DE3714337C2 - Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor - Google Patents

Servoventil mit Piezoansteuerung sowie piezoelektrischer Steuermotor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Steuermotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Servoventile werden beispielsweise für den Einsatz in Regelkreisen verwendet. Elektrohydraulische Servoventile dienen dazu, einen einem eingegebenen Stromsignal (Eingangssignal) proportionalen Volumenstrom zu erzeugen. Ferner ermöglichen Servoventile eine sehr schnelle Umsetzung des Eingangssignal s 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.
Hinsichtlich eines piezoelektrischen Steuermotors sei ferner auf die GB 20 87 659 A verwiesen, die ein piezoeletrisches, hydraulischen Druck erzeugendes System zeigt, bei dem eine Vielzahl von piezoeletrischen Elementen in einem ein Druck­ medium enthaltenden Gehäuse angeordnet ist. Bei einer Erregung der piezoelektrischen Elemente verändern diese ihre Dimensio­ nen und bewirken, daß das Druckmedium verdrängt wird, wobei diese Verdrängung einen hin und herbewegbar in dem Gehäuse angeordneten Kolben steuert.
Bei einem derartigen piezoelektrischen Steuermotor ergibt sich jedoch das Problem, daß eine Leckage des Druckmediums aus dem Übertragungsraum eine stärkere Ansteuerung des Piezoelements notwendig macht, um eine konstante Übersetzung der Bewegung des Piezoelements beizubehalten.
Die GB 20 87 659 A wurde bei der Formulierung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 als gattungs­ bildend berücksichtigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pie­ zoelektrischen Steuermotor vorzusehen, bei dem das Druckmedium im Übertragungsraum auf einem konstanten Volumen gehalten wird, so daß zwischen der Ansteuerung des Piezoele­ ments durch ein elektrisches Regelsignal und der Übersetzung der Bewegung des Piezoelements eine möglichst konstante Be­ ziehung beibehalten wird.
Durch die Erfindung soll durch kurze Schaltzeiten auch 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 einen piezoelektrischen Steuermotor gemäß Anspruch 1 vor.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. 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.
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 erfindungsgemaßen 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 A1 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 A2 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 A1 und A2 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 A1 und A2 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 sa1 bezeichnet. Zu diesem speziellen Ist-Stellweg sa1 gehört ein zugehöriger Piezoregelweg sei. Diesem Piezoweg se1 entspricht wieder ein dazu proportionaler Wert für das Regelsignal, der mit Re1 bezeichnet sei, wobei Re1 dem in Fig. 3 gezeigten sei 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 II 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 U1 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 A1 und A2 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 sei ein bestimmter Wert von sa1 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 sa1. Dies bedeutet auch eine Veränderung des Ist-Stellwegsignals Sa-ist mit der Folge, daß der Regelverstärker 10 sein Regelsignal Re gegenüber dem bisherigen Regelsignal Re1 verändert, um über eine Vergrößerung von se auch eine wieder eine Vergrößerung von sa zu erreichen. Im großen und ganzen ergibt sich somit eine Bewegung entlang der Linie 78 (sa1 = konstant) und zwar über den Weg 178 hinweg bis zum Punkt 79, der einem Wert se2 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 se2 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 sa1 bedeutet. Der Regelverstärker 10 wird darauf ansprechen und Jetzt ausgehend von se2 auf kleinere Werte von se regeln, bis schließlich der Wert sei 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 A1 und die der kleineren Bewegungsfläche 72 mit A2 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 (11)

1. Piezoelektrischer Steuermotor, insbesondere für die Ansteuerung bei einem Servoventil, mit einem durch ein elektrisches Regelsignal (Re) ansteuerbaren Piezoelement, mit einer hydrostatischen Übersetzungsvorrichtung für die Übersetzung der Bewegung des Piezoelements zur vorzugsweise direkten Einwirkung auf den Hydraulikkolben des Servoventils, wobei 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), dadurch gekennzeichnet, daß Leckageausgleichsmittel (26) mit dem Übertragungsraum (22) in Verbindung stehen und diesem die Leckage ausgleichendes Druckmittel wieder zuführen.
2. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 1 oder 2, 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.
4. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertschaltung (44) vorgesehen ist, an die zum einen das dem lst-Stellweg entsprechende Ist-Stellwegsignal (sa1) 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 (Sa1) verarbeitet.
5. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 4, 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.
6. Piezoelektrischer Steuermotor nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermotor (2) direkt mittels des Stellelements (23) den Kolben (37) eines Ventils (3) betätigt.
7. Piezoelektrischer Steuermotor nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (4) vorgesehen ist, der den vom Stellelement (23) zurückgelegten Weg (Sa) feststellt und ein entsprechendes elektrisches Signal (Sa) erzeugt.
8. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (4) die Bewegung des durch das Stellelement (23) betätigten hydraulischen Glieds, beispielsweise eines Kolbens (37) feststellt und eine dem vom Kolben (37) zurückgelegten Weg entsprechende Ausgangsgröße erzeugt.
9. Piezoelektrischer Steuermotor nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium dem Übertragungsraum über eine Düse (56) zugeführt wird.
10. Piezoelektrischer Steuermotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (56) 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 Stellelements (23) hervorgerufen durch das Piezoelement (21).
11. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Druckmedium im Übertragungsraum (22) zum einen ein Piezoelement (21) mit einer Fläche (A1) einwirkt und zum anderen das Druckmedium auf ein Stellelement (23) mit einer Bewegungsfläche (25) mit der Größe (A2) einwirkt, wobei A1 größer, vorzugsweise wesentlich größer als A2 ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE102007050578A1 (de) * 2007-10-20 2009-04-23 Hofer Powertrain Gmbh Getriebeaktuator und Getriebe

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355723B1 (de) * 1988-08-25 1993-11-18 HYDRAULIK-RING ANTRIEBS- UND STEUERUNGSTECHNIK GmbH Einrichtung zur stetigen Beeinflussung eines Fluidstromes, insbesondere in einem Ventil
DE3925686C2 (de) * 1988-08-25 1994-12-08 Hydraulik Ring Gmbh Einrichtung zur stetigen Beeinflussung eines Fluidstromes in einem Ventil
EP0504465A1 (de) * 1991-03-21 1992-09-23 MOOG GmbH Fluidischer Wandler mit Piezo-Antrieb
US5165653A (en) * 1991-08-22 1992-11-24 Caterpillar Inc. Pressure equalization valve for a hydraulic system
RU2184882C2 (ru) * 2000-02-08 2002-07-10 Штыков Виктор Андреевич Электрогидравлический распределитель

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1259205B (de) * 1960-05-13 1968-01-18 Rech Etudes Prod Stellvorrichtung mit elektrohydraulischer Steuerung
US3501099A (en) * 1967-09-27 1970-03-17 Physics Int Co Electromechanical actuator having an active element of electroexpansive material
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
DE3037380A1 (de) * 1980-10-03 1982-05-13 Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt Hydraulischer druckerzeuger und/oder druckmittelversorgungsanordnung
IT1144260B (it) * 1981-07-01 1986-10-29 Fiat Ricerche Sistema idraulico a pilotaggio elettrico proporzionale
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE102007050578A1 (de) * 2007-10-20 2009-04-23 Hofer Powertrain Gmbh Getriebeaktuator und Getriebe
DE102007050578B4 (de) * 2007-10-20 2016-02-18 Hofer Forschungs- Und Entwicklungs Gmbh Getriebeaktuator und Getriebe

Also Published As

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DE3714337A1 (de) 1988-11-10

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