DE2604890A1

DE2604890A1 - Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE2604890A1
Application number: DE19762604890
Authority: DE
Inventors: Serge B Bacquie; Bernard M Formont
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1976-09-09
Also published as: BR7600918A; FR2302429A1; FR2302429B1; GB1530381A; JPS51111582A

Description

Ba 3530

POGLAIN, Le Plessis / Frankreich

Steuervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die von einem Antriebsorgan mit Strömungsmittel-Mengensteuerung abhängig ist.

Es sind bereits Steuervorrichtungen bekannt, die von einer durch ein Strömungsmittel betätigten Zylinder-Kolben-Anordnung abhängig sind. Bekannte Vorrichtungen dieser Art enthalten einen Strömungsmittelverteiler mit einer Buchse und einem koaxialen Schieber, wobei das gewünschte Steuersignal auf den Schieber einwirkt, während das vom betätigten Organ gelieferte Rückkopplungssignal (feed back) auf die Buchse wirkt.

Die bekannten Steuervorrichtungen besitzen ein bestimmtes, nicht austauschbares Regelorgan, was die Möglichkeit ausschließt, später die Steuervorrichtung ohne großen Aufwand auf eine andere Steuerrungsart umzustellen.

Die Erfindung geht damit aus von einer Steuervorrichtung, die von einem durch ein Strömungsmittel betätigten Antriebsorgan abhängig ist, das ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse bewegliches Element sowie wenigstens eine zur Aufnahme des Strömungsmittels bestimmte Kammer enthält, mit einem im Gehäuse des Antriebsorganes angeordneten Strömungsmittelverteiler, zu dem ein Schieber gehört, der gleitbeweglich ist in einer Buchse angeordnet, die ihrerseits koaxial zum Schieber im Gehäuse gleitbeweglich ist, wobei wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der die Kammer wahlweise

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über den Verteiler mit einer Strömungsmittel-Druckquelle oder einem Vorratsbehälter verbindet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine derartige Steuervorrichtung so auszubilden, daß bei einfacher Bauweise und zuverlässiger Punktion eine leichte Änderung der Steuerungsart möglich ist. Weiterhin soll durch die Erfindung erreicht werden, daß die Steuervorrichtung gegen Beschädigungen bei ungewöhnlichen Betriebsfällen besonders geschützt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert .

In der Zeichnung zeigen

Pig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung;

Pig. 2 und 3 Schnitte längs der Linien H-II bzw. HI-III der Pig. I bzw. 2;

Pig. 4- eine Ansicht entsprechend Pig. 3 in einer unterschiedlichen Stellung der Steuervorrichtung;

Pig. 5 einen Axialschnitt durch eine durch Umbau abgewandelte Ausführung der Steuervorrichtung gemäß Pig. I.

Die in den Pig. 1-4- veranschaulichte Vorrichtung dient zur Regelung der Neigungslage der Plattform einer

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Pumpe mit axialen Kolben und veränderlichem Zylinder. Man erkennt in I¹Xg. 2 die Befestigungsfläche 1 des Gehäuses 2 der Vorrichtung; sie befindet sich in Berührung mit der Fläche 3 des Gehäuses 4 dieser Pumpe. Der Kolben 5 des Leistungszylinders dieser Vorrichtung, der in einer im Gehäuse 2 vorgesehenen doppelten Bohrung 6 beweglich ist, steht über eine Achse 7 niit einem Bügel 8 in Verbindung, der fest mit der in eine Neigungslage kippbaren Reaktions-Plattform verbunden ist, auf der sich die Kolben der Pumpe abstützen.

Der Kolben 5 wird normalerweise durch Federn 9» die zwischen dem Kolbenenden 10 und dem Gehäuse 2 angeo rdnet sind, in eine mittlere Lage zurückgeführt. Die Kolbenenden 10 begrenzen zusammen mit dem Gehäuse 2 Kammern 11 bzw. 12, die über im Gehäuse 2 angebrachte Kanäle 13, 14 in Verbindung mit Ausnehmungen 15, 16 stehen, die in einer Buchse 17 angebracht sind. Letztere befindet sich gleitbeweglich in einer Bohrung 18 des Gehäuses 2, in die die Kanäle 13, 14- in der Zone der Ausnehmungen 15, 16 einmünden.

