß die Öffnung 24 und die Leitung 28 umfaßt.

Die Öffnungen 17 und 24 stehen über Drosseln 32,33 und eine gemeinsame Zulätung 34 mit dem Zuleitungsdruck PS in Verbindung.

Die Enden des Kolbens 31 sind den in den Abteilen 35, 36 herrschenden Drücken ausgesetzt. Das Abteil 35 ist mit der öffnung 17 über eine Drossel 37 und das Abteil 36 mit der Öffnung 24 über eine Drossel 38 verbunden. Ein Stößel 39 liegt mit seinem einen Ende an dem Ventilkolben 31 an, geht dicht durch die Wandung des Abteils 35 hindurch und liegt mit seinem anderen Ende an einem federbelasteten Kolben 4o an.

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Ein Stößel 41 gleicher Art liegt mit seinem einen Ende an dem Ventilkolben 31 an, geht dicht durch die Wandung des Abteils 36 und liegt mit seinem anderen Ende an einem federbelasteten Kolben 42 an. Die Kolben 4o und 42 stehen unter einem in entsprechenden Leitungen 43 und 44 herrschenden Servodruck, der abgeleitet ist von dem Zuleitungsdruck PS und den Leitungen 43,44 über ein Steuerventil 35 zugeleitet wird.

Das Ventil 45 hat einen Tauchkolben 5o, der bezüglich einer Mittelstellung durch Federn 51,52 vorgespannt ist, die über Schubstangen 53,54 wirken. In der Mittelstellung des Kolbens 5o kann der in der Leitung 34 herrschende Zuleitungsdruck PS in keine der Kammern 55, 56 des Ventils 45 eintreten. Die Kammern 55,56 sind über eine Leitung 57 mit dem niedrigen Rückleitungsdruck PR verbunden. Die durch die Stößel 39,34 beaufschlagten Kolben 4o, 42 sind über die Leitung 57 ebenfalls dem Rückleitungsdruck PR ausgesetzt.

Der Ventilkolben 5o des Ventils 45 weist zwei Felder 58,59 auf, durch die^erbindung zwischen der Leitung 57 und der Kammer 55 bzw. 56 geschlossen werden kann. Die Felder 58, 59 haben Durchlässe, durch die Kammerns 55, 56 mit der Leitung 43 bzw. 44 verbunden werden können.

Im normalen Betrieb wirken die federbelasteten Kolben 4o, 42 über die Stößel 39,41 auf den Tauchkolben 31, derart, daß dieser in seiner mittleren, in der Zeichnung dargestellten Stellung gehalten wird. Wenn das Ventil 12 in der dargestellten Stellung ist, ist jede Seite der Kolben 1o,11 über die Leitung 6o dem Rückleitungsdruck PR ausgesetzt. Die Kolben 1o, 11 werden gegen den Rückleitungsdruck PR verschoben durch die Strömung von der Druckquelle PS über die Strömungswege, die die Drosseln 32, 33, Öffnungen 17,24, öffnungen 18,25, Rückschlagventile 22,29 und Leitungen 21,28

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verläuft. Die Größe der Bewegung der Kolben 10,11 hängt ab von der Größe der Strömung durch die genannten Strömungswege. Wenn beispielsweise der Kolben 1o sich schneller bewegt als der Kolben 11 wird der Druck zwischen der Drossel 32 und der Öffnung 17 niedriger als zwischen der Drossel 33 und der Öffnung 34. Infolgedessen wird der Druck in Abteil 35 niedriger als der in dem Abteil 36, und der Kolben 31 wird sich nach links bewegen, wodurch das Element 2o den Durchfluß zur Öffnung 18 verkleinert und den Durchfluß zur Öffnung 25 vergrößert. Diese Bewegung des Kolbens 31 hört auf, wenn die Drücke auf die beiden Enden gleich groß sind, also die Strömungen zu den beiden Kolben gleich sind.

