DK145755B - Fjederanordning for en hydrostatisk styreenheds styreventil - Google Patents

Description

145755

Opfindelsen angår en fjederanordning for en hydrostatisk styreenheds styreventil, med to i dens midte symmetrisk mod hinanden hvælvede bladfjedre, som med deres ender ligger an mod væggene af radialslidser af to koncentrisk til hinanden 5 anbragte og om en begrænset vinkel i forhold til hinanden drejelige, hylsterformede ventildele.

Ved kendte styreventiler (US-PS 2 984 215 og US-PS 4 016 949) er et indvendigt drejegliderventilhylster fast forbundet med en styrespindel, mens et udvendigt drejegliderventilhylster 10 er drejefast forbundet med en målemotors rotor. De to hylstre danner en drejegliderventil, som åbner ved en ved hjælp af styrespindelen fremkaldt relativdrejning og lader trykvæske strømme igennem fra en pumpe over målemotoren til en hjulene indstillende styremotor og derfra igen tilbage til en tank.

15 Målemotoren lader i afhængighed af den gennemstrømmende trykvæskemængde det udvendige hylster efterindstille, indtil ventilen igen er lukket. En dødgangs-kobling begrænser relativdrejningen mellem de to drejegliderventilhylstre, således at målemotoren ved pumpesvigt virker som af rattet 20 mekanisk drevet hjælpepumpe.

De to drejegliderventilhylstres relativdrejning sker mod kraften af en fjederanordning, som trykkes sammen, når de fjederanordningen optagende radialslidser af de to drejegliderventilhylstre forskydes mod hinanden. På denne måde 145755 2 sker rattets drejning mod en vis med den relative drejevinkel stigende kraft, som afspejler styremodstanden, der ved en mekanisk styreindretning er fremkaldt af hjulenes indstilling på vejen. Denne fjederanordning sørger desuden for, at ved 5 ubelastet rat vender dette tilbage til neutralstillingen.

Den kendte fjederanordning har to af to eller tre par sammenlagte bladfjedre, som har to flade endeafsnit, med hvilke de ligger an mod radialslidsvæggene, og mod hinanden hvælvede midterafsnit, med hvis midterdel de ligger mod hinanden.

10 Opfindelsen har til hensigt at angive en fjederanordning af den i indledningen beskrevne art, som ikke så let kan overbelastes af bøjningsspændinger, og som tillader at tilpasse det drejningsmoment, der skal præsteres over styrespindelen, især ved slutningen af den tilladelige relativdrejning og i 15 neutralstillingsområdet bedre til kravene i praksis.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at bladfjedrene er krummede i samme retning over hele deres samlede længde, og hver understøttes mod radialslidsvæggene ved hjælp af en plan støtteplade, der strækker sig over bladfjederlængden.

20 Hvis en hvælvet bladfjeder, som er understøttet ved begge ender, belastes i midten, har den i midten det største bøjningsmoment. Desuden ændrer den i afhængighed af det stedlige bøjningsmoment sin krumning. Når fjederens krumning i midten bliver til nul som følge af stigende kræfter, 25 ligger de modsat hvælvede bladfjedre sig med et afsnit fladt mod hinanden. Dette har til følge, at kræfterne allerede nu overføres med en mindre løftearm, i relation til den understøttede ende. Med stigende kraft vokser derfor bladfjederens flade afsnit, indtil den overvejende del af bladfjederlængden 30 til sidst er trykket flad. Den så endnu forblivende korte frie løftearm formår ikke mere at deformere sig væsentligt, således at drejningsmomentet stiger ved yderligere stigende kræfter. På denne måde opnås, at bladfjederen hverken på 3 145755 grund af bøjningsmomenter eller af de dermed forbundne bøjningsspændinger belastes utilladeligt. Desuden vokser det tilbagestillende drejningsmoment stærkt mod slutningen af den tilladelige relativdrejning. Føreren mærker derfor, at 5 dødgangs-koblingen hurtigt bliver virksom. Derudover er det sikret, at tilstanden fuld udstyring meget hurtigt tilbageføres, når der ikke mere præsteres et drejningsmoment på styrespindelen. Da en understøtning mod den indvendige ventildels radialslidsvæg ikke mere er mulig på grund af den 10 gennemgående krumning, er støttepladerne anbragt, som bevirker kraftoverførelsen fra den indvendige ventildel til den krummede bladfjeders ydre ende.

