DE1063463B

DE1063463B - Pressure medium operated power and stroke amplifier

Info

Publication number: DE1063463B
Application number: DEG20400A
Authority: DE
Inventors: Willis Anson Boothe
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1955-08-24
Filing date: 1956-08-24
Publication date: 1959-08-13

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft hydraulische oder pneumatische Verstärker, die zur Verstärkung der Kraft oder des Weges Verwendung finden können. Insbesondere bezieht sie sich auf eine hydraulische Einrichtung zur mechanischen Multiplikation, die getrennt oder gemeinsam zur Verstärkung des Bewegungsweges und der Kraft und zur Multiplikation zweier Eingangssignale angewendet werden kann.The invention relates to hydraulic or pneumatic amplifiers which are used to amplify the force or the way can be used. In particular, it relates to a hydraulic device for mechanical multiplication, which can be used separately or together to amplify the movement path and the force and to multiply two Input signals can be applied.

Bei den meisten mechanischen Steueranlagen muß die vom Fühlhebel abgegebene Kraft oder Bewegung verstärkt werden, bevor weitere Glieder der Steueranlage betätigt werden können. Druckmittelbetätigte Kraftverstärker, mit denen eine den Ausgangshub übertragende Stange und eine hohle, den Eingangshub übertragende Stange verbunden sind, wobei die höhle Eingangsstange eine Auslaßöffnung aufweist, durch welche das Strömungsmittel aus dem Kraftverstärker austreten kann, sind bekannt. Auch sind Kraftverstärker bekannt, die als Folgekolben mit gesteuertem Auslaß arbeiten.With most mechanical control systems, the force or movement emitted by the feeler lever must be reinforced before further links of the control system can be operated. Pressure medium actuated Power amplifiers with which a rod transmitting the output stroke and a hollow rod transmitting the input stroke are connected, the The input rod has an outlet opening through which the fluid from the booster can leak are known. Power amplifiers are also known, which are controlled as a follower piston Outlet work.

Diese Verstärker sind speziell für die Anwendung bei bestimmten Einrichtungen entworfen worden, aber ein allgemein verwendbarer einstufiger Strömungsmitteldruckverstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad, der auf schwache Eingangssignale anspricht, ist bisher nicht vorhanden. Ein solcher Verstärker kann in einem großen Bereich der hydraulischen oder pneumatischen Steuerung und Regelung Anwendung finden und macht die Entwicklung spezieller Verstärker für jedes Anwendungsgebiet unnötig. Er kann auch als Rechenelement zur Multiplikation eines Eingangssignals und eines die Verstärkung ändernden Signals herangezogen werden.These amplifiers have been specially designed for use in certain facilities, however a general purpose single stage fluid pressure booster with variable gain, which responds to weak input signals is not yet available. Such an amplifier can be used in a wide range of hydraulic or pneumatic control and regulation Find application and makes the development of special amplifiers for each area of application unnecessary. It can also be used as a computing element for multiplying an input signal and a gain changing signal can be used.

Demgemäß ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer hydraulischen oder pneumatischen Einrichtung zur mechanischen Verstärkung eines Eingangssignals, das als veränderliche Kraft und/oder veränderlicher Hub gegeben sein kann. Die Ausgangsbewegung ist hierbei proportional zum Produkt des Eingangssignals und eines die Verstärkungsziffer ändernden Signals.Accordingly, it is an object of the invention to provide a hydraulic or pneumatic device for mechanical amplification of an input signal, which as a variable force and / or variable Hub can be given. The output movement is proportional to the product of the input signal and a factor that changes the gain Signal.

Gemäß der Erfindung ist ein druckmittelbetätigter Kraft- und Hubverstärker mit einer den Ausgangshub übertragenden Stange und einer den Eingangshub übertragenden hohlen Stange, die beide wirkungsmäßig mit einem in einem Zylinder beweglichen, vorbelasteten Kolben verbunden sind, auf dessen eine Seite ein Druckmittel einwirkt, wobei die hohle Eingangsstange eine mit ihrem hohlen Inneren in Verbindung stehende Auslaßöffnung aufweist, durch welche das Strömungsmittel aus dem Kraftverstärker austreten kann, so daß dieser als Folgekolben mit gesteuertem Auslaß arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß .ein topfartiger Teil mit einer Schließkante so an-Druckmittelbetätigter Kraft- und Hubverstärker According to the invention, a pressure-medium-operated force and stroke amplifier with an output stroke transmitting rod and a hollow rod transmitting the input stroke, both of which are operative are connected to a movable in a cylinder, preloaded piston, on one of which Side acts a pressure medium, wherein the hollow input rod one with its hollow interior in connection has standing outlet opening through which the fluid emerges from the booster can, so that this works as a follower piston with controlled outlet, characterized in that that .a pot-like part with a closing edge so on-pressure medium-actuated force and stroke amplifier

Anmelder: General Electric Company, New York, N.Y. (V.St.A.)Applicant: General Electric Company, New York, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt, München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney, Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruclite Priorität: V. St. v. Amerika vom 24. August 1955Claimed priority: V. St. v. America August 24, 1955

