DE2026424C3 - Hydraulischer Drehmomentfolgever starker - Google Patents

Description

dermssen gewählt werden. f^u^g d« Eo

26 durch lung mit

.8 _Muuer

^ Gegensatz zur ^^^^ntilkörSrdie kleinstmögliche ^^ Die Kupplung

ist flexibel und erlaubt kleine radiale Versetzungen zwischen den gekuppelten Achsen sorgt jeuoeh m Drehrichtung ^^^"^L 26

um einen bestimmten Winkel, wuin er eine bestimmte Anzahl von Eingangsimpulsen erhält. Die Welle des

Motors ist mit einer Mutter verbunden, die in axialer Richtung festsitzt, sich jedoch um eine Drehachse

drehen kann. In der Mutter ist eine Schraube vorgesehen, die um einen Weg verschoben wird, die der

Verdrehung der Motorwelle und der Mutter proportional ist. Mit der Schraube ist koaxial der Steuer- ^^vl^'^ntT ^uc" ^"ΪΓ^τπ Verbindung "zwischen uer schieber verbunden, der in einer stationären Ventil- Drehnchtung %«™/™$™_τχ _Dic Mutter 26 muffe sitzt. Der Steuerschieber folgt der Verschie- io Emgangswe"^e ?² "^ndd? ™££_{hse die} durch die buna der Schraube und läßt ein definiertes Flüssig- kann sich frei um un »rehacw* ^

ke.tsvolumen von einer Quelle durch einen ersten Drucklager 28 gegeberI^st' °«"^e _h ⁿ'_{hcn die an} einer Einlaß in eine ringförmige Nut des Steuerschiebers du ich eme Druckpia^t ^ ^ ^_bogcner Sicheein. Diese Flüssigkeit fließt axial durch den Steuer- feststehende Buch^ ^kst gusl- t g s _2g ^ schieber und wird durch eine 7 .eileöffnung, die durch 15 rungsnng j4 dient dazu cdes^'U in . ^ ^ einen Drehschieber freigegeben oder ^geschlossen ^Tanjeö^ "S

drehen, die der Mutter

welle 22 gemeinsam ist. Die

Ls ich frei um eine

^/4^ _eSc relative Verj Mutter -6 du. e^ ^ ^^

^^ehu"J ^™^ eine axiale Versetzung der ^erzeugt ^v"ursacm ein _um

Schraube 36. Ejne D^ ^der >^"Versetzung der

_sie keinen die Mutter 26 ver-

die eine

46 aufgeschraubt,

c Ha₅₁-IiU.- . .„ .i aufweist. Da die

festgezogen ist, erlauben die Schlitze 44 u aui un- nagenden Flächen 40 und 48 wirkenden äften, das Ende der Mutter ?8 au^f der Schraube 36 zu verbiegen. Daher wird der tote Gang zwischen der Mutter 26 und der Schraube 36 praktisch auf ein

wird, direkt in die Zylinder des hydraulischen Motors geleitet.

Zur Erläuterung der Erfindung sei gesagt, daß der Drehschieber durch den im Inneren der Muffe dreh- 20 sammen baren Steuerschieber gebildet wird. Pie Drehung des Eine Drehung Steuerschiebers steuert die Flüssigkeit zwischen dem Steuerschieber und der Muffe. Dieser Vorgang im

Motor bewirkt eine Drehung der Ausgangswelle,

deren eines Ende mit dem Steuerschieber gekoppelt 25 gekehrter Richtung ist. Wenn sich die Welle dreht, drehen sich auch der Schraube in entgegen^ Steuerschieber und die Schraube, wodurch gleichzeitig Die Mutter 26 ist

zwei Vorgänge bewirkt werden. Zum ersten fährt der toten Gang aufweist. In F i g. als Drehschieber wirkende Steuerschieber fort, Flüssig- größert gezeigt. Sie enthält

keit an die Zylinder des Motors zu verteilen. Zum 30 tragende Fläche 40, ein G

zweiten dreht sich die Schraube in bezug auf die laufende Schlitze 44 im Gewinde 42. _..

Mutter und versucht den Steuerschieber in seine befindet sich im Eingriff mit der Schraube 36. Auf

ursprüngliche axiale Stellung zurückzuholen. Die " "' ~"^£ ·~-"··^·

Drehung des Motors bewirkt daher eine Einstellung

der nacheinander erfolgenden Verteilung der Flüssig-

keit zu und von den Motorzylindern. Die Flüssigkeit

vom Motor fließt durch die Schieberöffnung aus und

wird Jurch den Steuerschieber und die Muffe zur

Quelle zurückgeleitet. Kurz gesagt, durch die Eingangs-

impulse wird die Flüssigkeit gleichzeitig durch eine 40 Minimum reduziert.

einzige hydraulische Ventilanordnung in das Ventil ^In der Anordnur

und den Motor eingeleitet, wodurch der Motor um

einen Betrag verdreht wird, der der Anzahl der Eingangsimpulse proportional ist. UUCIM.IIIIIII. UU. ^l u.^.,^

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von 45 Längs seiner Achse sind zum Druckausgleich kleine Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeich- ringförmige Nuten 52 vorgesehen. Diese Nuten 52

tragen dazu bei. eine gleiche radiale Drucks erteilung über die Länge des Steuerschiebers 50 einzustellen. Eine größere Ringnut 54 steht über eine erste axiale Bohrung 56 mit einer ersten Schieberöilnung 111 Verbindung. In Fig. ^ ist ein Querschnitt dieses Bereiches gezeigt. Es ist auch eine axial verlaufende Abfiußb;>hrung 58' gezeigt, die durch den Ventilkörper hindurchgeht. Die Abflußbohrung 58 dient dazu. jeden hydraulischen Druckunterschied abzubauen, der zwischen den Endflächen des Steuerschiebers auftreten kann. In Fi g. 4 ist eine ringförmige Abflußnui 60 gezeigt, die im wesentlichen in der Mitte de-Steuerschiebers 50 liegt und mit der Abflußbohrung 58 durch einen radialen Kanal 61 verbunden ist. Der Zweck der Abflußnut 60 besteht darin, daß sich eine radiale Druckdifferenz leichter aufbauen kann. Weiter ist eine zweite, größere Ringnut 62 vorgesehen, die mit einer zweiten Schieberöffnung durch eine zweite

" i g. 1 ist

seiiicuv-i ..« ..... —. : 36 koaxial zu deren

Drehachse fest verbunden. In Fig. 4 ist ein teilweir.er Querschnitt durch diesen Steuerschieber 50 gezeigt.

Ausführungsbeispiclen in Verbindung nung näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehmoment folgeverstprl.er gemäß der vorliegenden Erfindung;

F i g. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt entlang der

Linie II-II der Fig. 1;

F i g. 3 zeigt vergrößert die im Drehmomentfolgeverstärker gemäß der Erfindung verwendete mechanische Summiereinrichtung·.

Fig. 4 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch einen Steuerschieber;

F i g. 5 bis 8 zeigen vertikale Schnitte entlang der Linien V-V, VI-VI, VII-VIl und VIII-VIII der F i g. 4;

F i g. 9 zeigt eine teilweise Ansicht in Richtung des

Pfeiles 9 in F i g. 4.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehmomentfolge- um cmvi «.«^.^.. ^

Verstärkers gemäß der Erfindung. Die Eingangsgröße 65 axiale Bohrung 64 in Verbindung steht,

wird durch eine;;, handelsüblichen Eingangsmotor 20 Die Fig. 6 verdeutlicht einen Querschnitt der

geliefert. Die Schrittgröße und die Drehmoment-Ge- Ventilkonstruktion in diesem Bereich. Die axial vor-

schwindigkeitscharakteristik kann je nach den Erfor- laufenden Bohrungen 56 und 64 sind mit einer ersten

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! 5

und zweiten bogenförmigen Nut 66 und 68 durch draulischen Motoren ist die Einstellung zwischen der

Kanäle 70 und 72 verbunden, wie in F i g. 9 gezeigt. öffnung, die die unter Druck stehende Flüssigkeit Tn F i g. 8 ist ein Querschnitt durch den zentralen liefert, und der Stellung des Kolbens im Zylinder

j Teil der Schieberöffnung gezeigt. In F i g. 9 ist ein kritisch. Der Druck muß aufgebracht werden, kurz

ι erstes und ein zweites Paar von bogenförmigen Aus- 5 nachdem der Kolben seine niedrigste Stellung im

gleichsnuten 74 und 76 zu sehen. Diese sind zum Motorzylinder erreicht hat. Diese Einstellung zwischen

Ausgleich der radialen Kräfte notwendig, die durch dem Kolben und den Ventilen wird bei der Herstel-

die Druckdifferenz über die zwei Schieberöffnungen lung eingestellt und bleibt danach erhalten,

verursacht werden. Wenn z. B. die erste Nut 66 dazu In der F i g. 2 ist ein hydraulischer Axialkolben-

benutzt wird, unter Druck stehende Flüssigkeit zu »o motor mit einer geraden Anzahl von Kolben und

liefern und die zweite Nut 68 als Auslaßleitung dient, Zylindern gezeigt. Es ist dem Fachmann bekannt, daß

so erzeugt die Druckdifferenz über den Steuerschieber eine solche Anordnung zwar arbeitet, aber ungünstig

eine wesentliche, in radialer Richtung wirkende Kraft. ist. Dieses Beispiel ist daher nur zur Illustration ge-

Dies kann dazu führen, daß sich der Steuerschieber wählt worden. Die Erfindung kann aber ebenso für

50 in der Büchse 32 aufrichtet oder verbiegt. Zur 15 eine beliebige Anzahl von Kolben und Zylindern

Lösung dieses Problems werden zwei Paare bogen- angewandt werden, wenn dies für einen speziellen

förmiger Ausgleichsnuten 74 und 76 verwendet. hydraulischen Motor erwünscht ist.

In F i g. 7 ist ein Querschnitt durch eine dieser In der Anordnung nach F i g. 1 erhält der als EinNuten in jedem Paar der Ausgleichsnuten 74 und 76 gangsmotor 20 dienende Schrittmotor elektrische Eingezeigt. In dieser Figur ist die Ausgleichsnut 74 mit ao gangsimpulse von einer äußeren Quelle. Jeder Impuls der Bohrung 56 durch einen ersten Kanal 78 und die repräsentiert eine bestimmte lineare Versetzung eines Nut 76 durch eine Bohrung 64 mit einen zweiten mit dem Ausgang des hydraulischen Motors gekoppel-Kanal 80 verbunden. Gleicherweise ist die andere der ten beweglichen Elementes. Bei jedem einlaufenden Nuten der Nutenpaare 74 und 76 durch die Bohrun- Impuls verdreht sich die Eingangswelle 22 des Schrittgen 56 bzw. 64 verbunden. Dadurch erzeugt jede as mo.ors präzise um einen bestimmten Winkel. Dies durch den Druck in der Nut 66 entstehende Kraft führt zu einer gleich großen Verdrehung der Mutter eine gleiche, aber entgegengesetzte Kraft in dem 26 und zu einer proportionalen axialen Verschiebung ersten Nutenpaar 74. Ähnlich wird jede in der Nut 68 der Schraube 36 und des Steuerschiebers 50. Wenn erzeugte radiale Kraft durch die in dem zweiten der F.ingangsmotor 20. von der linken Seite der Zeich-Nutenpaar 76 erzeugten Kräfte aufgehoben. 30 nung gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn verdreh! Der Steuerschieber 50 ist vollständig von einer wird, werden die Schraube 36 und der Steuerschieber koaxial montierten stationären Büchse 32 umgeben. 50 nach rechts verschoben. Diese Verschiebung des Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Büchse verschie- Steuerschiebers50 gibt ein erstes und zweites Paar dene Paare von gegenüberliegenden öffnungen, die öffnungen an den Punkten 96 und 98 zwischen den durch die radialen öffnungen 82 gebildet werden. 35 inneren öffnungen 82 der Muffe 32 und den ent-Jedes Öffnungspaar befindet sich in der Nähe einer sprechenden Bünden 83 des Steuerschiebers 50 frei, entsprechenden ringförmigen Nut 84 im Ventil- Die Flüssigkeit gelangt durch die öffnung 100 in den gehäuse 86. Die öffnungen 82 und die Bünde 83 des Motor, d. h., sie passiert eine ringförmige Nut 84 und Steuerschiebers 50 ermöglichen die erste Ventilfunk- fließt durch ein erstes Paar von öffnungen am Punkl tion infolge der axialen Verschiebung des Steuer- 40 96 in die Ringnut 54. Die axial verlaufende Bohrung Schiebers 50. An der anderen Seite der Büchse 32 56 leitet die Flüssigkeit zur Nut 66 (F i g. 2), die die sind radiale Bohrungen 88 vorgesehen (s. F i g. 2), Flüssigkeit durch die radialen Bohrungen der Büchse die kreisförmig angeordnet sind und die die Schieber- 32 und des Ventilgehäuses 86 in die entsprechenden öffnungen vervollständigen. Zylinder leitet. Der Druck der Flüssigkeit drü'.M Jede radiale Bohrung 88 ist so angeordnet, daß sie 45 einen dem Kolben 102 nach F i g. 1 identischen ! einen entsprechenden Zylinder des Motors beauf- Kolben gegen die Kolbendruckplatte 104 Die Druck -! schlagt. Sie ist mit diesem durch einen geraden, radial platte 104 überträgt diese Kraft über das Drucklager :'l verlaufenden Kanal im Ventilgehäuse 86 verbunden. 106 auf die Taumelscheibe der Ausgangswelle 92 des j In der Anordnung nach Fig. 1 ist ein hydraulischer hydraulischen Motors. Dadurch dreht sich die Aus- ! Axialkolbenmotor 90 koaxial an einem Ende des 50 gangswelle 92 in der gleichen Richtung wie der EinSteuerschiebers und der Büchse angeordnet. Die Aus- gangsmotor. Durch die Drehung der Ausgangswelle gangswelle 92 des Axialkolbenmotor, 90 ist mit einem 92 werden die anderen Kolben durch die Kolben-Ende des Steuerschiebers 50 über eine Kupplung 94 druckplatte 104 in ihre öffnungen zurückgedriickt verbunden. Die Kupplung 94 erlaubt eine axiale Ver- Dadurch vird Flüssigkeit durch ihre entsprechenden Schiebung des Steuerschiebers 50 in bezug auf die 55 radial verlaufenden Bohrungen 88 in der Nut 68 ver Ausgangswelle 92. Die Winkelstellung zwischen bei- drängt. Die Flüssigkeit passiert die axiale Bohrung den Teilen bleibt jedoch erhalten. Jede Rotation der 64, die Ringnut 62 und tritt durch das zweite öff-Ausgangswelle 92 wird nämlich auf den Steuerschie- nungspaar am Punkt 98 nach außen. Sie wird dann ber 50 übertragen und bildet die Antriebskraft für ihn. durch eine ringförmige Nut 84 abgesaugt und fließi In Fig. 2 ist dieser Vorgang verdeutlicht. Unter 60 durch eine öffnung 108 zurück zum Flüssigkeitsder Annahme, daß die Bohrung 56 Flüssigkeit unter behälter. Ein Ende der Ausgangswelle 92 ist mit dem Druck liefert, bewirkt diese eine Drehung der Aus- Steuerschieber 50 verbunden. Wenn die Ausgangsgangswelle 92 und des Steuerschiebers 50 entgegen welle 92 und der Steuerschieber 50 rotieren, rotieri dem Uhrzeigersinn. Mit Drehung des Steuerschiebers auch die Schraube 36. Unter der Annahme, daß dei 50' liefert die Nut 66 nacheinander unter Druck 65 Eingangsmotor 20 die Mutter 26 mit einer konstehende Flüssigkeit an verschiedene Zylinder des stanten Winkelgeschwindigkeit beaufschlagt, wird die Motors. Die Nut 68 nimmt die rücklaufende Flüssig- Schraube 36 durch die Rückkopplung von der Auskcit der anderen Zylinder auf. Wie in anderen hy- gangswcüe mit der gleichen V/inkc!ge5chwindigkeii

>t, und die Schraube 36 nimmt eine, in axialer ung gesehen, konstante Position in bezug auf [utter 26 ein. Wenn nun die vom Eingangsmotor immende Eingangsgröße kleiner wird, wird sich v^raulische Axialkolbenmotor weilerdrehen und

wirkt über den Steuerschieber 50 auf die Schraube 36. Die Drehung der Schraube 36 in der Mutter 26 versetzt die Schraube 36 und den Steuerschieber SO in ihre ursprünglichen,Positionen zurück, wo sie die öffnungen an den Punkten 96 und 98 verschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. finden, um eine maximale Leistungsübertragung von

   Patentansprüche: den Kolben des Motors zu einer Ausgangswelle zu

   erzielen. Der für das Ventil erforderliche Antrieb

   1. Hydraulischer Drehmomentfolgeverstärker, wird normalerweise durch die Drehung des Motors bestehend aus einem Eingangsrr.otor und einem 5 bewirkt. Die Betätigung des Ventils wird sehr oft Ausgangsstellmotor, einem über eine Schrauben- durch öffnungen verschließende oder öffnende Schie-Mutterverbindung durch Eingangsmotor und Aus- ber oder Kolben erreicht.

   gangsstellmotor axial verschiebbaren Steuer- So isi z. B. durch die französische Patentschrift schieber sowie Druckmittelzu- und -abfuhr und 1500 075 ein Drehmomentfolgeverstärker der ein-Druckmittelverbindung zwischen Steuerschieber io gangs genannten Art bekanntgeworden, bei welchem und Ausgangsstellmotor, dadurch gekenn- die Drehbewegung eines Stellmotors in eine kraftzeichnet, daß der Ausgangsstellmotor als an verstärkte Translationsbewegung umgesetzt wird, sich bekannter Axialkolbenmotor (90) ausgebildet Durch eine mechanische Rückführung wird der Ventilist und die Druckmittelverbindung zwischen schieber nach Stillstand des Stellmotors wieder in Steuerschieber (50) und Ausgangsstellmotor über 15 seine ursprüngliche Stellung zurtickbewegt. Eine ähnim Steuerschieber (50) vorgesehene Ringnuten liehe Einrichtung ist auch in der deutschen Patent-(54, 62), mit diesen in Verbindung stehende, achs- schrift 832 993 beschrieben. Bei diesen Vorrichtungen parallel im Steuerschieber angeordnete Bohrungen hat der Ventilschieber jedoch nur eine Aufgabe zu (56, 64) und mit den letzteren über Kanäle (70, erfüllen.

   72) in Verbindung stehende bogenförmige Nuten 20 Ferner ist durch die Zeitschrift »Der Maschinen-

   (66,68) im Steuerschieber sowie in einer den bau«, 1964/12, S. 504, 505, Bild 3 und den zuge-

   Steuerschieber koaxial umgebenden, stationären hörigen Text ein hydraulischer Drchmomentfolge-

   Büchse (32) angeordnete öffnungen (88) herstell- verstärker bekanntgeworden, welcher mit einem Axiai-

   bar ist. kolbenmotor zusammenarbeitet. Die zum Erzeugen

   2. Hvdraulischer Drehmomentfolgeverstärker 35 des Eingangssignals für diesen Drehmomentfolgevernach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß stärker verwendete Steuerwelle dreht sich in einei die .Schrauben-Mutterverbindung zwischen Ein- ebenfalls drehbar angeordneten Hülse, welche auf die gangsmotor und Steuerschieber angeordnet ist Drehung des Hydraulikmotor am Ausgang des Dreh- und ein mit Schlitzen (44) versehener Teil (42) momentfolgeverstärkers anspricht Daher wird wähdes Mutterge./indes durch eine Hutmutter (46) 30 rend der Drehung der Steuerwelle Hydraulikflüssigin spielfreier Berühring mi der Schraube (36) keit durch den Drehmomentfolgeverstärker zum Hysteht. draulikmotor übertragen. Wenn sich der Hydraulikmotor dreht, dreht sich die Hülse in derselben Richtung. Wenn die Drehung der Steuerwelle aufhört

