DE69102342T2 - Steuerkreis für einen hydraulischen, doppelt wirkenden Zylinder und ein Schieberventil für solch einen Kreislauf. - Google Patents

Steuerkreis für einen hydraulischen, doppelt wirkenden Zylinder und ein Schieberventil für solch einen Kreislauf.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Steuerung von hydraulischen Stellmotoren.
  • Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Steuerkreis für einen doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotor, der aus einem mit einer Ausgangsstange verbundenen, einen Zylinder in zwei Kammern trennenden Kolben gebildet ist, mit einer Fluiddruckquelle und einem Verteilsystem, das abwechselnd entweder eine der Kammern oder die Steuerkammer mit der Fluiddruckquelle verbindet und die andere Kammer oder die gesteuerte Kammer mit einem Niederdruckfluidvorratsbehälter verbindet, um die Bewegung des Kolbens des Stellmotors zu steuern.
  • Ein Kreis dieses Typs ist z.B. in der US-Patentschrift Nr. 4 040 439 funktional beschrieben, die insbesondere einen hydraulischen Speicherkreis betrifft, der dazu vorgesehen ist, das Auftreten von Übergangsdrücken mit hohem Wert zu verhindern.
  • Hydraulische Stellmotoren sind gut bekannte Bauteile, die von ihnen aufgenommene hydraulische Energie in mechanische Energie umwandeln, die erhebliche Größenordnungen annehmen kann. Doppelt wirkende Stellmotoren sind durch einen Zylinder gebildet, in dem ein Kolben gleitet, der den Zylinder in zwei Kammern teilt, wobei der Kolben mit einer Ausgangsstange verbunden ist.
  • Wenn man wünscht, daß der Stellmotor Arbeit in eine Richtung leistet, steuert man, um dem Kolben das Verstellen im Zylinder zu ermöglichen, üblicherweise ein Verteilsystem, um einer der Kammern unter Druck stehendes Fluid zuzuführen, während das in der anderen Kammer enthaltene Fluid in einen Niederdruckvorratsbehälter abgeführt wird, aus dem eine Hochdruckpumpe schöpft.
  • Es kann der Fall vorliegen, bei dem der Stellmotor bereits einer äußeren Kraft unterworfen ist, die den Kolben in Richtung einer Bewegung in eine Richtung beaufschlagt, und daß man wünscht, daß der Stellmotor sich in die gleiche Richtung verstellt. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn man nach einer Betätigung wünscht, daß der Stellmotor wieder seine Ruheposition einnimmt, die z.B. der Mittelposition des Kolbens im Zylinder entspricht, und wenn die äußere Kraft, der der Stellmotor unterworfen ist, von Kolbenrückstellsystemen bereitgestellt wird. Im allgemeinen wird üblicherweise auch hier eine Bewegung des Kolbens durch das Zuführen von unter Druck stehendem Fluid in eine der Kammern und durch Abführen des Fluids der anderen Kammer zum Vorratsbehälter erreicht.
  • Wenn die äußeren Kräfte entgegenwirkend sind, erkennt man leicht, daß die Verbindung von einer der Kammern mit dem Vorratsbehälter den Zweck hat, daß der Betrieb des Stellmotors nicht behindert wird. Jedoch befindet sich in dem oben genannten Fall, bei dem der Stellmotor bereits in die Richtung beaufschlagt ist, in die sich der Kolben bewegen soll, d.h. wenn die äußeren Kräfte Antriebskräfte sind, die Kammer, die man üblicherweise mit dem Vorratsbehälter verbindet, aufgrund der gleichen äußeren Beaufschlagung unter Druck. Die Tatsache, daß unter Druck stehendes Fluid zum Vorratsbehälter zurückgeführt wird, bildet daher offensichtlich ein Energieverlust, der je nach der vom Stellmotor gesteuerten Einrichtung wesentlich sein kann.
  • Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, im Steuerkreis einen Hilfskreis vorzusehen, der das Ausgangsfluid des Stellmotors wiedergewinnt, wenn sein Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei der Hilfskreis einen einfachen Aufbau besitzt sowie zuverlässig ist und keine wesentliche Erhöhung der Kosten des Steuerkreises des Stellmotors bewirkt.
