DE3714337A1 - Servoventil mit piezoansteuerung sowie piezoelektrischer steuermotor - Google Patents
Servoventil mit piezoansteuerung sowie piezoelektrischer steuermotorInfo
- Publication number
- DE3714337A1 DE3714337A1 DE19873714337 DE3714337A DE3714337A1 DE 3714337 A1 DE3714337 A1 DE 3714337A1 DE 19873714337 DE19873714337 DE 19873714337 DE 3714337 A DE3714337 A DE 3714337A DE 3714337 A1 DE3714337 A1 DE 3714337A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- control motor
- pressure medium
- signal
- servo valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004913 activation Effects 0.000 title abstract 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1409—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with dc amplifier chain
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
- F01L9/24—Piezoelectric actuators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
- F15B2013/0409—Position sensing or feedback of the valve member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/634—Electronic controllers using input signals representing a state of a valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/665—Methods of control using electronic components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
- F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
- F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrohydraulisches
Servoventil, wie es beispielsweise für den Einsatz in
Regelkreisen verwendet wird. Elektrohydraulische Servoventile
dienen dazu, einen einem eingegebenen Stromsignal
(Eingangssignal) proportionalen Volumenstrom zu erzeugen.
Ferner ermöglichen Servoventile eine sehr schnelle Umsetzung
des Eingangssignals in die gewünschte Ausgangsgröße und auch
eine hohe Verstärkung. Elektrohydraulische Servoventile werden
also insbesondere dort eingesetzt, wo es auf schnelle und
präzise Einstellung von Bewegungen oder Drücken ankommt.
Servoventile werden überwiegend zweistufig und seltener auch
dreistufig ausgebildet. Ein zweistufiges Servoventil weist
eine Vorsteuerstufe und eine Hauptsteuerstufe auf.
Üblicherweise wird in einem Regler oder Regelverstärker der
Soll-/Istwert-Vergleich der entsprechenden Spannungen
vorgenommen und auch eine Verstärkung durchgeführt. Der
Regelverstärker liefert an seinem Ausgang ein Regelsignal für
einen Steuermotor, beispielsweise einen Torque-Motor. In der
Regel bildet der mit einem Düsen-Prallplatten-Verstärker
zusammenarbeitende Torque-Motor die Vorsteuerstufe eines
Servoventils. Der in der Vorsteuerstufe verstärkte, dem
Eingangssignal proportionale Steuerölstrom bewirkt eine
Verstellung des Kolbens der Hauptsteuerstufe. Die eine weitere
Verstärkung vorsehende Hauptsteuerstufe ist dann in der Lage,
beispielsweise einen Hydrozylinder ausreichend zu bedienen.
Bei einem Servoventil mit Torque-Motor und Düsen-Prallplat
ten-Verstärker treten verhältnismäßig hohe Verluste auf, da
ständig Öl (Druckmedium) durch die Düsen zum Tank strömt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Servoventil unter Verwendung eines piezoelektrischen
Steuermotors bzw. einen piezoelektrischen Steuermotor als
solchen vorzusehen, wobei die Nachteile des Standes der
Technik vermieden werden.
Durch die Erfindung soll durch kurze Schaltzeiten eine hohe
Dynamik erreicht werden. Ferner soll trotz der Verwendung
eines Piezoelements, auch einem solchen mit verhältnismäßig
geringem Hub, eine praktisch direkte Steuerung eines
Servoventils möglich sein. Die Übertragung der Bewegung oder
des Hubs des Piezoelements auf den Ventilkolben soll in
präziser Weise vonstatten gehen.
Die vorliegende Erfindung sieht zur Lösung dieser Aufgabe bei
einem piezoelektrischen Steuermotor bzw. einem einen solchen
Steuermotor verwendenden Servoventil vor, daß das Piezoelement
über eine hydrostatische Übersetzungsvorrichtung mittelbar
oder unmittelbar auf den Kolben eines hydraulischen Ventils
einwirkt.
Erfindungsgemäß sind dabei ferner mit der hydrostatischen
Übersetzungsvorrichtung Leckage-Ausgleichsmittel verbunden,
die der hydraulischen Übersetzungsvorrichtung durch Leckage
verlorengegangenes Druckmittel wieder zuführen.
Erfindungsgemäß erfolgt der Leckausgleich mit einer
Geschwindigkeit die wesentlich geringer ist als die
Geschwindigkeit der Verstellung durch das Piezoelement.
