DE3729898A1 - Hydraulischer stellantrieb - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stellantrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mit derartigen bekannten Stellantrieben ist es möglich, den Arbeits- bzw. Gleichlaufzylinder exakt zu positio­ nieren, wobei als Steuermittel im allgemeinen mehrere Wegeventile Verwendung finden. Diese müssen infolge ihrer speziellen Bauweise exakt bearbeitet sein, was hohe Fertigungskosten verursacht. Außer­ dem arbeiten solche Steuermittel für bestimmte Anwendungsfälle häufig nicht schnell genug.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße hydraulische Stellantrieb mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er durch die Verwendung einfachster Ventile nicht nur billig ist, sondern auch sehr schnell arbeitet. Infolge dessen eignet er sich für spezielle Fälle, z. B. bei einer Vorder- oder Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge, besonders gut.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt hydrau­ lische Stellantriebe in vereinfachter und schematischer Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Pumpe 10 saugt aus einem Behälter 11 Druckmittel an und ver­ drängt dieses in eine Leitung 12, die zu einem Druckspeicher 13 führt. Von der Leitung 12 zweigt eine Leitung 14 ab, in welche ein Filter 15 eingebaut ist. Die Leitung 14 mündet an einem Rückschlag­ ventil 16, das einen Stößel 17 hat, welcher sich an eine Platte 18 anlegt. Vom Rückschlagventil 16 führt die Leitung 14 weiter und mün­ det in eine Leitung 20, die in den Druckraum 21 eines Gleichlauf­ zylinders 22 eindringt. In diesem ist ein Kolben 23 dicht gleitend geführt, der zwei nach außen dringende Kolbenstange 24, 25 hat, an welche induktive Weggeber 26, 27 angeschlossen sind. Von den Weg­ gebern 26, 27 führen elektrische Leitungen 28, 29 zu einem elektro­ nischen Bordrechner und Steuergerät 30, welches also die Istwerte der Kolbenstellung 23 erhält.

In der Leitung 14 ist zwischen dem Rückschlagventil 16, auf das im Schließsinn noch eine Feder 16 A einwirkt, ein Rückschlagventil 31 angeordnet, das sich in Richtung vom Rückschlagventil zum Gleich­ laufzylinder hin zu Öffnen vermag. An der Platte 18 stützt sich weiterhin der Stößel 32 eines Rückschlagventils 33 ab, das genauso ausgebildet ist, wie das Rückschlagventil 16. An seinem Ventilsitz mündet eine Leitung 34, die von einer Leitung 35 ausgeht, welche in den anderen Druckraum 36 des Gleichlaufzylinders 22 mündet. Auf den Kopf 33 des Rückschlagventils 31 wirkt wiederum eine Druckfeder 33 A im Schließsinn ein. Die Platte 18 - es kann auch ein Kolben oder eine Scheibe sein - wird entgegen der Kraft einer Feder 38 von einem Proportionalmagneten 39 betätigt, wodurch die Rückschlagventile 16, 33 von ihren Sitzen abgehoben werden. Vom Proportionalmagneten 39 führt eine elektrische Leitung 40 zu einem elektronischen Regelgerät 41. An den Proportionalmagneten 39 ist ein Weggeber 42 ange­ schlossen, der über eine elektrische Leitung 43 Signale zum Regel­ gerät 41 sendet.

Vom Regelgerät 41 führt eine elektrische Leitung 45 zu einem zweiten Proportionalmagneten 46 eines Steuergeräts 47, das wiederum genauso aufgebaut ist wie das Steuergerät 37. An den Proportionalmagneten 46 ist ein Weggeber 48 angeschlossen, von dem eine elektrische Leitung 49 wieder zum Regelgerät 41 führt. An der Platte 50 stützen sich wiederum zwei Stößel 51, 52 von Rückschlagventilen 53, 54 ab, auf die wiederum Druckfedern 55, 56 im Schließsinn einwirken. Auf die Platte 50 wirkt ebenfalls eine Feder 57 entgegen der Kraft des Pro­ portionalmagneten 46 ein. Am Kopf des Rückschlagventils 53 mündet eine Leitung 59, die von der Leitung 14 ausgeht.

Die vom Druckraum 21 des Gleichlaufzylinders 22 ausgehende Leitung 20 führt zum Rückschlagventil 54 und führt über dieses als Leitung 58 zum Behälter 11. In die Leitung 58 mündet hinter dem Rückschlag­ ventil 54 eine Leitung 59, die vom Rückschlagventil 33 ausgeht. In der Leitung 35 ist zwischen dem Rückschlagventil 53 und der Mündung der Leitung 34 in die Leitung 35 noch ein Rückschlagventil 60 ange­ ordnet, das sich in Richtung vom Rückschlagventil 53 zum Druckraum 36 zu öffnen vermag.

Wie bereits oben erwähnt, erhält das elektronische Steuergerät 30 die Istwerte von der Stellung des Gleichlaufzylinders 22. In das Gerät 30 werden vom Regelgerät 41 Fehlermeldungen von den Steuer­ geräten 37 und 47 (Ventilregler) eingegeben, während vom Steuergerät 30 die Sollwerte an das Regelgerät 51 eingespeist werden. Die beiden Geräte 30, 41 stehen somit ständig miteinander in Verbindung, womit bezweckt wird, daß sich die Istwerte des Gleichlaufzylinders 22 an die Sollwerte annähern.

An die Leitung 12 ist über eine Leitung 61 ein Speicherladeventil 62 angeschlossen. Außerdem ist an die Leitung 58 in den Rücklauf noch ein Filter 63 eingesetzt. Die Pumpe 10 wird vorzugsweise von der Brennkraftmaschine 64 eines Fahrzeugs angetrieben, die beschriebene Einrichtung dient in diesem Fall als Stellantrieb für eine Hinter­ achslenkung des Fahrzeugs.

Bei Versorgungsspannung Null sind die Rückschlagventile 16, 31, 53, 54 geschlossen, der Gleichlaufzylinder 22 ist hydraulisch einge­ spannt und es wird keine Bewegung ausgeführt. Ist das Fahrzeug fahr­ bereit, werden die Proportionalmagnete 39, 46 mit Steuerspannung versorgt. Soll nun beispielsweise der Kolben 23 nach links ausge­ fahren werden, dann wird der Proportionalmagnet 46 angesteuert, worauf er über die Platte 50 die Rückschlagventile 53, 54 öffnet. Nun kann von der Pumpe gefördertes Druckmittel über die Leitungen 12, 14, 59, das geöffnete Rückschlagventil 53 und die Leitung 35 über das sich öffnende Rückschlagventil 60 in den Druckraum 36 ein­ dringen. Die Leitung 34 ist durch das geschlossene Rückschlagventil 31 versperrt. Aus dem Druckraum 21 kann Druckmittel über die Leitung 20, das geöffnete Rückschlagventil 54 und die Leitung 58 zum Behälter zurückströmen. Die Positionen des Gleichlaufzylinders und des Steuergeräts 57 werden den Steuer- bzw. Regelgeräten 30, 41 ein­ gegeben. Ist ein bestimmter Sollwert erreicht, so wird der Propor­ tionalmagnet 46 entregt, die Rückschlagventile 53, 54 schließen sich, der Gleichlaufzylinder ist wieder hydraulisch verriegelt.

Soll sich der Kolben 23 in der entgegengesetzten Richtung bewegen, so wird der Proportionalmagnet 39 erregt, worauf er die Rückschlag­ ventile 16, 31 öffnen. Druckmittel kann nun über die Leitung 14 und das geöffnete Rückschlagventil 16 und das sich öffnende Rückschlag­ ventil 31 in die Leitung 20 und von da in den Druckraum 21 ein­ dringen. Aus dem Druckraum 36 fließt das Druckmittel ab und kann über die Leitung 34, das geöffnete Rückschlagventil 33 sowie über die Leitungen 59 und 58 zum Behälter gelangen. Ist der neue Sollwert erreicht, dann wird der Proportionalmagnet 39 wiederum erregt, so daß sich die Rückschlagventile 16, 31 schließen. Auf diese Weise er­ hält man eine einfache, exakte Steuerung des Gleichlaufzylinders 22. Der Druckspeicher 13 dient als kurzfristig verfügbare Druckmittel­ quelle, damit die maximale Zylindergeschwindigkeiten erreicht werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gleicht wieder weitgehend dem­ jenigen nach Fig. 1, zeigt jedoch einige Abwandlungen. Hierzu gehört ein Fluidwandler 70, an dessen Eingang 70 A eine Leitung 71 herangeführt ist, die von der Leitung 59 ausgeht, welche nunmehr einen Fortsatz 59 A hat, der an einem Drucksensor 72 endet. Auf diesen wird weiter unten eingegangen.

Die Proportionalmagnete 39, 46 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind nun ersetzt durch Hydraulikkolben 73, 74, denen wie­ derum die Weggeber 42, 48 mit ihren Leitungen 43, 49 zugeordnet sind, welche zum Regelgerät 41 führen. Von diesem führt außerdem eine Leitung 75 zur Spule 70 B des Fluidwandlers 70, der von bekann­ ter Bauart ist, insbesondere ein Servoventil. Vom Ausgang 70 C des Fluidwandlers führen zwei Hydraulikleitungen 76, 77 zu den Hydraulikkolben 73, 74.