Koaxial zur Buchse 17 und gegenüber dieser Buchse gleitbeweglich ist in einer Bohrung 19 dieser Buchse ein Schieber 20 angeordnet, der zur Verteilung des Strömungsmittels dient. Er enthält eine zentrale Nut 21, die einerseits in einer Mittellage bezogen auf die Buchse 17 (Lage der Fig. 1) gegenüber jeder der beiden Ausnehmungen 15, abgesperrt ist, andererseits jedoch mit der einen oder anderen Ausnehmung 15 bzw. 16 in Verbindung kommt, wenn sich der Schieber in der einen oder anderen Richtung aus dieser Mittellage entfernt. Auf beiden Seiten der zentralen Nut 21 sind Nuten 22 bzw. 2'3 vorgesehen, die über Flächen 24, 25 des Schiebers 20 sowie über Öffnungen 26,27 in der Buchse 17 in ständiger Verbindung mit Nuten 28, 29 stehen, die am Umfang der Buchse 17 vorgesehen sind. Diese Nuten 28, 29 stehen ihrerseits in ständiger Verbindung mit Kanälen 30, 31, die im Gehäuse 2 vorgesehen sind und in die Bohrung

münden. Die Kanäle 30, 31 sind über eine Leitung 32 mit einem das abfließende Strömungsmittel aufnehmenden Vorratsbehälter 33 verbunden.

Eine Pumpe 34- steht über ihre Saugleitung 38 mit dem Vorratsbehälter 33 in Verbindung. Ihre Druckleitung 39 ist an eine Öffnung 35 äes Gehäuses 2 angeschlossen, die in ständiger Verbindung mit einer am Umfang der Buchse 1? vorgesehenen zentralen Nut 36 steht. Diese zentrale Nut 36 befindet sich außerdem in ständiger Verbindung mit der zentralen Nut 21 des Schiebers 20 über in Querrichtung verlaufende Verbindungskanäle 37·

Die Enden 40, 41 der Buchse 17 begrenzen im Gehäuse 2 zwei Kammern 42, 4-3, die über Öffnungen 44-, 45 mit dem Außenraum des Gehäuses 2 in Verbindung stehen, die jedoch bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 durch Verschlußstöpsel 46, 47 gegenüber dem Außenraum 2 abgesperrt sind.

Ein in der Kammer 43 vorhandener zylindrischer Teil ist durch eine Schraube 49 mit dem Ende 41 verbunden und enthält zwei Ansätze 50, 5I₅ die mit zwei Schiebern 52, 53 zusammenwirken, wobei eine Feder 54- zwischen diesen Schiebern und zwei am Gehäuse 2 vorgesehenen Ansätzen 55» 56 angeordnet ist, um die Buchse 17 in ihre Ruhelage zurückzuführen. Ein zylindrischer Schaft 57 ist durch eine Schraube 58 an einem Ende des Teiles 48 befestigt und ist im Gehäuse 2, aus dem er nach außen herausragt, gleitbeweglich unter Zwischenfügung von Dichtungen 59·

An dem Schaft 57 ist ein Steuerhebel 60 befestigt, der vom Benutzer beliebig, beispielsweise manuell, betätigt werden kann.

Eine bei den aargestellten Ausführungsbeispielen mechanisch ausgebildete 'Verbindung 61 besteht zwischen dem Kolben 5s ^sm Schieber 20 und dem Gehäuse 2; sie ermöglicht

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unter Abstützung am Gehäuse 2 eine Mitnahme des Schiebers 20 vom Kolben 5. Die Einzelheiten dieser Verbindung sind in Pig. 2 und 3 veranschulicht.

Ein am Kolben 5 vorgesehener Ansatz 62 ist mit einem Finger 63 versehen, dessen Ende 64 kugelförmig ausgebildet ist. Ein erster Arm 65 sowie zwei Arme 66, 67 sind um eine Achse 68 schwenkbeweglich, die fest mit dem Schieber 20 verbunden ist und in eine Öffnung 69 dieses Schiebers eingreift. Zu diesem Zweck durchsetzt die Achse 68 Schlitze 70 bzw. 71» die im Gehäuse 2 bzw. in der Buchse 17 angebracht sind.

Ein Ende des ersten Armes 65 ist mit einer Kugel 72 versehen, deren Durchmesser d dem des Endes 64 entspricht. Das andere Ende dieses ersten Armes 65 ist als Gabel 73 ausgebildet, in die praktisch ohne Spiel eine Achse 74-eingreift, die in das Gehäuse 2 eingeschraubt ist.

