DE1021723B

DE1021723B - Hydraulischer Servomotor

Info

Publication number: DE1021723B
Application number: DES49098A
Authority: DE
Inventors: Victor Pomper
Original assignee: Sigma
Current assignee: Sigma
Priority date: 1955-06-18
Filing date: 1956-06-15
Publication date: 1957-12-27

Description

Die Erfindung betrifft die hydraulischen Servomotoren, und zwar insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, derartige Servomotoren für die Betätigung der Anhebestange von Traktoren für die Landwirtschaft oder für Erdarbeiten.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, diese Vorrichtungen so auszubilden, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen, insbesondere hinsichtlich der Einfachheit ihres Aufbaus und der Sicherheit und der Weichheit ihres Arbeitens.

Hierfür wird erfindungsgemäß bei derartigen hydraulischen Servomotoren mit einer dauernd laufenden Speisepumpe, einem hydraulischen Betätigungsdruckzylinder und einem Steuerverteiler, welcher mit Hilfe eines Betätigungsorgans beiderseits einer mittleren oder neutralen Stellung, in welcher er die Druckleitung der Pumpe mit einer Umgehungsleitung verbindet und die beiden Kammern des doppelt wirkenden Druckzylinders schließt, bis in eine Stellung verstellt werden kann, in welcher er die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit in die entsprechende Kammer des Druckzylinders einläßt und die andere Kammer desselben auf Auslaß schaltet, zwischen diese Leitungen ein Ventil eingeschaltet, auf welches in der Öffnungsrichtung der in der Druckleitung herrschende Druck und in der Schließrichtung der Druck in einer Kammer wirkt, welche einerseits mit der Druckleitung über eine kalibrierte, vorzugsweise in dem Ventil selbst angeordnete Öffnung in Verbindung steht und andererseits mit einer großen Auslaßöffnung versehen ist, welche mit dem Verteiler so zusammenwirkt, daß sie offen ist, wenn sich der Verteiler in der neutralen Stellung befindet, und geschlossen, wenn sich der Verteiler nicht in seiner neutralen Stellung befindet, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß das Ventil stärker in der Schließrichtung als in der Öffnungsrichtung betätigt wird, wenn die Drücke in der Druckleitung und in der obigen Kammer praktisch gleich sind.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig; 1, 2 und 3 zeigen schematisch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Servomotor in der Stellung »Halt« an einem beliebigen Punkt seines Hubes bzw. während der Bewegung »Aufwärts« bzw. während der Bewegung »Abwärts«.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Umgehungsventils der vorhergehenden Figuren.

Der hydraulische Servomotor ist in seiner Gesamtheit auf beliebige geeignete Weise ausgebildet und weist z. B. eine dauernd laufende Speisepumpe, einen hydraulischen Betätigungsdruckzylinder und einen Steuerverteiler auf, welcher mittels eines Handgriffs Hydraulischer Servomotor

Anmelder:

Societe Industrielle Generale de Mecanique Appliquee S. I. G. M. A._r Societe Anonyme,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. F. Eitner, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. Juni 1955

Victor Pomper, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

oder eines anderen Betätigungsorgans beiderseits einer mittleren Stellung, in welcher er die Druckleitung der Pumpe mit einer Umgehungsleitung verbindet und die beiden Arbeitskammern des Druckzylinders schließt, bis in eine beliebige gewünschte Stellung verstellt werden kann, in welcher er die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit in die entsprechende Kammer des Druckzylinders einläßt und die andere Kammer desselben auf Auslaß schaltet. Ein derartiger Servomotor wird zweckmäßig so ausgebildet, daß jeder Stellung des Handgriffs eine und nur eine Stellung des betätigten Teils entspricht, wofür kinematische Mittel vorgesehen werden, welche den Verteiler in die mittlere Stellung zurückführen, wenn der von dem Druckzylinder betätigte Teil die der Stellung des Handgriffs entsprechende Stellung einnimmt.

