DK151324B - Hydrostatisk kraftstyreanlaeg - Google Patents

Description

151324

Opfindelsen angår et hydrostatisk kraftstyreanlæg, der omfatter to mekanisk sammenkoblede, enkeltvirkende, hydrauliske cylinderaktivatorer, som hver har et stempel og en stempelstang i en cylinder, hvilket stempel adskiller et hovedkam- 5 mer fra et første tilbageføringskamme^ og en retnings-styre-ventil, der selektivt styrer strømmen af hydraulisk fluidum fra en forsyningspumpe til hovedkamrene, og to hydrauliske styreledninger, der strækker sig fra en manuelt styret udmålingspumpe til styreventilen, som reagerer over for tryk-10 forskelle mellem de to styreledninger, og tilbageføringsfor bindelser fra de første tilbageføringskamre hørende til de to cylinderaktivatorer, henholdsvis til de to styreledninger.

Et sådant anlæg er beskrevet i US patentskrift nr. 3.556.242.

Kredsløbet er her adskilt fra styrekredsløbet. Andre kendte 15 anlæg, såsom det i US patentskrift nr., 4.161.865 beskrevne, anvender dobbeltvirkende cylinderaktivatorer, og tilbageføringskamrene er dannet i stempelstængerne, som er hule. Imidlertid angår nærværende opfindelse den art anlæg, som benytter sammenkoblede, enkeltvirkende cylinderaktivatorer.

20

Brugen af hydrauliske styrecylindre til at styre indstillingen af de styrende hjul på et køretøj, specielt køretøjer af den art, der færdes uden for vejene, er almindeligt. Når der anvendes sammenkoblede cylindre, binder den mekaniske 25 sammenkobling normalt de to styrearme sammen på en sådan måde, at det udvendige hjul får en større drejeradius end det indvendige hjul. Eftersom det også er almindelig praksis at forbinde styrecylindrene med forlængelser af styrearmene, kommer cylindrene ud for forskelle i stempelhastigheder under en styre-30 cyklus. Når det hydrauliske tilbageføringssignal kommer fra et af kamrene hørende til en cylinder, kan enhver mærkbar forskel i stempelhastigheder blive skadelige for styringen af køretøjet. De to hovedproblemer med uens stempelhastigheder er en stigning i det indvendigetryk i anlægget og en forøgelse 35 af den kraft, der behøves til styring af køretøjet.

Formålet med opfindelsen er at eliminere disse problemer og især at tilvejebringe et anlæg med konstant volumentilbage 2 151324 føringskompensation, men som ikke desto mindre stadig er af enkel opbygning.

Anlægget ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at hver g cylinderaktivator også har et andet tilbageføringskammer på den modsatte side af stemplet i forhold til det første tilbage-' føringskammer, hvilket andet tilbageføringskammer hørende til den første cylinderaktivator er forbundet med den anden styreledning, og hvilket andet tilbageføringskammer hørende 10 til den anden cylinderaktivator er forbundet med den første styreledning, hvorhos alle tilbageføringskamrene har i det mindste tilnærmelsesvis lige store tværsnitsarealer. Eftersom tilbageføringsstrømmen i hver styreledning omfatter en komponent fra hver cylinderaktivator, vil forskellige stempel-15 hastigheder ikke føre til uens tilbageføringsstrømme, og indre trykstigninger vil ikke fremkomme.

Fordelagtige udviklinger af opfindelsen er angivet i de afhængige krav.

20 y

Opfindelsen vil blive beskrevet nærmere ved hjælp af et eksempel under henvisning til den ledsagende tegning, hvor fig. 1 skematisk viser et hydrostatisk kraftstyreanlæg med konstant volumentilbageføringskompensation, fig. 2 et tværsnit gennem en af styrecylindrene afbildet i fig. 1 visende et hovedkammer og to tilbageføringskamre, og 30 fig. 3 et snit langs linien 3-3 i fig. 2 set fra enden.

I fig. 1-3 er der vist et hydrostatisk kraftstyreanlæg 10, som har en konstant volumentilbageføringskompensation. Styre-3 5 anlægget 10 har to hydrauliske cylindre, henholdsvis 12 og 13, som hver har et stempelhoved 14 og 15 med en tilhørende hul stempelstang 16 og 17, der er anbragt bevægelig i et 3 151324 cylinderhus, henholdsvis 18 og 19. Et stationært aflangt rørformet organ .20 og 21 findes også i hvert af husene 18 og 19, og begge samvirker med de respektive stempelhoveder 14 og 15 og stempelstængerne 16 og 17 om at danne tre indre flui-5 dumkamre (se fig. 2 og 3).