Wenn das Ventil 12 sich in seiner anderen Stellung befindet, so wird der Zuleitungsdruck PS sowohl in der Leitung 34 als auch in der Leitung 6o herrschen. Die Unterschiede der wirksamen Flächen auf den gegenüberliegenden Seiten der Kolben 1o und 11 führen dazu, daß diese sich unter dem Einfluß des in dem der Leitung 6o herrschenden Zuleitungsdruck bewegen und Flüssigkeit von ihrer anderen Seite verschieben durch entsprechende Strömungswege, die die Leitungen 21, 28, die Rückschlagventile 23,3o, die Öffnungen 19,26, die Öffnungen 17,24 und die Drosseln 32 und 33 aufweisen. Auch hier ist der Druck zwischen den Öffnungen 17 und der Drossel 32 sowie zwischen der Öffnung 24 und in der Drossel 33 abhängig von dem Maß der Strömung durch die Strömungswege, die diese Elemente aufweisen, also entsprechend dem Maß der Bewegung der entsprechendenKolben 1o,11. Wenn beispielsweise der Kolben 1o sich schneller bewegt als der Kolben 11 so übersteigt der Druck im Abteil 35 den in Abteil 36, und der Kolben 31 wird sich nach rechts bewegen, wodurch die Strömung zwischen den Öffnungen 19, 17 verkleinert und die Strömung zwischen den Öffnungen 26, 24 vergrößert wird. Die Bewegung des Ventilkolbens 31 hört auf, wenn die Strömungsmengen und somit die Größe der Bewegung der Kolben 1o, 11 gleich sind.

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Im normalen Betrieb werden, wenn sich das Ventil 12 in der dargestellten Stellung befindet, die Drücke in den Abteilen 35,36 während der Bewegung der"Kolben 1o, 11 niedriger sein als der Zuleitungsdruck PS. Wenn beispielsweise eine Bewegung des Kolbens 1o infolge Klemmens oder äußerer Kräfte verhindert wird, werden alle Teile des Strömungsweges zwischen der Öffnung 34 und der linken Seite des Kolbens 1o dem auf den Zuleitungsdruck PS erhöhten Druck ausgesetzt. Der Ventilkolben 31 bewegt sich daher nach rechts und verringert damit die Bewegung des Kolbens 11. Ferner wird, da der Druck in der Leitung 21 größer wird als in der Leitung 28, ein Stößel 53 den Ventilkolben 5o nach rechts bis an die Grenze seiner Bewegungsmöglichkeit drücken, wodurch die Leitung 34 mit der Ventilkammer 55 verbunden wird, während gleichzeitig die Ventilkammer 55 von der Niederdruckleitung 57 isoliert wird. In der Leitung 34 herrschender Zuleitungsdruck PS wird über das Feld 58 der Leitung 43 zugeführt und wirkt auf den Kolben 4o so, daß er den Ventilkolben 31 nachrechts drückt. Die Leitung 44 wird in Verbindung mit Niederdruck-Rückführleitung 57 gehalten über den Durchlaß in dem Feld 59 und die Ventilkammer 56. Der Ventilkolben 31 wird dadurch nach rechts bis zum Ende sänes maximalen Weges bewegt, so daß er die Verbindung zwischen den Öffnungen 17, 19 und zwischen den Öffnungen 24, 25 schließt. Die Bewegung des Kolbens 11 ist dadurch verhindert. Der Zuleitungsdruck PS herrscht auf beiden Seiten des Feldes 59 und des mittleren Feldes des Ventilkolbens 5o, so daß durch die dadurch erzeugte Kraft der Ventilkolben 5o in seiner rechten Stellung gehalten wird.

Wenn das Ventil 12 derart bewegt wird, daß der Zuleitungsdruck PS sowohl der Leitung 34 als auch der Leitung 6o zugeführt wird, so werden die Drücke in den Abteilen 35, 36 bei normalem Betrieb höher sein als der Zuleitungsdruck PS. Wenn unter diesen Umständen eine Bewegung des Kolbens 1o verhindert wird, so wird der Druck in dem gesamten Strömungsweg zwischen dem Kolben 1o und der Leitung 34 gleich dem

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Zuleitungsdruck PS und der Ventilkolben 31 wird nach links gedrückt, wodurch die Strömung vom Kolben 11 verringert wird. Der Druck in der Leitung 28, der dann größer ist als in der Leitung 31, verursacht, daß der Kolben 5o des Steuerventils 45 nach links gedrückt wird, wodurch der in der Leitung 34 herrschende Zuleitungsdruck PS über das Feld 59 des Kolbens 5o und die Leitung 44 dem Kolbn 42 zugeführt wird, so daß der Ventilkolben 31 bis an das äußerste linke Ende seines möglichen Bewegungsweges gedrückt wird, wodurch der Strömungsweg zwischen der Öffnungen 19,17 und zwischen den Öffnungen 26,24 geschlossen wird. Dadurch wird eine Bewegung des Kolbens 11 verhindert.