Der einzige funktionelle Unterschied gegenüber dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 besteht darin, daß nun zum Betätigen des Gleich­ laufzylinders 22 der Fluidwandler 70 ein entsprechendes Signal er­ hält, wodurch entweder die Leitung 76 oder Leitung 77 mit Druck­ mittel beaufschlagt wird, das durch die Leitung 71 dem Fluidwandler zufließt. Dadurch werden nun die Rückschlagventile 16, 31 bzw. 53, 54 betätigt - aber eben jetzt hydraulisch anstatt wie beim obigen Ausführungsbeispiel elektrisch.

Sollte im Hydrauliknetz ein Druckabfall stattfinden, z. B. durch einen Rohrbruch, so gibt der Drucksensor 72 ein entsprechendes Signal. Von diesem führt eine elektrische Leitung 78 zum elek­ tronischen Steuergerät 30, das nun den Fluidwandler 70 so ansteuert, daß dieser für einen geringen Differenzdruck an den Rückschlag­ ventilen sorgt. Uber die diesen zugeordneten Federn werden die Steuerelemente in Richtung Wegsensor bewegt, und die steuerbaren Rückschlagventile schließen sich.

Auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist nur kurz eingegangen, da es aus den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen leicht ver­ ständlich ist. Die Steuerung der Druckräume 21, 36 am Gleichlauf­ zylinder ist etwas vereinfacht. Sie besteht nunmehr im wesentlichen aus einem jedem Druckraum zugeordneten einzigen Rückschlagventil 80 bzw. 81, die wiederum über proportionale elektrische Stellglieder 82, 83 betätigt werden. Jedem Druckraum ist außerdem ein Schalt­ ventil 84, 85 zugeordnet, welche Ventile ebenfalls wieder über Pro­ portionalmagnete 86, 87 betätigt werden. Die Stellung der Stell­ glieder 82, 83 wird wiederum wie bei den vorhergehenden Ausführungs­ beispielen über Weggeber 88, 89 dem elektronischen Steuergerät ein­ gegeben. Die Rückschlagventile 80, 81 weisen jeweils nur ein Schließglied 80 A, 81 A auf, die über entsprechende Stößel von Stell­ gliedern 82, 83 sinngemäß gesteuert werden. Diese sinngemäße Steue­ rung ergibt sich auch für die Ventile 84, 85.

Claims (5)

1. Hydraulischer Stellantrieb für die Achslenkung, insbesondere Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem von einer Pumpe (10) über Steuermittel versorgten, doppeltwirkenden Gleichlauf­ zylinder (22), dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit Weggebern (26, 27) zusammenwirkt, welche die Stellung der Kolbenstange (24) des Gleichlaufzylinders einem elektronischen Steuergerät (30, 41) signalisieren, das über Ist-Sollwert-Vergleich die Steuermittel betätigt, daß jeder Druckkammer (21, 36) des Gleichlaufzylinders zwei über jeweils ein Betätigungsglied (39, 46) und jeweils abwechselnd geschaltete Rückschlagventile (16, 31; 53, 54) zuge­ ordnet sind, deren Stellung über Wegaufnehmer (42, 48) ebenfalls dem Steuergerät (30, 41) signalisiert werden und daß die Betätigungs­ glieder (39, 46) der Rückschlagventile mindestens mittelbar eben­ falls vom Steuergerät ansteuerbar sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück­ schlagventile (17, 31; 53, 54) über an einer Platte (18, 50) an­ liegenden Stößel (17, 32; 51, 52) betätigbar sind, daß die Betäti­ gungsglieder Proportionalmagnete (39, 46) sind, die auf diese Platten einwirken und daß auf die Platten entgegen der Betätigungs­ glieder jeweils eine Druckfeder (38, 57) einwirkt.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück­ schlagventile (17, 31; 53, 54) über an einer Platte (18, 50) an­ liegende Stößel (17, 32; 51, 52) betätigbar sind, daß die Betä­ tigungsglieder Hydraulikkolben (39, 46) sind, die auf diese Platten einwirken und daß auf die Platten entgegen der Betätigungsglieder jeweils eine Druckfeder (38, 57) einwirkt.

4. Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Druckräumen (21, 36) des Gleichlaufzylinders (22) ablaufverhindernde Rückschlagventile (31, 60) zugeordnet sind.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ tronische Steuergerät (30, 41) einen Rechner aufweist, dessen elek­ tronisches Eingangssignal (Ist-Wert des Gleichlaufzylinders) als Sollwert auf einen die Ventile betätigenden Positionsregler (41) einwirkt.