De tre kamre i hver af cylindrene 12 og 13 bliver herefter betegnet som hovedkamrene 22 og 23, de første tilbageføringskamre 24 og 25 og de andre tilbageføringskamre, henholdsvis 10 26 og 27. Arbejdsvolumenet i tilbageføringskamrene 24 og 26 i den første cylinder 12 vil i dette tilfælde normalt være lig med arbejdsvolumenet i tilbageføringskamrene 25 og 27 i den anden cylinder 13.

15

En udvendig ende 28 og 29 af hver af stempelstængerne 16 og 17 er forbundet med den ene ende af bærearmene, henholdsvis 30 og 31, som svinger omkring et punkt, henholdsvis 32 og 33. Bærearmene 30 og 31 er indbyrdes forbundne med et mekanisk led 34. Fortrinsvis er det mekaniske led 34 forbundet med 20 bærearmene 30 og 31 på den modsatte side af omdrejningspunkterne 32 og 33 i forhold til, hvor stempelstængerne 16 og 17 er forbundet. Bærearmene 30 og 31 danner sammen med det mekaniske led 34 det, som er almindeligt kendt som en Ackerman- 1edforbindelse. Et par styrbare hjul 36 og 37 er også forbundet 2 5 med bærearmene , henholdsvis 30 og 31 på almindelig kendt måde.

Fluidum til aktivering af de hydrauliske cylindre 12 og 13 indeholdes i et reservoir 38. En forsyningspumpe 39, som er fluidumforbundet med reservoiret 38, tilfører fluidum under tryk gennem en kanal 40 til en styreventil 42. Styreventilen 42, som fortrinsvis er en fire-vejs tre-stillingsretnings-styreventil, har et bevægeligt ventilorgan 44, der aktiveres ved trykforskelle. Når dette bevægelige ventilorgan 44 bliver

ύ O

flyttet i styreventilen 42, bliver det ..indkommende tryksatte fluidum sendt til et. af hovedkamrene 22 eller 23 gennem fluidumkanalerne 46 eller 47. Yderligere fluidumkanaler 48 og 49 krydsforbinder det første tilbageføringskammer 24 i 4 151324 27 i den anden cylinder 13, henholdsvis det andet tilbageføringskammer 26 i den første cylinder 12 med det første tilbageføringskammer 25 i den anden cylinder 13. Denne fremgangsmåde til krydsforbinding af de to cylindre 12 og 13 muliggør 5 lige store arealforskydninger mellem de to cylindre og eliminerer derved tryksvingninger i anlægget 10.

De to kanaler 48 og 49 er yderligere forbundet indbyrdes med fluidumkanaler 50 og 51, mellem hvilke en målepumpe 52 og 10 styreventilen 42 er anbragt. Målepumpen 52 kan aktiveres af et manuelt betjenbart styreelement 54, såsom et rat. Når måle- pumpen 52, som fortrinsvis er en to-vejs målepumpe, bliver aktiveret, bliver der skabt en trykdifferens mellem kanalerne 50 og 51. Denne trykdifferens mærkes af den trykfølsomme ak-15 tivermgsdel i styreventilen 42 via fluidumkanalerne 56 og 57, som forbinder fluidumkanalerne 50 og 51. En trykdifferens, der er skabt mellem kanalerne 50 og 51, vil få det bevægelige ventilorgan 44 i styreventilen 42 til at flytte sig fra sin neutrale stilling til en stilling, som muliggør passage af 20 tryksat fluidum fra tilføringspumpen 39 til et af hovedkamrene 22 eller 23 i cylindrene, henholdsvis 12 eller 13. Ligeledes bliver fluidum fra hovedkammeret 22 eller 23, som ikke er forbundet med forsyningspumpen 39, sendt tilbage gennem styreventilen 42 til reservoiret 38 via en returledning 62.