  • Gemäß der Erfindung enthält der Steuerkreis einen Hilfskreis, um die Verbindung zwischen der gesteuerten Kammer und dem Vorratsbehälter zu verbieten und die Verbindung zwischen der Steuerkammer und der Fluiddruckquelle zu unterbrechen, wenn der Fluiddruck in der gesteuerten Kammer einen vorbestimmten Wert erreicht.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung erlaubt der Hilfskreis, die Verbindung zwischen der gesteuerten Kammer und der Steuerkammer auszubilden, wenn der Fluiddruck in der gesteuerten Kammer einen vorbestimmten Wert überschreitet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei beispielhaft gegebenen Ausführungsformen, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. Darin zeigen:
  • - Fig. 1 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotors nach dem Stand der Technik,
  • - Fig. 2 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • - Fig. 3 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein bekannter Steuerkreis für einen doppelt wirkenden Stellmotor 10 dargestellt, der von einem Kolben 12 in zwei Kammern 14 und 16 mit veränderbarem Volumen unterteilt ist. Der Kolben ist an einer Stange 18 befestigt. Die Hydraulikversorgung wird von einer Pumpe 20 gewährleistet, die über ein Rückschlagventil 24 mit einer Versorgungsleitung 22 verbunden ist. Die Versorgungsleitung 22 ist auch mit einem Druckspeicher 26 verbunden.
  • Der Steuerkreis enthält für die Kammer 14 ein Dreiwege-Elektroventil 28, das eine Leitung 30 entweder mit der Hochdruckleitung 22 oder mit einem Vorratsbehälter 25 verbindet. Wenn das Elektroventil 28 nicht erregt ist, verbindet es die Leitung 30 mit dem Vorratsbehälter 25. Für die Kammer 16 enthält der Steuerkreis zusätzlich ein Dreiwege-Elektroventil 28', das eine Leitung 30' entweder mit der Hochdruckleitung 22 oder mit dem Vorratsbehälter 25 verbindet. Wenn das Elektroventil 28' nicht erregt ist, verbindet es die Leitung 30' mit dem Vorratsbehälter 25.
  • Der Steuerkreis kann von einem (nicht dargestellten) Rechner oder Mikroprozessor gesteuert sein, der jedes der Elektroventile 28, 28' und die Pumpe 20 über z.B. eine Positionsregelvorrichtung des Stellmotors steuert.
  • Die Leitung 30 ist über ein Rückschlagventil 32 mit der Versorgungsleitung 34 der Kammer 14 verbunden. Die Leitung 34 ist auch mit dem Vorratsbehälter über ein gesteuertes Ventil 36 verbunden. Das Ventil wird vom Druck, der in der zur Leitung 30 symmetrischen Leitung 30' herrscht und der zum Kreis der zweiten Kammer 16 des Stellmotors gehört, gesteuert. Wenn das Elektroventil 28', das zum Elektroventil 28 symmetrisch ist und den Druck in der zweiten Kammer 16 steuert, gesteuert wird, bewirkt der Druck in der Leitung 30', daß sich das Ventil 36 öffnet und die Kammer 14 mit dem Vorratsbehälter verbunden wird. Wenn umgekehrt das Elektroventil 28 erregt wird, steuert der Druck in der Leitung 30 das Öffnen eines Ventils 36', das die Kammer 16 mit dem Vorratsbehälter verbindet. Auf diese Weise ist abwechselnd eine der Kammern 14 und 16 unter Druck gesetzt und die andere mit dem Vorratsbehälter verbunden. Wenn sich jedoch die beiden Elektroventile 28, 28' in der Ruhestellung befinden, werden die beiden Kammern 14, 16 durch das Schließen der Ventile 36, 36' und der Rückschlagventile 32, 32' isoliert. Falls z.B. während einer Betätigung der Druck in der Hochdruckleitung 22 abfällt, bewirkt dies das Schließen des geöffneten Ventils 36 oder 36' und folglich das automatische Isolieren der Kammern 14 und 16 sowie das Festsetzen des Kolbens 12 in der Position, die er in dem Moment einnimmt, in dem der Hydraulikausfall eingetreten ist.