Willis Anson Boothe, Netherlands Village, Schenectady, Ν. Υ. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt wordenWillis Anson Boothe, Netherlands Village, Schenectady, Ν. Υ. (V. St. Α.), has been named as the inventor

geordnet ist, daß diese den offenen Querschnitt der Auslaßöffnung der hohlen Eingangsstange unter Begrenzung der ausströmenden Druckmittelmenge bestimmt, und daß ein Kurvenfolger im Zusammenwirken mit einer Kurvenfläche an einer Rückführrampe der Eingangsstange eine Drehbewegung erteilt, wenn diese sich in der Richtung ihrer Längsachse bewegt.is arranged so that this limits the open cross section of the outlet opening of the hollow input rod the outflowing amount of pressure medium determined, and that a curve follower in cooperation with a curved surface on a return ramp of the input rod given a rotary movement when this moves in the direction of its longitudinal axis.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigtThe invention is explained with reference to the drawing. Herein shows

Fig. 1 die teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Einrichtung in einer Gleichgewichtslage gestrichelt und unmittelbar nach Betätigung der Eingangswelle ausgezogen dargestellt ist,Fig. 1 is a partially sectioned side view of an embodiment of the invention, wherein the device dashed in an equilibrium position and pulled out immediately after actuation of the input shaft is shown

Fig. 2 eine ebensolche Seitenansicht der gleichen Ausführungsform, nachdem der Verstärker abermals eine Gleichgewichtslage erreicht hat,Fig. 2 is a similar side view of the same embodiment after the booster again has reached a state of equilibrium,

Fig. 3 eine schematische Teilansicht zur Darstellung gewisser Betriebseigenschaften des in Fig. 1 und 2 dargestellten Verstärkers und Fig. 4 und 5 teilweise geschnittene Seitenansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die den Verstärker in einer anfänglichen Gleichgewichtslage und in einer Stellung nach Zuführung eines Eingangssignals und abermaligen Erreichung einer Gleichgewichtslage zeigen.FIG. 3 is a schematic partial view to illustrate certain operating properties of the in FIG. 1 1 and 2 and FIGS. 4 and 5 are partially sectioned side views another embodiment of the invention that has the booster in an initial equilibrium position and in a position after an input signal has been applied and one has been reached again Show equilibrium.

Der erfindungsgemäße Verstärker macht von einem durch Strömungsmitteldruck betätigten Leistungsverstärker Gebrauch, der als Zylinder mit Einlaßöffnung für den Strömungsmitteldruck und einem-The booster of the present invention makes of a fluid pressure operated booster Use as a cylinder with an inlet port for the fluid pressure and a

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darin angebrachten Kolben ausgebildet ist. Der Kolben ist gegen eine Bewegung durch den an der Einlaßöffnung herrschenden Flüssigkeitsdruck in irgendeiner Weise vorbelastet, z. B. durch eine zwischen dem Kolben und der Stirnwand des Zylinders angebrachte Feder. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange zur Abgabe der Ausgangsbewegung versehen, die durch eine Zylinderstirnwand hindurchgeht, während eine hohle Kolbenstange zur Einleitung der Eingangsbewegung durch die andere Zylinderstirnwand hindurchgeht. Die Ausgangsstange, der Kolben und Eingangsstange bilden einen starren Bauteil zur Übertragung der Bewegung. Die hohle Eingangsstange ist außerhalb des Zylinders mit einer Auslaßöffnung versehen, die innerhalb des Zylinders mit einer Einlaßöffnung in Verbindung steht, durch welche Druckflüssigkeit nach außen abgegeben werden kann. Das äußere Ende der Eingangsstange wird von einem topfförmigen Teil umgeben. Dieser hat einen Rand, welcher die Auslaßöffnung der hohlen Stange mehr oder weniger schließen kann, je nach der Stellung eines Fühlgliedes, und hierdurch den Flüssigkeitsdruck im Zylinder und die Gleichgewichtslage des Kolbens im Zylinder bestimmt.piston mounted therein is formed. The piston is against movement by the one at the inlet port prevailing fluid pressure biased in some way, e.g. B. by one between the The spring attached to the piston and the end wall of the cylinder. The piston is connected to a piston rod Provided output of the output movement that passes through a cylinder end wall, while a hollow piston rod passes through the other cylinder end wall to initiate the input movement. The output rod, piston and input rod form a rigid component for transmission the movement. The hollow input rod is provided with an outlet opening outside the cylinder, which is in communication within the cylinder with an inlet port through which pressure fluid can be released to the outside world. The outer end of the entry pole is attached to a cup-shaped part surrounded. This has an edge, which the outlet opening of the hollow rod more or less, depending on the position of a sensing element, and thereby the fluid pressure in the cylinder and the equilibrium position of the piston in the cylinder is determined.

Um eine Wegverstärkung zu erzielen, wird ein Kurvenfolger (z. B. in Form eines Stiftes) an der Eingangsstange befestigt, der mit einer Kurvenfläche an einer Rückführungsrampe zusammenarbeitet. Die Rückführungsrampe ist in einem gewissen Winkel relativ zur Längsachse der Eingangsstange angeordnet und bewirkt dadurch, daß die Stange und der Kolben zusätzlich zu ihrer Längsbewegung eine Drehbewegung ausführen. Infolgedessen wird die AuslaßöfFnung längs der Schließkante des Topfteils geführt. Neigung und Umriß der Kurvenfläche an der Rückführungsrampe bestimmen Ausmaß und Art der durch die Einrichtung bewirkten Bewegungsverstärkung. Je nach Wunsch kann die Kurvenfläche fest sein und den Verstärkungsgrad dadurch ein für allemal festlegen oder so angeordnet sein, daß ihre Steigung durch ein weiteres Fühlglied verändert wird, wodurch der Verstärkungsgrad sich ändert. Im letzteren Fall ergibt sich am Ausgang eine Funktion des Produkts des Eingangssignals und des die Verstärkung ändernden Signals.A curve follower (e.g. in the form of a pen) is attached to the Fixed input rod that cooperates with a cam surface on a return ramp. the Return ramp is arranged at a certain angle relative to the longitudinal axis of the input rod and thereby causing the rod and piston to rotate in addition to their longitudinal movement carry out. As a result, the outlet opening is guided along the closing edge of the pot part. Inclination and contour of the cam surface on the return ramp determine the extent and type of through the device caused movement amplification. Depending on your requirements, the curved surface can be fixed and the Gain thereby set once and for all or be arranged so that its slope by one Another sensing element is changed, whereby the gain changes. In the latter case results the output is a function of the product of the input signal and the change in gain Signal.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist ein geschlossener Zylinder 10 mit einer oberen Stirnwand 11, einer unteren Stirnwand 12 und einem Flüssigkeitseinlaß 13 versehen, durch welchen eine Druckflüssigkeit in den Zylinder gelangen kann. Der Einlaß 13 ist über Leitungen 14 und 15 mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden. Um die Flüssigkeit mit dem richtigen Druck in den Zylinder 10 gelangen zu lassen, befindet sich im Zuge der Leitungen 14 und 15 eine Drosselstelle 16. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a closed cylinder 10 is provided with an upper end wall 11, a lower end wall 12 and a liquid inlet 13 through which a pressurized liquid can enter the cylinder. The inlet 13 is connected via lines 14 and 15 to a pressure medium source (not shown). In order to allow the liquid to enter the cylinder 10 at the correct pressure, there is a throttle point 16 in the course of the lines 14 and 15.

Ein Kolben 17 ist innerhalb des Zylinders 10 angebracht und mittels einer Schraubenfeder 18 gegen eine Bewegung durch den Flüssigkeitsdruck vorbelastet. Die Schraubenfeder 18 ist zwischen der oberen Stirnwand 11 des Zylinders 10 und dem Kolben 17 angeordnet. Um die Bewegung des Kolbens 17 auf einen gesteuerten Teil zu übertragen, ist eine Ausgangsstange 19 am Kolben 17 befestigt und geht durch die obere Stirnwand 11 des Zylinders hindurch.A piston 17 is mounted within the cylinder 10 and is biased against movement by the fluid pressure by means of a coil spring 18. The coil spring 18 is arranged between the upper end wall 11 of the cylinder 10 and the piston 17 . In order to transmit the movement of the piston 17 to a controlled part, an output rod 19 is attached to the piston 17 and passes through the upper end wall 11 of the cylinder.

Ferner ist eine hohle Stange 20 zwecks Zuführung der zu verstärkenden Bewegung auf der anderen Seite des Kolbens 17 befestigt und geht durch die untere Stirnwand 12 des Zylinders hindurch. Die hohle Stange 20, der Kolben 17 und die Ausgangsstange 19 bilden also bei dieser Ausführungsform der ErfindungFurthermore, a hollow rod 20 is attached for the purpose of supplying the movement to be amplified on the other side of the piston 17 and passes through the lower end wall 12 of the cylinder. The hollow rod 20, the piston 17 and the output rod 19 thus form in this embodiment of the invention

einen einheitlichen Bauteil zur Übertragung der Bewegung. Um die Druckflüssigkeit von der Einlaßöffnung 13 durch den Hohlraum 21 in der hohlen Stange 20 hindurchzulassen, ist innerhalb des Zylinders 10 eine Einlaßöffnung 22 und außerhalb desselben eine Auslaßöffnung 23 in der hohlen Stange vorgesehen. Beide öffnungen stehen mit dem Innenraum 21 in Verbindung. a uniform component to transmit the movement. In order to allow the pressure fluid to pass from the inlet opening 13 through the cavity 21 in the hollow rod 20 , an inlet opening 22 is provided inside the cylinder 10 and an outlet opening 23 is provided outside the same in the hollow rod. Both openings are in communication with the interior space 21 .

Das untere Ende der Eingangsstange 20 paßt in die ίο Ausnehmung 24 eines topfförmigen Teils 25. Der topfförmige Teil 25 ist durch nicht dargestellte Mittel gegen Drehbewegungen gesichert und mit einer die Auslaßöffnung schließenden Kante 26 versehen, die schräg zur Längsachse der Eingangsstange verläuft. Um zu verhindern, daß die Druckflüssigkeit im Hohlraum 24 sich ansammelt und eine Relativbewegung zwischen dem Teil 25 und der Stange 20 verhindert, sind öffnungen 27, die mit dem Raum 24 in Verbindung stehen, in dem Teil 25 vorgesehen. Das Eingangssignal wird dem Verstärker mittels einer Stange 28 zugeführt, die am Boden des topfförmigen Teils 25 befestigt ist. Die Betätigungsstange 28 wird mit einem Fühlglied verbunden und erteilt dem Teil 25 eine Bewegung, die konstruktionsgemäß in Richtung der Längsachse der Eingangsstange 20 verläuft.The lower end of the input rod 20 fits into the recess 24 of a cup-shaped part 25. The cup-shaped part 25 is secured against rotational movement by means not shown and is provided with an edge 26 which closes the outlet opening and runs obliquely to the longitudinal axis of the input rod. In order to prevent the pressure fluid from collecting in the cavity 24 and preventing a relative movement between the part 25 and the rod 20 , openings 27, which are in communication with the space 24 , are provided in the part 25 . The input signal is fed to the amplifier by means of a rod 28 which is fastened to the bottom of the cup-shaped part 25. The actuating rod 28 is connected to a sensing element and gives the part 25 a movement which, according to the design, runs in the direction of the longitudinal axis of the input rod 20 .

Die Bewegungsverstärkung wird durch einen Kurvenfolgerstift 29 bewirkt, der an der Eingangsstange 20 befestigt ist und mit einem Rückführteil 31 zusammenwirkt. Der Rückführteil 31 ist mit einer Schrägfläche 30, an welcher der Stift 29 entlanggleiten kann, ausgerüstet. In der Zeichnung ist der Rückführteil 31 als einfache Stange ausgebildet, die in der Nähe ihres Mittelpunktes an einem Stift 32 gelenkig gelagert ist, um ihre Neigung verändern zu können. Die Kurvenfläche 30 ist als vollkommen ebene Fläche dargestellt. Der Stift 29 und die Fläche 30 werden durch eine einfache Zugfeder 35 miteinander in Berührung gehalten. Wenn eine Bewegungsverstärkung vorgenommen werden soll, muß der Rückführteil 31 in einem gewissen Winkel zur Längsachse der Eingangsstange 20 angeordnet sein. Ein Betätigungsstab 33 ist am unteren Ende des Rückführteils mittels eines Stiftes 34 gelenkig befestigt und kann zur Einstellung der Neigung des Rückführteils und zu seinem Festhalten in der gewünschten Lage dienen. Ferner kann er ein weiteres Eingangssignal zwecks Änderung des Verstärkungsgrades empfangen, um die Multiplikation zweier Eingangssignale zu erzielen.The amplification of movement is brought about by a cam follower pin 29 which is fastened to the input rod 20 and cooperates with a return part 31 . The return part 31 is equipped with an inclined surface 30 on which the pin 29 can slide. In the drawing, the return part 31 is designed as a simple rod which is articulated on a pin 32 in the vicinity of its center point in order to be able to change its inclination. The curved surface 30 is shown as a completely flat surface. The pin 29 and the surface 30 are held in contact with one another by a simple tension spring 35. If a movement is to be amplified, the return part 31 must be arranged at a certain angle to the longitudinal axis of the input rod 20. An actuating rod 33 is hinged to the lower end of the return part by means of a pin 34 and can be used to adjust the inclination of the return part and to hold it in the desired position. It can also receive a further input signal for the purpose of changing the gain in order to achieve the multiplication of two input signals.

Wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, befindet sich der topfförmige Teil 25 in einer anfänglichen Gleichgewichtslage relativ zu der Auslaßöffnung 23 in der hohlen Stange 20. Diese Lage ist natürlich durch das Gleichgewicht zwischen der Druckfeder 18 und dem an der Einlaßöffnung 13 herrschenden Strömungsmitteldruck bestimmt. Die ausgezogene Lage des topfförmigen Teils 25 entspricht der Stellung unmittelbar nach Übertragung eines Eingangssignals auf die Stange 28 in Aufwärtsrichtung.As shown in dashed lines in FIG. 1, the cup-shaped part 25 is in an initial equilibrium position relative to the outlet opening 23 in the hollow rod 20. This position is of course determined by the equilibrium between the compression spring 18 and the fluid pressure prevailing at the inlet opening 13. The extended position of the cup-shaped part 25 corresponds to the position immediately after an input signal has been transmitted to the rod 28 in the upward direction.

Wenn die Einrichtung in ihrer Gleichgewichtslage war, wenn der topfförmige Teil 25 sich in der gestrichelten Stellung befand, bewirkt die Bewegung des Teils 25 in die ausgezogene Stellung einen Druckanstieg an der Unterseite des Kolbens 17, wodurch der Kolben angehoben wird. Die Ausgangsstange 19 wird sich also nach oben bewegen. Wenn der Rückführteil nicht vorhanden wäre und der starre Teil der Einrichtung, d. h. der Kolben 17, die Stange 19 und die Stange 20, senkrecht nach oben bewegt würde, würden diese Teile so lange gehoben werden, bis eine Fläche der Auslaßöffnung 23 freigegeben ist, welcheWhen the device was in its equilibrium position, when the cup-shaped part 25 was in the dashed position, the movement of the part 25 into the extended position causes a pressure increase on the underside of the piston 17, whereby the piston is raised. The output rod 19 will therefore move upwards. If the return part were not present and the rigid part of the device, ie the piston 17, the rod 19 and the rod 20, were moved vertically upwards, these parts would be raised until a surface of the outlet opening 23 is exposed, which

der ursprünglich freigegebenen Fläche genau entspricht. Die Einrichtung wird also wieder im Gleichgewicht sein, wenn durch die Auslaß öffnung 23 eine Flüssigkeitsmenge austreten kann, die bewirkt, daß der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Zylinders 10 dem Druck der Feder 18 das Gleichgewicht hält. Offenbar wird also unter diesen Umständen der Weg der Ausgangsstange 19 gleich der Wegstrecke, um welche der Teil 25 angehoben wurde. Auf diese Weise kann eine Kraftverstärkung ohne Verwendung des Rückführteils 31 erzielt werden, während eine Wegvergrößerung nur bei Anwendung dieses Teils möglich ist.corresponds exactly to the originally released area. The device will be in equilibrium again when an amount of liquid can escape through the outlet opening 23 , which causes the liquid pressure within the cylinder 10 to keep the pressure of the spring 18 in equilibrium. Obviously, under these circumstances, the path of the output rod 19 is equal to the distance by which the part 25 was raised. In this way, a force amplification can be achieved without using the return part 31 , while a path increase is only possible when using this part.

Fig. 2 zeigt den hydraulischen Verstärker nach Fig. 1, nachdem der topfförmige Teil 25 sich aus seiner ursprünglichen Gleichgewichtslage in Fig. 1 nach oben bewegt hat und die Anordnung abermals eine Gleichgewichtslage erreicht hat. Um die hierbei eingetretene Bewegungsverstärkung besser zu verstehen, wird auf Fig. 3 verwiesen. Hier sind der topfförmige Teil 25 und die Auslaßöffnung 23 im Gleichgewicht der Anordnung ausgezogen dargestellt. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß dieses Gleichgewicht eintritt, wenn die Auslaßöffnung 23 gerade zur Hälfte durch die Kante 26 des Teils 25 verschlossen ist. In diesem Falle ist die gesamte schraffierte Fläche der Auslaßöffnung 23 oberhalb der Kante 26 frei und läßt die Flüssigkeit von der Einlaßöffnung 13 hindurchtreten. Wenn der topfförmige Teil 25 um die Strecke angehoben wird, die mit »Eingangshub« bezeichnet ist, und in die gestrichelte Lage kommt, wird die Auslaßöffnung 23 fast vollständig verschlossen. Es ergibt sich also ein erhöhter Druck unterhalb des Kolbens 17 im Zylinder 10, der den starren Teil der Anordnung anzuheben sucht. Da der Stift 29 an der Stange 20 an der Kurvenfläche 30 der Rampe 31 anliegt, kann die Eingangsstange 20 nicht senkrecht nach oben ausweichen, sondern muß gleichzeitig eine Drehbewegung ausführen. Die Auslaßöffnung 23 vollführt also eine Schraubenbewegung, d. h., sie gelangt nach oben und dreht sich gleichzeitig im Uhrzeigersinn (gesehen vom unteren Ende der Eingangsstange 20) entlang der Kante 26. FIG. 2 shows the hydraulic booster according to FIG. 1 after the cup-shaped part 25 has moved upwards from its original equilibrium position in FIG. 1 and the arrangement has again reached an equilibrium position. Reference is made to FIG. 3 in order to better understand the amplification of movement that has occurred here. Here, the cup-shaped part 25 and the outlet opening 23 are shown in full equilibrium of the arrangement. For the sake of simplicity, it is assumed that this equilibrium occurs when the outlet opening 23 is just half closed by the edge 26 of the part 25 . In this case, the entire hatched area of the outlet opening 23 is free above the edge 26 and allows the liquid to pass from the inlet opening 13. When the cup-shaped part 25 is raised by the distance which is designated as "inlet stroke" and comes into the dashed position, the outlet opening 23 is almost completely closed. There is thus an increased pressure below the piston 17 in the cylinder 10, which seeks to lift the rigid part of the arrangement. Since the pin 29 bears against the rod 20 on the cam surface 30 of the ramp 31, the input rod 20 can not move vertically upward, but has to perform a rotational movement at the same time. The outlet opening 23 thus performs a screw movement, that is to say it comes upwards and at the same time rotates clockwise (as seen from the lower end of the input rod 20) along the edge 26.

Die Strecke, um welche die öffnung 23 sich nach oben bewegen muß, um so viel Fläche freizugeben, als zur Erzielung eines neuen Gleichgewichts erforderlich ist, hängt vom Winkel O₁ der Kante 26 mit der Horizontalen (vorausgesetzt, daß der Verstärker so angebracht ist, daß die Längsachse der Stange 26 vertikal verläuft) und vom Winkel 0₂, den die Rampe 31 mit der Horizontalen bildet, ab. Der bis zur Erreichung der Gleichgewichtslage erforderliche Hub der Eingangsstange 20 und damit der Ausgangsstange 19 ist als »Ausgangshub« bezeichnet. Durch Vergleich des zugeführten Eingangssignals und der dargestellten Ausgangsbewegung ist ersichtlich, daß die Anordnung sowohl einen Hubverstärker als auch einen Kraftverstärker darstellt.The distance by which the opening 23 must move upwards in order to free up as much area as is necessary to achieve a new equilibrium depends on the angle O _{1 of} the edge 26 with the horizontal (provided that the intensifier is so attached, that the longitudinal axis of the rod 26 extends vertically) and from the angle O ₂ that the ramp 31 forms with the horizontal. The stroke of the input rod 20 and thus of the output rod 19 required to reach the equilibrium position is referred to as the "output stroke". By comparing the input signal supplied and the output movement shown, it can be seen that the arrangement represents both a stroke amplifier and a force amplifier.

Bei der dargestellten Gestalt der Schließkante 26 des Teils 25 muß der Winkel ©₂ der Rampe 31 gleich oder größer als der Winkel O₁ der Schließkante 26 und kleiner als 90° sein, wenn eine Hubverstärkung auftreten soll. Wenn die Rampe parallel zur Längsachse der Stange 20, d. h. senkrecht zur Horizontalen gestellt wird, ist, wie gesagt, der Hub der Ausgangsstange 19 gleich dem Hub der Betätigungsstange 28. Wenn der Winkel 0_% der Rampe auf einen Wert über 90°, jedoch unter 180° eingestellt wird, wirkt die Anordnung nicht als Hubverstärker, sondern als Hubuntersetzer, da in diesem Falle die Auslaß öffnung 23 sich von der Kante 26 wegdreht. Wenn der Win-In the illustrated shape of the closing edge 26 of the part 25 , the angle _{2 of} the ramp 31 must be equal to or greater than the angle O _{1 of} the closing edge 26 and less than 90 ° if a stroke gain is to occur. When the ramp is set parallel to the longitudinal axis of the rod 20, ie perpendicular to the horizontal, the stroke of the output rod 19 is, as said, the stroke of the actuating rod 28. When the angle 0 _{% of} the ramp to a value above 90 °, but below 180 ° is set, the arrangement does not act as a stroke amplifier, but as a stroke reducer, since the outlet opening 23 rotates away from the edge 26 in this case. When the win-

kel O₂ der Rampe 31 genau gleich dem Winkel O₁ der Kante 26 ist, wird der Verstärkungsgrad der Anordnung theoretisch unendlich groß. In Wirklichkeit kann die Auslaßöffnung 23 nur bis zur Oberkante des Teils 25 oder so weit steigen, bis die Druckfeder 18 völlig zusammengedrückt ist. Wenn der Rampenwinkel O₂ kleiner als der Winkel Q₁ ist, ist die Anordnung betriebsunfähig.kel O _{2 of} the ramp 31 is exactly equal to the angle O _{1 of} the edge 26 , the degree of reinforcement of the arrangement is theoretically infinite. In reality, the outlet opening 23 can only rise to the upper edge of the part 25 or so far until the compression spring 18 is completely compressed. If the ramp angle O _{2 is} smaller than the angle Q ₁ , the arrangement is inoperative.

Die Schrägfläche 30 an der Rampe 31 ist als gerade Fläche dargestellt. Wenn jedoch der Umriß dieser Schrägfläche entsprechend gestaltet ist, kann der Hub der Ausgangsstange 19 proportional zu jeder gewünschten Funktion des Eingangssignals gemacht werden. Zum Beispiel kann erreicht werden, daß der Hub der Stange 19 proportional zur Quadratwurzel des Eingangssignals ist. Ferner kann ein zweites Eingangssignal (Verstärkungsregelsignal) der Betätigungsstange 33 zugeführt werden, um die Steigung der Rampe 31 während des Betriebs der Anordnung zu verändern. Die Ausgangsstange 19 legt also dann einen Weg zurück, der proportional zu irgendeinem Verstärkungsfaktor, multipliziert mit dem Produkt des Eingangssignals und des Verstärkungsregelsignals ist.The inclined surface 30 on the ramp 31 is shown as a straight surface. However, if the outline of this inclined surface is designed accordingly, the stroke of the output rod 19 can be made proportional to any desired function of the input signal. For example, it can be achieved that the stroke of the rod 19 is proportional to the square root of the input signal. Furthermore, a second input signal (gain control signal) can be fed to the actuating rod 33 in order to change the slope of the ramp 31 during the operation of the arrangement. The output rod 19 then travels a distance which is proportional to some gain factor multiplied by the product of the input signal and the gain control signal.

Die Anordnung kann auch in umgekehrter Richtung betrieben werden. Wenn beispielsweise die Betätigungsstange 28 aus der Gleichgewichtslage abgesenkt wird, tritt aus der Öffnung 23 mehr Flüssigkeit aus, wodurch sich der Druck an der Unterseite des Kolbens 17 vermindert. Die Feder 18 drückt den Kolben 17 dann nach unten, und die Feder 35 zwingt den Stift 29, der Schrägfiäche 30 der Rampe 31 zu folgen, wodurch die Stange 20 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die Betrachtung der Fig. 3 lehrt, daß auch hier eine Hubverstärkung erzielt wird.The arrangement can also be operated in the opposite direction. If, for example, the actuating rod 28 is lowered from the equilibrium position, more liquid emerges from the opening 23 , as a result of which the pressure on the underside of the piston 17 is reduced. The spring 18 then pushes the piston 17 downwards and the spring 35 forces the pin 29 to follow the inclined surface 30 of the ramp 31 , causing the rod 20 to rotate counterclockwise. Consideration of FIG. 3 teaches that a stroke gain is also achieved here.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Auch hier geschieht die Leistungsverstärkung mittels eines geschlossenen Zylinders 40 mit oberen und unteren Stirnwänden 41 und 42 und einer Einlaßöffnung 43, die über Rohrleitungen 44 und 45 an eine Druckmittelquelle angeschlossen ist. Zur Erzielung des richtigen Druckes ist wieder eine Drossel 46 vorgesehen. Auch hier bilden der Kolben 47, der durch eine Schraubenfeder 48 vorbelastet ist, die Ausgangsstange 49 und die hohle Eingangsstange 50, die sich durch die obere bzw. untere Stirnwand des Zylinders erstrecken, eine starre Einheit. Wie bei dem Verstärker von Fig. 1 und 2 ist die Bohrung 51 der hohlen Stange 50 dazu eingerichtet, Druckflüssigkeit aus der Einlaßöffnung 43 durch eine innerhalb des Zylinders 40 angebrachte Öffnung 52 zu einer äußeren öffnung 53 zu fördern.Another embodiment of the invention is shown in FIGS. Here, too, the power amplification takes place by means of a closed cylinder 40 with upper and lower end walls 41 and 42 and an inlet opening 43 which is connected via pipes 44 and 45 to a pressure medium source. To achieve the correct pressure, a throttle 46 is again provided. Here, too, the piston 47, which is preloaded by a helical spring 48 , the output rod 49 and the hollow input rod 50, which extend through the upper and lower end walls of the cylinder, form a rigid unit. As in the case of the booster of FIGS. 1 and 2, the bore 51 of the hollow rod 50 is designed to convey pressure fluid from the inlet opening 43 through an opening 52 provided within the cylinder 40 to an outer opening 53 .

Die Anordnung unterscheidet sich von der vorherbeschriebenen Ausführungsform insofern, als die Einlaßöffnung 43 des Zylinders 40 oberhalb des Kolbens 47 angeordnet ist. Demgemäß muß die Druckfeder 48 zwischen der unteren Stirnwand 42 und der unteren Kolbenfläche angebracht sein. Ferner muß in diesem Falle die innere Einlaßöffnung 52 unmittelbar über dem Kolben 47 angebracht sein, und die Bohrung 51 der hohlen Stange erstreckt sich demgemäß durch den Kolben hindurch.The arrangement differs from the previously described embodiment in that the inlet port 43 of the cylinder 40 is arranged above the piston 47 . Accordingly, the compression spring 48 must be mounted between the lower end wall 42 and the lower piston surface. Furthermore, in this case, the inner inlet port 52 must be located immediately above the piston 47 , and the bore 51 of the hollow rod accordingly extends through the piston.

Die Hubverstärkungseinrichtung unterscheidet sich ebenfalls von der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Der topfförmige Teil 54, der das untere Ende der Eingangsstange 50 umgibt, ist mit einer Schließkante 56 und zwei Kurvenschlitzen 58 versehen. Der topfförmige Teil ist durch schematisch dargestellte Anschläge 55 gegen Bewegungen in axialer Richtung gesichert. Die Schließkante 56 wird durch die eineThe stroke reinforcement device also differs from the embodiment according to FIGS. 1 and 2. The cup-shaped part 54, which surrounds the lower end of the input rod 50 , is provided with a closing edge 56 and two curved slots 58 . The cup-shaped part is secured against movement in the axial direction by stops 55 shown schematically. The closing edge 56 is through the one

Claims

Edge of an elongated hole 57 is shown, which is attached in the longitudinal direction in the part 54. In the present case, the closing edge 56 is parallel to the longitudinal axis of the input rod 50. The curved slots 58 are diametrically opposite each other at the lower end of the part 54 and run in the opposite direction, but at the same angle with respect to the longitudinal axis of the rod 50 the input signal shifted axially. A pin 59 passes through the upper end of the rod 65 and is so long that it engages in the two curved slots 58. Thus, when the actuating rod 65 is raised, the part 54 rotates clockwise about the input rod 50 and releases the outlet opening 53 in whole or in part. If the position shown in FIG. 4 means an equilibrium position and the cup-shaped part 54 is rotated so that the outlet opening 53 is opened further, the pressure above the piston 47 decreases and the spring 48 pushes the piston and the two piston rods upwards . If there were no return ramp, there would theoretically be an infinite gain and the piston would continue to move upwards. However, in the embodiment shown, it is clear that the piston movement would come to an end either in that the outlet opening 53 comes to the upper end of the elongated hole 57 or the inlet opening 52 comes out of the cylinder 40. In practice, a stop can be provided to prevent the inlet port 52 from exiting the cylinder. In order to achieve a controlled amplification of the stroke, a cam follower pin 60 is attached to the input rod 50 and cooperates with the inclined surface 61 of a return ramp 62. The ramp 62 is attached to the end of an operating rod 63 which can be rotated to adjust the angle of inclination of the surface 61. Here, too, the pin 60 is connected to the ramp 62 by means of a spring 64. In this arrangement, the release of the outlet opening 53, as stated, causes the piston 47 to move upwards from the equilibrium position. The ramp 62 and the pin 60 force the rigid unit of the assembly to rotate in a clockwise direction, whereby the outlet opening 53 tracks the closing edge 56 of the part 54. This movement continues until the outlet port 53 is closed to the same extent as it was originally, thereby returning the assembly to equilibrium. This new position is shown in FIG. Here, too, the arrangement amplifies a signal in the same way that moves the actuating rod 65 downwards. When this happens, the part 54 rotates counterclockwise and the edge 56 closes the outlet opening 53. As a result, the pressure in the cylinder 40 above the piston 47 is increased and the piston moves down with its piston rods. The spring 64 causes the pin 60 to follow the slope of the ramp 62, thereby rotating the stroke transmission assembly in a counterclockwise direction. This rotation moves the outlet opening 53 away from the closing edge of the elongated hole 57, so that the opening 53 is opened again. This game continues until an equilibrium position is reached again. The degree of reinforcement of the arrangement shown in FIGS. 4 and 5 is represented by the quotient of the tangent of the angle of the cam slots 58 with respect to the longitudinal axis of the rod 50 and the tangent of the angle of the ramp 62 with respect to the same axis. Here, too, the arrangement apparently works as a simple lift and power amplifier when the ramp 62 is held, and can also serve as a computing device to obtain the product of two signals when a second signal is used to change the angle of incidence of the ramp while the Actuating rod 65 is supplied with a signal. In this case, the stroke of the output rod 49 is proportional to a gain constant multiplied by the product of the input signal supplied to the operating rod 65 and the gain control signal that the operating rod 63 rotates. The illustrated and described embodiments show that the arrangement of the pressure inlet port in the cylinder is immaterial and that it does not matter whether an increased pressure in the cylinder lifts the piston according to FIGS. 1 and 2 or presses it down according to FIGS. Furthermore, the helical spring can be replaced by other means as a counter-pressure and movement means for the piston. For example, a double-acting piston can be used with minor changes to the arrangement. Patent claims:

1. Pressure medium-actuated force and stroke amplifier with a rod transmitting the output stroke and a hollow rod transmitting the input stroke, both of which are operatively connected to a preloaded piston movable in a cylinder, on one side of which a pressure medium acts, the hollow input rod having a has its hollow interior communicating outlet opening through which the fluid can exit the booster so that it works as a follower piston with controlled outlet, characterized in that a pot-like part (25, 54) with a closing edge (26, 56) so is arranged that this determines the open cross-section of the outlet opening (23, 53) of the hollow input rod (20, 50) while limiting the amount of pressure medium flowing out, and that a cam follower (29, 60) in cooperation with a cam surface (30, 61) a return ramp (31, 62) of the input rod (20, 50) given a rotary movement when this moved in the direction of its longitudinal axis.

2. Amplifier according to claim 1, characterized in that the angle made by the return ramp forms with the longitudinal axis of the input rod, is adjustable.

3. Amplifier according to claim 1 or 2, characterized by means (28; 58, 59, 65) to move the closing edge (26, 56) of the pot-like part in response to a control signal relative to the outlet opening.

4. Amplifier according to claim 3, characterized in that the closing edge (26) is arranged at an angle to the longitudinal axis of the input rod (20) and that the actuating devices (28) can move the pot-like part (25) in the direction of the longitudinal axis.

5. Amplifier according to claim 3, characterized in that the closing edge (56) is arranged parallel to the longitudinal axis of the input rod (50) and that the pot-like part (54) against the axial