DE1300030B

DE1300030B - Multi-stage torque amplifier to be fed from a single pressure medium source of high pressure

Info

Publication number: DE1300030B
Application number: DE1964F0042248
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ito; Kohei; Rryoko; Dipl-Ing Shirafuji
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1964-03-09
Filing date: 1964-03-09
Publication date: 1969-07-24

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen, vorzugsweise durch einen elektrischen Steuermotor antreibbaren und aus einer einzigen Druckmittelquelle hohen Drucks zu speisenden Drehmomentverstärker, dessen Verstärkerstufen jeweils aus einem hydraulischen Motor bestehen, der durch einen Drehschieber und einer von dem Motor drehbaren und mit dem Drehschieber zusammenwirkenden Nachführhülse steuerbar ist.The invention relates to a multi-stage, preferably by one electric control motor drivable and from a single pressure medium source high Pressure to be fed torque amplifier, whose amplifier stages each consist of a hydraulic motor consist of a rotary valve and one of the motor rotatable and cooperating with the rotary slide tracking sleeve is controllable.

Auf den verschiedensten Gebieten der Technik, insbesondere bei Regel- und Steueranlagen, werden Drehmomentverstärker benötigt, welche die häufig nur sehr gering belastbaren vorgegebenen Bewegungen von Steuergebern oder -empfängern möglichst genau mit für die Einstellung von Maschinen oder Maschinenteilen ausreichendem Drehmoment nachbilden.In the most diverse areas of technology, especially in the case of and control systems, torque amplifiers are required, which are often only very low resilient given movements of tax givers or receivers if possible exactly with sufficient torque for the adjustment of machines or machine parts to recreate.

Es ist bereits ein mehrstufiger Drehmomentverstärker mit hydraulischen Motoren bekannt, die ebenfalls von einer einzigen Druckmittelquelle hohen Drucks gespeist werden, doch sind dabei die Drücke für die einzelnen Verstärkerstufen gleich groß. Weiterhin ist eine hydraulische Schiebesteuerung bekannt, deren Vorsteuerung mit einem wesentlich niedrigeren Druck als dem der Druckmittelquelle arbeitet. Doch müssen auch hierbei die Bauelemente des Vorverstärkers für den hohen Druck der gemeinsamen Druckmittelquelle dimensioniert werden, da der Druck im Vorverstärker nämlich unter bestimmten Voraussetzungen bis zum maximalen Druck der gemeinsamen Druckmittelquelle ansteigen kann.It is already a multi-stage torque booster with hydraulic Motors known that also from a single source of high pressure pressure medium are fed, but the pressures for the individual amplifier stages are the same great. Furthermore, a hydraulic shift control is known, its pilot control works with a much lower pressure than that of the pressure medium source. Indeed Here too, the components of the preamplifier have to cope with the high pressure of the common Pressure medium source are dimensioned because the pressure in the preamplifier namely below certain conditions up to the maximum pressure of the common pressure medium source can increase.

Bei diesen bekannten Drehmomentverstärkern müssen also die Bauteile aller Verstärkerstufen dem hohen Druck der gemeinsamen Druckmittelquelle entsprechend robust dimensioniert werden, wodurch in beiden Fällen die Gefahr von Übersteuerungen und unerwünschten Schwingungen entsteht. Außerdem sind die großen Massen für die ersten Verstärkerstufen unerwünscht, da sie eingangs entsprechende Steuerkräfte verlangen, während häufig am Eingang nur kleine Steuerkräfte zur Verfügung stehen, die wegen der Folgegeschwindigkeit nur kleine Massen der bewegten Teile und einen niedrigen Druck des Mediums verlangen.In these known torque amplifiers, the components must of all amplifier stages corresponding to the high pressure of the common pressure medium source be robustly dimensioned, whereby in both cases the risk of overloading and unwanted vibrations arise. Also, the big crowds are for that first amplifier stages undesirable because they initially have corresponding control forces demand, while often only small control forces are available at the entrance, because of the following speed only small masses of the moving parts and one require low pressure of the medium.