  • Wenn man beim normalen Betrieb wünscht, z.B. nach einer Betätigung, die den Kolben 12 bezüglich Fig. 1 nach links bewegt hat, daß der Kolben 12 nach rechts zurückgeführt wird, so erkennt man, daß es ausreicht, das Elektroventil 28 zu erregen, um der Kammer 14, die man Steuerkammer nennt, unter Druck stehendes Fluid zuzuführen und die Kammer 16, die man gesteuerte Kammer nennt, mit dem Vorratsbehälter zu verbinden, was die gewünschte Bewegung des Kolbens 12 nach rechts hervorruft. Jedoch kann die Stange 18 selbst auch von außen in Richtung einer Bewegung nach rechts beaufschlagt sein. Diese Beaufschlagung kann z.B. stammen von Lenkrückstellsystemen, wenn der Stellmotor 10 in einem hydraulisch gesteuerten Lenksystem in einem Kraftfahrzeug mit Servolenkung enthalten ist, von einer Rückfederung, wenn der Stellmotor 10 in einem hydraulischen Fahrzeugfederungssystem enthalten ist, oder in allgemeiner Weise von der Wirkung der Außenumgebung auf den Stellmotor. In diesem Fall ist vor dem Steuern der Fluiddruck in der gesteuerten Kammer 16 nicht gleich dem Druck im Niederdruckvorratsbehälter 25, sondern er besitzt einen deutlich erhöhten Wert, insbesondere einen höheren Wert als der Druck des Fluids in der Steuerkammer 14. Die Tatsache, daß unter Druck stehendes Fluid zum Vorratsbehälter zurückgeführt wird, ruft einen unnötigen Hydraulikfluidverbrauch und offensichtlich eine Energieverschwendung hervor.
  • Um dieser Situation abzuhelfen, schlägt die Erfindung vor, im Steuerkreis einen Hilfskreis anzuordnen, der verwendet wird, sobald der Druck in der gesteuerten Kammer den der Steuerkammer um einen bestimmten Wert überschreitet.
  • In Fig. 2 ist ein Steuerkreis gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem zu den Elementen aus Fig. 1 identische Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.
  • Wie im vorherigen Fall wird der Steuerkreis von der Pumpe 20 versorgt, die über ein Rückschlagventil 24 mit der Versorgungsleitung 22 verbunden ist, wobei die Leitung 22 mit einem Druckspeicher 26 verbunden ist und die Elektroventile 28 und 28' über einen nachfolgend beschriebenen Verteiler 50 versorgt.
  • Die Ausgangsleitung 30 des Elektroventils 28 ist mit der Versorgungsleitung 34 der Kammer 14 über ein gesteuertes Ventil 52 verbunden. Das Ventil 52 enthält eine erste Kammer 54, in der die Leitung 34 mündet und die eine Kugel 56 enthält, die von einer Feder 58 in Richtung einer Ruheposition beaufschlagt wird, in der sie die Verbindung in Richtung einer zweiten Kammer 60 verbietet, in der die Leitung 30 mündet. Die zweite Kammer 60 ist von einem Kolben 62 abgegrenzt, der auf einer Seite eine Nadel 64 trägt, die in der Lage ist, die Kugel 56 von ihrem Sitz abzuheben, wenn der Druck in einer dritten Kammer 66 auf der anderen Seite des Kolbens 62 diesen entgegen der Rückstellfeder 58 und entgegen dem in der Kammer 54 herrschenden Druck bewegt. Der Querschnitt des Kolbens 62 ist gleich dem Querschnitt des Sitzes der Kugel 56. Die dritte Kammer 66 steht mit der zur Leitung 30 symmetrischen Leitung 30' des Versorgungskreises der Kammer 16 in Verbindung. Man erkennt, daß das Ventil 52 vom Druck im Kreis 30' gesteuert wird, der zur zweiten Kammer 16 des Stellmotors gehört. Der Kreis 30' enthält ein Ventil 52', das zum Ventil 52 identisch ist, weshalb es hier nicht ausführlich beschrieben wird, wobei seine Elemente die gleichen, um einen "Strich" ergänzten Bezugszeichen tragen.