25

Kraftstyreanlægget 10 har yderligere et par eenvejsventiler 58 og 59, som er anbragt i en mellemliggende fluidumkanal 60. Denne mellemliggende kanal 60 er fluidumforbundet med ^ fluidumkanalerne 50 og 51 og også med returledningen 62. En lavtrykssikkerhedsventil 64 er anbragt i returledningen 62 med henblik på til enhver tid at opretholde et positivt tryk i returledningen 62. Eenvejsventilerne 58 og 59, som muliggør fluidumstrøm gennem dem i kun én retning hen imod de respek- e_ tive fluidumkanaler 50 og 51, er normalt lukkede. Disse een- 35 vejsventiler 58 og 59 er indstillet til at åbne ved et lavere tryk end det, der behøves til at åbne lavtrykssikkerhedsventilen 64. Dette er for at sikre, at der altid er tilstrækkeligt fluidum til stede i fluidumkanalerne 50 og 51.

151324 5

Som vist i fig. 1 er returledningen 62 indrettet, så den passerer gennem målepumpen 52. Denne udformning muliggør, at den varme, der indeholdes i fluidumet i returledningen 62, kan blive overført til det fluidum, der strømmer gennem målepumpen 5 52. Denne overføring af varme forbedrer virkningen af styre anlægget 10 i koldt vejr.

Driften af kraftstyreanlægget 10 vil blive forklaret med udgangspunkt i en stilling, hvor hjulene 36 og 37 er rettet 10 lige fremad. Med køretøjets motor løbende vil forsyningspumpen 39 suge fluidum fra reservoiret 38 og sætte det under tryk og lede det gennem kanalen 40 til styreventilen 42. Eftersom det bevægelige ventilorgan 44 i styreventilen 42 er i en neutral stilling, vil intet fluidum kunne passere til cylindrene 12 15 o og 13. Ved drejning af rattet 54 skabes der af malepumpen 52 en trykdifferens mellem kanalerne 50 og 51. Denne trykdifferens mærkes af det bevægelige ventilorgan 44 gennem fluidumkanalerne 56 og 57, og denne trykdifferens vil få det bevægelige ventilorgan 44 til at flytte sig hen imod den kanal, der har 2 0 det laveste tryk. Hvis f.eks. rattet 54 bliver drejet til venstre mod urvisernes retning, vil forsyningspumpen 52 suge fluidum fra kanalen 50 og tvinge det ind i kanalen 51. Dette skaber en trykforskel i kanalerne 56 og 57, som tvinger det bevægelige ventilorgan 44 til højre, set på tegningens fig.

25 1. Med det bevægelige ventilorgan 44 flyttet til højre, passerer det tryksatte fluidum fra forsyningspumpen 39 gennem styreventilen 42 og kanalen 46 til hovedkammeret 22 i den første cylinder 12. Samtidigt kan fluidum fra hovedkammeret 23 i den anden cylinder 13 frit passere gennem fluidumkanalen 47 og styreventi-30 len 42 til returledningen 62 og eventuelt til reservoiret 38.

Tryksat fluidum, der kommer ind i hovedkammeret 22, vil tvinge stemplet 14 og den tilhørende stempelstang 16 udad for at dreje hjulene 36 og 37 til venstre, set fra rattet 54. Denne udvidelse af hovedkammeret i den første cylinder 12 forårsager en volumenforøgelse i tilbageføringskammeret 26 og en volumen 6 151324 formindskelse i tilbageføringskammeret 24. Når den første cylinder 12 er skubbet ud, vil den anden cylinder 13 blive trukket ind på grund af den mekaniske forbindelse, der er tilvejebragt af bærearmene '30 og 31 og det mekaniske led 34.

® Sammentrækningen af den anden cylinder 13 forårsager en volumen- forøgelse i tilbageføringskammeret 25 og en volumenformindskelse i hovedkammeret 23 og tilbageføringskammeret 27. Fluidum, der bliver tvunget ud fra hovedkammeret 23 i den anden cylinder 13, strømmer til reservoiret 38, mens fluidum, der bliver 10 tvunget ud fra tilbageføringskamrene 24 og 27, strømmer gennem kanalen 48 til fluidumkanalen 50. Hvis bevægelse af rattet 54 mod venstre fortsættes, overføres fluidum fra fluidumkanalen 50 gennem målepumpen 52 til fluidumkanalerne 51 og 49 og tilbageføringskamrene 25 og 26. Hvis bevægelsen af rattet 15 bliver stoppet, vil fluidum fra tilbageføringskamrene 24 og 27, som træder ind i fluidumkanalen 50, forårsage en trykopbygning i fluidumkanalen 56, og denne trykforøgelse vil returnere det bevægelige ventilorgan 44 til dets neutrale stilling i styreventilen 42. Kraftstyreanlægget 10 vil forblive i denne 20 neutrale stilling, indtil yderligere bevægelse af rattet 54 sker i en hvilken som helst retning.