Vorzugsweise ist die hydraulische Übersetzungsvorrichtung in
der Form eines Druckmedium enthaltenden Übertragungsraums
ausgebildet, wobei das Piezoelement mit seiner Bewegungsfläche
auf das Druckmedium einwirkt und so die Bewegung eines
Stellelements bewirkt, welches mit einer Bewegungsfläche, die
kleiner ist als die Bewegungsfläche des Piezoelements, dem
Druckmedium ausgesetzt ist. Das Stellelement kann dann direkt
auf den Kolben eines zu betätigenden Ventils einwirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werten die
Leckage-Ausgleichsmittel das die Ist-Stellung des Stellglieds
angebende Ist-Stellungssignal und auch das von einem
Regelverstärker gelieferte vom Soll-Stellungssignal abhängige
Regelsignal aus, um das Auftreten von Leckage festzustellen
und eine entsprechende Menge an Druckmedium an den Übertrag
ungsraum nachzuliefern.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den übrigen Ansprüchen.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen elektrohydraulischen Servoventils unter
Verwendung eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Steuermotors;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen elektrohydraulischen Servoventils;
Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Servoventils der
Fig. 2;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Servoventils.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Servoventils 1 dargestellt, welches im wesentlichen aus einem
durch ein elektrisches Regelsignal Re angesteuerten
Steuermotor 2 sowie davon betätigten Ventilmitteln
(beispielsweise in der Form eines Wegeventils) 3 besteht. Die
Ventilmittel 3 (im folgenden kurz als Ventil bezeichnet)
liefern einen dem eingegebenen Regelsignal Re proportionalen
Volumenstrom an Druckmedium (insbes. Hydraulikmedium).
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist mit dem Ventil 3 ein
Wegsensor 4 gekuppelt, um den vom Kolben (allgemein
Ventileinstellmittel) des Ventils 3 zurückgelegten Weg ( im
folgenden Ist-Stellweg) sa festzustellen. Der Wegesensor 4
liefert über eine elektrische Leitung 6 ein dem Ist-Stellweg
sa entsprechendes Ist-Stellwegsignal Sa-ist an einen Regelver
stärker 10. In den Regelverstärker 10 wird ferner über eine
elektrische Leitung 8 ein elektrisches Soll-Stellwegsignal
Sa-soll eingegeben. Dieses Signal Sa-soll repräsentiert den
gewünschten Weg, um den sich der Kolben des Ventils 3 bewegen
soll und der durch den Wegsensor 4 gemessen wird. Der
Regelverstärker 10 liefert über eine Leitung 11 das in
bekannter Weise aufgrund des Vergleichs der Signale Sa-soll
und Sa-ist erzeugte Regelsignal Re an den Steuermotor 2.
Bevor näher auf den Steuermotor 2 eingegangen wird, sei
zunächst der Hydraulikkreis erläutert, der eine Pumpe 13
aufweist, die Hydraulikmedium von einem Tank 14 ansaugt und
über eine hydraulische Leitung 16 dem Pumpeneingang P des
Ventils 3 zuführt. Das Ventil 3 kann das zugeführte Medium
über Leitungen 18 und 19 entweder einem Verbraucher A oder
einem Verbraucher B zuführen.
Der Steuermotor 2 weist ein Piezoelement 21 auf, welches durch
das Regelsignal Re angeregt werden kann und dann mit seiner
Bewegungsfläche 24 eine Bewegung ausführt, die als Regelweg se
bezeichnet sei. Die Größe der Bewegungsfläche 24 sei mit A 1
bezeichnet.
Angrenzend an die Bewegungsfläche 24 des Piezoelements 21 ist
eine hydraulische Übersetzungsvorrichtung 22 in der Form eines
Übertragungsraums vorgesehen. Im folgenden wird der Einfach
heit halber anstelle des Ausdrucks "hydraulische
Übersetzungsvorrichtung" auch einfach der Ausdruck "Übertra
gungsraum" verwendet. Der Übertragungsraum 22 ist mit einem
Druckmedium gefüllt, welches vorzugsweise von gleicher Art wie
das durch die Pumpe 13 geförderte Druck/Hydraulikmedium ist.
