DE3938611A1

DE3938611A1 - Hydraulic servo control with swivel blades - involves provision of three pressure chambers axially in-line

Info

Publication number: DE3938611A1
Application number: DE19893938611
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Schober; Hans-Peter Dipl Ing Klein
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1990-10-04

Abstract

The hydraulic servo control has swivel blades. It has three pressure chambers (1,'',1''') axially arranged behind one another, each with a dividing wall (3,3',3'') and a swivel blade (4,4', 4''). The axial extension of the pressure chambers corresponds to a series ratio 1:2:1 with the two outer chambers (1,1'') displaced about an angle of 180 deg. in relation to the centre chamber (1') and with all the chambers having working cavities (7,7',8,8',9,9') arranged in pairs. USE/ADVANTAGE - Hydraulic servo control made from simple parts which gives a bigger usable swivel angle interval.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Stellglied mit Schwenkflügeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruches, wie es beispielsweise aus der DE-PS 34 24 923 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a hydraulic actuator Pivoting wings according to the preamble of the claim, as known for example from DE-PS 34 24 923 emerges.

In der DE-OS 34 24 923 ist im Zusammenhang mit einem Verspannprüfstand ein hydraulisches Stellglied offenbart, das ein innenseitig zylindrisches Gehäuse aufweist. An dem Gehäuse sind radial nach innen ragende Trennwände gegen überliegend angeordnet, die eine Umfangsteilung des Ge häusevolumens in zwei Teilräume bewirken. Die Trennwände reichen bis auf eine im Gehäusehohlraum konzentrisch und drehbar angeordneten Welle, an der sie dichtend anliegen. Von der Welle ragen diametral starr angeordnete Schwenk flügel ab, die innenseitig dichtend am Gehäusehohlraum anliegen. Auf diese Art teilen die beiden Schwenkflügel die Teilräume in jeweils zwei Arbeitskammern auf. Jeder Arbeitskammer ist eine Öffnung zugeordnet, durch die eine die Schwenkflügel beaufschlagende Hydraulikflüssigkeit zu- oder abgeleitet werden kann. Die Hydraulikflüssigkeit strömt dabei ein bzw. aus den diametral gegenüberliegenden Arbeitskammern. Zwei dieser Öffnungen sind hierbei im Be reich einer Trennwand angeordnet. Die diametral gegenüberliegenden Arbeitskammern sind jeweils durch ei nen in der Welle angeordneten Kanal fluidisch miteinander verbunden. Dadurch sind derartige hydraulische Stellglie der hydraulisch kraftausgeglichen. Ihr Schwenkbereich ist je nach maximal zulässigem Druckniveau jedoch auf ein Schwenkwinkelintervall von maximal ca. 100° bis 150° be grenzt. Dieses Intervall ist für einige Anwendungsgebiete, beispielsweise bei Hinterachs- und Lenkprüfständen, zu gering.In DE-OS 34 24 923 is in connection with one Bracing test bench discloses a hydraulic actuator, which has an inside cylindrical housing. To the Housings are against radially inwardly projecting partitions arranged overlying a circumferential division of the Ge volume in two sub-rooms. The partitions extend to one in the housing cavity concentric and rotatably arranged shaft, on which they lie sealingly. Pivots arranged diametrically rigid project from the shaft wings that seal on the inside of the housing cavity issue. In this way, the two swivel wings share the subspaces in two working chambers. Everyone Working chamber is assigned an opening through which one hydraulic fluid acting on the swivel blades or can be derived. The hydraulic fluid flows in and out of diametrically opposite Working chambers. Two of these openings are here richly arranged a partition. The diametrical opposite working chambers are each by ei NEN arranged in the shaft fluidly with each other connected. This makes such hydraulic actuators the hydraulically balanced. Your swivel range is however, depending on the maximum permissible pressure level Swivel angle interval from a maximum of approx. 100 ° to 150 ° borders. This interval is for some areas of application, for example on rear axle and steering test benches low.

