DK149989B - Hydraulisk forstaerker for en servomotor - Google Patents

Description

149989

Opfindelsen angår en hydraulisk forstærker for en servomotor, hvis motorledning over henholdsvis en en arbejdsventil indeholdende arbejdsledning og en en styreventil indeholdende styreledning kan forsynes med trykvæske, hvorved arbejds-5 ledningerne over en kontraventil er forbundet med en pumpe, og en styretrykgiver er i stand til at frembringe en trykdifferens i styreledningerne, med en retningsafhængigt arbejdende gliderventilanordning, hvis glider er belastet af to under forspænding stående neutralstillingsfjedre, som har 10 to med hver en styretrykledning forbundne aktiveringstrykkamre, og som til dannelse af arbejds- og styreventilerne har styreåbninger, som er anbragt således, at styreåbninger af en arbejdsventil og den tilhørende styreventil kan afdæk-kes samtidigt.

15 Ved en kendt forstærker af denne art (US-PS 3 561 488 - fig.

6) har styretrykgiveren to med hver en styreledning forbundne dyser, mellem hvilke en plade kan indstilles ved hjælp af en kraftaktiveret motor. Hver styreledning er endvidere over en fast drossel forbundet med pumpen, som sammen med den me-20 re eller mindre afdækkede dyse udgør en trykdeler. Mellem pumpen og de to arbejdsventiler er der koblet en trykreduceringsventil, som ifølge beskrivelsen skal gøre trykket bag reduceringsventilen lig med trykket i den til enhver tid virksomme styreledning, men skal også virke som kontraven-25 til. Med en sådan forstærker kan der ikke foretages mængdeproportional forstærkning, fordi en mængdeudmåling ikke er mulig med styretrykgiveren.

Det er endvidere kendt (DE-PS 12 71 553) at anvende en håndaktiveret styrepumpe som styretrykgiver. Herved aktiveres 30 ganske vist styre- og arbejdsventiler af det samme indstillingsorgan, men er anbragt i adskilte glidere og adskilt fra retningsventilen. Herved skal der imidlertid ske en regulering af trykket foran arbejdsventilen, enten ved anvendelse af en trykreguleringsventil eller af en regulerbar pumpe.

2 149989

Kendt er også en hydraulisk styreindretning, især til styring af køretøjer, (DE-OS 23 05 835, DE-OS 27 28 005), ved hvilken styreventilerne er udformet ens i styreledningerne og arbejdsventilerne i arbejdsledningerne, enten som fjeder-5 belastede kugleventiler eller som fjederbelastede gliderventiler. En styreledning kan ved hjælp af en styremængde-ind-stillingsanordning tilføres en valgbar trykvæskemængde, under hvis tryk styreventilen åbner i en forudbestemt grad.

Ved hjælp af en tryksammenligner-gliderventil opnås det sam-10 me tryk i den tilhørende arbejdsledning, således at også den tilsvarende arbejdsventil åbner proportionalt med styreventilen. Herved kræves dog en yderligere trykregulator i form af tryksammenligner-gliderventilen.

Formålet med opfindelsen er at angive en meget enkelt opbyg-15 get hydraulisk forstærker, med hvilken en indstillelig trykvæskemængde kan forstærkes proportionalt.

Opgaven løses ifølge opfindelsen ved, at styretrykgiveren er en håndaktiveret styrepumpe, at hver arbejdsledning over en kontraventil er forbundet med pumpen, og at hver styreled-20 ning er forbundet med pumpen over en spærreventil, der kun åbner, når den tilhørende styreledning har et i forhold til den anden styreledning lavere tryk, og hvis åbningstværsnit derved ændres proportionalt med den tilhørende styreventils åbningstværsnit eller er så stort, at det over den optræden-25 de trykfald er lille i sammenligning med pumpetrykket.

Ved denne forstærker tilføres servomotoren en trykvæskemængde, som er proportional med den ved hjælp af styrepumpen udmålte styremængde. En trykregulator eller tryksammenligner, som gør trykket foran arbejdsventilen lig med trykket foran 30 styreventilen, kan bortfalde. I stedet fås den proportionale forstærkning ved, at trykket foran styreventilen aftager med tiltagende styremængde efter en bestemt lovmæssighed, eller på grund af ubetydelige små trykfald i styrekredsen er til- 3 149989 nærmelsesvis lig med pumpetrykket/ som også hersker foran arbejdsventilen. På denne måde lykkes det at opnå en mængdeafhængig forsyning af servomotoren med en enkelt gliderventil og i øvrigt kun simple kontraventiler.