Dem Druckmedium im Übertragungsraum 22 ist ein Stellelement 23
ausgesetzt, und zwar mit seiner Bewegungsfläche 25, deren
Größe mit A 2 bezeichnet sei. Das Stellelement 23 ist in nicht
näher gezeigter Weise hin und her bewegbar gelagert und kann
einen Weg SA zurücklegen, der gleich dem vom Wegsensor 4
gemessenen Ist-Stellweg sa ist, und zwar unter der Annahme,
daß kein Spiel vorhanden ist. Es ist auch möglich den
Ventilkolben unter Vermeidung eines Stellelements 23 direkt
dem Druckmedium auszusetzen.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, ist das Verhältnis der
Größen A 1 und A 2 der Bewegungsflächen 24 und 25 möglichst
groß, um eine hohe hydraulische Übersetzung durch den
Übertragungsraum 22 zu erhalten. Dies ist erforderlich, da das
Piezoelement 21 im allgemeinen einen kleinen Hub besitzt.
Dadurch, daß der Steuermotor 2 ein Piezoelement mit einem
Übertragungsraum 22 umfaßt, kann das Ventil 3 unmittelbar
durch das mit dem Übertragungsraum 22 gekuppelte
Betätigungselement 23 betätigt werden.
Die Arbeitsweise des bislang beschriebenen Servoventils ist
die folgende (vgl. dazu auch Fig. 3): Über Leitung 8 wird in
den Regelverstärker 10 ein Soll-Stellwegsignal Sa-soll
eingegeben. Dieses Signal wird im Regelverstärker 10 mit dem
durch den Wegsensor 4 gelieferten Ist-Stellwegsignal Sa-ist
verglichen und es wird ein bestimmtes Regelsignal Re erzeugt,
welches das Piezoelement 21 in einem gewissen Ausmaß anregt
und einen bestimmten Regelweg se hervorruft. Durch das
Druckmedium im Übertragungsraum 22 und das Verhältnis der
Flächen A 1 und A 2 wird dadurch ein größerer Weg als der
Regelweg se vom Stellelement 23 zurückgelegt und der
Ventilkolben des Ventils 3 entsprechend verschoben. Der
Wegsensor 4 stellt dann den Ist-Stellweg sa fest und liefert
ein neues Ist-Stellwegsignal Sa-ist an den Regelverstärker 10,
der gegebenenfalls ein entsprechend geändertes Regelsignal Re
an das Piezoelement 21 liefert.
Nach einer gewissen Zeit ist der einem bestimmten
Soll-Stellwegsignal entsprechende Ist-Stellweg erreicht und
dieser sei in Fig. 3 mit sa 1 bezeichnet. Zu diesem speziellen
Ist-Stellweg sa 1 gehört ein zugehöriger Piezoregelweg se 1.
Diesem Piezoweg se 1 entspricht wieder ein dazu proportionaler
Wert für das Regelsignal, der mit Re 1 bezeichnet sei, wobei
Re 1 dem in Fig. 3 gezeigten se 1 proportional ist. Der Punkt
77 in Fig. 3 beschreibt diesen Zustand.
Erfindungsgemäß sind Leckage-Ausgleichsmittel 26 vorgesehen.
Diese Leckage-Ausgleichsmittel 26 stehen über eine Leitung 28
mit der Hydraulikleitung 16 in Verbindung und liefern über
eine Leitung 27 Druckmedium an den Übertragungsraum 22
entsprechend der vorhandenden Leckage nach. Diese Nachlie
ferung wird von den Leckage-Ausgleichsmitteln 26 durch
Auswertung des Ist-Stellwegsignals Sa-ist sowie des
Regelsignals Re vorgenommen. Zu diesem Zweck steht Leitung 6
über Leitung 29 und Leitung 11 über Leitung 30 mit den
Leckage-Ausgleichsmitteln 26 in Verbindung. Die
Leckage-Ausgleichsmittel 26 vergleichen also praktisch die
Bewegungsgröße des Piezoelements mit der Bewegungsgröße des
Stellelements bzw. des Kolbens und ermitteln daraus, ob ein
Erfordernis für die Nachlieferung von Druckmedium an den
Übertragungsraum 22 vorliegt oder nicht. Wenn ein solches
Erfordernis vorliegt, so wird die Pumpe 13 über die
Leckage-Ausgleichsmittel 26 mit dem Übertragungsraum 22 so
lange verbunden, bis die Leckage ausgeglichen ist.