Det skal bemærkes, at de forskellige hastigheder for stempelstængerne 16 og 17 kompenseres af de indbyrdes forbindelser 25 mellem de fire tilbageføringskamre 24-27. I eksemplet ovenfor bliver det udstrømmende fluidum cirkuleret gennem kanalerne 48 og 50 til kanalerne 51 og 49, når tilbageføringskamrene 24 og 27 aftager i volumen med henblik på at fylde de ekspanderende tilbageføringskamre 25 og 26. Imidlertid kan der opstå 30 lækager i styreanlægget 10, især i målepumpen 52. Af denne grund er énvejsventilerne 58 og 59 indstillet til at åbne ved et lavere tryk end lavtrykssikkerhedsventilen 64. Når fluidumtrykket i en af kanalerne 50 og 51 falder ned under det minimumtryk, der er nødvendigt for at åbne énvejsventilerne 35 58 og 59, vil den pågældende énvejsventil åbne og tillade tryksat fluidum at strømme fra returledningen 62 ind i kanalen 50 eller 51. Dette sikrer, at styreanlægget 10 altid vil have et positivt tryk.

Claims (5)

151324 Drejning af rattet 54 til højre vil få fluidumstrømmen gennem målepumpen 52 til at gå i modsat retning. Dette vil resultere i styring af hjulene 36 og 37 i modsat retning. 5 Patentkrav.

1. Hydrostatisk kraftstyreanlæg (10) omfattende to mekanisk sam-mehkoblede, enkeltv.irkende,~hydrauliske cyl inderakti vatorer (12,13), som hver har et stempel (14,15) og en stempelstång (16;l7) i en cylinder (18,19), hvilket stempel (14,15) adskiller et hovedkammer (22,23) fra et første tilbageføringskammer (24,25), og en retnings-styreventil (42), der selektivt styrer strømmen jg af hydraulisk fluidum fra en forsyningspumpe (39) til hoved kamrene (22,23), og to hydrauliske styreledninger (50,51), der strækker sig fra en manuelt styret udmålingspumpe (52) til styreventilen (42), som reagerer over for trykforskelle mellem de to styreledninger (50,51), og tilbageføringsforbindel-2Q ser fra de første tilbageføringskamre (24,25) hørende til de to cylinderaktivatorer (12,13), henholdsvis til de to styreledninger (50,51), kendetegnet ved, at hver cylinderaktivator (12,13) også har et andet tilbageføringskammer (26,27) på den modsatte side af stemplet (14,15) i forhold gg til det første tilbageføringskammer (24,25), hvilket andet tilbageføringskammer (26) hørende til den første cylinderaktivator (12) er forbundet med den anden styreledning (51), og hvilket andet tilbageføringskammer (27) hørende til den anden cylinderaktivator (13) er forbundet med den første styreled-30 ning (50), hvorhos alle tilbageføringskamrene har i det mindste tilnærmelsesvis lige store tværsnitsarealer.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver cylinderaktivator (12,13) har en bevægelig, hul stempelstang 35 (16,17), ind i hvilken der strækker sig en fast stang (20,21), som afgrænser det pågældende andet tilbageføringskammer (26, 27. i den bevægelige, hule stempelstang (16,17). 151324

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at styreventilen (42) er en fire-vejs tre-stillingsretnings-styreventil, som har to porte, der er forbundet med hovedkamrene (22,23), og to porte, der er forbundet med forsynings- K pumpen (39), og et reservoir (38) med pumpe- og reservoirledninger, henholdsvis (40) og (62), og en første styreport, der med den ene styreledning (50) er forbundet med det ene første.tilbageføringskammer (24) og det ikke-korresponderende andet tilbageføringskammer (27), og en anden styreport, som 10 med en anden styreledning (51) er forbundet med det andet første tilbageføringskammer (25) og det tilbageværende andet tilbageføringskammer (26).

4. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der 15 i reservoirledningen (62) er indskudt en tryksikkerhedsventil (64) og etableret en forbindelse til de t-o styreledninger (50,51) via énvejsventiler (58,59), der kun tillader fluidumet at strømme i retningen fra reservoirledningen (62) til styre-1edningerne (50,51). 20

5. Anlæg ifølge krav 4, kendetegnet ved, at reservoir-ledningen (62) er forbundet med målepumpen (52), således at fluidumstrømmen føres gennem denne til reservoiret (38).