Die beiden Arme 66, 67 enthalten je eine zylindrische Nut 75, 76 von halbkreisförmigem Querschnitt mit einem Radius gleich d/2, wobei in diesen Nuten je ein Pinger 77 bzw. 78 angeordnet ist. Eine Feder 79 umgibt eine Verlängerung 80 der Achse 68 und stützt sich ständig mit einer bestimmten Kraft auf den Fingern 77, 78 ab. Dadurch versucht diese Feder, die beiden Arme 66, 67 einander zu nähern, so daß die Halbnuten 75» 76 eine einzige Nut bilden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Diese einzige Nut nimmt bei der normalen Funktion der Vorrichtung das Ende 64 sowie die Kugel 72 ohne Spiel auf.

Es kann jedoch bei bestimmten Manövern vorkommen (Beispiele hierfür werden noch gegeben), daß die Achse 68 den Bewegungen des Kolbens 5 nicht folgen kann. Wie Fig. 4 zeigt (wobei die übrigen Verhältnisse gleich bleiben), befindet sich der Kolben dann in einer anderen Lage (der die Stellung 62a des fest mit dem Kolben verbundenen Ansatzes 62 entspricht) während die Achse 68 in ihrer ursprüngliche Lage zurückgeblieben ist. Die Feder 79, die sich nun in der

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Lage 79a befindet, ermöglicht es dem zweiten Arm 66, dem Ende 64 bis zur Lage 64a zu folgen; der Arm 66 nimmt dann die Lage 66a ein.

In Pig. 5 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei der Schaft 57» äer daran befestigte Hebel 60 sov/ie die Verschlußstöpsel 46 und 4-7 weggelassen sind.

Ein Stöpsel 81 verschließt die Kammer 43 und ist in das Gehäuse 2 an der Stelle des Gleitführungslagers 82 des Schaftes 57 eingeschraubt. Da die Stöpsel 46, 47 entfernt sind, stehen die Leitungen 83, 84 mit den öffnungen 44, 45 in Verbindung. Die Leitungen 83, 84 sind ferner an einen Verteiler 85 mit drei Stellungen angesda lossen. Eine Pumpe 86 ist mit ihrer Saugleitung 87 an den Behälter 33 und mit ihrer Druckleitung 88 an den Verteiler 85 angeschlossen. Eine Leitung 89 verbindet diesen Verteiler 85 mit dem Behälter 33.

In den drei Stellungen des Verteilers 85 bestehen folgende Verbindungen:

In der ersten Stellung stehen die Leitungen 83 und 89 sowie 84 und 88 in Verbindung;

in der zweiten Stellung ist die Verbindung zwischen den Leitungen 83 und 84 unterbrochen und zwischen den Leitungen 88 und 89 hergestellt;

in der dritten Stellung sind die Leitungen 83 und 88 sowie 89 und 84 miteinander verbunden.

In die mit Gewinde 92, 93 versehenen Enden 40, 41 der Buchse 17 sind zwei Stöpsel 90, 48 eingeschraubt; sie bilden auf diese Weise im Gehäuse 2 zwei Kammern 42a, 43a, die mit den öffnungen 44, 45 in Verbindung stehen.

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" ⁷ " 2 6 n 4 R H Π

Die !Funktion der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist folgendermaßen.

Das in den Fig. 1-4 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt eine mechanische Steuerung. Die Bedienungsperson verschieb^ die Buchse 17 in Richtung des Pfeiles F über den Teil 48, den Schaft 57 und den Hebel 60. Dadurch kann das von der Pumpe 34 geförderte und in der Nut 21 vorhandene Strömungsmittel in die Ausnehmung 15 eintreten und über den Kanal IJ in die Kammer 11 gelangen. Das unter Druck stehende Strömungsmittel wirkt auf das Ende 10 des Kolbens 5 und verschiebt diesen Kolben in Richtung des Pfeiles F.