Bevor näher auf die Arbeitsweise eingegangen wird sei noch ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
In Fig. 2 ist das zweite Ausführungsbeispiel eines
Servoventils 5 mit Piezoansteuerung gezeigt. Dieses zweite
Ausführungsbeispiel baut auf dem ersten Ausführungsbeispiel
auf und in Fig. 2 werden wo immer möglich die gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, so daß die
Beschreibung der zugehörigen Elemente hier nicht erneut
vorgenommen werden muß.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist zunächst mit Leitung
11 ein Transformator 33 verbunden, der über eine Leitung 34 an
das Piezoelement 21 angeschlossen ist. Durch den Transformator
33 wird das in der Form einer Spannung u vorliegende
Regelsignal Re auf einen Wert U 1 hinauftransformiert, da
Piezoelemente mit hoher Spannung angesteuert werden müssen.
In Fig. 2 sind die Ventilmittel 3 gemäß Fig. 1 speziell als
ein Wegeventil dargestellt. Man erkennt ein Gehäuse 35 mit
einer Längsbohrung 36, in der ein durch eine Feder 40
vorgespannter Kolben 37 hin und her bewegbar angeordnet ist.
Die Stirnfläche 39 des Stellelements 23 liegt an der
Stirnfläche 38 des Kolbens an und bewirkt dessen Hin- und
Herbewegung entsprechend der Anregung des Piezoelements 21.
Die Tankanschlüsse des Ventils sind mit 41 bezeichnet.
Die Leckage-Ausgleichsmittel 26 gemäß Fig. 2 sehen in ihrem
elektrischen Teil ein mit Leitung 30 in Verbindung stehendes
Anpassungsglied 43 vor, um die über die Leitungen 29 und 30
zugeführten elektrischen Eingangsgrößen vergleichen zu können.
Das Anpassungsglied 43 steht mit einer Auswertschaltung in
einer Form einer Summierstelle 44 in Verbindung. Gleichzeitig
ist an die Auswertschaltung 44 die Leitung 29 angeschlossen.
Die Auswertschaltung 44 steht über eine Leitung 48 mit
Schaltmitteln in der Form eines elektrischen
Zweipunktschalters 47 in Verbindung und liefert an diesen ein
Signal Q. Der elektrische Zweipunktschalter 47 steht über eine
Leitung 49 mit der Erregerspule 52 eines elektrischen
Schaltventils (einem Wegesitzventil) 50 in Verbindung. Der
Kolben des Schaltventils 50 ist durch eine Feder 51 in seine
Sperrstellung vorgespannt, so daß im Ruhezustand kein
Druckmedium über Leitung 28, das Schaltventil 50, eine Leitung
53, ein Rückschlagventil 54, eine Leitung 55 und eine sehr
kleine Blende 56 zum Übertragungsraum 22 fließen kann. Wird
jedoch der Schalter 47 betätigt, so schaltet er das
Schaltventil 50 in seine Durchlaßstellung und Druckmedium kann
von der Pumpe 13 zum Übertragungsraum 22 zum Ausgleich der
Leckage fließen.
Erfindungsgemäß werden praktisch an der Summierstelle 44 die
Positionen oder Wege se (gegeben durch die Spannung u auf
Leitung 11) mit der Position oder dem Weg sa, gegeben durch
das Signal Sa-ist, verglichen. Im bereits erwähnten
Anpassungsglied 43 wird das Verhältnis der Flächen A 1 und A 2
sowie die Nichtlinearität des Piezoelements berücksichtigt.
Durch den Zweipunktschalter 47 ist es möglich, den Beginn der
Nachlieferung von Druckmedium zum Ausgleich der Leckage und
auch die Beendigung der Nachlieferung festzulegen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 sei die Arbeitsweise der
Leckage-Ausgleichsmittel 26 erläutert. Es sei davon
ausgegangen, daß der Regelverstärker 10 eine vollkommene
Korrektur durchgeführt hat und daß die Regelabweichung Null
vorliegt. Der mit 77 in Fig. 3 bezeichnete Punkt ist somit
erreicht, wo einem bestimmten Wert von se 1 ein bestimmter Wert
von sa 1 zugeordnet ist. Nimmt man nun an, daß eine gewisse
Leckage im Übertragungsraum 22 auftritt, so bedeutet dies, daß
sich das Stellglied 23 und somit auch der Kolben 37 etwas nach
links bewegen können, d.h. sa wird kleiner als der Wert sa 1.