  • Wenn man z.B. wünscht, daß der Kolben des Stellmotors sich bezüglich Fig. 2 nach links verstellt, wird die Pumpe 20 eingeschaltet, das Elektroventil 28' erregt und das Elektroventil 28 in der Ruhestellung gelassen. Daher wird der Druck in der Leitung 22 über den Verteiler 50 und das Elektroventil 28' in die Leitung 30' und in die zweite Kammer 60' übertragen. Die Kugel 56' wird unter der Wirkung dieses Drucks abgehoben, der dann über die Leitung 34' zur Kammer 16 des Stellmotors übertragen wird. Gleichzeitig wird der Druck in der Leitung 30' zur dritten Kammer 66 des Ventils 52 übertragen, was bewirkt, daß sich der Kolben 62 bezüglich Fig. 2 nach links bewegt und so die Kugel 56 von ihrem Sitz abhebt, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer 54 und der zweiten Kammer 60 und folglich zwischen den Leitungen 30 und 34 ausgebildet wird. Da das Elektroventil 28 nicht erregt ist, steht die Leitung 30 mit dem Vorratsbehälter 25 in Verbindung, folglich ist die Kammer 14 des Stellmotors mit dem Vorratsbehälter verbunden. Auf diese Weise kann sich der Kolben 12 nach links verstellen.
  • Auf diese Weise wird abwechselnd eine der Kammern 14 und 16 unter Druck gesetzt, und die andere ist mit dem Vorratsbehälter verbunden. Wenn sich jedoch die beiden Elektroventile 28, 28' in der Ruhestellung befinden, sind durch das Schließen der Ventile 52 und 52' die beiden Kammern 14, 16 isoliert.
  • Man erkennt, daß diese vorteilhafte Anordnung der gesteuerten Ventile 52 und 52' erlaubt, auf ein Anordnen der Rückschlagventile 32 und 32' von Fig. 1 in den Leitungen 30 und 30' zu verzichten. Wenn z.B. während einer Betätigung des Stellmotors der Druck in der Hochdruckleitung 22 abfällt, bewirkt dies das Schließen des jeweils offenen Ventils 52 oder 52' und folglich das automatische Isolieren der Kammern 14 und 16 und daher das Festsetzen des Kolbens 12 in der Position, die er im Moment des Auftretens des Defektes im Hydraulikkreis einnimmt.
  • Nach dem oben beschriebenen Vorgang zum Verstellen des Kolbens nach links wird die Rückführung des Kolbens nach rechts in symmetrischer Weise durch das Erregen des Elektroventils 28 hervorgerufen, was keiner ausführlichen Beschreibung bedarf.
  • Im Verlauf dieser Verstellung nach rechts kann aufgrund der weiter oben dargestellten Gründe ein Druckanstieg in der Kammer 16 hervorgerufen werden. In diesem Falle wird die äußere Kraft zur Antriebskraft. Hier greift der Hilfskreis gemäß der Erfindung ein.
  • Der Hilfskreis enthält im Prinzip den Verteiler 50, der zwischen der Hochdruckleitung 22 und den Elektroventilen 28 und 28' angeordnet ist. Der Verteiler 50 enthält einen Schieber 100, der in einer Bohrung 102 gleitet. Dieser Schieber enthält eine Mittelnut 104 zwischen zwei Auflagerflächen 106, 108, die dicht mit der Bohrung 102 zusammenwirken, um diese in drei Kammern zu unterteilen: eine Endkammer 110, 112 auf jeder Seite des Schiebers und eine ringförmige, von der Mittelnut 104 abgegrenzte Mittelkammer 114. Der Schieber 100 ist symmetrisch, und er wird in der Ruhestellung von Federn 116, 118 mit gleicher Steifigkeit auf jeder Seite des Schiebers in der Mitte der Bohrung 102 gehalten.