Um diese Gefahren und Nachteile bekannter Einrichtungen auszuschließen und jeder Drehmomentverstärkerstufe den ihrem Verstärkungsgrad bzw. Drehmoment angepaßten Öldruck zu sichern, ist erfindungsgemäß zumindest die erste Verstärkerstufe durch fest einstellbare Druckreduziermittel, z. B. eine Düse, mit vorgegebener Kalibrierung in Verbindung mit einer nachgeschalteten, durch ein Regelventil einstellbaren Kurzschließverbindung, in an sich bekannter Weise mit einem niedrigeren Druck als dem der Druekmittelquelle betätigbar. Damit wird der Speisedruck jeder Stufe des Drehmomentverstärkers dem Trägheitsmoment seiner bewegten Massen angepaßt, so daß Übersteuerungen und dadurch bedingte Schwingungserscheinungen auf jeden Fall vermieden werden.To exclude these dangers and disadvantages of known facilities and each torque amplifier stage adapted to its gain or torque To secure oil pressure, according to the invention at least the first booster stage is through permanently adjustable pressure reducing agents, e.g. B. a nozzle, with a predetermined calibration in connection with a downstream short-circuit connection that can be adjusted by a control valve, in a manner known per se with a lower pressure than that of the pressure medium source operable. This means that the feed pressure of each stage of the torque booster becomes the Moment of inertia of its moving masses adapted, so that oversteering and thereby induced vibration phenomena can be avoided in any case.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. Es zeigt F i g. 1 einen zweistufigen Drehmomentverstärker im Längsschnitt, teilweise in Ansicht, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-A der F i g. 1 und F i g. 3 einen Längsschnitt durch die erste Stufe des Drehmomentverstärkers. Der Steuergeber 1, welcher insbesondere ein durch Steuerimpulse betriebener Schrittschaltmotor, ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk oder auch ein in der Fernsteuertechnik üblicher Drehmelder sein kann, treibt über seine Welle 2 einen damit in nicht dargestellter Weise starr verbundenen Drehschieber 3 eines rotierenden ersten Steuerventils mit drehbar gelagerter Nachführhülse 4 an. Das Steuerventil für die zweite Stufe des Drehmomentverstärkers besteht aus einem ähnlichen Drehschieber 5, der mit einer ebenfalls rotierenden Nachführhülse 6 zusammenwirkt. Ein hydraulischer Motor 7, beispielsweise ein Zahnradmotor, besteht aus zwei Teilen, von denen der eine mit der Nachführhülse 4 des ersten Steuerventils und der andere mit dem Drehschieber 5 des zweiten Steuerventils verbunden ist und jeweils beispielsweise mit der Nachführhülse 4 bzw. dem Drehschieber 5 aus einem Stück besteht. Der Drehschieber 3, die Nachführhülse 4 und der eine Teil des hydraulischen Motors 7 bilden die erste Verstärkerstufe. Mit 8 ist ein Rahmen und mit 9 ein Zylinderblock der zweiten Stufe des Drehmomentverstärkers bezeichnet. In dem Zylinderblock 9 sind konzentrisch um die Motorachse verteilt mehrere Arbeitszylinder 9' mit Arbeitskolben 10 angeordnet. Die Kolben 10 arbeiten gegen die auf der Abtriebswelle schräg und feststehend angeordnete Scheibe 11. Embodiments of the subject matter of the invention emerge from the following description and the drawing. It shows F i g. 1 shows a two-stage torque booster in longitudinal section, partially in view, FIG. 2 shows a cross section along line AA of FIG. 1 and F i g. 3 shows a longitudinal section through the first stage of the torque booster. The control transmitter 1, which can in particular be a stepping motor operated by control pulses, an electromagnetic stepping mechanism or a resolver common in remote control technology, drives, via its shaft 2, a rotary slide 3, rigidly connected to it, of a rotating first control valve with a rotatably mounted tracking sleeve 4 at. The control valve for the second stage of the torque booster consists of a similar rotary slide valve 5, which cooperates with a tracking sleeve 6 that is also rotating. A hydraulic motor 7, for example a gear motor, consists of two parts, one of which is connected to the tracking sleeve 4 of the first control valve and the other is connected to the rotary slide 5 of the second control valve and each, for example, to the tracking sleeve 4 and the rotary slide 5 one piece. The rotary valve 3, the tracking sleeve 4 and one part of the hydraulic motor 7 form the first amplifier stage. 8 with a frame and 9 with a cylinder block of the second stage of the torque booster. A plurality of working cylinders 9 ′ with working pistons 10 are arranged in the cylinder block 9, distributed concentrically around the engine axis. The pistons 10 work against the disk 11, which is arranged obliquely and stationary on the output shaft.

In dem Rahmen 8 sind der Zuflußkanal 12 und der Abflußkanal 13 für das Drucköl vorgesehen. Die Abtriebswelle 14 ist mit dem Zylinderblock 9 fest verbunden, wobei der Zylinderblock 9 mittels Kugel-oder Rollenlager 21 an dem Rahmen 8 drehbar gelagert ist. Mit 15 und 16 sind Druckölzufluß- und -abflußkanäle bezeichnet, die indem Rahmen 8 liegen.In the frame 8, the inflow channel 12 and the outflow channel 13 are for the pressure oil provided. The output shaft 14 is firmly connected to the cylinder block 9, the cylinder block 9 being rotatable on the frame 8 by means of ball bearings or roller bearings 21 is stored. With 15 and 16 Druckölzufluß- and -abflußkanäle are referred to, the in which frame 8 lie.

17 ist eine Düse, die in der Leitung angeordnet ist, durch welche das Drucköl dem Steuerventil der ersten Drehmomentverstärkerstufe zufließt. Die Düse bestimmt den Zuflußquerschnitt des Drucköls. Mit 18 ist ein Druckregelventil in einer Kurzschließverbindung 20 zwischen einem ölzuflußkanal und einem Ölabflußkanal der ersten Drehmomentverstärkerstufe bezeichnet. Das Regelventil ist in aus F i g. 3 ersichtlicher Weise mittels einer Schraube einstellbar, die die Kurzschließverbindung 20 mehr oder minder ganz zu schließen vermag.17 is a nozzle placed in the conduit through which the pressure oil flows to the control valve of the first torque booster stage. the The nozzle determines the cross-section of the flow of the pressure oil. At 18 is a pressure control valve in a short-circuit connection 20 between an oil inflow channel and an oil outflow channel the first torque amplifier stage. The control valve is in from F i G. 3 clearly adjustable by means of a screw that the short-circuit connection 20 is able to close more or less completely.

Wenn die Zu- und Abflußkanäle 12 und 13 an die Druckölversorgung angeschlossen sind und der Steuergeber 1 sich um einen gewissen Winkel in der einen oder anderen Richtung dreht, dann entsteht zunächst eine Relativdrehung zwischen den beiden Ventilteilen 3 und 4; dies hat zur Folge, daß das durch den Kanal 12 zufließende Drucköl jetzt in die erste Stufe des Drehmomentverstärkers gelangen kann und demzufolge den ersten Teil des Motors 7 verstellt. Das Öl, welches durch die Öffnungen des Steuerventils 3, 4 drucklos austritt, läuft durch den Abflußkanal 13 ab. Der Motor 7 dreht die Nachführhülse 4 der vom Steuergeber 1 vorgegebenen Drehbewegung des Drehschiebers 3 nach und schließt das Steuerventil in dem Augenblick, wo die von ihm nachgebildete Bewegung mit der vorgegebenen Bewegung des Steuergebers 1 übereinstimmt.When the inlet and outlet channels 12 and 13 are connected to the pressure oil supply are and the control unit 1 is at a certain angle in one way or the other Direction rotates, then initially there is a relative rotation between the two valve parts 3 and 4; this has the consequence that the pressure oil flowing in through the channel 12 now can get into the first stage of the torque booster and consequently the first Part of the engine 7 adjusted. The oil that comes through the openings of the control valve 3, 4 exits without pressure, runs through the drainage channel 13. The motor 7 rotates the Tracking sleeve 4 of the rotary movement of the rotary valve specified by the control transmitter 1 3 and closes the control valve at the moment when the modeled by it Movement coincides with the predetermined movement of the control transmitter 1.

Da der zweite Teil des Motors 7 den Drehschieber 5 für die zweite Drehmomentverstärkerstufe antreibt, besitzt der Drehschieber 5 bereits die Stellung des Steuergebers 1, ist also gegenüber seiner zugehörigen Nachführhülse 6 verstellt. Durch diese Auslenkung des zweiten Steuerventils 5, 6 werden die hinter den Arbeitskolben 10 liegenden Arbeitszylinder 9' über die Kanäle 15 und 16 mit den Zu- und Abflußkanälen 12 und 13 so verbunden, daß der obere Arbeitskolben 10 vorgetrieben wird. Die Kolbenspitze gleitet dabei am Rand der Scheibe 11 in tangentialer Richtung ab und dreht dabei den Zylinderblock 9 mitsamt der Abtriebswelle 14 und der Nachführhülse 6 des zweiten Steuerventils. Der untere Arbeitskolben 10 gelangt dabei allmählich nach rechts bis in die Stellung, die in der Zeichnung der obere Arbeitskolben 10 einnimmt. Auf diesem Wege wird der Arbeitskolben von der Scheibe 11 her zurückgeschoben und drückt dabei durch den Kanal 16, das zweite Steuerventil 5, 6 und den Abflußkanal 13 das Drucköl aus. Auf diese Weise wird die Abtriebswelle 14 und die Nachführhülse 6 des zweiten Steuerventils der zweiten Drehmomentverstärkerstufe der vorgegebenen Steuerbewegung nachgedreht, bis schließlich das zweite Steuerventil s, 6 wieder geschlossen ist und damit der Motor der zweiten Stufe ebenfalls stillgesetzt wird. Es wird das Öl aus derselben Druckölquelle (durch den Kanal 12 zufließend) sowohl zur Speisung der ersten als auch der zweiten Stufe des Drehmomentverstärkers verwendet. Dabei ist jedoch in dem ölzufluß zu der ersten Drehmomentverstärkerstufe eine Düse 17 vorgesehen, welche bewirkt, daß der Druckabfall an dieser Düse proportional und gleichzeitig mit dem Lauf der ersten Drehmomentverstärkerstufe erfolgt und auf diese Weise der Öldruck die erste Drehmomentverstärkerstufe stabil (ohne Schwingungserscheinungen) betätigen kann, ohne daß als Folge davon auftreten kann, daß das Öl den vorgeschriebenen Druck unterschreitet. Ferner wird durch die regelbare Kurzschließverbindung 20 zwischen dem ölzufluß- und dem ölabflußkanal mit dem darin angeordneten Regelventil 18 eine weitere Einstellmöglichkeit für den Öldruck der ersten Drehmomentverstärkerstufe erreicht.Since the second part of the motor 7 drives the rotary slide 5 for the second torque booster stage, the rotary slide 5 already has the position of the control transmitter 1, that is to say it is adjusted with respect to its associated tracking sleeve 6. As a result of this deflection of the second control valve 5, 6, the working cylinders 9 'located behind the working piston 10 are connected via the channels 15 and 16 to the inflow and outflow channels 12 and 13 in such a way that the upper working piston 10 is driven forward. The piston tip slides on the edge of the disk 11 in the tangential direction and rotates the cylinder block 9 together with the output shaft 14 and the guide sleeve 6 of the second control valve. The lower working piston 10 gradually moves to the right up to the position which the upper working piston 10 assumes in the drawing. In this way, the working piston is pushed back by the disk 11 and in the process pushes the pressure oil out through the channel 16, the second control valve 5, 6 and the discharge channel 13. In this way, the output shaft 14 and the tracking sleeve 6 of the second control valve of the second torque booster stage are rotated after the predetermined control movement until finally the second control valve s, 6 is closed again and thus the motor of the second stage is also stopped. The oil from the same pressure oil source (flowing in through channel 12) is used to feed both the first and the second stage of the torque booster. In this case, however, a nozzle 17 is provided in the oil flow to the first torque booster stage, which causes the pressure drop at this nozzle to take place proportionally and simultaneously with the running of the first torque booster stage and in this way the oil pressure can operate the first torque booster stage in a stable manner (without vibration phenomena) without the possibility of the oil dropping below the prescribed pressure as a result. Furthermore, through the controllable short-circuit connection 20 between the oil inflow and oil outflow channel with the control valve 18 arranged therein, a further setting possibility for the oil pressure of the first torque booster stage is achieved.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die festen und einstellbaren Regelquerschnitte lediglich für die erste Drehmomentverstärkerstufe vorgesehen; wenn jedoch die zweite Drehmomentverstärkerstufe aus einer Druckölquelle betrieben wird, deren Druck mehr oder minder weit über dem Betriebsdruck der ersten Drehmomentverstärkerstufe liegt, so empfiehlt es sich, auch für die zweite Drehmomentverstärkerstufe eine ähnliche feste Querschnittsregelung oder auch einstellbare überfließregelung vorzusehen.In the described embodiment, the fixed and adjustable Standard cross-sections only provided for the first torque booster stage; however, when the second stage torque booster is operated from a pressurized oil source whose pressure is more or less well above the operating pressure of the first torque booster stage is, it is advisable to also use one for the second torque booster stage provide similar fixed cross-section control or adjustable overflow control.

An Stelle der Düse 17 kann auch eine einstellbare Durchflußöffnung, z. B. wiederum durch eine Schraube einstellbare Öffnung, vorgesehen sein.Instead of the nozzle 17, an adjustable flow opening, z. B. in turn adjustable by a screw opening may be provided.

Claims

Claim: Multi-stage, preferably by an electrical one Control motor drivable and from a single pressure medium source of high pressure feeding torque booster, the booster stages of which each consist of a hydraulic Motor consist of a rotary valve and one of the motor rotatable and tracking sleeve cooperating with the rotary slide is controllable, characterized in that that at least the first amplifier stage (3, 4, 7) by means of permanently adjustable pressure reducing means, z. B. a nozzle (17), with a specified calibration in connection with a downstream, by a control valve (18) adjustable short-circuit connection (20), in per se as is known, can be actuated at a lower pressure than that of the pressure medium source is.