DE1576118C - Hydraulischer Drehservomechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Drehservomechanismus mit einer eine Vorsteuereinrichtung betätigenden Eingangswelle und einer das verstärkte Drehmoment abgebenden Ausgangswelle, die mit einem oberen Teil in einen Zylinder hineinragt und als Ventilkörper eines Vierwegeventils ausgebildet ist, wobei eine Öffnung aufweisende Hülse den Ventilkörper umgibt.

Es ist bereits ein elektrohydraulisches Servoventil bekannt, siehe die USA.-Patentschrift 3 095 002, bei dem in der ersten Stufe, in der die hydraulische Ver-. Stärkung erfolgt, eine allgemein bekannte Düse mit einer mechanischen Regeleinrichtung eingebaut ist, die einen Regelarm aufweist, der zu einem Steuerkolben der ersten Stufe führt und ein bestimmtes Positionssignal an einen Regelsteuerkolben abgibt. Dabei zeigt das bekannte Düsenklappensystem zwei Düsen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die Klappe in der Mitte zwischen den beiden Düsen angeordnet ist. Diese mechanische Regeleinrichtung zeigt den Nachteil, daß eine große Anzahl beweglicher Teile erforderlich sind.

Es ist weiter ein hydraulisch arbeitender Drehmomentverstärker mit zwei koaxial angeordneten zylindrischen Steuerschiebern bekannt,- von denen der innere Steuerschieber von. Hand durch einen Motor od. dgl. in Drehung versetzt wird, während der äußere Drehschieber mit der Antriebswelle eines hydraulischen Servomotors verbunden ist. Dabei steht der Ventilkörper der Ausgangswelle durch in dieser parallel verlaufenden Längsbohrung mit weiteren Druckkammern in Verbindung. Hierbei zeigt . sich aber der Nachteil, daß aufwendige Lager zur Lagerung der Eingangswelle erforderlich sind, um die Reibung dieser Lager herabzusetzen. Dies ist außerordentlich wichtig, weil das Drehmoment der Eingangswelle sehr kleine Werte annehmen kann und hiervon auch die Genauigkeit und schnelle Reaktionsfähigkeit der Einrichtung abhängig ist. Man verwendet hier unter anderem Kugellager, wodurch sich jedoch eine größere Kompliziertheit und ein größerer Raumbedarf ergibt.

Der Erfindung liegt die' Aufgabe zugrunde, den hydraulischen Drehservomechanismus der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß er eine wesentlich einfachere Bauweise und einen wesentlich geringeren Raumbedarf zeigt und daß eine aufwendige Lagerung der Eingangswelle vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß die Vorsteuereinrichtung durch eine mit der Eingängswelle verbundene Steuerplatte gebildet ist, die.Durchgangsöffnungen an der Stirnseite einer Welle bei der Drehung variabel abdeckt, die mit der Hülse und einem Drehflügel zu einem Körper vereinigt ist. .

Die Durchgangsöffnungen können mit der erwähnten Steuerplatte variiert werden, die sich quer zu der Strömungsrichtung des aus den DurchgangsöfTnungen ausströmenden Druckmittels bewegt, woraufhin sich ein entsprechender Druck in den Kanälen einstellt, der die Verschiebung des erwähnten Drehflügels und der Hülse bewirkt, und anschließend werden die öffnungs/onen der Durchgangsöfinungen in den gleichen Zustand versetzt wie zuvor und kommen zum Stillstand. Ferner wird der Einbau der erwähnten bekiinnten Wälzlager nicht nur vollständig vermieden, sondern es wird auch eine außerordentlich einfache und raumsparende Vorsteuereinrichtung geschaffen, da die erwähnte erfindungsgemäße Steuerplatte sehr klein sein kann, weil die beiden Durchgangsöffnungen an der Stirnseite der Welle sehr nahe beieinander liegen können. Auch der Zusammenbau der Welle mit den stirnseitigen Durchgängsöffnungeh mit der Ausgangswelle zeigt eine bedeutende Vereinfachung.