  • Der Hilfskreis enthält auch eine Leitung 120, die die Kammer 110 mit der Leitung 34' verbindet, und eine Leitung 122, die die Kammer 112 mit der Leitung 34 verbindet. Die Hochdruckleitung 22 mündet in der Mittelkammer 114 in einer Öffnung, die nie von den Auflagerflächen 106, 108 verschlossen wird.
  • Die Auflagerfläche 106 wirkt mit zwei Öffnungen 124 und 126 so zusammen, daß die Öffnung 126 freigegeben ist und in der Mittelkammer 114 mündet, wenn sich der Schieber in seiner Mittelruhestellung befindet oder wenn er (bezüglich Fig. 2) nach rechts verstellt ist, und sie verschlossen wird, wenn sich der Schieber 100 (bezüglich Fig. 2) nach links verstellt, während die Öffnung 124 vom Schieber verschlossen ist, wenn er sich in seiner Mittelruhestellung befindet oder wenn er (bezüglich Fig. 2) nach links verstellt ist, und sie freigegeben ist und in der Kammer 110 mündet, wenn der Schieber (bezüglich Fig. 2) nach rechts verstellt ist. Die beiden Öffnungen 124 und 126 stehen beide mit einer an das Elektroventil 28 angeschlossenen Leitung 128 in Verbindung.
  • In gleicher Weise wirkt die Auflagerfläche 108 mit zwei Öffnungen 130 und 132 so zusammen, daß die Öffnung 130 freigegeben ist und in der Mittelkammer 114 mündet, wenn sich der Schieber in seiner Mittelruhestellung befindet oder wenn er (bezüglich Fig. 2) nach rechts verstellt ist, und sie verschlossen wird, wenn sich der Schieber 100 (bezüglich Fig. 2) nach rechts verstellt, während die Öffnung 132 vom Schieber verschlossen ist, wenn er sich in seiner Mittelruhestellung befindet oder wenn er (bezüglich Fig. 2) nach rechts verstellt ist, und sie freigegeben ist und in der Kammer 112 mündet, wenn der Schieber (bezüglich Fig. 2) nach links verstellt ist. Die beiden Öffnungen 130 und 132 stehen beide mit einer mit dem Elektroventil 28' verbundenen Leitung 128' in Verbindung.
  • Beim normalen Betrieb, wenn man z.B. ein Verstellung des Kolbens 12 des Stellmotors (bezüglich Fig. 2) nach rechts wünscht, wird die Pumpe 20 eingeschaltet, und der Druck in der Leitung 22 wird zur Mittelkammer 114 des Verteilers 50 übertragen. Wenn sich dieser in diesem Moment z.B. in der Ruhestellung befindet, sind die Öffnungen 126 und 130 freigegeben, und das unter Druck stehende Fluid gelangt daher zu den Elektroventilen 28 und 28'. Wenn nur das Elektroventil 28 erregt wird, wird der Druck über die Leitung 30 zur zweiten Kammer 60 des gesteuerten Ventils 52 übertragen. Die Wirkung dieses Drucks hebt die Kugel 56 ab, und der Druck wird dann über die Leitung 34 zur Kammer 14 des Stellmotors übertragen. Gleichzeitig wird der Druck in der Leitung 30 zur dritten Kammer 66' des Ventils 52' übertragen, was bewirkt, daß der Kolben 62' bezüglich Fig. 2 nach rechts bewegt wird und damit die Kugel 56' von ihrem Sitz abhebt, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Kammer 54' und der zweiten Kammer 60' und folglich zwischen den Leitungen 30' und 34' ausgebildet wird. Da das Elektroventil 28' nicht erregt ist, steht die Leitung 30' mit dem Vorratsbehälter 25 in Verbindung, und folglich ist die Kammer 16 des Stellmotors mit dem Vorratsbehälter verbunden. Der Kolben 12 kann sich daher nach rechts verstellen. Da die Kammer 16 mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, ist auch die Kammer 110 des Verteilers 50 über die Leitung 120 mit dem Vorratsbehälter verbunden. Dagegen wird der in der Kammer 14 herrschende Druck über die Leitung 122 zur Kammer 112 des Verteilers 50 übertragen.
  • Das Ungleichgewicht der Drücke auf den beiden Seiten des Schiebers 100 bewirkt, daß sich dieser nach links verstellt. Dabei verschießt die Auflagerfiäche 106 weiterhin die Öffnung 124, und sie gibt die Öffnung 126 weiterhin frei. Daher wird das Elektroventil 28 weiter versorgt, und der Versorgungskreis der Kammer 14 verbleibt unverändert. Die Auflagerfläche 108 wird die Öffnung 130 verschließen und die Öffnung 132 freigeben. Daher wird der Druck in der Kammer 114 über die Leitung 122 und die Kammer 112 zum Elektroventil 28' geleitet, das geschlossen ist. Man sieht, daß sich im Rückführkreis der Kammer 16 nichts ändert.
  • Dagegen wird, wenn der Druck der Kammer 16 erhöht wird, z.B. weil die Stange 18 von einer äußeren Kraft nach rechts gedrückt wird, und er größer als der Druck in der Kammer 14 wird, das Ungleichgewicht der Drücke in den Kammern 14 und 16 zu den Kammern 110 und 112 auf jeder Seite des Schiebers 100 übertragen, und es bewirkt, daß sich der Schieber 100 bezüglich Fig. 2 nach rechts verstellt, da der Druck in der Kammer 110 größer als der in der Kammer 112 herrschende Druck ist. Wenn der Unterschied zwischen den Drücken ausreicht, um die Feder 118 zusammenzudrücken, verschießt dabei der Schieber die Öffnung 126 und unterbricht auf diese Weise die Möglichkeit, dem Elektroventil 28 von der Fluiddruckquelle über die Leitung 22 unter Druck stehendes Fluid zu liefern, und er gibt die Öffnung 124 frei und erlaubt so dem Fluid in der gesteuerten Kammer 16, das unter einem höheren Druck als das Fluid der Steuerkammer 14 steht, daß es in Richtung des Elektroventils 28 und dann in Richtung der Kammer 14 rückgeführt wird, falls das Elektroventil erregt ist. Der Druck in der Kammer 16 wird zur Kammer 54' des Ventils 52' übertragen, die linke Seite des Kolbens 62' wird in der Kammer 66' dem Druck der Kammer 14 über die Leitung 30 und über die Kammer 60 des Ventils 52 ausgesetzt, das immer noch dem Druck in der Kammer 14 des Stellmotors ausgesetzt ist. Da der Querschnitt des Kolbens 62' gleich dem Querschnitt des Sitzes der Kugel ist und da der Druck in der Kammer 54' der gleich dem in der Kammer 16' ist, geringfügig größer als der Druck in der Kammer 66' oder gleich dem Druck in der Kammer 66' ist, der gleich dem in der Kammer 14 ist, hebt sich die Kugel 56' nicht ab, und sie verbietet die Verbindung zwischen der Kammer 16 und dem Vorratsbehälter 25.
  • Man erkennt, daß aufgrund des Hilfskreises der Erfindung, wenn der Druck in der gesteuerten Kammer 16 um einen ausreichenden Betrag größer als der in der Steuerkammer 14 wird, nicht nur die Verbindung der gesteuerten Kammer 16 mit dem Vorratsbehälter 25 unterbrochen wird, sondern daß zusätzlich die Fluidversorgung der Kammer 14 durch die Hochdruckfluidquelle unterbrochen wird, um durch die Versorgung dieser Kammer mit dem Fluid der Kammer 16 bei einem höheren Druck als der der Kammer 14 ersetzt zu werden.
  • Man erzielt auf diese Weise eine wesentliche Energieersparnis, da man die Energie des Fluids in der Kammer 16 wiedergewinnt, die im anderen Falle im Vorratsbehälter 25 verloren wäre, sowie eine Verminderung des Hydraulikfluidverbrauchs im Steuerkreis des Stellmotors.