Hierfür wird zweckmäßig die in den Figuren dargestellte Ausführungsform benutzt.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt der hydraulische Servomotor eine dauernd durch nicht dargestellte Mittel angetriebene Pumpe 1, z. B. eine Zahnradpumpe, welche die Triebflüssigkeit in einem Behälter 2 über einen Filter 3 und eine Saugleitung 4 entnimmt und diese über eine Druckleitung 5 einem Steuerblock 6 zuführt. In diesem Block 6 kann ein Verteilungsschieber 7 mittels eines Handgriffs 8 beiderseits der in Fig. 1 dargestellten mittleren oder neutralen Stellung verstellt werden, in welcher er, wie weiter unten genauer erläutert ist, die Druckleitung 5 mit einer Umgehungsleitung 9 verbindet und die beiden Arbeitskammern 10 und 11 des Betätigungsdruckzylinders 12 verschließt. Diese beiden Kammern

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10 und 11 werden durch einen Kolben 13 getrennt, dessen Stange 14 über eine Kurbel 15 die schwenkbare Anhebestange 16 des Traktors betätigt. Wenn der Schieber 7 von seiner neutralen Stellung aus nach rechts verschoben wird (Fig. 2), verbindet er die Druckleitung 5 mit der Kammer 11 des Druckzylinders über den Kanal 17 und das biegsame Rohr 18 und setzt die entgegengesetzte Kammer 10 mit der Umgehungsleitung 9 über das biegsame Rohr 19, den

Öffnungsrichtung durch den in der Druckleitung herrschenden Druck und in der Schließrichtung durch den Druck in einer Kammer betätigt wird, welche einerseits mit der Druckleitung durch eine vorzugsweise in dem Ventil selbst angebrachte kalibrierte öffnung in Verbindung steht und andererseits mit einer großen Auslaßöffnung versehen ist, welche mit dem Schieber so zusammenwirkt, daß sie offen ist, wenn sich der Schieber in der neutralen Stellung befindet, und geeine allmähliche Unterbrechung der Verbindung zwischen der Druckleitung und der Umgehungsleitung bewirkt.

Ferner wird zweckmäßig die obige Kammer mit einem Sicherheitsventil versehen, so daß, wenn sich der Schieber nicht in seiner neutralen Stellung befindet, um z. B. die Abwärtsbewegung der Anhebestange zu bewirken, jeder übermäßige Druck in der

Kanal 20. den Längsdurchlaß 21 des Schiebers, eine io schlossen, wenn sich der Schieber nicht in seiner neu-Kammer 22 und einen Kanal 23 in Verbindung. Bei tralen Stellung befindet, wobei die Ausbildung so geder Verstellung des Schiebers 7 aus seiner neutralen troffen ist, daß die Betätigung des Ventils in der Stellung nach links (Fig. 3) verbindet er die Druck- Schließ richtung stärker als die in der öffnungsrichleitung 5 mit der Kammer 10 des Druckzylinders über tung ist, wenn die Drücke in der Druckleitung und in den Kanal 20 und das biegsame Rohr 19 und setzt die 15 der obigen Kammer etwa einander gleich sind, entgegengesetzte Kammer 11 mit der Umgehungs- Das Ventil wird zweckmäßig so ausgebildet, daß es

leitung 9 über das biegsame Rohr 18, den Kanal 17, den Längsdurchlaß 21 des Schiebers, die Kammer 22 und den Kanal 23 in Verbindung. Zur Erzielung der gleichen Aufwärts- und Abwärtsgeschwindigkeit der Anhebestange wird die Kammer 11 des Druckzylinders, welche der die Kolbenstange 14 enthaltenden entgegengesetzt ist, mit einem federbelasteten Ventil 11 ff mit einer kalibrierten Öffnung versehen, welches

so ausgebildet ist, daß es das Ausströmen der Flüssig- 25 Druckleitung die Öffnung des Sicherheitsventils bekeit in der Richtung der Abwärtsbewegung (Fig. 3) wirkt, d.h. eine Drucksenkung in der Kammer des bremst, aber in der Aufwärtsrichtung (Fig. 2) keinen Ventils der Umgehungsleitung und somit eine Öff-Widerstand entgegensetzt. uung desselben.