5 Ved en foretrukken udførelsesform er der sørget for, at hver spærreventil er en kontraventil. Sådanne kontraventiler fører til et i sammenligning med pumpetrykket meget lille trykfald.

Ved en anden udførelsesform er hver spærreventil anbragt i 10 en bag kontraventilen i en fra arbejdsledningerne afgrenende ledning og er i gliderventilanordningen dannet af styreåbninger således, at den spærrer i neutralstillingen og åbner samtidigt med den tilhørende styreventil. Denne spærreventil giver den ønskede lovmæssighed med hensyn til trykket foran 15 styreventilen, som fører til en konstant forstærkning. Herved udnyttes den i den til enhver tid ikke benyttede ar-bejdsledning anbragte kontraventil til at tilføre styreledningen trykvæske.

Gunstigt er det herved, når spærreventil og styreventil er 20 udformet ens i gliderventilanordningen. Dermed fås i spærreventil og styreventil til enhver tid det samme trykfald.

Ved en foretrukken udførelsesform er der sørget for, at der i gliderventilanordningen mellem en med en motorledning forbundet ringnot og en med en arbejdsledning forbundet ringnot 25 er anbragt en ribbe, som kun er ubetydeligt bredere end de på en fælles omkreds liggende styreåbninger af en arbejds-ventil og af den tilhørende styreventil og afdækker disse i neutralstillingen. Styreventil-styreåbningerne forbindes derfor, alt efter gliderens forskydningsretning, med servo-30 motoren eller med arbejdsledningen, således at i det første tilfælde fremkommer styreventilen og i det andet tilfælde spærreventilen.

4 149989

Endvidere kan styreåbningerne være udformet af lige store huller i glideren og foreligge i dobbelt så stort antal ved arbejdsventilen som ved styreventilen. Dette giver særlig enkle og let overskuelige forhold. Især kan fire arbejdsven-5 til-styreåbninger og to styreventil-styreåbninger let anbringes på en omkreds.

Endvidere kan en indstillingsdrossel være anbragt i serie med spærreventilen. Hermed kan mængdeforstærkningens linearitet i den øvre ende af forstærkningskarakteristikken for-10 bedres.

Kontraventilerne er formålstjenligt belastet af en fjeder.

Denne fjeder kan være dimensioneret svag for at undgå utilladeligt store trykfald, men sikrer, at kontraventilerne lukker sikkert i hvilestillingen.

15 Herved kan kontraventilernes fjedre også være indstillelige.

Herved kan der ikke kun generelt foretages en tilpasning af ventilerne til hinanden, men en forbedring af lineariteten i den nedre ende af forstærkningskarakteristikken kan også opnås.

20 Hver styreledning kan over en hen imod denne åbnende kontraventil være forbundet med tanken. Derved kan styrepumpen også anvendes som pumpe for nøddrift.

Med særlig fordel er pumpen i gliderens neutralstilling forbundet med tanken. Dermed holdes pumpens ydelse lille, ind-25 til et styretryk opbygges ved hjælp af styrepumpen, uden at der anvendes en trykafhængig reguleret pumpe.

især kan styrepumpen have en mellem pumpe og tank anbragt kortslutningsventil, som lukker i afhængighed af aktiveringen af håndbetjeningsorganet. Så snart styrepumpen aktive-30 res, drosles kortslutningsvejen, således at det ønskede ar-bejdstryk kan opbygges.

5 149989

Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af på tegningen viste udførelseseksempler, der viser i fig. 1 et diagram af en første udførelsesform af en hydraulisk forstærker, 5 fig. 2 et snit gennem den anvendte gliderventil og fig. 3 diagrammet af en anden udførelsesform.