Die Bewegung des Kolbens 5 wird durch die von ihm beherrschte Bewegung des Schiebers 20 begrenzt. Die sich auf der Achse 74 abstützende Verbindung 61, die von dem kugelförmigen Ende 64 mitgenommen wird, nimmt nämlich ihrerseits den Schieber 20 mit und verlagert ihn in Richtung des Pfeiles F bis sich die Nut 21 erneut in ihrer Mittellage (bezogen auf die Buchse 17) befindet, in der die Ausnehmungen 15, 16 von einander getrennt sind. So bald diese Mittellage erreicht ist, kann das unter Druck stehende Strömungsmittel nicht mehr in eine der Kammern 11 bzw. 12 übertreten, so daß die Bewegung des Kolbens 5 beendet wird. In dem beschriebenen Fall gelangt das Strömungsmittel aus der Kammer 12 bei der Bewegung des Kolbens 5 zurück zum Vorratsbehälter 33 über den Kanal 14, die Ausnehmung 16, die Nute 23, die Fläche 25, die Öffnung 27, die Nut 29 und die Kanäle 31, 32.

Eine anfängliche Bewegung der Buchse 17 im entgegengesetzten Sinne zum Pfeil F bewirkt selbstverständlich eine - gleichfalls begrenzte - Bewegung des Kolbens 5 im entgegengesetzten Sinne zum Pfeil F.

Es sei nun die durch die Verbindung 61 bewirkte Bewegungsübertragung näher erläutert. Die Einzelheiten dieser Verbindung gehen aus den Fig. 2-4 hervor. Im normalen

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Betrieb hält die Feder 79 die Nuten 75, 76 gleichzeitig und ohne Spiel einerseits in Berührung mit dem kugelförmigen Ende 64 und andererseits mit der Kugel 72. Unter diesen Umständen bilden der erste Arm 65 und die beiden zweiten Arme 66, 67 eine starre, in gewissem Sinne einteilige Verbindung. Die Bewegung des Endes 64- bewirkt im Hinblick auf die Starrheit der Achse 74- eine Bewegung der Achse 68 und demzufolge eine der Bewegung des Kolbens 5 proportionale Bewegung des Schiebers 20.

Es können jedoch momentan ungewöhnliche Betriebsbedingungen auftreten, bei denen der Schieber 20 der Bewegung des Kolbens 5 nicht genügend schnell folgen kann. Eine anfängliche Bewegung der Buchse 17 läßt dann den Schlitz 71 zur Anlage an der Achse 68 kommen, was der Fall bei der Stillsetzbewegung des Hebels 60 ist (Pumpe 34 stillgesetzt). Ein solcher Fall kann auch eintreten, wenn bei Betrieb der Pumpe 34 die anfängliche Bewegung der Buchse 17 genügend groß ist, so daß infolge der Strömungszeit des Strömungsmittels in den einzelnen Kanälen der Schieber 20 der Bewegung der Buchse I7 erst nach einer gewissen, endlichen Verzögerungszeit folgen kann.

Treten solche anormalen Verhältnisse auf, so muß Vorsorge getroffen werden, daß eines der Elemente der Verbindung 61 vorläufig der Steuerbewegung nicht zu folgen braucht. Wie man nun aus Fig. 4 erkennt, stützt sich dann, wenn die auf die Achse 68 ausgeübte Kraft größer ist als die von der Feder 79a auf den zweiten Arm 66a ausgeübte Kraft, der Arm 66a mit seiner Nut auf dem Ende 64a ab, folgt im übrigen jedoch der Achse 68, wobei die Feder eine Trennung des Armes 66a von der Kugel 72 nicht verhindern kann. Die oben dargelegte Steuerfunktion bewirkt allerdings eine Bewegung des Kolbens 5 und damit auch des Endes 64a in dem Sinne, daß die Nut des Armes 66a erneut zur Abstützung an der Kugel 72 kommt. Man erreicht damit wieder die normalen Betriebsbedingungen, wobei die Wiedergewinnung dieser Position ohne Spiel, somit auch genau und ohne Schwingungen erfolgt.

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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ähnelt dem der Fig. 1, wobei jedoch der Steuerhebel 60 durch den Steuerhebel 91 des Verteilers 85 ersetzt ist. Auch bei der hierdurch bewirkten Bewegungssteuerung der Buchse 17 bleibt das oben erläuterte Grundprinzip der Steuerung erhalten.

Abgesehen von den erläuterten Ausführungsbeispielen sind noch zahlreiche Varianten möglich, insbesondere mit elektrohydraulischer Steuerung, wobei eine elektrische Steuereinrichtung auf elektrische Betätigungsventile zur Einstellung der Lage der Buchse 1? wirkt.