Zur Verriegelung der Flüssigkeit auf den beiden Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein

Seiten des Kolbens 13, wenn sich der Schieber 7 in 30 Umgehungsventil 30 benutzt, welches in einer in dein der neutralen Stellung (Fig. Ij befindet, ist einerseits Steuerblock 6 angebrachten Bohrung 31 gleitet und zwischen dem Kanal 17 und dem biegsamen Rohr 18
ein federbelastetes Ventil 24 und andererseits zwischen dem Kanal 20 und dem biegsamen Rohr 19 ein
federbelastetes Ventil 25 angeordnet. Auf diese Ven- 35
tile wirkt in der Schließrichtnug ihre Feder und in
der Öffnungsrichtung der Druck der Betätigungsflüssigkeit, welche von dem Schieber 7 zu der auf derselben Seite wie sie liegenden Arbeitskammer des
Druckzylinders fließt. Ein z. B. durch einen Tauch- 40
kolben 26 gebildetes hydraulisches System bewirkt
dann gleichzeitig die Öffnung des anderen Ventils,
wie dies deutlich in Fig. 2 und 3 sichtbar L-st.

Der Handgriff 8, der Schieber 7 und die Anhebestange 16 des Traktors sind mechanisch durch eine 45 schwache Feder 37 sucht das Ventil 30 zu schließen. Kuppelstange 27 verbunden, welche an beiden Enden Die Kammer 35 steht über einen Kanal 38 mit einer an den Hebel 8 bzw. an ein Ende eines Schwenkhebels Ringnut 39 in Verbindung, weiche in der den Schie-28 angelenkt ist, welcher außerdem an seinem mitt- her 7 enthaltenden Bohrung angebracht ist. Der leren Teil an den Verteiler 7 und an seinem anderen Schieber ist mit Auflageflächen 40 versehen, welche Ende an eine Kuppelstange 29 angelenkt ist, welche 50 _so ausgebildet sind, daß sie in der neutralen Stellung ihrerseits mit der Kurbel 15 der Anhebestange 16 ge- (Fig. 1) die freie Verbindung zwischen der Kammer lenkig verbunden ist. Offenbar wird z. B. bei der Ver- 35 und der Abfuhrkammer 22 bestehen lassen, wähschwenkung des Handgriffs 8 nach links (Fig. 2) der rend sie außerhalb dieser neutralen Stellung die Kam-Schieber 7 nach rechts verschoben, da ja der Druck- mer 35 vollständig verschließen (Fig. 2 und 3). Die zylinder und die Kuppelstange 29 zunächst festliegen. 55 Kammer 35 ist schließlich mit einem für einen hohen so daß die Flüssigkeit in dem Sinn strömt, welcher Druck (z. B. größenordnungsmäßig 80 kg/cm²) eingedie Kolbenstange 14 nach links verstellt, worauf der stellten Sicherheitsventil 41 versehen. Schieber 7, da ja dann die Kuppelstange27 festgehal- Das obige System arbeitet folgendermaßen: Wenn

ten wird, in dem Augenblick selbsttätig in seine neu- der Schieber in die neutrale Stellung gebracht wird trale Stellung zurückgebracht wird, in welchem die ⁶° (Fig. 1), ist die Kammer 35 durch einen Kanal 38 mit Anhebestange 16 die der dem Handgriff 8 gegebenen großem Querschnitt offen. Die in diese Kammer durch Stellung entsprechende Winkelstellung erreicht hat. " ._....

Eine symmetrische Wirkung wird bei einer Ver-

dessen Kopf 30a einen Durchlaß 32 zwischen der Druckleitung 5 und der Umgehungsleitung 9 verschließt oder freilegt.