Ifølge fig. 1 leverer en pumpe 1, som kan drives af en motor 2, trykvæske med et tryk P0 fra en tank 3 til en servomotor 4. En overtryksventil 6 kan reagere, hvis trykket skulle 10 blive for stort. Fra et forgreningspunkt 7 udgår to arbejds-ledninger 8 og 9, i hvilke der er anbragt en fjederbelastet kontraventil 10 og 11. De munder ud i hver en ringnot 12 og 13 af en gliderventilanordning 14, der har en første ar-bejdsventil 15, som forbinder arbejdsledningen 8 med servo-15 motorens ene trykrum 17 over en motorledning 16, og en anden arbejdsventil 18, som forbinder arbejdsledningen 9 med ser-vomotorens 4 andet trykrum 20 over en anden motorledning 19.

Alt efter forskydningsretning af gliderventilanordningens 14 glider 21 er så den anden motorledning 19 forbundet med tan-20 ken 3 over en ringnot 22 og en tankledning 23.

Som mængdeindstillingsanordning tjener en styrepumpe 24, som kan aktiveres ved hjælp af et rat 25 og er forbundet med to styreledninger 26 og 27. Styreledningen 26 er over en hen imod denne åbnende kontraventil 28 og styreledningen 27 over 25 en kontraventil 29 tilsluttet tanken. Begge styreledninger fører til et aktiveringstrykkammer 30 og 31 ved enderne af glideren 21, hvor også en neutralstillingsfjeder 32 og 33 er anbragt. Fra aktiveringstrykrummet 30 fører en forbindelse til en spærreventil 34 og en styreventil 35. Fra aktive-30 ringstrykkammeret 31 fører en forbindelse til en spærreven til 36 og til en styreventil 37.

149989 6

Som fig. 2 mere nøjagtigt viser, er glideren 21 anbragt i et hus 38. Neutralstillingsfjedrene 32 og 33 understøttes til enhver tid på en skive 39 og 40, som atter kan ligge an mod en aftrapning 41 og 42 i huset. På denne måde har disse fje-5 dre en defineret forspænding. Mellem ringnoten 12 og den med motorledningen forbundne ringnot 43 befinder der sig en ribbe 44, som i neutralstillingen overdækker arbejdsventil-sty-reåbninger 45 ved enden af en forbindelseskanal 46 og styre-ventil-styreåbninger 47 ved enden af en forbindelseskanal 10 48, hvorved de nævnte styreåbninger ligger på en omkreds og overstyres af en fælles styrekant 49. Ved samvirken af styreåbningerne 47 med styrekanten 50 på den anden side af ribben 44 fremkommer spærreventilen 34. På lignende måde overdækker en ribbe 51, som er anbragt mellem ringnoten 13 og 1.5 den med motorledningen 19 forbundne ringnot 52, arbejdsven-til-styreåbninger 53 ved enden af en forbindelseskanal 54 og styreventil-styreåbninger 55 ved enden af en forbindelseskanal 56. Også her ligger styreåbningérne på en omkreds og overstyres af en fælles styrekant 57 på den ene side af rib-20 ben 51 til dannelse af arbejdsventilen 18 og styreventilen 37. Ved en bevægelse af glideren 21 i den anden retning overstyres styreventil-styreåbningerne 55 af styrekanten 58 til dannelse af spærreventilen 36. Formålstjenligt er der på en omkreds anbragt to styreventil-styreåbninger og fire ar-25 bejdsventil-styreåbninger af samme størrelse.

Med styrepumpen er en kortslutningsventil 59 forbundet, som ligger i en kortslutningsvej 60 mellem pumpeudgangen 7 og tanken 3. Denne kortslutningsventil står åben, når rattet 25 ikke drejes. Den lukker, når rattet 25 til afgivelse af en 30 styremængde drejes af styrepumpen 24, og åbner igen, når drejningen er afsluttet. Herved kan åbningstværsnittet straks ved aktiveringen fuldstændig lukke eller med stigende drejningshastighed efterhånden lukke.

Det antages, at håndbetjeningsorganet 25 i driften drejes 7 149989 således, at styrepumpen 24 leverer trykvæske fra styreledningen 27 til styreledningen 26, dvs. i sidstnævnte hersker der et højere tryk end i styreledningen 27. Samtidig lukkes kortslutningsventilen 59, således at pumpetrykket P0 opbyg-5 ges. Så snart trykdifferensen på styrepumpen 24 overskrider værdien ΔΡ3, som er nødvendig for at overvinde neutralstillingsfjederens 33 forspænding, bevæger glideren 21 sig mod højre, hvorved først styreventilen 35 og arbejdsventilen 15 åbner, og umiddelbart derpå frigives tilbageløbet til tanken 10 3. Samtidig åbner spærreventilen 36. Nu fås en arbejdsstrøm fra pumpen 1 over kontraventilen 10 til ringnoten 12 og videre over arbejdsventilen 15 til servomotoren 4. Samtidig fås en styrestrøm fra pumpen 1 over kontraventilen 11, spærreventilen 36, styrepumpen 24 og styreledningen 26 til akti-15 veringstrykrummet 30 og videre over styreventilen 35 til servomotoren.

Trykfaldene -ώρ] over kontraventilerne 10 og 11 samt trykopbygningen + ώ>Ρ3 i styrepumpen 24 kan man med hensyn til pumpetrykket PQ se bort fra. Disse værdier kan ved et pumpe-20 tryk på 100 bar ligge under en bar. Derimod kan man ikke se bort fra trykfaldet -AP2 over spærreventilen 36. Da denne spærreventil skal have den samme opbygning som styreventilen 35, og der som følge deraf optræder det samme trykfald på begge, indstilles i aktiveringstrykkammeret 30 et styretryk 25 Ps, som med hensyn til trykket Pa i ringnoten 12 er dimensi oneret således, at trykfaldet over styreventilen 35 er halvt så stort som trykfaldet over arbejdsventilen 15. Tager man endvidere hensyn til, at åbningstvarsnittet ved arbejdsventilen er dobbelt så stort som åbningstværsnittet ved styre-30 ventilen, så fås et forstærkningsforhold på 3,83:1, som næsten forbliver konstant over det samlede udstyringsområde.

I nødstyringsdrift, hvis pumpen 1 svigter, kan servomotoren 4 ved aktivering af rattet 25, dog med et større antal omdrejninger, indstilles.

149989 δ

Ved udførelsesformen i fig. 3 er der for tilsvarende dele anvendt med 100 forhøjede henvisningstegn i forhold til fig.

1 og 2. En væsentlig forskel består i, at forgreningspunktet 7 ikke kun er forbundet med arbejdsledningerne 108 og 109 5 over kontraventilerne 110 og 111, men desuden med styreledningerne 126 og 127 over som spærreventiler tjenende kontraventiler 166 og 167. Desuden er kontraventilernes 110, 111, 166 og 167 fjedre 168 - 171 indstillelige. Endvidere er der i serie med kontraventilen 166 koblet en indstillelig dros-10 sel 172 og i serie med kontraventilen 167 en indstillelig drossel 173. Ved indstilling af fjedrene 168 - 171 kan forstærkningskarakteristikken korrigeres i den nedre ende, ved indstilling af droslerne 172 og 173 i den øvre ende.

En yderligere forskel består i, at der er anvendt en simpel 15 håndpumpe 124, og pumpeudgangen er over en kortslutningsledning 160 med en kortslutningsventil 161 i gliderventilen 114 forbundet med tanken 3. Til dette formål arbejder styreåbninger 162, der er forbundet med tankreturledninger 163, sammen med en ringnot 164, som er forbundet med pumpen. Den-20 ne kortslutningsventil 161 lukker, så snart glideren 121 bevæger sig ud af sin neutralstilling.

Også her antages det, at i drift frembringes et tryk ^ P3 ved hjælp af styrepumpen 124, ved hjælp af hvilket glideren 121 forskydes mod højre. Så flyder en arbejdsstrøm fra pum-25 pen 101 over kontraventilen 110 til ringnoten 112 og videre over arbejdsventilen 115 til servomotoren 104. Samtidig fås en styrestrøm fra pumpen 101 over kontraventilen 167, styrepumpen 124 til aktiveringstrykrummet 130 og videre over styreventilen 135 til servomotoren. Da herved trykfaldene -ΔΡ1 30 over kontraventilen 110 og -<&P4 over kontraventilen 167 samt trykopbygningen ΔΡ3 ved styrepumpen er meget små i forhold til pumpetrykket P0, fx ved P© = 100 bar ligger i størrelsesordenen 1 bar eller derunder, er styretrykket Ps i aktiveringstrykrummet 130 omtrent lig med arbejdstrykket Pa 9 149989 i ringnoten 112, således at ved fire arbejdskreds-styreåb-ninger og to styrekreds-styreåbninger fås et forstærknings-forhold på 3:1. Trykket Pg kan også gøres nøjagtigt lig med trykket Pa, når der ved indstilling af kontraventilernes 5 fjedre sørges for, at -Δρ4 + A P3 = api.