Ein anderes hydraulisches Stellglied, dessen Schwenkwin kelintervall maximal 300° bis 330° beträgt, weist nach dem Stand der Technik nur einen Schwenkflügel auf. Dieses Stellglied ist jedoch hydraulisch nicht ausgeglichen.Another hydraulic actuator, the swivel kelintervall is a maximum of 300 ° to 330 °, according to the State of the art only one swivel wing. This However, the actuator is not hydraulically balanced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäß zugrundegelegte hydraulische Stellglied da hingehend weiterzuentwickeln, daß das nutzbare Schwenk winkelintervall wesentlich größer wird und dennoch die Welle hydraulisch ausgeglichen ist.The invention has for its object that generic hydraulic actuator there further develop that the usable pan angular interval becomes significantly larger and yet the Shaft is hydraulically balanced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches gelöst. Das maximale Schwenkwin kelintervall eines erfindungsgemäßen hydraulischen Stell gliedes beträgt ca. 320° bis 340°. Durch die spezielle dreifache Anordnung der Druckkammern ist das Stellglied auch hydraulisch kraftausgeglichen, womit sehr hohe Ar beitsdrücke zugelassen werden können, die beispielsweise beim Einsatz in hochdynamischen Prüfständen nötig sind. Ferner ist das Stellglied, da es aus einfachen Bauteilen aufgebaut ist, billig zu produzieren.The object is achieved with the characteristic Features of the claim solved. The maximum swing winch kelintervall a hydraulic actuator according to the invention link is approx. 320 ° to 340 °. Because of the special triple arrangement of the pressure chambers is the actuator also hydraulically balanced, which means very high ar working pressures can be allowed, for example when used in highly dynamic test benches. Furthermore, the actuator, since it consists of simple components is built to produce cheaply.

Es ist natürlich möglich mehr als drei, nämlich eine un gerade Anzahl von Druckkammern in einer symmetrischen An ordnung hintereinander anzuordnen, wobei darauf geachtet werden sollte, daß die bei der Betätigung des Stellgliedes auf die Welle wirkenden Momente und Querkräfte sich ins gesamt zu nahezu Null addieren. Solche Stellglieder sind somit als Äquivalenzlösung des Anspruches aufzufassen.Of course, it is possible to have more than three, namely one and one even number of pressure chambers in a symmetrical type order to be arranged one behind the other, taking care should be that when actuating the actuator moments and transverse forces acting on the shaft add up to almost zero in total. Such actuators are thus to be regarded as an equivalence solution to the claim.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Dabei zeigtAn embodiment is shown in the drawings and is explained below. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines aufgeschnittenen Stell gliedes, Fig. 1 is a perspective view of a cut-actuator,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Welle des Stellgliedes durch die gehäuseseitigen Trennwände hin durch, Fig. 2 is a longitudinal section along the shaft of the actuator by the housing side walls toward by,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die axial außen liegenden Druckkammern entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2 und Fig. 3 shows a cross section through the axially outer pressure chambers along the section line III-III in Fig. 2 and

Fig. 4 einen Querschnitt durch die mittlere Druckkammer entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2. Fig. 4 shows a cross section through the middle pressure chamber along the section line IV-IV in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte hydraulische Stellglied weist ein zylinderförmiges Gehäuse 5, das an der Stirnseite mit Stirnplatten 10 flüssigkeitsdicht verschlossen ist, auf. Im Inneren des Gehäuses 5 ist der Gehäusehohlraum durch zwei gehäuseseitig angeordnete Querwände 2, 2′ in drei axial hintereinanderliegende Druckkammern 1, 1′, 1′′ un terteilt. Jede der Druckkammern 1, 1′, 1′′ weist eine ein zige gehäuseseitig angeordnete und radial nach innen ra gende Trennwand 3, 3′, 3′′ auf, die die ihr jeweils zuge ordnete Druckkammer 1, 1′, 1′′ umfangsseitig begrenzt. Die Trennwände 3, 3′, 3′′ reichen bis auf eine im Gehäuse 5 konzentrisch angeordnete Welle 6, an der sie durch Wel lendichtungen flüssigkeitdicht anliegen. Die Welle 6, die die Querwände 2, 2′ und die Stirnplatten 10 mittig durch dringt, ist auf Lagern 11, die in den Querwänden 2, 2′ und den Stirnplatten 10 angeordnet sind, drehbar und gleich zeitig dichtend gelagert. Diese Lager 11 können bei spielsweise als Walz- und/oder hydrostatische Lager ausgebildet sein. An der Welle 6 sind drei Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ hintereinander starr angeordnet, wobei jeder Druckkammer 1, 1′, 1′′ jeweils ein einziger Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ zugeordnet ist. Jeder Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ füllt das Lichtraumprofil der ihm zugeordneten Druckkammer 1, 1,, 1′′ vollständig aus und ist durch Dichtungen abge dichtet aus. Auf diese Art teilt jeder Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ eine Druckkammer 1, 1′, 1′′ in ein Paar einander gegenüberliegender Arbeitskammern 7, 7′; 8, 8′; 9, 9′. Die den axial außenliegenden Druckkammern 1, 1′′ zugeordneten und winkelgleichen Schwenkflügel 4, 4′′ bzw. die außensei tigen Trennwände 3, 3′ sind gegenüber dem bzw. der der mittleren Druckkammer 1′ zugeordneten Schwenkflügel 4′ bzw. Trennwand 3′ um 180° versetzt an der Welle 6 bzw. dem Gehäuse 5 angeordnet. Damit die Welle 6 bei einer Betäti gung des Stellgliedes hydraulisch kraftausgeglichen ist, weisen die axialen Erstreckungen der Druckkammern 1, 1′, 1′′, der Trennwände 3, 3′, 3′′ und der Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ entsprechend ihrer axialen Reihenfolge ein Verhältnis von 1 : 2 : 1 auf. Zur Beaufschlagung der Schwenkflügel 4, 4′, 4′′ der Welle 6 mit einer Hydraulikflüssigkeit, sind in jeder Arbeitskammer 7, 7′; 8, 8′; 9, 9′ im Bereich der Trennwände 3, 3′, 3′′ Öffnungen (nicht eingezeichnet) zum Zu- bzw. Ableiten der Hydraulikflüssigkeit angeordnet. Die Wirkungsgleiche Arbeitskammern sind fluidisch-funktionell parallel geschaltet. Betrachtet man das Stellglied bei untenliegenden Trennwänden 3, 3′′ der äußeren Druckkammern 1, 1′′ in Richtung der Welle 6 (siehe Fig. 3 und 4), so ist die linke Arbeitskammer 7′ der ersten äußeren Druck kammer 1 mit der rechten Arbeitskammer 8 der mittleren Druckkammer 1′ und mit der linken Arbeitskammer 9′ der zweiten äußeren Druckammer 1′′ fluidisch verbunden. Wird in diesen Arbeitskammern 7′, 8, 9′ der Druck durch Einleiten von Hydraulikflüssigkeit erhöht, wirkt auf die Schwenk flügel 4, 4′, 4′′ und damit auf die Welle 6 ein rechtsdre hendes Moment und die Welle 6 dreht sich. Bei dieser Dre hung wird aus der rechten Arbeitskammer 7 der ersten äu ßeren Druckkammer 1, der linken Arbeitskammer 8′ der mittleren Druckkammer 1′ und der rechten Arbeitskammer 9 der zweiten äußeren Druckkammer 1′′ Hydraulikflüssigkeit abgeleitet. Bei einer gewünschten Linksdrehung der Welle 6 erfolgt die Zu- bzw. Ableitung der Hydraulikflüssigkeit in bzw. aus den Arbeitskammern 7, 7′; 8, 8′; 9, 9′ in umge kehrter Richtung.The hydraulic actuator shown in Fig. 1 has a cylindrical housing 5 , which is closed liquid-tight on the front side with end plates 10 . Inside the housing 5 , the housing cavity is divided by two transverse walls 2 , 2 'arranged on the housing side into three axially successive pressure chambers 1 , 1 ', 1 ''. Each of the pressure chambers 1 , 1 ', 1 ''has a zige arranged on the housing side and radially inward ra dividing wall 3 , 3 ', 3 '', which the associated pressure chamber 1 , 1 ', 1 ''circumferentially limited. The partitions 3 , 3 ', 3 ''extend to a shaft 6 arranged concentrically in the housing 5 , on which they rest against the liquid-tight seals by Wel. The shaft 6 , which penetrates the transverse walls 2 , 2 'and the end plates 10 through the middle, is rotatably supported on bearings 11 , which are arranged in the transverse walls 2 , 2 ' and the end plates 10 , and is sealed at the same time. These bearings 11 can be formed, for example, as rolling and / or hydrostatic bearings. On the shaft 6 , three swivel wings 4 , 4 ', 4 ''are arranged rigidly one behind the other, each pressure chamber 1 , 1 ', 1 '' each being assigned a single swivel wing 4 , 4 ', 4 ''. Each swivel wing 4 , 4 ', 4 ''completely fills the clearance profile of the pressure chamber 1 , 1 ,, 1 ''assigned to it and is sealed off by seals. In this way, each swivel wing 4 , 4 ', 4 ''divides a pressure chamber 1 , 1 ', 1 '' into a pair of opposing working chambers 7 , 7 '; 8 , 8 '; 9 , 9 '. The axially outer pressure chambers 1 , 1 '' assigned and the same angle pivoting wings 4 , 4 '' or the outside term partitions 3 , 3 'are compared to the or the middle pressure chamber 1 ' assigned pivoting wing 4 'or partition 3 ' around 180 ° offset on the shaft 6 or the housing 5 . So that the shaft 6 is hydraulically balanced when the actuator is actuated, the axial extents of the pressure chambers 1 , 1 ', 1 '', the partitions 3 , 3 ', 3 '' and the pivoting wing 4 , 4 ', 4 '' a ratio of 1: 2: 1 according to their axial order. To apply the swivel wings 4 , 4 ', 4 ''of the shaft 6 with a hydraulic fluid, are in each working chamber 7 , 7 '; 8 , 8 '; 9 , 9 'in the area of the partitions 3 , 3 ', 3 '' openings (not shown) arranged for supplying and discharging the hydraulic fluid. The working chambers with the same effect are connected in fluidic-functional parallel. If you consider the actuator at the partition walls 3 , 3 '' of the outer pressure chambers 1 , 1 '' in the direction of the shaft 6 (see Figs. 3 and 4), the left working chamber 7 'of the first outer pressure chamber 1 with the right Working chamber 8 of the middle pressure chamber 1 'and fluidly connected to the left working chamber 9 ' of the second outer pressure chamber 1 ''. If in these working chambers 7 ', 8 , 9 ' the pressure is increased by introducing hydraulic fluid, acts on the pivoting wings 4 , 4 ', 4 ''and thus on the shaft 6 a right-turning moment and the shaft 6 rotates. In this Dre hung from the right working chamber 7 of the first outer pressure chamber 1 , the left working chamber 8 'of the middle pressure chamber 1 ' and the right working chamber 9 of the second outer pressure chamber 1 '' hydraulic fluid is derived. With a desired left rotation of the shaft 6 , the supply or discharge of the hydraulic fluid takes place in or from the working chambers 7 , 7 '; 8 , 8 '; 9 , 9 'in the opposite direction.

Claims

Hydraulic actuator with swivel blades,

with an internally cylindrical housing which has radially inwardly projecting partitions which cause a circumferential division of the housing cavity,
with a shaft arranged concentrically to the housing, rotatable relative to the housing and sealingly abutting the partition walls, rigidly arranged on the radially projecting pivoting wings, which lie sealingly on the inside of the housing cavity,
- With openings arranged in the area of at least one partition for opposing hydraulic actuation, the opposing wings and partitions separated from the swivel or partition walls in the housing are working chambers of a subspace,

characterized by the following combination of features,

- There are three housing and shaft side at least at approximately the same diameter pressure chambers ( 1 , 1 ', 1 '') arranged axially one behind the other, which are each separated from each other only by a housing-side transverse wall ( 2 , 2 '),
- In each pressure chamber ( 1 , 1 ', 1 '') is only a single radially oriented partition wall on the housing side ( 3 , 3 ', 3 '') and on the shaft side a single swivel wing ( 4 , 4 ', 4 '') arranged,
- The axial extent (dimension a, A) of the pressure chambers ( 1 , 1 ', 1 ''), the pivoting wing ( 4 , 4 ', 4 '') and the partition walls ( 3 , 3 ', 3 '') has a ratio of 1: 2: 1 according to their axial order,
- The two axially outer pressure chambers ( 1 , 1 '') assigned, each at the same angle partition walls ( 3 , 3 '') or swivel wing ( 4 , 4 '') are opposite to or that of the middle pressure chamber ( 1 ') assigned partition ( 3 ') or swivel wing ( 4 ') offset by approximately 180 ° on the housing ( 5 ) or on the shaft ( 6 ) and
- In the three pressure chambers ( 1 , 1 ', 1 '') in pairs from divided work rooms ( 7 , 7 '; 8 , 8 '; 9 , 9 ') are connected in fluidic-functional parallel with each other according to their direction of action.