Damit die Schließung dieses Ventils allmählich erfolgt, werden zweckmäßig in seinem Kopf 30a seitliche Schlitze 33 oder auch schachbrettartig angeordnete Löcher angeordnet, wie bei 34 in Fig. 4 dargestellt.

Der Fortsatz des Umgehungsventils 30 taucht in eine Kammer 35. Eine kleine kalibrierte Öffnung 36 (ihr Durchmesser beträgt z. B. größenordnungsmäßig 1,5 mm) in dem Kopf 30α des Ventils setzt die Druckleitung 5 mit der Kammer 35 in Verbindung, und eine

die kalibrierte öffnung 36 eintretende Flüssigkeit tritt sofort aus, so daß sich in der Kammer 35 kein merklicher Druck ausbildet. Das Ventil 30 wird somit

halten. 65 durch den j_n der Druckleitung 5 herrschenden Druck

Die Mittel zur Verbindung der Druckleitung 5 mit nach rechts in der Öffnungsrichtung verstellt und

der Umgehungsleitung 9, wenn sich der Schieber 7 in

stellung des Handgriffs 8 nach rechts (Fig. 3) er

der neutralen Stellung (Fig. 1) befindet, werden erfmdungsgemäß durch ein Ventil gebildet, welches
zwischen diesen Leitungen angeordnet ist und in der 7° gehungsleitung 9. Die Pumpe 1 fördert somit mit ge

drückt die schwache Feder 37 zusammen. Diese Verstellung bewirkt die allmähliche Herstellung der \^rerbindung zwischen der Druckleitung 5 und der Um-

ringem Druck durch diese Umgehungsleitung über Durchlässe mit großem Querschnitt.

Wenn jetzt der Schieber nach rechts verstellt wird (Fig. 2), d. h. in der der Aufwärtsbewegung der Anhebestange entsprechenden Richtung, wird die Kammer 35 durch den Schieber 7 verschlossen. Die durch die kalibrierte Öffnung 36 in diese Kammer eintretende Flüssigkeit erreicht in dieser einen Druck, welcher etwa gleich dem in der Druckleitung 5 herrschenden ist. Die Feder 37 drückt dann das Ventil 30 allmählich in der Schließ richtung zurück. Nach vollständiger Schließung des \^entils kann dann kein Flüssigkeitsaustritt durch das Umgehungssystem, insbesondere die kalibrierte Öffnung 36, erfolgen.

Wenn aus irgendeinem Grunde der Druck in der Druckleitung 5 und somit auch in der Kammer 35 die Sicherheitsgrenze übersteigt, für welche das Ventil 41 eingestellt ist, öffnet sich dieses, der Druck in der Kammer 35 sinkt plötzlich ab, und das Ventil 30 wird dann durch die Wirkung des in der Leitung 5 herrsehenden Drucks geöffnet, wodurch der Druck in dieser Leitung auf den gewünschten Wert zurückgeführt wird.

Wenn die Anhebestange 16 die der Stellung des Handgriffs 8 entsprechende Stellung erreicht, kehrt der Schieber 7 in die neutrale Stellung zurück, so daß das Umgehungssystem die oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Stellung wieder einnimmt.

Bei Verstellung des Schiebers 7 nach links (Fig. 3), d. h. in der der Abwärtsbewegung der Anhebestange entsprechenden Richtung, wird die Kammer 35 von dem Schieber 7 verschlossen. Die in diese Kammer durch die kalibrierte Öffnung 36 eintretende Flüssigkeit erreicht in dieser einen Druck, welcher etwa gleich dem in der Druckleitung 5 herrschenden ist. Wie bereits oben ausgeführt wurde, bewirkt das Ventil lla, daß die Abwärtsgeschwindigkeit der Anhebestange etwa gleich der Aufwärtsgeschwindigkeit ist. Da jedoch das Volumen der ringförmigen Kammer 10 des Druckzylinders kleiner als das der zylindrischen Kammer 11 ist, entspricht derselben linearen Geschwindigkeit des Kolbens 13 eine kleinere Flüssigkeitsmeuge in der Abwärts richtung als in der Aufwärtsrichtung. Da die Pumpe 1 eine konstante Förderleistung hat, ist diese in der Abwärtsrichtung der Anhebestange zu groß. Es entsteht dann ein Überdruck in der Druckleitung 5, und das Ventil 30 öffnet sich in der oben erläuterten Weise. Es ist zu bemerken, daß das Ventil 41 nur kleine Abmessungen zu haben braucht, da es nicht den Abfluß des Überschusses zu bewirken braucht, da diese Aufgabe ja λόπ dem Ventil 30 erfüllt wird.