Der Zuleitungsdruck PS herrscht auf beiden Seiten des Feldes 59 und auf der rechten Seite des mittleren Feldes des Ventilskolbens 5o, wodurch der Ventilkolben 5o in seiner linken Stellung gehalta wird. Der nidrige Druck in der Rückleitung 57 herrscht auf beiden Seiten des Feldes 58.

Wenn der Kolben 11 infolge Klemmens oder Einwirkung äußerer Kräfte festgehalte wird, gibt also das Steuerventil 45 ein Servodrucksignal an den geeigneten Kolben 4o oder 42, um die Bewegung des KolbeH 1o anzuhalten.

Der Ventilkolben31 wird durch den Servodruck des Ventils 45 in seiner rechten oder linken Extremstellung gehalten, während der Servordruck auf der Leitung 44 oder der Leitung 43 liegt, also während eine Druckdifferenz zwischen den Wegen 21 und besteht, die ausreicht, das Ventil zu betätigen. Das Tätigwerden des Ventils kann nur wieder gestartet werden, wenn der Servodruck PS beseitigt wird und das System mit dem niedrigen Druck, beispielsweise über das Ventil 62 verbunden wird. Die Kolben 1o,11 und die damit verbundenai Vorrichtungen können mechanisch wieder in Stellung gebracht werden, bevor der Servodruck PS wieder aufgebracht wird.

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- /IO -Leerseite

Claims

PATENTANWALTS BÜRO

SCHUMANNSTR. 97 . D-4000 DÜSSELDORF Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng.W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Ansprüche:

.) Hydraulisches Antriebssystem für ein Betätigungsorgan, »—/

das einen ersten und einen zweiten' Kolbenbetätiger, eine erste und eine zweite Ventilanordnung zum Steuern der Strömung in entsprechenden ersten und zweiten Strömungswegen zwischen einer Druckquelle und den genannten Kolbenbetätigern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ventilanordnungen miteinander verbundene Steuerorgane zum Vergrößern oder Verkleinern der Strömung durch den ersten Strömungsweg und zum gleichzeitigen Verkleinern und Vergrößern der Strömung im zweiten Strömungsweg aufweist, sowie auf die Druckdifferenz in diesen Strömungswegen ansprechende Organe, die die genannten Steuerelemente in eine Richtung bewegen, in der sie die Differenz verringern, sowie durch ein Servodrucksignal betätigbare dritte und vierte Kolbenbetätiger zum Bewegen der genannten Steuerelemente in solche Richtung, daß die Strömung im ersten und zweiten Strömungsweg gesperrt wird, sowie ein Steuerventil, das durch eine Druckdifferenz in den vorgenannten Strömungwegen steuerbar ist und eine entsprechendes Servodrucksignal an den einen der genannten dritten und vierten Kolbenbetätiger sowie einen niedrigen Druck an den anderen dieser Kolbenbetätiger gibt.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannten Steuerventil einen Ventilkolben aufweist, der betätigbar ist zum Ableiten des genannten Servodrucksignals von der Druckquelle.

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3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Steuerventil Mittel aufweist, die auf den am dritten und vierten Kolbenbetätiger angelegten Druck zum Halten des Ventilkolbens in eine Stellung kommt, durch die das genannte Servodrucksignal und der genanntenxedrige Druck an den einen bzw. den anderen des dritten und vierten Kolbenbetätigers angelegt werden.
4. Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter und sechster Kolbenbetätiger vorgesehen ist, die auf Drücke ansprechen, die in dem ersten und zweiten Strömungsweg am ersten und zweiten Kolbenbetätiger vorhanden sind, wobei der fünfte und sechste Kolbenbetätiger zusammenarbeitet mit den gegenüberliegenden Enden des genannten Ventilkolbens.

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