Die erfindungsgemäße Steuerplatte zeigt trotz des

ίο völligen Fehlens der erwähnten aufwendigen Kugellager keine die Drehung der Eingangswelle behindernde Reibung. Die Steuerplatte berührt die Stirnseite der erwähnten Welle mit den Bohrungen nicht, obwohl der Abstand zwischen der Steuerplatte und der Stirnseite der Welle sehr klein ist. Daher zeigt die Eingangswelle keinen Gleitwiderstand und kann somit durch ein äußerst geringes Drehmoment angetrieben werden.

Die Erfindung kann beispielsweise bei dem Drehturm einer Radarantenne angewendet werden, es ist aber auch möglich, die Erfindung bei elektronischen Fernsteuerungen anzuwenden und allgemein zur Verstärkung sehr schwacher Eingangskräfte.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Drehservomechanismus,

Fig. 2 bis 5 Querschnitte längs der Linien A-A, B₁-B₂-B₃-B₄, C-C und D-D nach Fig. 1.

Gemäß F i g. 1 führt eine Eingangswelle 25, welche : die Steuerbewegung überträgt, in das Gehäuse K durch' die Mitte der Abdeckung des oberen Teils desselben, und das untere Ende dieser Welle 25 trägt eine Steuerplatte 7,. die so befestigt ist, daß sich dieselbe dicht an die obere Stirnfläche der Welle 4 anliegend drehen kann. Wie in der F i g. 5 gezeigt ist, weist die Welle 4 zwei durch die Steuerplatte 7 veränderliche Durchgangsöffnungen 6 und 6' an der Stirnfläche auf, die mit zwei senkrechten Kanälen 5 und 5' verbunden sind, welche parallel zueinander im Innern der Welle 4 verlaufen und durch welche unter Druck stehende Druckflüssigkeit nach oben geführt wird, wobei der Mündungsquerschnitt der Durchgangsöffnungen 6 und 6' von der Steuerplatte 7 bestrichen wird und dabei vergrößert oder verkleinert werden kann. Die Druckflüssigkeit, die zu den Durchgangsöffnungen 6 und 6' strömt, tritt durch die Einlaßöffnung 1 (Fig. 1) ein, geht durch den senkrechten Kanal 5₀ und wird sodann in zwei

ortsfeste Öffnungen 2 und 2' unterteilt und gelangt dann in die in Fig. 4 dargestellten Druckkammern3 und 3'. Von hier strömt die Druckflüssigkeit durch die zwei parallelen senkrechten Kanäle 5 und 5', deren Öffnungen sich an dem unteren Ende der Welle 4 befinden,, zu den Durchgangsöffnungen 6 und 6' an dem oberen Ende der Welle 4, die in der F i g. 5 dargestellt sind. Die drei Teile, nämlich der Teil der Welle 4, der in den Behälterraum 9 hineinragt, wo die rückgeführte Druckflüssigkeit in dem

oberen Teil des GehäusesK (s. Fig. 1) verweilt, der Teil des Drehflügels 8, der unterhalb die Druckkammern 3 und 3' unterteilt, und die Hülse 12 des drehbaren Vierwegeventils bilden einen Körper. Ein Teil des in das, Gehäuse K von der Einlaßöffnung 1 aus zugeführten, unter Druck stehenden Strömungsmittcls, das durch die Druckkammern 3 und 3' hindurchtritt, tritt aus den durch die Steuerplatte 7 veränderlichen Durchgangsöllnuiigenfi und 6' aus, wäh-

rend gleichzeitig der restliche Teil der unterhalb befindlichen Umfangsnut 13 zugeführt wird. Wenn die Mengen des durch die Durchgangsöffnungen 6 und 6' austretenden Druckmittels in ein Ungleichgewicht zueinander auf Grund der Drehbewegung der

■ Steuerplatte 7, die an der Stirnfläche der Eingangswelle 25 befestigt ist, kommen, so wird das Gleichgewicht zwischen den Drücken in den Druckkammern 3 und 3' aufgehoben, und der Drehflügel 8, die Welle 4 und die Hülse 12 drehen sich als ein Körper gemeinsam um den gleichen Winkel wie die

. Steuerplatte 7, bis die Mengen des durch die Durchgangsöffnungen 6 und 6' austretenden Strömungsmittels und somit die Drücke in den Druckkammern 3 und 3' wieder im Gleichgewicht sind, und dann wird die Drehbewegung unterbrochen. Der Drehflügel 8 ist mit Anschlägen 10 versehen. Gleichzeitig mit dem Drehen der Hülse 12 ergibt sich ein Umschalten des Vierwegeventils. Die Hülse 12 ist mit Durchgangsbohrungen 10 für den Druckausgleich versehen.

Zwei Längsbohrungen 19 und 19' sind an der rechten und linken Seite (s. Fig. 3) des in der Mitte des drehbaren Vierwegeventils befindlichen Ventilkörpers 18 ausgebohrt und erstrecken sich einzeln in die Ausgangswelle 24 nach unten, die mit dem Ventilkörper 18 aus einem Stück besteht, und es ist eine entsprechende Verbindung mit den Längsbohrungen 19 und 19' im Innern der Ausgangswelle 24 und des Drehflügels 23 (s. F i g. 2) vorhanden, und an dieser Stelle stehen die Längsbohrungen 19 und 19' durch waagerechte Bohrungen 19 a und 196 in Verbindung mit den Druckkammern 22 und 22' im Innern des Zylinders. Weitere waagerechte Öffnungen 20 und 20', 21 und 21' sind, wie in den . Fig. 1 und 3 gezeigt, im Innern des Ventilkörpers 18 einzeln an den oberen Teilen der Längsbohrungen 19 und 19' angeordnet, die so aufgebaut sind, daß dieselben entweder mit der Einlaßöffnung 1 oder mit der veränderlichen Öffnung 11 in Abhängigkeit von der Stellung der Hülse 12 bei deren Drehen in Verbindung gebracht werden können, wobei die oberen waagerechten Öffnungen 14 und 15 im Innern der Hülse 12 sowie die unteren waagerechten Öffnungen

16 und 17 und die obere Umfangsnut 13' und die untere Umfangsnut 13 zwischengeordnet sind.

In dem in F i g. 1 und 3 wiedergegebenen Zustand wird die Druckflüssigkeit sowohl der unteren Umfangsnut 13 als auch den waagerechten Öffnungen 16 und 17 zugeführt; da jedoch die Öffnungen 16 und

17 nicht mit den waagerechten Öffnungen 20 und 21 in dem Ventilkörper in Verbindung stehen, wird der Durchfluß hier abgeschaltet. Gleichzeitig steht auch keine der waagerechten Öffnungen 14 und 15 in gleicher Weise in Verbindung mit den waagerechten Öffnungen 20' und 2Γ in dem Ventilkörper, so daß der Rückführungskanal an dieser Stelle ebenfalls unterbrochen ist. Wenn nunmehr die Hülse 12 in Uhrzeigerrichtung der Drehbewegung der Eingangswelle 25 folgend gedreht wird und die untere waagerechte Öffnung 16 (s. F i g. 1 und 3) mit der unteren waagerechten Öffnung 20 der Längsbohrung 19 in dem Ventilkörper verbindet, gelangt das unter Druck stehende Mittel nacheinander durch die Einlaßöffnung I, die untere Umfangsnut 13, die untere waagerechte Öffnung 16 in der Hülse und durch die Längsbohrung 19 in dem Ventilkörper zu der Druckkammer 22 imlnnneren des Zylinders (s. Fig. 2), während die auf der rechten Seite befindliche Druckkammer 22' (s. F i g. 2) über die Längsbohrung 19', die obere waagerechte Öffnung 21', die waagerechte Öffnung 15 in der Hülse und die obere Umfangsnut 13' mit der veränderlichen Öffnung 11 verbunden ist, so daß sich der Ventilkörper 18 mit der Ausgangswelle 24 und dem Drehflügel 23 so lange drehen, bis die Drücke in den Druckkammern 22 und 22' im Gleichgewicht sind. Mit anderen Worten, die Ausgangswelle 24 wird in der gleichen Richtung und um den gleichen Winkel gedreht, wie sich die Eingangswelle 25 dreht, und die wechselseitigen Beziehungen zwischen den Öffnungen 16 und 17,20 und 21,14 und 15,20' und 21' bedingen die Rückführung des Systems in den Anfangszustand. Der ortsfeste Flügel zwischen den beiden Druckkammern 22 und 22' ist mit 23 bezeichnet.

Wie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß sie als Servosteuerung für verschiedene Anwendungsgebiete ein hohes Drehmoment und einen sehr hohen Wirkungsgrad ergibt, daß sie zuverlässig arbeitet und gedrungen für die Ausübung großer Kräfte ausgebildet ist. Diese Vorteile werden letzten Endes dadurch erreicht, daß der Ventilkörper, der durch das Druckmittel in dem Zylinder die Drehbewegung der Ausgangswelle 24 steuert, unmittelbar an dem oberen Ende der Ausgangswelle 24 angeordnet ist und daß außerdem die Hülse 12 dieses Ventils, der Drehflügel 8 und die Welle 4 einen zusammenhängenden einstückigen Körper bilden und die Drücke in den Druckkammern 3 und 3', die durch den Drehflügel 8 in dem Gehäuse K gebildet sind, durch die Mengen an Druckmittel gesteuert werden, das durch die steuerbaren Durchgangsöffnungen 6 und 6' austritt, deren Austrittsquerschnitte vermittels der Steuerplatte 7 verändert werden können, die mit der Eingangswelle 25 an der oberen Stirnseite der Welle 4 drehbeweglich ist, wobei die Ausgangswelle 24 und die Eingangswelle 25 koaxial zu der mittleren Achse des Gehäuses K angeordnet sind und bei gleichen prehwinkeln beider in der gleichen Richtung ein Verstärken der Drehkraft erfolgt. Die Erfindung ermöglicht somit, daß das gesamte Servoaggregat sehr klein und einfach und dabei sehr genau und zugleich auch außerordentlich robust ist. ,

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Drehservomechanismus mit einer eine Vorsteuereinrichtung betätigenden Eingangswelle und einer das verstärkte Drehmoment abgebenden Ausgangswelle, die mit einem oberen Teil in einen Zylinder hineinragt und als Ventilkörper eines Vierwegeventils ausgebildet ist, wobei eine Öffnungen aufweisende Hülse den Ventilkörper umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuereinrichtung durch eine mit der Eingangswelle (25) verbundene Steuerplatte (7) gebildet ist, die Durchgangsöffnungen (6, 6') an der Stirnseite einer Welle (4) bei der Drehung variabel abdeckt, die mit der Hülse (12) und einem Drehflügel (8) zu einem Körper vereinigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (ί8) der Ausgangswelle (24) durch in dieser parallel verlaufende Liingsbohrungen (19, V)') mit weiteren

Druckkammern (22,22^ in Verbindung steht, welche durch einen zweiten Drehflügel (23) voneinander getrennt sind, welcher mit der Ausgangswelle (24) fest verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oberen Ende des Gehäuses (K) ein Behälterraum (9), in den die Welle (4) hineinragt, vorhanden ist, in welchem die durch die einzige Einlaßöffnung (1) zugeführte Druckflüssigkeit, die aus den öffnungen (6,6') der Welle (4) austritt, aufgefangen wird und aus diesem abfließt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (1) durch das Vierwegeventil mit den Druckkammern (22 bzw. 22') in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (25) und die Ausgangswelle (24) in an sich bekannter Weise von entgegengesetzten Seiten her in das gemeinsame Gehäuse (K) einzuführen und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Ausgangswelle (24) gleiche Drehbewegungen wie die Eingangswelle (25) ausführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen