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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Steuerung von hydraulischen
Stellmotoren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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- Fig. 1 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden
hydraulischen Stellmotors nach dem Stand der Technik,
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- Fig. 2 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden
hydraulischen Stellmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
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- Fig. 3 ein theoretisches Schema eines Steuerkreises eines doppelt wirkenden
hydraulischen Stellmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In Fig. 2 ist ein Steuerkreis gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem zu den
Elementen aus Fig. 1 identische Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.