I stedet for kortslutningsventilerne 59, 161 kan der også anvendes en trykafhængig styret pumpe.

Claims (7)

149989

1. Hydraulisk forstærker for en servomotor (4)f hvis motorledning (16) over henholdsvis en en arbejdsventil (15f 18) indeholdende arbejdsledning (8, 9; 108, 109) og en en styreventil (35, 37) indeholdende styreledning 5 (26, 27; 126, 127) kan forsynes med trykvæske, hvorved arbejdsledningerne over en kontraventil (10, 11; 110, 111. er forbundet med en pumpe (1; 101), og en styre-trykgiver (24; 124) er i stand til at frembringe en trykdifferens i styreledningerne, med en retningsafhæn-10 gigt arbejdende gliderventilanordning (14), hvis glider (21) er belastet af to under forspænding stående neutralstillingsfjedre (32, 33), som har to med hver en styretrykledning forbundne aktiveringstrykkamre (30, 31), og som til dannelse af arbejde- og styreventilerne 15 (15,18; 35, 37) har styreåbninger, der er anbragt så ledes, at styreåbninger af en arbejdsventil og den tilhørende styreventil kan afdækkes samtidigt, kendetegnet ved, at styretrykgiveren er en håndaktiveret styrepumpe (24; 124), at hver arbejdsledning (8, 20 9; 108, 109) over en kontraventil (10, 11; 110, 111) er forbundet med pumpen (1; 101), og at hver styreledning (26, 27; 126, 127) er forbundet med pumpen over en spærreventil (34, 36; 166, 167), der kun åbner, når den tilhørende styreledning har et i forhold til den anden 25 styreledning lavere tryk, og hvis åbningstværsnit der ved ændres proportionalt med den tilhørende styreventils (35, 37) åbningstværsnit eller er så stort, at det over den optrædende trykfald er lille i sammenligning med pumpetrykket.

2. Forstærker ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver spærreventil er en kontraventil (166, 167). 149989

3. Forstærker ifølge krav 1,kendetegnet ved, at hver spærreventil (34, 36) er anbragt i en bag kon-traventilen (10, 11) i en fra arbejdsledningerne (8, 9) afgrenende ledning og er i gliderventilanordningen (14) 5 dannet af styreåbninger således, at den spærrer i neu tralstillingen og åbner samtidigt med den tilhørende styreventil (35, 37).

4. Forstærker ifølge krav 3,kendetegnet ved, at spærreventil (34, 36) og styreventil (35, 37) er ud- 10 formet ens i gliderventilanordningen (14).

5. Forstærker ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at der i gliderventilanordningen (14) mellem en med en motorledning (16, 19) forbundet ringnot (43, 52) og en med en arbejdsledning (8, 9) forbun- 15 det ringnot (12, 13) er anbragt en ribbe (44, 51), som kun er ubetydeligt bredere end de på en fælles omkreds liggende styreåbninger (45, 47, 53, 55) af en arbejds-ventil (15, 18) og af den tilhørende styreventil (35, 37. og afdækker disse i neutralstillingen.

6. Forstærker ifølge et af kravene 1-5,kendeteg net ved, at styreåbningerne (45, 47, 53, 55) er udformet af lige store huller i glideren (21) og foreligger i dobbelt så stort antal ved arbejdsventilen (15, 18) som ved styreventilen (35, 37).

7. Forstærker ifølge et af kravene 1-6, kendeteg net v e d, at en indstillingsdrossel (172, 173) er anbragt i serie med spærreventilen (166, 167). 1 Forstærker ifølge et af kravene 1-7, kendetegne t v e d, at kontraventilerne (10, 11; 110, 111, 30 166, 167) er belastet af en fjeder.