Med særlig fordel har de krummede bladfjedre en sådan forspænding i neutralstillingen, at de i midterdelen ligger fladt 15 mod hinanden. Herved opnås, at der allerede ved en meget ringe relativdrejning ud fra neutralstillingen skal tilvejebringes et tilstrækkeligt stort drejningsmoment over styrespindelen. Derefter er forholdsvis små forhøjelser af drejningsmomentet nok for at gennemløbe drejevinkelområdets 20 tilsluttende afsnit, før drejningsmomentet igen stiger stejlere ved slutningen af dette område. Denne udformning med det til begge sider af neutralstillingen stejlt voksende drejningsmoment giver en meget nøjagtig neutralstilling og en stor sikkerhed for, at styreventilen til enhver tid 25 vender tilbage til neutralstillingen.

Endvidere kan de krummede bladfjedre have en konstant krumningsradius. Dette letter på den ene side fabrikationen.

Derudover fås ved fladtrykningen let overskuelige og beregnelige forhold.

30 Også støttepladerne kan være bladfjedre. Da den uden for den indvendige ventildel liggende løftearm er kort, behøver man ikke at anvende tykke støtteplader, men kan anvende tyndere materiale.

145755 4

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor ved hjælp af et på tegningen vist udførelseseksempel, der viser i fig. 1 et skematisk længdesnit gennem en styreventil, ved hvilken fjederanordningen ifølge opfindelsen 5 finder anvendelse, fig. 2 et snit langs linien A-A i forstørret målestok gennem fjederanordningen og de to drejegliderven-tilhylstre i neutralstillingen, fig. 3 et snit svarende til fig. 2 efter en relativ 10 drejning, fig. 4 en hvælvet bladfjeder med ringe belastning samt tilhørende diagram af bøjningsmomentet, fig. 5 en hvælvet bladfjeder med større belastning samt tilhørende diagram af bøjningsmomentet og 15 fig. 6 drejningsmomentet, der skal tilvejebringes på styrespindelen som funktion af den relative vinkeldrejning.

Den i fig. 1 viste styreventil· har i et hus 1 en boring 2, i hvilken et udvendigt drejegliderventilhylster 3 og deri et 20 indvendigt drejegliderventilhylster 4 er lejret. På den ene endeflade er der anbragt et lejedæksel 5, i hvilket der er lejret en styrespindel 6, som er fast forbundet, fx. sammensve jset, med drejegliderventilhylsteret 4. På styrespindelens 6 ende 7 kan der påsættes et rat eller lignende. På husets 25 anden side er en målemotor i form af en rotationsstempelmaskine med indvendig aksel anbragt. Den har en ydre, indvendigt fortandet tandring 9 og et dermed i indgreb stående, drejeligt, en tand mindre opvisende tandhjul 10. Mellem tandelementerne er anbragt ikke viste fortrængningskamre. Det hele er 145755 5 aflukket af et dæksel 11. Tandhjulet 10 er over en ledaksel 12 og en det indvendige drejegliderventilhylster 4 løst gennemgående stift 13 drejefast forbundet med det udvendige drejegliderventilhylster 3. Endvidere er der 5 anbragt fire tilslutninger, nemlig en pumpetilslutning 14, en tanktilslutning 15 og to til en styremotor førende tilslutninger 16 og 17. I styreventilen befinder der sig talrige kanaler og ventilåbninger, som, da de er kendte, ikke er viste. De bevirker, at ved en drejning af styrespindelen 6 10 og dermed en relativdrejning af drejegliderventilhyIsteret 4 i forhold til drejegliderventilhylsteret 3, strømmer der trykvæske fra pumpetilslutningen 14 over drejegliderventil-hylstrene 3 og 4 til målemotoren 8 og derfra videre over en af tilslutningerne 16, 17 til styremotoren samt derfra over 15 styreventilen tilbage til tanktilslutningen 15. Målemotoren 10 drejer sig og efterfører derved det udvendige drejegliderventilhylster 3, indtil drejegliderventilen 3, 4 igen er lukket. På denne måde er den styremotoren tilførte væskemængde proportional med styrespindelens 6 vinkeldrejning.

20 En fjederanordning 18 bevirker, at til drejningen af styrespindelen 6 skal der præsteres et drejningsmoment. Fjederanordningen består af fire bladfjedre, nemlig to mod hinanden over deres samlede længde hvælvede bladfjedre 19 og 20 samt to plane, som støtteplade tjenende bladfjedre 21 og 22.

25 Disse bladfjedre griber gennem radialslidser 23 og 24 ind i drejegliderventilhylstrene 3 og 4. I neutralstillingen (fig.

2) ligger de plane bladfjedre 21 og 22 an mod samtlige vægge 25, 26, 27 og 28; ved en relativ vinkeldrejning sker anlægget kun mod en af slidsvæggene, i fig. 3 fx. mod slidsvæggene 25 30 og 28. Anlægget mod disse vægge har relativ stor flade, således at bladfjedrene 21 og 22 ikke overbelastes eller endog kan brække ved understøtningsstederne. De hvælvede bladfjedre 19 og 20, som i ubelastet tilstand har en konstant krumningsradius, er i neutralstillingen så vidt forspændt, 35 at der fremkommer et plant midterafsnit 29, således at 6 1457-56 fjedrene kun er bøjet over deres endeafsnit 30. Ved den som følge af relativdrejning optrædende belastning forlænges det plane eller flade afsnit 29 til afsnittet 29a, mens de bøjede afsnit 30a bliver kortere.

5 Dette fås på grund af de i fig. 4 og 5 viste fysiske forhold.

Når den hvælvede bladfjeder 19 over et mellemstykke 20a belastes med en kraft F^, så fås over længden x af denne bladfjeder det i fig. 4 viste bøjningsmoment M^. Det til enhver tid største bøjningsmoment ligger i midten og beregnes 10 til F1 . Z “bl 8 - 2 2

Dette bøjningsmoment vokser med kraften F^, hvorved der til sidst på stedet for det største bøjningsmoment opnås en grænseværdi Mnmax/ ved hvilken krumningen er gået over i en 15 plan flade. Dette har til følge, at det normalt trekantformede bøjningsmoment-diagram B overgår til et trapezformet diagram C, som foroven er begrænset af det maksimale bøjningsmoment. Kurven C i fig. 4 svarer til indspændingen af de hvælvede bladfjedre 19, 20 i neutralstillingen. Stiger 20 kraften nu yderligere til en værdi F2 (fig. 5), så bliver bladfjederens 19 flade afsnit 29a længere og længere og det krummede område 30a kortere og kortere. Dette giver bøjningsmoment-diagrammet D i fig. 5. Der skal her lægges mærke til, at det bøjningsmoment, der skal optages af fjederen, ikke 25 har overskredet værdien , fordi en forstørrelse af kraften F2 hænger sammen med en tilsvarende forkortelse af den ved hjælp af den bøjede del 30a dannede løftearm a.

Dette er grunden til, at bladfjederen i normaldrift ikke overbelastes af for store bøjningsspændinger; den har derfor 30 en overordentlig lang levetid.

Desuden fås der for aktiveringen af styrespindelen 6 den i fig. 6 viste karakteristik E af det for en bestemt relativ 145756 7 vinkeldrejning nødvendige drejningsmoment M^. Karakteristikken E vokser i et første afsnit i umiddelbar nærhed af neutralstillingen stejlt fra nul til en første drejningsmomentværdi M^. Så følger der over et forholdsvist stort 5 afsnit E2 en meget jævn stigning, dvs. til ændring af vinkelstillingen behøves kun en ubetydelig ændring af drejningsmomentet. I endeafsnittet E3 stiger drejningsmomentet til sidst stejlt. Afsnittet El bevirker, at neutralstillingen overholdes meget nøjagtigt, og at styrespindelen også med 10 sikkerhed vender tilbage til neutralstillingen, når der ikke mere præsteres et ydre drejningsmoment over den. Midterafsnittet E2 sørger for en bekvem håndtering under styreindstillingen. Afsnittet E3 sikrer, at føreren mærker den jævne nærmel-se af indstillingsområdets slutning, og at styreventilen 15 meget hurtigt forlader området med stor udstyring, når det ydre drejningsmoment bortfalder på styrespindelen.

Til sammenligning er drejningsmoment-karakteristikken G af den kendte, i indledningen nævnte fjederanordning vist stiplet. Man ser, at det første afsnit har en væsentlig 20 ringere stejlhed end ved den nye fjederanordning, og at det sidste stejle afsnit i det hele taget mangler.

Den beskrevne fjederanordning egner sig også for andre ventilanordninger, ved hvilke det ene drejegliderventilhyl-ster står fast, og det andet drejegliderventilhylster ikke 25 kun kan indstilles af styrespindelen, men kan også tilbagestilles af en måleanordning.

r