Der obige hydraulische Servomotor \veist wesentliche Vorteile auf, unter anderem den, daß ein Austritt durch die kalibrierte Öffnung 36 des Umgehungssystems nur während der kurzen Übergangsperioden während der Schließung des Ventils 30 erfolgen kann. Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So können der Druckzylinder und der Steuerblock und gegebenenfalls der A^orratsbehälter zusammengefaßt sein, oder alle Teile (Druckzylinder, A^erteilungsschieber, Ventil, Block) können getrennt angebracht sein, und die kalibrierte Öffnung 36 kann anstatt in dem Kopf des Ventils 30 an einem die Druck

leitung 5 mit der Kammer 35 verbindenden Kanal angebracht sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulischer Servomotor mit einer dauernd laufenden Speisepumpe, einem hydraulischen Betätigungsdruckzylinder und einem Steuerschieber, welcher mittels eines Betätigungsorgans beiderseits einer mittleren oder neutralen Stellung, in welcher er die Druckleitung der Pumpe mit einer Umgehungsleitung verbindet und die beiden einander entgegenwirkenden Kammern des Druckzylinders verschließt, bis in eine Stellung gebracht werden kann, in welcher er in die entsprechende Kammer des Druckzylinders die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit einläßt und die andere Kammer des Druckzylinders auf Auslaß schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diese Leitungen (5, 9) ein Ventil (30) eingeschaltet ist, auf welches in der Öffnungsrichtung der Druck in einer Kammer (35) wirkt, welche einerseits mit der Druckleitung (5) durch eine kalibrierte öffnung (36) in Verbindung steht und andererseits mit einer Auslaßöffnung (38) versehen ist, welche mit dem Schieber (7) so zusammenwirkt, daß sie offen ist, wenn sich der Schieber in der neutralen Stellung befindet, und verschlossen, wenn sich der Schieber außerhalb seiner neutralen Stellung befindet, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß die Betätigung des Ventils (30) in der Schließrichtung stärker als die Betätigung in der Öffnungsrichtung ist. wenn die Drücke in der Druckleitung (5) und in der Kammer (35) etwa einander gleich sind.

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer (35) und die Druckleitung (5) miteinander in Verbindung setzende kalibrierte Öffnung (36) in dem \^rentil selbst (30) angebracht ist.

3. Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwiegen der Betätigung des Ventils in der Schließrichtung über die Betätigung in der Öffnungsrichtung bei praktischer Gleichheit der Drücke in der Druckleitung (5) und in der Kammer (35) mittels eines auf das A'entil wirkenden elastischen Systems (37) erzielt wird.

4. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) so ausgebildet ist. daß es eine allmähliche Unterbrechung der \~erbindung zwischen der Druckleitung (5) und der Umgehungsleitung (9) bewirkt (durch 33,34).

5. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (41) in der Kammer (35) angebracht ist, welches diese nach außen öffnet, sobald der Druck in ihr einen vorausbestimmten Wert übersteigt.

6. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch kinematische Mittel (28, 29), welche den Steuerschieber (7) in die neutrale Stellung zurückführen, wenn der von dem Druckzylinder betätigte Teil die der Stellung des Handgriffs (8) entsprechende Stellung einnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen