DE2309283A1

DE2309283A1 - HYDRAULIC AMPLIFIER

Info

Publication number: DE2309283A1
Application number: DE19732309283
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Schweizerische Industrie Gesellschaft
Current assignee: Schweizerische Industrie Gesellschaft
Priority date: 1972-03-06
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1973-09-13
Also published as: IT977980B; FR2175062A1; CH549163A; JPS48100591A

Description

Patentanwälte ^ MA/rh/14.2.73Patent Attorneys ^ MA / rh / 14.2.73

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STUTTQART-I. UHLANDSTR.STUTTQART-I. UHLANDSTR.

Schweizerische Industrie-Gesellschaft, 6212 Neuhausen am Rheinfall (Schweiz)Swiss Industrial Company, 6212 Neuhausen am Rheinfall (Switzerland)

Hydraulischer VerstärkerHydraulic booster

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Verstärker der bei grosser Leistungsverstärkung eine Drehbewegung eines Eingangsgliedes in eine Längsbewegung eines Ausgangsgliedes umwandelt, und bezweckt die bekannten Verstärker dieser Art zu vereinfachen und zu verbessern, unter Erhöhung der Genauigkeit und Vermeidung von Rückwirkungen bei Belastungsänderungen. Der hydraulische Verstärker nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einer Zylinderbohrung eines Zylinderblockes ein Arbeitskolben angeordnet ist, der einerseits mit einer das Ausgangsglied darstellenden Kolbenstange fest verbunden und andererseits mit einer das Eingangsglied darstellenden Gewindespindel verschraubt ist; dass auf der von der Kolbenstange abgekehrten Seite des Arbeitskolbens im Zylinderblock ein Steuerventil untergebracht ist, das den Eintritt und Austritt einer Druckflüssigkeit in die bzw. aus der Zylinderbohrung beherrscht und einen auf einem gewindelosen Abschnitt der Gewindespindel angebrachten Ventilkolben aufweist; dass die durch einen Winkelschritt der Gewindespindel infolge ihrer SchraubenvcrbindungThe invention relates to a hydraulic booster which, with a large power boost, causes a rotary movement of a Input member converts into a longitudinal movement of an output member, and the purpose of the known amplifier of this type simplify and improve, while increasing the accuracy and avoiding repercussions in the event of load changes. Of the Hydraulic booster according to the invention is characterized in that in a cylinder bore of a cylinder block a working piston is arranged, which is firmly connected on the one hand to a piston rod representing the output member and on the other hand is screwed to a threaded spindle representing the input member; that on the one facing away from the piston rod Side of the working piston in the cylinder block a control valve is housed, the inlet and outlet of a Mastered hydraulic fluid in or out of the cylinder bore and a valve piston mounted on an unthreaded portion of the lead screw; that by an angular step the threaded spindle as a result of their screw connection

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mit dem Arbeitskolben hervorgerufene axiale Verstellung des Ventilkolbens eine Druckbeaufschlagung einer Seite dtis Arbeitskolbens und damit einen.Längsschritt der Kolbenstange zur Folge hat, der die axiale Verstellung des Ventilkolbons wieder ruckgängig macht und dadurch die weitere Druckbeaufschlagung der betreffenden Arbeitskolbenseite unterbindet.Axial adjustment of the caused by the working piston Valve piston pressurization of one side of the working piston and thus a longitudinal step of the piston rod Has the consequence that the axial adjustment of the valve piston again reverses and thereby the further application of pressure prevents the relevant working piston side.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsg8genstandes im Schnitt dargestellt. Dlt Verstärker weist einen Zylinderblock 1 auf, der an seinen Enden mit den Zylinderdeckeln 2 und 3 versehen ist, wie in der Zeichnung nur ganz schematisch angedeutet ist· Es wird hierzu hervorgehoben, dass es prinzipiell nebensächlich ist, wie der Zylinder konstruktiv aus einzelnen Teilen zusammengesetzt ist. In der Zylinderbohrung 4 ist ein in nicht dargestellter Weise gegen Drehung gesichertsr Arbeitskolben 5 angeordnet, der am inneren Ende einer durch den Dackel 2 hindurchgeführten Kolbenstange B befestigt ist, die an ihrem auseren Ende einen Kupp^ lungszapfen 7 aufweist. Die Kolbe"stange 6 weist eine achsiale Bohrung 8 auf, an welche sich im Kolben 5 eine grössere Bohrung 9 anschliesst, in der eina spieleinstellbare Mutter 10 festsitzt. Das Gewinde der Mutter greift in dasjenige der Gewindespindel 11 ein, die mit Spiel in die Bohrung 8 hineinragt und durch eine vom Zylinderblock 1 gebildete Querwand 12 hindurch geführt ist, welche die Zy linder bohrung 4 von einer zweiten achsialen Bohrung 13 trennt. Die Gewindespindel 11 hat einen gewindelosen Abschnitt 14, der durch den Zylinderdeckel 3 hindurchgeführt ist und an seinem äusseren Ende mit einem Kupplungszapfen 15 versehen ist.In the drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in section. Dlt amplifier has a cylinder block 1 which is provided at its ends with the cylinder covers 2 and 3, as in the drawing only is indicated very schematically · It is emphasized here that it is basically irrelevant how the cylinder is constructive is composed of individual parts. In the cylinder bore 4 is in a manner not shown against Rotation secured working piston 5 arranged at the inner end of a piston rod passed through the dachshund 2 B is attached, which at its outer end has a Kupp ^ has ventilation pin 7. The piston "rod 6 has an axial Bore 8, to which there is a larger bore in the piston 5 9 connects, in which a play adjustable nut 10 stuck. The thread of the nut engages with that of the threaded spindle 11, which protrudes into the bore 8 with play and through a transverse wall 12 formed by the cylinder block 1 is guided, which separates the cylinder bore 4 from a second axial bore 13. The threaded spindle 11 has a threadless portion 14 which is passed through the cylinder cover 3 and at its outer end with a Coupling pin 15 is provided.

In der Bohrung 13 ist ein auf dem Spindelabschnitt 14 sitzender Ventilkolben 16 geführt, der an seinem Umfang drei Ringnuten 17, 18 und 19 aufweist und untar der Einwirkung einer Druckfeder 20 steht, die sich an der Quer*■ :-nd 12 abstützt,In the bore 13 a seated on the spindle portion 14 valve piston 16 is guided, which has three annular grooves 17, 18 and 19 on its circumference and is exposed to the action of a compression spring 20, which is supported on the transverse * ■: -nd 12,

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Der Ventilkolben 16 bildet mit dem ihn umgebenden Teil des Blockes 1 (oder mit einer mit diesem Block fest verbundenen Einsatzbuchse) ein bekanntes Steuerventil« das in der Ruhelage dargestellt ist. In dieser Lage stehen den beiden zwischen den Ringnuten 17 und 1Θ bzw. 18 und 19 vorhandenen Ringrippen 21 und 22 zwei im Block 1 vorgesehene Ringnuten 23 und 24 gegenüber. Die Ringnut 23 ist durch einen Kanal 25 mit der in der Zeichnung links vom Arbeitskolbsn 5 befindlichen Zylinderkammer 26 verbunden und die Ringnut 24 durch einen Kanal 27 mit der rechtsseitigen Zylinderkammer 28. Ein Kanal 29 verbindet die mittlere Ringnut 18 des Ventilkolbens 16 mit einer OeI-zuführungsleitung 30 die von einer Pumpe 31 gespeist wird, während Kanaäle 32 und 33 die äusseren Ringnuten 17 und 19 mit einer Rücklaufleitung 34 verbinden, die zu einem Oelbehälter 35 fuhrt. Zwischen der Zuführungsleitung 30 und dem Behälter 35 ist ein Ueberdruckventil 36 angeordnet, um überschüssiges OeI in den Behälter 35 zurückzuführen. Der Ventilkolben 16 ist durch zwei Stellringe 37 und 38 auf dem gewindelosen Spindelabschnitt 14 festgehalten, wobei durch die Druckfeder 20 jegliches Achsialspiel des Ventilkolbens 16 zwischen den Ringen 37 und 38 und zwischen der Gewindespindel 11 und der Mutter 10 vermieden wird. Ein Druckausgleichskanal 39 verbindet die Kammer 28 mit der Bohrung 8.The valve piston 16 forms with the part of the surrounding it Block 1 (or with an insert socket firmly connected to this block) a known control valve «that in the rest position is shown. In this position, the two annular ribs 21 present between the annular grooves 17 and 1Θ or 18 and 19 are located and 22 two annular grooves 23 and 24 provided in block 1 opposite one another. The annular groove 23 is connected by a channel 25 to the cylinder chamber 26 located to the left of the working piston 5 in the drawing, and the annular groove 24 is connected by a channel 27 with the right-hand cylinder chamber 28. A channel 29 connects the middle annular groove 18 of the valve piston 16 with an oil supply line 30 which is fed by a pump 31, while channels 32 and 33 with the outer annular grooves 17 and 19 connect a return line 34 leading to an oil tank 35 leads. Between the supply line 30 and the container 35 a pressure relief valve 36 is arranged in order to return excess oil to the container 35. The valve piston 16 is by two adjusting rings 37 and 38 on the threadless spindle section 14 held, by the compression spring 20 any Axial play of the valve piston 16 between the rings 37 and 38 and between the threaded spindle 11 and the nut 10 is avoided. A pressure equalization channel 39 connects the chamber 28 with the bore 8.

Wird die Gewindespindel 11 über den Kupplungszapfen 15 im Rechtssinne gedreht, so schraubt sie sich in die Mutter 10 hinein und nimmt den Ventilkolben 16 nach links mit. Somit fliesst das von der Pumpe 31 gelieferte Drucköl über den Kanal 29, die jetzt gegeneinander offenen Nuten 18, 23 und den Kanal 25 in die Kammer 26 und bewegt den Arbeitskolben 5 nach rechts, während gleichzeitig OgI aus der Kammer 28 über den Kanal 27, die jetzt gegeneinander offenen Nuten 24, 19 und den Kanal in den Behälter 35 zurückläuft. Durch die Rechtsbewegung desIf the threaded spindle 11 is rotated in the right direction via the coupling pin 15, it screws into the nut 10 and takes the valve piston 16 to the left. Thus, the pressure oil supplied by the pump 31 flows through the channel 29, the now mutually open grooves 18, 23 and the channel 25 into the chamber 26 and moves the working piston 5 to the right, while at the same time OgI from chamber 28 via channel 27, the now mutually open grooves 24, 19 and the channel in the container 35 runs back. By moving the

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Arbsitskolbens 5 wird der Ventilkolben 16 gegen seine Ruhelage zurückbewegt, wobei letztere dann wieder hergestellt wird, wenn die Gewindespindel 11 nicht mehr gedreht wird. Dreht man die Gewindespindel 11 im Linkssinne, so nimmt sie den Ventilkolben 16 nach rechts mit, wodurch sich die Nuten 18 und 24 bzw. 17 und 23 gegeneinander öffnen, so dass Drucköl in die Kammer 2Θ fliesst und den Arbeitskolben 5 nach links bewegt, während gleichzeitig OeI aus der Kammer 26 in den Behälter 35 zurückläuft. Arbsitskolbens 5, the valve piston 16 is against its rest position moved back, the latter being restored when the threaded spindle 11 is no longer rotated. If you turn them Threaded spindle 11 in the left direction, it takes the valve piston 16 with it to the right, whereby the grooves 18 and 24 or 17 and 23 open against each other, so that pressurized oil in the chamber 2Θ flows and the working piston 5 moves to the left, while at the same time oil from the chamber 26 runs back into the container 35.

Der dargestellte Verstärker hat gegenüber den in herkömmlicher Weise gesteuerten Hydraulikzylindern den Vorteil, dass sich Position und Bewegung des Arbeitskolbens auch bei sehr grossen Belastungen mittels einer rotierenden Steuerbewegung kleiner Leistung, wie sie beispielsweise von einem elektronisch geregelten Klein-Elektromotor erzeugt wird, äusserst genau kontrollieren lassen, wobei Laständerungen keine nennenswerte Rückwirkung auf die Steuerung haben. Das dargestellte Steuerventil ist ein sogenanntes Vierkanten-Fühlerventil, wie man es von Kopiersteuerungen her kennt. Es besitzt genau geschliffene Steuerkanten und sperrt in seiner Mittelstellung praktisch alle Anschlüsse gegeneinander ab. Schon bei kleinsten AxialverschiBbungen des Ventilkolbens 16 in der einen oder anderen Richtung entsteht bereits ein Druckölfluss zu einem der beiden Zylinderräume 28, 26 wie auch von dem anderen dieser Räume zum Behälter 35 und damit eine Bewegung des Arbeitskolbens 5. Das Verhältnis "Winkelschritt : Längsschritt" ist mitbestimmend für die Geschwindigkeits- und Druckverstärkung des Steuerventils und damit für das Regelverhalten des hydraulischen Verstärkers in Verbindung mit einer äusseren Last. Durch entsprechende Wahl von Kolbenfläche, Spindelsteigung und Oeldruck kann ein solcher Verstärker inbezug auf eine bestimmte Lastcharakteristik optimiert werden.The booster shown has the advantage over the conventionally controlled hydraulic cylinders that the position and movement of the working piston change even with very high loads by means of a rotating control movement low power, such as that generated by an electronically controlled small electric motor, Have it checked very precisely, with changes in load having no noteworthy effect on the control. The depicted The control valve is a so-called square sensor valve, as you know it from copy controls. It has precisely ground control edges and locks in its central position practically all connections against each other. Even with the smallest axial displacements of the valve piston 16 in one or in the other direction, there is already a flow of pressurized oil to one of the two cylinder chambers 28, 26 as well as from the other of these Spaces to the container 35 and thus a movement of the working piston 5. The ratio "angular step: longitudinal step" is Contributing to the increase in speed and pressure of the control valve and thus for the control behavior of the hydraulic booster in connection with an external load. By appropriate choice of piston area and spindle pitch and oil pressure can be such an amplifier in relation to a certain Load characteristics can be optimized.

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Die mit dem beschriebenen Verstärker erreichbare Leistungsverstärkung kann noch bedeutend gesteigert werden, wenn man statt des gezeigten einstufigen Steuerventils ein zweistufiges Steuerventil vorsieht. Hierbei wirkt ein von der Gewindespindel direkt betätigtes Ventil der gezeigten Art, nur als Pilotventil für ein grösseres Steuerventil, d.h. der Ventilkolben 16 steuert die erste Stufe des zweistufigen Ventils. Mehrstufige hydraulische Ventile sind bekannt, so dass eine eingehende Beschreibung sich erübrigt.The power gain that can be achieved with the amplifier described can be increased significantly if instead of the single-stage control valve shown, a two-stage control valve is provided. In this case, a valve of the type shown, which is actuated directly by the threaded spindle, acts only as a Pilot valve for a larger control valve, i.e. the valve piston 16 controls the first stage of the two-stage valve. Multi-stage hydraulic valves are known, so that a detailed description is not necessary.

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Claims

Patentansprüche:Patent claims:

I1J Hydraulischer Verstärker der bei grosser Leistungsverstärkung eine Drehbewegung eines Eingangsgliedes in eine Längsbewegung eines Ausgangsgliedes umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zylinderbohrung (4) eines Zylinderblockes (1) ein Arbeitskolben (5) angeordnet ist, der einerseits mit einer das Ausgangsglied darstellenden Kolbenstange (6) fest verbunden und andererseits mit einer das Eingangsglied darstellenden Gewindespindsl (11) verschraubt ist; dass auf der von der Kolbenstange abgekehrten Seite des Arbeits kolbens im Zylinderblock ein Steuerventil untergebracht ist, das den Eintritt und Austritt einer Druckflüssigkeit in bzw. aus der Zylinderbohrung beherrscht und einen auf einem gewindelosen Abschnitt (14) der Gewindespindel angebrachten Ventilkolben (16) aufweist; dass die durch einen Winkelschritt der Gewindespindel infolge ihrer Schraubverbindung mit dem Arbeitskolben (5) hervorgerufene axiale Verstellung des Ventilkolbens (16) eine Druckbeaufschlagung einer Seite des Arbeitskolbens (5) und damit einen Längsschritt der Kolbenstange (6) zur Folge hat, der die axiale Verstellung des Ventilkolbens (16) wieder rückgängig macht, und dadurch die weitere Druckbeaufschlagung der betreffenden Arbeitskolbenseite unterbindet.I1 J Hydraulic booster which converts a rotary movement of an input member into a longitudinal movement of an output member when the power is increased, characterized in that a working piston (5) is arranged in a cylinder bore (4) of a cylinder block (1), which on the one hand has a piston rod representing the output member (6) is firmly connected and, on the other hand, screwed to a threaded spindle (11) representing the input member; that on the side facing away from the piston rod of the working piston in the cylinder block, a control valve is housed, which controls the entry and exit of a pressure fluid in or out of the cylinder bore and has a valve piston (16) mounted on a threadless section (14) of the threaded spindle; that the axial adjustment of the valve piston (16) caused by an angular step of the threaded spindle as a result of its screw connection with the working piston (5) results in the application of pressure on one side of the working piston (5) and thus a longitudinal step of the piston rod (6), which results in the axial adjustment of the valve piston (16) reverses, and thereby prevents further pressurization of the relevant working piston side.

2. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben zur ersten Stufe eines zweistufigen Steuerventils gehört.2. Hydraulic booster according to claim 1, characterized in that the valve piston to the first stage belongs to a two-stage control valve.

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