  • In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform des Hilfskreises gemäß der Erfindung dargestellt. Der Verteiler 15 ist zu dem aus Fig. 2 identisch, abgesehen davon, daß die Auflagerflächen 106 und 108 des Schiebers 100 jeweils mit einer einzigen Öffnung 126 bzw. 130 zusammenwirken. Die Auflagerfläche 106 wirkt mit der Öffnung 126 so zusammen, daß die Öffnung 126 freigegeben ist und in der Kammer 114 mündet, wenn der Schieber sich in seiner Ruhestellung befindet oder er (bezüglich Fig. 3) nach links verstellt ist, und sie verschlossen ist, wenn der Schieber 100 nach rechts verstellt ist. In gleicher Weise wirkt die Auflagerfläche 108 mit der Öffnung 130 so zusammen, daß sie freigegeben ist und in den Hohlraum 114 mündet, wenn sich der Schieber in seiner Mittelposition befindet oder er bezüglich Fig. 3 nach rechts verstellt ist, und sie verschlossen ist, wenn der Schieber nach links verstellt ist. Die Leitung 120 ist mit der Leitung 128 über ein Rückschlagventil 201 verbunden, in gleicher Weise ist die Leitung 122 mit der Leitung 128' über ein Rückschlagventil 202 verbunden.
  • Wenn im normalen Betrieb der Unterschied zwischen den Drücken in den Kammern 14 und 16 des Stellmotors und damit in den Kammern 112 bzw. 110 gering ist, bleibt der Schieber 100 in der Mittelposition, und die Elektroventile 28 und 28' können über die Kammer 114 von der Hochdruckleitung 22 versorgt werden. Wenn z.B. das Elektroventil 28' erregt wird und die äußere Kraft eine Widerstandskraft ist, verstellt sich der Kolben 12 des Stellmotors unter der Wirkung der Druckzunahme in der Kammer 16 wie oben beschrieben nach links, wobei diese Druckzunahme auch zur Kammer 110 des Verteilers 50 übertragen wird. Daher verstellt sich der Schieber 100 nach rechts, und die Auflagerfläche 106 verschließt nun die Öffnung 126, während die Öffnung 130 freigegeben bleibt und die Versorgung des Elektroventils 28' erlaubt. Das Rückschlagventil 202 verhindert die Verbindung von unter Druck stehendem Fluid mit der Kammer 112 des Verteilers und der Kammer 14 des Stellmotors.
  • Wenn man das Elektroventil 28 erregt, um den Kolben des Stellmotors nach rechts zu verstellen, während eine äußere Antriebskraft auf die Stange des Kolbens aufgebracht ist, ist der Druck in der Kammer 16 größer als der Druck in der Kammer 14. Daher ist der Druck in der Kammer 110 größer als der Druck in der Kammer 112. Der Schieber 100 verstellt sich nach rechts, und die Auflagerfläche 106 verschließt die Öffnung l26 und unterbricht so die Versorgung des Elektroventils 28 mit unter Druck stehendem Fluid von der Leitung 22. Dagegen können das Elektroventil 28 und folglich die Kammer 14 über die Leitung 120 und das Rückschlagventil 201 versorgt werden. Solange der Druck in der Kammer 16 des Stellmotors größer als der Druck in der Kammer 14 ist, kann letztere mit unter Druck stehendem Fluid versorgt werden, das von der Kammer 16 stammt und nicht mehr von Hochdruckleitung 22, da das Ventil 52' wie oben beschrieben geschlossen bleibt.
  • Man kann in der Hochdruckleitung 22 ein Rückschlagventil 203 vorsehen, um zu verhindern, daß ein plötzlicher Druckanstieg in der Kammer 16 über die Leitungen 120 und 128 sowie die Öffnung 126 und die Kammer 114 zur hydraulischen Versorgungsvorrichtung 20, 26 übertragen wird, bevor der Schieber 100 sich verstellt hat. Auf diese Weise wird ein hydraulische Blockierung des Stellmotors gewährleistet. Gleichzeitig gewährleistet das Rückschlagventil 203 die hydraulische Blockierung des Stellmotors in dem Fall, in dem sich das Hochdruckversorgungssystem 20-26 in der Ruhestellung befindet oder ausgefallen ist.
  • Man hat auf diese Weise für einen doppelt wirkenden Stellmotor einen Steuerkreis gemäß der Erfindung mit einfachem und zuverlässigem Aufbau und ohne wesentliche Zusatzkosten geschaffen. In jedem Fall wird nämlich die Bewegung des Kolbens des Stellmotors von der Erregung eines einzigen Elektroventils 28 oder 28' gesteuert. Der Verteiler 50 erfaßt den Druckunterschied zwischen den Kammern 14 und 16 des Stellmotors, d.h. er erfaßt die Richtung der äußeren Kräfte, die auf die Stange des Stellmotors einwirken. In Abhängigkeit von der erfaßten Richtung erlaubt er entweder die Versorgung der Steuerkammer mit unter Druck stehendem Fluid durch die hydraulische Hochdruckversorgungsvorrichtung 20, 26, wenn die äußeren Kräfte entgegenwirkend oder gering sind, oder die Wiedergewinnung von unter Druck stehendem Fluid der gesteuerten Kammer, um es der Steuerkammer bereitszustellen, wenn die äußeren Kräfte Antriebskräfte sind. Auf diese Weise erzielt man eine Wiedergewinnung der Energie, die im anderen Falle im Niederdruckvorratsbehälter 25 verloren wäre, sowie eine Verminderung des Hydraulikfluidbedarfs des Steuerkreises.
  • Eine solche Vorrichtung kann in allen aktiven Hydrauliksystemen verwendet werden, d.h. in allen irreversiblen, eine Eigenenergiequelle verwendenden Systemen, um diese in Abhängigkeit von äußeren, auf sie einwirkenden Zuständen in reaktive Systeme umzuwandeln.

Claims (7)

1. Steuerkreis für einen doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotor, der aus einem mit einer Ausgangsstange (18) verbundenen, einen Zylinder in zwei Kammern (14, 16) trennenden Kolben (12) gebildet ist, mit einer Fluiddruckquelle (20, 26) und einem Verteilsystem (28, 28', 52, 52'), das abwechselnd entweder eine der Kammern oder die Steuerkammer mit der Fluiddruckquelle (20, 26) verbindet und die andere Kammer oder die gesteuerte Kammer mit einem Niederdruckfluidvorratsbehälter (25) verbindet, um die Bewegung des Kolbens (12) des Stellmotors (10) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Hilfskreis (50, 120, 122) enthält, um die Verbindung zwischen der gesteuerten Kammer und dem Vorratsbehälter (25) zu verbieten und die Verbindung zwischen der Steuerkammer und der Fluiddruckquelle (20, 26) zu unterbrechen, wenn der Fluiddruck in der gesteuerten Kammer einen vorbestimmten Wert erreicht.
2. Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskreis (50, 120, 122) die Verbindung zwischen der gesteuerten Kammer und der Steuerkammer ausbildet, wenn der Fluiddruck in der gesteuerten Kammer einen vorbestimmten Wert überschreitet.
3. Kreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert des Fluiddrucks in der gesteuerten Kammer eine Funktion des Wertes des Fluiddrucks in der Steuerkammer ist.
4. Kreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert des Fluiddrucks in der gesteuerten Kammer gleich dem Fluiddruck in der Steuerkammer ist, erhöht um den Druck, der zum Überwinden der von einer Rückstellfeder (116, 118) eines Verteilers (50) mit Schieber (100) ausgeübten Kraft ist.
5. Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskreis (50, 120, 122) einen Verteiler (50) mit Schieber (100) enthält, der zwischen der Fluiddruckquelle (20, 26) und dem Verteilsystem (28, 28', 52, 52') angeordnet ist.
6. Kreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (100) des Verteilers (50) im Verteiler eine Mittelkammer (114) und zwei Endkammern (110, 112) bestimmt.
7. Kreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkammern (110, 112) des Verteilers (50) über Leitungen (120, 122) mit den Kammern (14, 16) des Stellmotors (10) verbunden sind.
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