Hervorzuheben ist die leichte Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Arten der Steuerung, indem einfach Verschlußstöpsel in bereits vorbereitete öffnungen eingesetzt werden, beispielsweise die Stöpsel 81, 90, 4-8 im einen Falle uder die Stöpsel 46, 47 und das Gleitlager 82 im anderen Fall. Die hierdurch erzielten praktischen Vorteile sind beträchtlich. Bisher mußte nämlich ein Benutzer, der auf eine andere Art der Steuerung übergehen wollte, die Steuer- und Servoeinrichtung komplett auswechseln, was einen erheblichen Aufx^and darstellt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich demgegenüber eine solche Modifikation durch Auswechseln weniger Standardteile, beispielsweise einiger Verschlußstöpsel, vornehmen.

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Claims

26Ü4H90

Patentansprüche

ίI^ Steuervorrichtung, die von einem durch ein Strömungsmittel betätigten Antriebsorgan abhängig ist, das ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse bewegliches Element sowie wenigstens eine zur Aufnahme des Strömungsmittels bestimmte Kammer enthält, mit einem im Gehäuse des Antriebsorganes angeordneten Strömungsmittelverteiler, zu dem ein Schieber gehört, der gleitbeweglich in einer Buchse angeordnet ist, die ihrerseits koaxial zum Schieber im Gehäuse gleitbeweglich ist, wobei wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der die Kammer wahlweise über den Verteiler mit einer Strömungsmittel-Druckquelle oder mit einem Vorratsbehälter verbindet, dadurch gekennzeichnet , daß einerseits ein Verbindungselement (61) das bewegliche Element (5) des Antriebsorganes mit dem Schieber (20) des Verteilers verbindet und das andererseits die Steuervorrichtung bei verschiedenen Benutzungsarten entweder durch ein mechanisches Organ oder durch ein unter Druck stehendes hydraulisches Strömungsmittel betätigbar ist, daß ferner die Buchse (17) des Verteilers einen als Verlängerung ausgebildeten Teil (48) aufweist, der mit einem lösbaren Befestigungselement (58) für das mechanische Betätigungsorgan (60) versehen ist, daß weiterhin im Gehäuse (2) der Steuervorrichtung zwei Kanäle (4-4·, 4-5) vorgesehen sind, die wahlweise an eine Strömungsmittel-Druckquelle (86) bzw. an einen Vorratsbehälter (33) anschließbar sind, wobei diese beiden Kanäle an den beiden Enden einer Ausnehmung (18) der Buchse 17 ausmünden, so daß die an ihren Enden mit zwei Stöpsel (90, 48) versehene Buchse (17) einen doppelt wirkenden hydraulischen Kolben bildet.

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2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (61) ein elastisches Organ (79) enthält, das eine Anfangsspannung endlicher Größe besitzt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement gebildet wird durch eine erste Achse (74), die in fester Lage zum gemeinsamen Gehäuse (2) angeordnet ist, ferner eine zweite Achse (68), die fest mit dem Schieber (20) verbunden ist, sowie einen ersten Arm 65, der um die zweite Achse 68 schwenkbar und mit einer Nut in 73 versehen ist, in der die erste Achse 74 ohne nennenswertes Spiel gleitbeweglich ist, weiterhin durch zwei Arme. (66,67), die um die zweite Achse 68 schwenkbar sind und von denen der eine Arm (66) auf der einen Seite eines Endes (72) des ersten Armes (65) und der andere Arm (67) auf der anderen Seite des genannten Endes (72) des ersten Armes (65) vorgesehen ist, weiterhin durch einen !Finger (63), der fest mit dem beweglichen Element (5) des Antriebsorganes verbunden ist und dessen eines Ende (64-) die gleiche Größe (d) wie das- genannte Ende (72) des ersten Armes (65) besitzt, wobei die beiden zweiten Arme (66,67) gleichfalls angeordnet sind einerseits (Arm 66) auf der einen Seite des einen Endes (64) dieses Fingers (63) und andererseits (Arm 67) auf der anderen Seite dieses Endes (64) des Fingers 63, schließlich durch ein elastisches Organ (79), das mit dem zweiten Arm gekuppelt ist und das diesen zweiten Arm gleichzeitig abstützt an den genannten Enden (72 und 64) des ersten Armes (65) und des Fingers (63).
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (79) nur eine Kupplungsverbindung zwischen den zweiten Armen (66, 67) aufweist.

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