   35 drehen sich Hydraulikmotor und Hülse weiter, bis die

   Hülse den Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit durch

   den DrehmomentfoIgeverstärk'T unterbricht. Diese Vorrichtung ist sehr kompliziert und aufwendig und weist auf Grund der Mehrzahl der vorhandenen dreh-

   40 baren Elemente eine gewisse Trägheit auf.

   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Drehmomentfolgeverstärker, bestehend Drehmomentfolgeverstärker der eingangs genannten aus einem Eingangsmotor und einem Ausgangsstell- Art zu schaffen, welcher mehrere Ventilfunktionen motor, einem über eine Schrauben-Mutterverbindung in sich vereinigt und dadurch kompakt aufgebaut isi durch Eingangsmotor und Ausgangsstellmotor axial 15 und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist,
   verschiebbaren Steuerschieber sowie Druckmittelzu- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- und -abfuhr und Druckmiltelverbindung zwischen löst, daß der Ausgangsstellmotor als an sich beSteuerschieber und Ausgangsstellmolor. kannter Axialkolbenmotor ausgebildet ist und die Es sind verschiedene Arten von hydraulischen Druckmittelverbindung zwischen Steuerschieber und Drehmomentfolgcverstärkern bekanntgeworden. Jeder 50 Ausgangsstellmotor über im Steuerschieber >■ orgehydraulische Drehmomentfolgeverstärker hat zwei sehene Ringnuten, mit diesen in Verbindung stehende. Ventilfunklionen auszuführen. Zuerst muß eine be- achsparallel im Steuerschieber angeordnete Bohrunstimmie Flüssigkeitsmenge in das Ventil eingelassen gen und mit den letzteren über Kanäle in Verbindung werden, die einer Anzahl von Eingangsimpulsen eines stehende bogenförmige Nuten im Steuerschieber sowie Schrittmotors proportional ist. Zum zweiten muß 55 in einer den Steuerschieber koaxial umgebenden, stadiese Flüssigkeitsmenge gegebenenfalls auf einzelne tionären Büchse angeordnete Öffnungen herstellbar ist. Zylinder eines hydraulischen Motors verteilt werden. Damit wird das Volumen der im Drchinoment-Dies erfordert zwei getrennte und unabhängige Ventil- folgeverstärker enthaltenen Flüssigkeit auf einem anordnungen. In einem typischen Fall besteht die absoluten Minimum gehalten und eine höhere natürer.ste Ventilanordnung aus einem Ventilkörper und 60 liehe Resonanzfrequenz des Motors erreicht. Dies einer Mulfc. Es sind Eingangsmittel vorgesehen, die ermöglicht eine höhere Verstärkung des Systems und eine axiale Verschiebung des Ventilkörpers in bezug ein besseres Ansprechen. Zum zweiten werden Kosten auf die Muffe erzeugen, wodurch ein definiertes Flüs- gespart, und die Zuverlässigkeit wird erhöht,
   sigkeilsvolumen von einer Quelle in das Ventil ge- Der erfindungsgemäße Drchmomentfolgcvcrstärker langt. Als zweites muß dieses Flüssigkeitsvolumen 65 weist einen Eingangsmotor auf, ein hydraulisches nacheinander auf die Zylinder des hydraulischen Ventil und eine Ausgangswellc, die alle auf einer Motors verteilt werden. Die Verteilung muß sich mit gemeinsamen Drehachse angeordnet sind. Der Anker der Drehung des Motors in Übereinstimmung he- eines elektrischen Schrittmotors verdreht sich präzise