DE1144114B - Hydraulischer Kraftverstaerker - Google Patents

Description

• Hydraulischer Kraftverstärker Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker mit Nachfolgesteuerung, bei dem der Steuerkolben in einer LängsbohrungdesKraftkolbens und dieser im Kraftkolbenzylinder verschiebbar angeordnet ist.
• Kraftverstärker bzw. Servomotoren dieser Art sind bekannt. Sie weisen den Nachteil auf, daß die Steuerschieber und Leitungen mit zu kleinen Querschnitten ausgerüstet sind. Die Folge davon ist, daß man bei schnellen Bewegungen für übergroße Durchflußgeschwindigkeiten sorgen muß, die jedoch strömungstechnisch sehr ungünstig und nachteilig sind. Außerdem treten vielfach in der plötzlichen Herbeischaffung und Wegschaffung der erforderlichen Druckmittelmenge für die Beaufschlagung des Servomotorkolbens Schwierigkeiten auf. Darüber hinaus machen sich hierdurch trotz sorgfältigster bearbeitungstechnischer Ausführung der Servomotorteile leicht schädliche Schwingungen und Druckmittelverluste bemerkbar, welche die Arbeitsweise des Servomotors nachteilig beeinflussen.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines hydraulischen, nach dem Verdrängangsprinzip wirkenden Kraftverstärkers bzw. Servomotors mit Nachfolgesteuerung, insbesondere zu Steuer- oder Regelzwecken, der durch bauliche Maßnahmen in der Lage ist, die Druckflüssigkeit im Bedarfsfalle schnell in ausreichender Menge und mit ausreichendem Druck auf den Kraftkolben einwirken zu lassen und der andererseits einen nahezu reibungs-und stoßarmen Ein- und Austritt der Druckflüssigkeit unter Ausschaltung schädlicher Schwingungs-und Wirbelbildungen mit relativ kleiner Durchflußgeschwindigkeit gestattet.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Mantel des Kraftkolbenzylinders koaxiale, mit der Druckmittelzuleitung in Verbindung stehende Druckmittelspeicherräume und mit der Druckmittelablaufleitung in Verbindung stehende, Ablauföl aufnehmende Entlastungsräume angeordnet sind. Mit Vorteil sind den im Mantel des Kraftkolbenzylinders angebrachten Entlastungsräumen weitere Entlastungsräume zugeordnet, die über Durchtrittsöffnungen mit vom Kraftkolben und Steuerschieber gebildeten Entlastungsräumen verbunden sind. Die Erfindung kennzeichnet sich weiterhin dadurch, daß in der Trennwand zwischen den benachbarten Druck- und Entlastungsräumen des Kraftkolbenzylinders ein oder mehrere einseitig federbelastete Kolben derart eingebaut sind, daß ihre federbelasteten Kolbenflächen den Entlastungsräumen zugewandt sind, so daß bei schnellen Arbeitshüben die Volumenabnahme der Druckmittelspeicherräume gleich oder nahezu gleich der Volumenzunahme der Entlastungsräume ist.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
• Der Zylinder 1 des Kraftkolbens 2 weist außer der Zylinderbohrung 3 für den Kolben die ringförmigen Drucknüttelspeicherräume 4 für die bei 5 eintretende Druckflüssigkeit auf, die durch den Zwischenkanal 6 miteinander verbunden sind. Vom Speicherraum 4 gelangt die Druckflüssigkeit über den Verbindungskanal 7 und über die Einführöffnung 8 in die Zylinderbohrung für den Kraftkolben. Der Abfluß der Flüssigkeit erfolgt durch die Ausflußöffnungen 9 und 10, die in die Entlastungsräume 11 und 12 münden, die über den Zwischenkanal 13 miteinander verbunden sind. Von hier aus fließt die Druckflüssigkeit durch die Abflußbohrung 14 ab. Zwischen den Entlastungsräumen 4 und 11 auf der Zuflußseite des Druckmittels sind Kolben 16 mit Druckfedem 17 eingebaut, deren Anzahl entsprechend den Anforderungen und Platzverhältnissen gewählt werden kann. Die Zylinderbohrung 3 ist zu beiden Seiten mit Hilfe der Lagerdeckel 18 und 19 verschlossen, die je mit einer Stopfbuchsenabdichtung 20 und 21 für die Führungsstangen 22 und 23 des Kraftkolbens 2 versehen sind. Zum Abschluß und zum Nachstellen der Ab- dichtungen dienen die Deckel 24 und 25. Die Führungsstange 23 ist mit einer Bohrung 26 versehen, durch die das sich im Raum 27 ansammelnde Lecköl nach außen geleitet wird. Die Führungsstange 22 ist hohl ausgebildet und dient als Lager für die Führungsstange 28 des Steuerschiebers 29. Der Steuerschieber weist ebenfalls eine Bohrung 30 zur Abfüh- rung des sich im Raum 31 ansammelnden Lecköles auf.
• In dem Kraftkolben sind beidseitig die Durchtrittsöffnungen 32, 33 und 34 und die Steueröffnungen 35 und 36 eingebracht. Die Steueröffnung 35 mündet in einen Ringkanal 37, von dem aus die Druckflüssigkeit durch das Rohr 38 unmittelbar bis in den Arbeitsraum 39 gelangL Die Steueröffnung 36 mündet in den Ringkanal 40, von dem aus die Druckflüssigkeit durch das Rohr 41 unmittelbar bis in den anderen Arbeitsraum 42 gelangt. Zu beiden Seiten des Druckmittelzuführungsraumes 43 sind die Ringkanäle, 44 und 45 angeordnet. Der Ringkanal 44 ist über die Entlastungsbohrungen 46 mit dem Raum 31 verbunden, während der Ringkanal 45 über die Entlastungsbohrungen 47 mit dem Raum 27 verbunden ist. Der Steuerschieber 29 gleitet in der irn Kraftkolben 2 angebrachten Innenbohrung 48 und weist die Steuerscheiben 49 und 50 sowie die beiden Endscheiben 51 und 52 auf. Die Steuerscheiben 49 und 50 sind an ihren außeren Rändern mit kerbenartigen Ausnehniungen 53 versehen.
• Die Wirkungsweise des Kraftverstärkers bzw. Servomotors ist folgende: Es sei angenommen, daß der Steuerbefehl in Richtung des Pfeiles A über die Führungsstange 28 auf den Steuerschieber 29 übertragen wird. In dem gleichen Augenblick wird die Steuerscheibe 50 um das gleiche Maß nach unten beweg so daß die Steueröffnung36 frei wird. Nun wird die im Druckzuführraum 43 und im Ringkanal 54 des Steuerschiebers 29 sich befindende Druckflüssigkeit in den Ringkanal 40 des Kraftkolbens und von hier aus durch das Rohr 41 in den Arbeitsraum 42 gepreß4 so daß der Kraftkolben 2 so weit in Richtung des Pfeiles A verschoben wird, bis dieser die Zufuhr der Druckflüssigkeit durch seinen Nachlauf selbst verriegelt. Bei entgegen der Richtung des Pfeiles A bewegtem Steuerschieber wird die Druckflüssigkeit durch das Rohr 38 in den Arbeitsraum 39 gepreßt. Durch die Entlastungsräume 54, 55 und 56 im Steuerschieber 29 sowie durch die Ringkanälee 44 und 45 im Kraftkolben fallen die überströmungsquerschnitte am Steuerschieber und am Kraftkolben verhältnismäßig groß aus, so daß die Druckflüssigkeit auch bei schnellsten Bewegungen mit verhältnismäßig kleiner Durchflußgeschwindigkeit ein- bzw. austreten kann. Letzteres ist jedoch auch in erheblichem Maße davon abhängig, daß bei plötzlichen Änderungen genügend Druckflüssigkeit für die Beaufschlagung des Kraftkolbens zur Verfügung steht. Außerdem muß dafür Sorge getragen werden, überschüssig geförderte Druckflüssigkeit ohne Stauungen abzuleiten. Um diese Forderungen in jeder sich bietenden Betriebslage mit Sicherheit erfüllen zu können, sind einerseits die mit der Druckmittelzuleitung 5 in Verbindung stehenden, ringförmigen Druckmittelspeicherräume 4 im Mantel des Kraftkolbenzylinders 1 vorgesehen. Andererseits sind im Zuge der Druckmittelabflußleitung 14 die Entlastungsräume 11 und 12 angeordnet, die über den Zwischenkanal 13 miteinander verbunden sind. Um die Geschwindigkeit der Druckflüssigkeit in den Rohrleitungen weiter zu verringern, sind in den Trennwänden zwischen den benachbarten Entlastungsräumen 4 und 11 einseitig federbelastete Kolben 16 angeordnet, von denen in der Zeichnung der Einfachheit halber nur einer dargestellt wurde. Die Kolben 16 mit den Druckfedem 17 sind so eingebaut, daß die federbelast--te Kolbenfläche in dem Entlastungsraum 11 liegt. Auf diese Weise wird bei schnellen Steuerbewegungen die Voluinenabnahme des Druckmittelspeicherraumes 4 gleich oder nahezu gleich der Volumenzunahme des Entlastungsraumes 11. Zur Montage der Kolben 16 und Federn 17 dienen mit Stopfen 57 verschlossene öffnungen in der Außenwand des Zylinders 1.
• An Stelle der Feder 17 kann die Gegenkraft fär die gespeicherte Druckflüssigkeit auch durch ein Luftpolster erzeugt werden. Ebenso kann die Anzahl der Entlastungsräume im Bedarfsfalle erhöht werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Hydraulischer Kraftverstärker mit Nachfolgesteuerung, bei dem der Steuerkolben in einer Längsbohrung des Kraftkolbens und dieser im Kraftkolbenzylinder verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel des Kraftkolbenzylinders (1) koaxiale mit der Druckmittelzuleitung (5) in Verbindung stehende Druckmittelspeicherräume (4) und mit der Druckmittelablaufleitung (14) in Verbindung stehende, Ablauföl aufnehmende Entlastungsräume (11, 12) angeordnet sind.
2. 2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsräume (11, 12) mit durch den Kraftkolben (2) und den Kraftkolbenzylinder (1) beiderseits der Druckmittelzuführungsnut (43) gebildeten Entlastungsringnuten (44, 45) in Verbindung stehen, die ihrerseits über Durchtrittsöffnungen (32, 34) mit vom Kraftkolben und Steuerschieber gebildeten Entlastungsringnuten (55, 56) verbunden sind. 3. Kraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand zwischen den benachbarten Druckmittelspeichern (4) und Entlastungsräumen (11, 12) des Kraftkolbenzylinders ein oder mehrere einseitig federbelastete Kolben (16) derart eingebaut sind, daß ihre federbelasteten Kolbenflächen den Entlastungsräumen (11) zugewandt sind, so daß bei schnellen Arbeitshüben die Volumenabnahme der Druckmittelspeicherräume gleich oder nahezu gleich der Volumenzunahme der Entlastungsräume ist.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 360 063; französische Patentschriften Nr. 888 474, 562 326; Zeitschrift »Technische Mitteilungen«, September/ Oktober 1952, S. 282 bis 285.