Dies bedeutet auch eine Veränderung des Ist-Stellwegsignals
Sa-ist mit der Folge, daß der Regelverstärker 10 sein
Regelsignal Re gegenüber dem bisherigen Regelsignal Re 1
verändert, um über eine Vergrößerung von se auch wieder
eine Vergrößerung von sa zu erreichen. Im großen und ganzen
ergibt sich somit eine Bewegung entlang der Linie 78 (sa 1 =
konstant) und zwar über den Weg 178 hinweg bis zum Punkt 79,
der einem Wert se 2 entspricht. Im Punkt 79 schneidet die
Ansprechkennlinie b des Zweipunktschalters 47 die Linie 78.
Das heißt, sobald im Verlauf des Betriebs des Regelverstärkers
10 zum Ausgleich der aufgetretenen Leckage der dem Punkt 79
entsprechende Wert se 2 erreicht wird, schaltet der Schalter 47
das elektrische Schaltwegeventil 50 auf Durchgangsstellung, so
daß die Leckage ausgleichendes Druckmedium in den
Übertragungsraum 22 gelangt.
Wenn nun Druckmedium in den Übertragungsraum 22 eintritt, so
bewirkt dies eine Verschiebung des Stellelements 23 nach
rechts, was eine Erhöhung von sa auf einen Wert größer als sa 1
bedeutet. Der Regelverstärker 10 wird darauf ansprechen und
jetzt ausgehend von se 2 auf kleinere Werte von se regeln, bis
schließlich der Wert se 1 wieder erreicht ist, d.h. der Punkt
77, durch den die Abfallkennlinie a des Schalters 47 läuft.
Der Schalter 47 wird daraufhin mittels der Feder 51 das
Schaltventil 50 wiederum in seine Sperrstellung zurückbringen.
Die bereits erwähnte Blende 56 ist mit einem sehr kleinen
Durchmesser ausgebildet. Die Blende 56 dient dazu die von der
Leckageausgleichsvorrichtung 26 herrührende Bewegung des
Ventilkolbens 37 zu dämpfen. Auf diese Weise wird die
Geschwindigkeit des Leckageausgleichs wesentlich geringer
eingestellt, als die Geschwindigkeit der Verstellung durch das
Piezoelement 21.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit 90
bezeichneten Servoventils gezeigt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel weisen die hier mit 63 bezeichneten
Ventilmittel wiederum ein Gehäuse 35 sowie einen Kolben 37
auf. Es sind hier drei Federn 64, 65 und 66 vorgesehen. Die
Feder 64 stützt sich am einen Ende des Kolbens sowie am
Gehäuse ab. Die Feder 65 stützt sich am erwähnten einen Ende
des Kolbens 37 sowie einem Federkolben 68 ab und die Feder 66
stützt sich einerseits am Gehäuse und andererseits am
Federkolben 67 ab.
Auf der der Feder 66 abgewandten Seite bildet der Federkolben
67 mit dem Gehäuse 35 einen Druckraum, der mit Leitung 16 in
Verbindung steht.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig 4 soll die Kraft der
Federmittel 64, 65, die auf den Kolben 37 wirken mit
steigendem Druck erhöht werden, um die Dynamik des Ventils 63
zu steigern. Ein Steuermotor 69 ist hier mit Leitung 34
verbunden und weist ein Piezoelement 70 auf, das mit seiner
Bewegungsfläche 71 auf das Druckmedium in einem
Übertragungsraum 73 einwirken kann. Ebenfalls mit dem
Übertragungsraum 73 steht die Bewegungsfläche 72 des
Stellelements 23 in Verbindung. Die Größe der Bewegungsfläche
71 ist mit A 1 und die der kleineren Bewegungsfläche 72 mit A 2
bezeichnet. Mit dem Stellglied 23 ist ein Wegsensor 74 über
ein Verbindungselement 75 gekuppelt. Das Verbindungselement 75
erstreckt sich durch den Übertragungsraum 73. Die
Bewegungsflächen 71 und 72 sind bezüglich einander um 90°
versetzt. Im übrigen sei hinsichtlich der anderen
Bezugszeichen auf die vorausgegangene Beschreibung der anderen
Ausführungsbeispiele verwiesen.
Durch die Ausbildung des Steuermotors 69 und die Anordnung des
Wegsensors 74 gemäß Fig. 4 wird eine kurze Bauweise erreicht.
Für alle drei Ausführungsbeispiele gilt, daß ein
Leckageausgleich natürlich nur dann erfolgen kann, wenn der
Druck in der Leitung 16 (d.h. der Systemdruck) höher ist als
der Druck im Übertragungsraum.
Der erfindungsgemäße Steuermotor kann vorzugsweise als ein
Bauteil das Piezoelement 21 und den Übertragungsraum 22
umfassend ausgebildet sein. Vorzugsweise können ferner die
Leckage-Ausgleichsmittel 26 mit in dem Bauteil, gebildet durch
Piezoelement 21 und Übertragungsraum 22, integriert sein.
Claims (12)
1. Piezoelektrischer Steuermotor,
insbesondere für die Ansteuerung bei einem Servoventil,
mit einem durch ein elektrisches Regelsignal (Re)
ansteuerbaren Piezoelement,
gekennzeichnet durch eine hydrostatische
Übersetzungsvorrichtung für die Übersetzung der Bewegung des
Piezoelements zur vorzugsweise direkten Einwirkung auf den
Hydraulikkolben des Servoventils.
2. Steuermotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsvorrichtung einen
Übertragungsraum (22) gefüllt mit einem Druckmedium aufweist,
welches durch das Piezoelement (21) druckbeaufschlagbar ist,
und zwar entsprechend einem durch das Regelsignal (Re)
gegebenen Regelweg (se), und
daß mit dem Übertragungsraum (22) ein Stellelement in
Verbindung steht, welches einen dem Regelweg und den Größen
der Bewegungsfläche (24) des Piezoelements (21) und der
Bewegungsfläche (25) des Stellelements (23) vergrößerten
Stellweg zurücklegt.
3. Steuermotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß Leckageausgleichsmittel (26) mit
dem Übertragungsraum (22) in Verbindung stehen und diesem die
Leckage ausgleichendes Druckmittel wieder zuführen.
4. Steuermotor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leckageausgleichsmittel (26)
das Druckmedium immer dann zuführen, wenn dies durch eine
Auswertung des aus dem Stellweg abgeleiteten Stellwegsignals
und des Regelsignals angezeigt ist.
5. Steuermotor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertschaltung (44)
vorgesehen ist, an die zum einen das dem Ist-Stellweg
entsprechende Ist-Stellwegsignal (sa 1) und zum anderen ein
Regelsignal (Re) angelegt wird, wobei das Regelsignal (Re)
durch einen Regelverstärker (10) erzeugt wird, der das
Soll-Stellweg-Signal (Sa-Soll) und das Ist-Stellwegsignal
(Sa 1) verarbeitet.
6. Steuermotor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung (44) ein
Ausgangssignal (Q) erzeugt, welches einen elektrischen
Schalter (47) betätigt, der die Zufuhr von Druckmedium zum
Übertragungsraum bewirkt und nach Zufuhr der erforderlichen
Menge an Druckmedium die Zufuhr beendet.
7. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermotor (2) direkt
mittels des Stellelements (23) den Kolben (37) eines Ventils
(3) betätigt.
8. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (4) vorgesehen ist,
der den vom Stellelement (23) zurückgelegten Weg (Sa)
feststellt und ein entsprechendes elektrisches Signal (Sa)
erzeugt.
9. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (4) die Bewegung des
durch das Steuerelement (23) betätigten hydraulischen Glieds,
beispielsweise eines Kolbens (37) feststellt und eine dem vom
Kolben (37) zurückgelegten Weg entsprechende Ausgangsgröße
erzeugt.
10. Steuermotor nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium dem
Übertragungsraum über eine Düse (56) zugeführt wird.
11. Steuermotor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15) bezogen auf die
Volumenveränderung durch das Piezoelement im Übertragungsraum
so klein gewählt ist, daß die Geschwindigkeit des
Leckausgleichs wesentlich geringer ist als die Geschwindigkeit
des Elements (23) hervorgerufen durch das Piezoelement (21).
12. Servoventil mit Piezo-Ansteuerung, gekennzeichnet durch
einen piezoelektrischen Steuermotor (2), der über eine
hydraostatische Übersetzungsvorrichtung Ventilmittel
ansteuert.
13. Servoventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatische
Übersetzungsvorrichtung einen mit Druckmedium gefüllten
Übertragungsraum (22) aufweist, und daß auf das Druckmedium im
Übertragungsraum (22) zum einen ein Piezoelement (21) mit
einer Fläche (A 1) einwirkt und zum anderen das Druckmedium auf
ein Stellelement (23) mit einer Bewegungsfläche (25) mit der
Größe (A 2) einwirkt, wobei A 1 größer, vorzugsweise wesentlich
größer als A 2 ist.
14. Servoventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (23) direkt oder
indirekt auf den Ventilkolben des Servoventils einwirkt, um
die hydraulische Ausgangsgröße des Ventils zu verändern.
15. Servoventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Übertragungsraum (22)
verbundene Leckage-Ausgleichsmittel (26) vorgesehen sind, die
beim Auftreten von Leckage Druckmedium an den Übertragungsraum
(22) nachliefern.
16. Servoventil gekennzeichnet durch einen Steuermotor nach
einem oder mehreren der Ansprüche 1-11.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3714337A DE3714337C2 (de) | 1987-04-29 | 1987-04-29 | Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3714337A DE3714337C2 (de) | 1987-04-29 | 1987-04-29 | Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3714337A1 true DE3714337A1 (de) | 1988-11-10 |
DE3714337C2 DE3714337C2 (de) | 1997-03-20 |
Family
ID=6326541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3714337A Expired - Fee Related DE3714337C2 (de) | 1987-04-29 | 1987-04-29 | Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3714337C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0355723A1 (de) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | HYDRAULIK-RING ANTRIEBS- UND STEUERUNGSTECHNIK GmbH | Einrichtung zur stetigen Beeinflussung eines Fluidstromes, insbesondere in einem Ventil |
DE3925686A1 (de) * | 1988-08-25 | 1990-03-08 | Hydraulik Ring Gmbh | Einrichtung zur stetigen beeinflussung eines fluidstromes, insbesondere in einem ventil |
EP0504465A1 (de) * | 1991-03-21 | 1992-09-23 | MOOG GmbH | Fluidischer Wandler mit Piezo-Antrieb |
EP0530621A1 (de) * | 1991-08-22 | 1993-03-10 | Caterpillar Inc. | Druckausgleichventil für ein hydraulisches System |
WO2001059306A1 (fr) * | 2000-02-08 | 2001-08-16 | Viktor Andreevich Shtykov | Distributeur electrohydraulique |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19839732C2 (de) * | 1998-09-01 | 2002-10-31 | Iav Gmbh | Piezoelektrisch-hydraulische Betätigungseinrichtung |
DE102007008567A1 (de) | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Stelleinrichtung |
DE102007050578B4 (de) * | 2007-10-20 | 2016-02-18 | Hofer Forschungs- Und Entwicklungs Gmbh | Getriebeaktuator und Getriebe |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1259205B (de) * | 1960-05-13 | 1968-01-18 | Rech Etudes Prod | Stellvorrichtung mit elektrohydraulischer Steuerung |
GB1240286A (en) * | 1967-09-27 | 1971-07-21 | Physics Internat Company | Improvements in or relating to electromechanical actuators |
DE2937998A1 (de) * | 1979-09-20 | 1981-04-02 | Beche & Grohs GmbH, 5609 Hückeswagen | Verfahren zur steuerung des arbeitsablaufes einer druckmittelbeaufschlagten arbeitsmaschine sowie druckmittelbeauschlagte arbeitsmaschine mit druckmittelsteuerung |
GB2087659A (en) * | 1980-10-03 | 1982-05-26 | Schenck Ag Carl | Piezoelectric hydraulic pressure generating system |
DE3224189A1 (de) * | 1981-07-01 | 1983-01-20 | Centro Ricerche Fiat S.p.A., 10043 Orbassano, Torino | Hydraulisches system mit elektrischer proportionalsteuerung |
DE3204051A1 (de) * | 1982-02-06 | 1983-08-18 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Einrichtung zum steuern eines hydraulisch oder elektrohydraulisch betaetigten servomotors zum verstellen insbesondere eines turbomaschinen-regelventils |
DE3315221A1 (de) * | 1983-04-27 | 1984-10-31 | Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover | Betaetigungseinrichtung zum schalten von gaengen und gassen eines fahrzeug-getriebes |
DE3608550A1 (de) * | 1986-03-14 | 1987-09-17 | Festo Kg | Piezo-elektrisch betaetigbares ventil |
-
1987
- 1987-04-29 DE DE3714337A patent/DE3714337C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1259205B (de) * | 1960-05-13 | 1968-01-18 | Rech Etudes Prod | Stellvorrichtung mit elektrohydraulischer Steuerung |
GB1240286A (en) * | 1967-09-27 | 1971-07-21 | Physics Internat Company | Improvements in or relating to electromechanical actuators |
DE2937998A1 (de) * | 1979-09-20 | 1981-04-02 | Beche & Grohs GmbH, 5609 Hückeswagen | Verfahren zur steuerung des arbeitsablaufes einer druckmittelbeaufschlagten arbeitsmaschine sowie druckmittelbeauschlagte arbeitsmaschine mit druckmittelsteuerung |
GB2087659A (en) * | 1980-10-03 | 1982-05-26 | Schenck Ag Carl | Piezoelectric hydraulic pressure generating system |
DE3224189A1 (de) * | 1981-07-01 | 1983-01-20 | Centro Ricerche Fiat S.p.A., 10043 Orbassano, Torino | Hydraulisches system mit elektrischer proportionalsteuerung |
DE3204051A1 (de) * | 1982-02-06 | 1983-08-18 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Einrichtung zum steuern eines hydraulisch oder elektrohydraulisch betaetigten servomotors zum verstellen insbesondere eines turbomaschinen-regelventils |
DE3315221A1 (de) * | 1983-04-27 | 1984-10-31 | Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, 3000 Hannover | Betaetigungseinrichtung zum schalten von gaengen und gassen eines fahrzeug-getriebes |
DE3608550A1 (de) * | 1986-03-14 | 1987-09-17 | Festo Kg | Piezo-elektrisch betaetigbares ventil |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0355723A1 (de) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | HYDRAULIK-RING ANTRIEBS- UND STEUERUNGSTECHNIK GmbH | Einrichtung zur stetigen Beeinflussung eines Fluidstromes, insbesondere in einem Ventil |
DE3925686A1 (de) * | 1988-08-25 | 1990-03-08 | Hydraulik Ring Gmbh | Einrichtung zur stetigen beeinflussung eines fluidstromes, insbesondere in einem ventil |
EP0504465A1 (de) * | 1991-03-21 | 1992-09-23 | MOOG GmbH | Fluidischer Wandler mit Piezo-Antrieb |
EP0530621A1 (de) * | 1991-08-22 | 1993-03-10 | Caterpillar Inc. | Druckausgleichventil für ein hydraulisches System |
WO2001059306A1 (fr) * | 2000-02-08 | 2001-08-16 | Viktor Andreevich Shtykov | Distributeur electrohydraulique |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3714337C2 (de) | 1997-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0939857B1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
EP0073268B1 (de) | Elektrohydraulische Regelung eines Stellkolbens | |
EP0164602B2 (de) | Einrichtung zum Regeln des Druckes und der Fördermenge einer verstellbaren Pumpe | |
DE3228193C2 (de) | Brennstoffeinspritzeinrichtung | |
DE2723490A1 (de) | Lastmessende servolenkeinrichtung | |
DE4004854A1 (de) | Hydraulische steuereinrichtung | |
EP0923671A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE2937153C2 (de) | Anordnung zum Steuern des Betriebs von zwei strömungsmittelbetätigten Stellgliedern | |
DE3714337C2 (de) | Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor | |
DE3810013C2 (de) | ||
DE69028913T2 (de) | Zufuhrschaltungsvorrichtung für öl unter druck zum hydraulischem kolben einer baustellenvorrichtung | |
DE4108915A1 (de) | Hydraulische einrichtung zur druckmittelversorgung eines bevorrechtigten primaerlastkreises | |
DE3420990C2 (de) | Hydraulikanlage | |
EP0275969A2 (de) | Steuervorrichtung fuer ein hydrostatisches Getriebe fuer wenigstens zwei Verbraucher | |
DE3600787C1 (de) | Steuergeraet fuer eine Pumpe mit einstellbarer Foerdermenge | |
DE10045404C2 (de) | Hydraulische Ventilanordnung | |
EP0241870B1 (de) | Hydraulische Steuervorrichtung | |
DE112004002768B4 (de) | Hydraulisches Steuersystem | |
DE3040521C2 (de) | ||
DE3140397C2 (de) | Vorgesteuerte Vorrichtung zur lastunabhängigen Regelung eines Druckmittelstroms proportional zu einem elektrischen Eingangssignal | |
DE102015209657A1 (de) | Hydraulische Ventilanordnung, hydraulischer Ventilblock mit einer derartigen Ventilanordnung, und hydraulischer Antrieb damit | |
DE3640994C2 (de) | Servovorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk | |
DE19542371A1 (de) | Wegeventilblock | |
EP1481167B1 (de) | Ventilanordnung | |
DE10312738B4 (de) | Einspritzventil mit hydraulisch betätigter Nadel und Hohlnadel und Verfahren zum Steuern einer Einspritzung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MANNESMANN REXROTH AG, 97816 LOHR, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |