DK149695B - Styreapparat for en hydrostatisk styreindretnings servomotor - Google Patents

Description

149695

Opfindelsen angår et styreapparat for en hydrostatisk styreindretnings servomotor, med en målemotor, som er udformet som stempelmaskine med stempelbærer og banebærer med en tilhørende fordelerventil, som er dannet af et med stempelbære-5 ren fast forbundet første ventilelement og et som glider udformet andet ventilelement, og med en retningsventil, som er dannet ved hjælp af det andet og et tredie ventilelement og i afhængighed af et aktiveringsorgan kan indstilles mod kraften af en neutralstillingsfjeder.

10 Ved et kendt styreapparat af denne art (DE-OS 28 12 906) danner huset bæreren for målemotorens aksialt bevægelige stempler og på to afsnit af en længdeboring det andet og tredie ventilelement. Det andet ventilelement i form af en i boringen indsat glider udøver ved drejning en fordelerfunk-15 tion og ved aksial forskydning en retningsfunktion. Glideren er drejefast, men aksialt forskydelig med banebæreren og over en skruebane koblet med det drejelige, men aksialt fastholdte aktiveringsorgan. Herved indstilles retningsventilen i henhold til aktiveringsorganet og tilbagestilles 20 igen ved hjælp af den som tilbageføringsanordning tjenende målemotor. Da der såvel i indledningsvejen for aktiveringsorganets drejningsmoment som i tilbageføringsvejen befinder sig en kobling, som har et spillerum, fås unøjagtigheder.

Desuden er styreapparatet aksialt forholdsvis langt, da må-25 lemotoren, fordelerventilen og retningsventilen er anbragt ved siden af hinanden.

Endvidere kendes et styreapparat (US-PS 3 895 888), ved hvilket målemotoren består af en indvendigt fortandet tandring og et deri anbragt udvendigt fortandet tandhjul. Tand-30 ringen er lejret drejelig og fast forbundet med aktiveringsorganet og det første ventilelement. Tandhjulet er over en ledaksel koblet med det andet ventilelement, som over en anden kobling er forbundet med en på den anden ende i huset fastgjort, som neutralstillingsfjeder tjenende fjederstang.

2 149695

Det tredie ventilelement er anbragt husfast. Også ved denne konstruktion er der koblinger, som har et spillerum, som fører til unøjagtigheder. Desuden er målemotor, fordelerventil og retningsventil anbragt aksialt ved siden af hinanden, så-5 ledes at en forudbestemt længde ikke kan underskrides.

Ved et andet kendt hydrostatisk styreapparat (DE-OS 16 53 822) består målemotoren af en husfast indvendigt fortandet tandring og et deri anbragt udvendigt fortandet tandhjul. Dette har flere ekscentriske boringer, i hvilke af en 10 første, aksial fast ventilskive fastholdte stifter griber ind, som har en mindre diameter end boringerne. Denne ventilskive danner sammen med tandringens endeflade en fordelerventil. En anden aksial fast ventilskive, som er forbundet med en aktiveringsaksel, danner sammen med den første 15 ventilskive en retningsventil.

Formålet med opfindelsen er at angive et styreapparat af den i indledningen beskrevne art, ved hvilket de af koblingsspillerum fremkaldte unøjagtigheder helt eller i stor udstrækning forhindres.

20 Opgaven løses ifølge opfindelsen ved, at alle tre ventilelementer er anbragt aksialt fast og kan drejes relativt til hinanden, og at det andet ventilelement er fast forbundet med banebæreren.

Ved denne konstruktion bortfalder et koblingsspillerum i 25 tilbageføringsvejen, fordi banebærer og andet ventilelement danner en fast byggeenhed. Endvidere kan aktiveringsorganet forbindes uden mellemkobling af en kobling for tilslutning med det første eller andet ventilelement. I forhold til en tandhjuls-målemotor fås yderligere den fordel, at stempelma-30 skinen kan dimensioneres således, at der fås en pulsationsfri fortrængning og en ringere indre lækage.

149695 3

En særlig simpel konstruktion får man, når aktiveringsorganet er fast forbundet med stempelbæreren og det første ventilelement, og det tredie ventilelement er anbragt husfast, fordi herved kan i det mindste størstedelen af de mellem 5 tilslutningsstudserne og retningsventilen nødvendige kanaler forløbe i huset. Aktiveringsorganet er ganske vist ikke koblet direkte med det andet ventilelement, men over målemotoren; denne kobling er imidlertid under normale betingelser ligeledes uden spillerum.

10 Med fordel er der sørget for, at stemplerne er anbragt radialt, banebæreren omgiver stempelbæreren og diameteren af fordeler- og/eller retningsventilen i det mindste tilnærmelsesvis er lig med stempelbærerens diameter eller større. På denne måde er en diameter for ventilerne givet, som tillader 15 at rykke ventilåbningerne tilstrækkeligt langt fra hinanden, for at lækagemængden forbliver lille.

Herved kan der være anbragt to nabo-omkredsrækker af stempler med tilhørende to baner, hvorved stemplerne af de to omkredsrækker i omkredsretning er forskudt i forhold til hin-20 anden. Dette tillader at anbringe forholdsvis mange stempler på en begrænset aksial strækning, således at styreapparatet bliver aksialt kort.

Det tjener også dette mål, når det første ventilelement er dannet af et ringområde af stempelbærerens udvendige omkreds 25 ved siden af det stemplerne førende ringområde. Derudover forenkles fremstillingen, fordi stempelbærer og ventilelement består af ét stykke.

En særlig kort aksial længde får man ved, at det andet ventilelement er dannet af en ring, hvis indvendige omkreds 30 virker sammen med det første ventilelement, og hvis udvendige omkreds virker sammen med det tredie ventilelement, hvorved de retningsbestemmelsen og fordelingen tjenende ventil- 4 149695 åbninger omtrent ligger i et fælles plan. En sådan smal udformning af fordeler- og retningsventil var hidtil ikke mulig.

Mere detaljeret er det gunstigt, når på den udvendige om-5 kreds af det første eller andet ventilelement anbragte ydre ventilåbninger er i omkredsretningen forløbende, ved hjælp af skivefræsere frembragte, noter, som virker sammen med ved hjælp af radialboringer på det tilgrænsende ventilelements indvendige omkreds dannede, indre ventilåbninger. Såvel ski-10 vefræser-noterne som radialboringerne kan let fremstilles.

Det anbefales, når der på den indvendige omkreds af det tredie ventilelement er anbragt grupper på hver tre indre ventilåbninger, af hvilke den midterste er forbundet med pumpetilslutningen og de to andre hver med en af de to servomo-15 tortilslutninger, som hver virker sammen med to ydre ventilåbninger af det andet ventilelement og strækker sig i neutralstillingen til begge sider af den indre pumpe-ventilåb-ning. Dette giver en meget enkel kanalføring.

Især kan de ydre ventilåbninger af det andet ventilelement i 20 neutralstillingen delvist overdække servomotor-ventilåbnin-gerne. Dette giver et styreapparat af "reaction"-typen, ved hvilken altså på servomotoren virkende ydre kræfter kan mærkes på aktiveringsorganet og bevirker en modvirkende indstilling af ventilerne. Når derimod de ydre ventilåbninger i 25 neutralstillingen ikke når hen til servomotor-ventilåbnin-gerne, fås ved ellers ens opbygning et styreapparat af "non-reaction"-typen. Dette letter den rationelle fremstilling.

I videre udformning kan der på den udvendige omkreds af det andet ventilelement være anbragt med tanktilslutningen for-30 bundne ydre ventilåbninger, som i neutralstillingen befinder sig mellem indre nabo-servomotor-ventilåbninger. På denne måde er også tilbageløbsforbindelserne fra servomotoren til tanken på enkel måde indbygget i retningsventilen.

5 149696

Det er også muligt på den udvendige omkreds af det andet ventilelement at anbringe yderligere ydre tank-ventilåbnin-ger, som i neutralstillingen er forbundet med indre pumpe-ventilåbninger. Dette giver kortslutningskanaler, som på 5 kendt måde sørger for, at pumpen aflastes i hvilestillingen.

En særlig enkel montering er opnået ved, at det tredie ventilelement er forbundet med en endeplade, som i sit indre har radialkanaler, og at disse radialkanaler på den ydre ende hver over en aksialboring og en radialboring står i for-10 bindelse med en indre ventilåbning og på den indre ende over en aksial åbning med en af tre ringnoter, som er forbundet med henholdsvis pumpetilslutningen og de to servomotortil-slutninger. På denne måde føres de fleste tilslutningskanaler på denne endeside sammen på et lille område, hvad der 15 letter anbringelsen af tilslutningerne. Vigtigt er det endvidere, at pumpetrykket mellem pumpetilslutning og retningsventil kun optræder i inden for huset forløbende kanaler, og de derved virkende indre kræfter er uskadelige.

En særlig simpel tilbageføring af væsken på lavtrykssiden 20 fås, når endepladen mellem denne og stempelbæreren begrænser et med tanktilslutningen forbundet rum, i hvilket udmunder i det andet ventilelement anbragte aksialboringer, som over radialboringer står i forbindelse med de ydre tank-ventilåb-ninger.

25 Gunstigt er det, når endepladen er sammensat af flere plader, i hvilke radialkanalerne er udstansede. Dette tillader, med ringe omkostninger, at fremstille de nødvendige forbindelseskanaler.

Ved en foretrukken udførelsesform er ringnoterne udformet i 30 en husplade, som er fast forbundet med endepladen og bærer tilslutningsstudserne. Dette giver en kompakt huskonstruktion, ved hvilken tilslutningerne kan være let tilgængelige på den over for ’aktiveringsorganet liggende side af huset.

6 149695

Det anbefales, at rummet mellem banebærer og stempelbærer over mindst en kanal er forbundet med pumpetilslutningen.

Dermed er det sikret, at stemplerne i stor udstrækning er trykaflastet og derfor i det væsentlige kun trykkes mod den 5 tilhørende bane af den sædvanlige stempel-trykfjeder.

Med fortrin er der på begge sider af stempelbæreren anbragt rum, som er forbundet med tanktilslutningen, og en med stempelbæreren forbundet aksel er tætnet ført ud gennem det ene rum. De to lavtryksrum sørger for, at stempelbæreren i ak-10 selretningen er ubetydeligt belastet. Det ene lavtryksrum sørger endvidere for, at akseltætningen ikke er udsat for en væsentlig trykforskel.

Til fremstillingen anbefales det, når banebæreren og det andet ventilelement er tæt loddet sammen med hinanden, således 15 at de giver en ensartet byggeenhed.

Også endepladens plader kan være tæt loddet sammen med hinanden.

Stemplerne bør fortrinsvis have en cylindrisk omkredsflade.

Herved nedsættes mængden af den indre lækagevæske betyde-20 ligt, og målemotorens nøjagtighed forhøjes endnu mere.

Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af et på tegningen vist, foretrukket udførelseseksempel, der viser i fig. 1 et længdesnit gennem et styreapparat ifølge opfin- 25 delsen, fig. 2 et tværsnit langs linien A-A i fig. 1, fig. 3 et deltværsnit langs linien B-B i fig. 1 og 149695 7 fig. 4 et deltværsnit svarende til fig. 2 gennem en varieret udførelsesform.

Ved det viste styreapparat består et hus 1 af en husplade 2 med en pumpetilslutning 3, en tanktilslutning 4r en servomo-5 tortilslutning 5 og en yderligere, ikke synlig servomotor-tilslutning, af en endeplade 6 og af en skålformet husdel 7.

En stempelbærer 8 er fast forbundet med et skaft 9, på hvilket et aktiveringsorgan kan fastgøres, og har i hver af to aksiale nabo-planer fire cylindre 10 for cylindriske stemp-10 ler 11. Nabo-stempler er i begge planer forskudt i forhold til hinanden i omkredsretningen. Stemplerne er hver belastet af en trykfjeder 12 og trykkes derfor med deres, af en ind-bertlet kugle 13 dannede, hoveder mod en banebærers 15 bane 14, hvis højde varierer radialt. Stempelbærer 8 og banebærer 15 15 hører til en målemotor 16, hvis fortrængningsrum gennem strømmes af den til servomotoren strømmende trykvæske.

Et første ventilelement 18 er udformet i ét stykke med stempelbæreren 8, i hvilken der på denne stempelbærers 8 udvendige omkreds ved siden af det stemplerne 11 førende ringom-20 råde er anbragt et ringområde med ydre ventilåbninger 19, som er udformet som af skivefræsere frembragte omkredsnoter.

Dette første ventilelement 18 danner i forbindelse med et andet ventilelement 20 en fordelerventil 21, som tjener til den strømningsrigtige til- og bortførsel af trykvæsken til 25 og fra fortrængningskamrene 17. Til dette formål har det andet ventilelement 20 indre ventilåbninger 22, som er dannet af radiale boringer 23. Det andet ventilelement er fast forbundet med banebæreren 15, fx ved lodning. Det bærer atter på sin udvendige omkreds ydre ventilåbninger 24, som er af 30 skivefræsere frembragte omkredsnoter og står i forbindelse med radialboringerne 23. Det andet ventilelement danner sammen med et tredie ventilelement 25, som er dannet af et afsnit af den skålformede husdel 7, en retningsventil 26, som bestemmer trykvæskens gennemløbsretning gennem målemotoren 8 149695 16. Det tredie ventilelement 25 har indre ventilåbninger 27, som er definerede ved hjælp af radialboringer 28. Det første ventilelements 18 ydre ventilåbninger 19 står hver over en radialboring 29 og en aksialboring 30 i forbindelse med et 5 fortrængningsrum 17. Antallet af de ydre ventilåbninger 19 svarer derfor til antallet af stemplerne 11. De indre ventilåbninger 27 er hver over radialboringen 28, en aksialboring 31, en radialkanal 32 i endepladen 6 og et aksialt gennembrud 33 forbundet med en af tre ringnoter 34, 35, 36 i 10 huspladen 2, af hvilke ringnoten 35 er forbundet med pumpetilslutningen 3 og de to andre ringnoter med en servomotor-tilslutning. En midter-ventilåbning 27p er forbundet med pumpetilslutningen 3, mens to nabo-ventilåbninger 271 og 27r hver fører til en servomotortilslutning. Sådanne grupper på 15 hver tre indre ventilåbninger 27 følger i omkredsretningen efter hinanden. De samvirker med to ydre ventilåbninger 24a og 24b af det andet ventilelement 20. Der findes seks af disse grupper, hvilket svarer til antallet af forhøjningerne i begge baner 14.

20 I det andet ventilelement 20 er der endvidere på over for hinanden liggende sider anbragt yderligere ydre ventilåbninger 37, som over en radialboring 38 og en aksialboring 39 er forbundet med et rum 40 mellem endepladen 6 og stempelbæreren 8. Dette står over gennembrud 41 i endepladen 6 i for-25 bindelse med tanktilslutningen 4. I den viste neutralstilling fås en kortslutningsvej mellem en pumpe-ventilåbning 27p og tank-ventilåbningen 37. En yderligere ydre ventilåbning 42, som er forbundet med tanktilslutningen 4 på samme måde, befinder sig i neutralstillingen mellem nabo-grupper 30 til servomotor-ventilåbningerne 27r og 271.

Endepladen 6 består af tre med hinanden tæt sammenloddede plader 43, 44, 45, i hvilke radialkanalerne 32 og de aksiale gennembrud 33 er udstansede. Det ses, at den højere tryk førende trykvæske, altså den fra pumpetilslutningen 3 til ret- 149695 9 ningsventilen og den fra retningsventilen til servomotortil-slutningen på tryksiden flydende trykvæske, kun forløber i huskanalen. De derved optrædende indre kræfter kan uden vanskeligheder beherskes. På den over for det andet ventilele-5 ment 20 liggende ende af banebæreren 15 er en lejering 46 påloddet, som griber om husdelens 7 omkredsribbe 47. Mellem stempelbærerens 8 og husdelens 7 endesider, befinder der sig et rum 48, der, ligesom rummet 40, er forbundet med tanktilslutningen 4. Som følge heraf er den aksiale belastning af 10 stempelbæreren 8 ringe. Denne belastning optages af et aksi-alleje 49. Også en tætning 50, som tætner akslen 9 udadtil, behøver kun at holde til ringe trykforskelle.

Som fig. 3 viser, har lejeringen 46 og omkredsribben 47 udsparinger, således at der opstår et frit rum 51. I dette er 15 der anbragt en neutralstillingsfjeder 52, som over to støtteplader 53 og 54 understøttes på henholdsvis lejeringen 46 og omkredsribben 47. På denne måde fås den i fig. 2 viste neutralstilling, i hvilken trykvæske fra pumpetilslutningen over ventilåbningerne 27p og de med dem korresponderende 20 tank-ventilåbninger 37 er forbundet direkte med tanktilslutningen 4.

En ringnot 55 står over en radialboring 56 i forbindelse med forlængelsen 57 af en med pumpetilslutningen forbundet aksi-alboring 31 og over radialboringer 58 i banebæreren 15 med 25 rummet 59 mellem banebærer 15 og stempelbærer 8. Derfor står rummet 59 under pumpetryk. Da også fortrængningsrummene 17 enten står under pumpetryk eller under det kun ubetydeligt lavere tryk af den tryk førende servomotortilslutning, trykkes stemplerne 11 praktisk taget alene ved fjederens 12 30 kraft mod deres baner 14.

Når stempelbæreren 8 under driften over akslen 9 drejes af et aktiveringsorgan, så tager stemplerne 11, da alle fortrængningsrum 17 er lukket udadtil, banebæreren 15 med. Da 149695 ίο det andet ventilelement 20 er fast forbundet med banebæreren 15/ åbnes retningsventilen 26 på denne måde. Ved en drejning af banebæreren i retning med uret ville fx trykvæske fra pumpetilslutningen 3 over pumpe-ventilåbningerne 27p og de 5 med dem forbundne ydre ventilåbninger 24b flyde til de hermed over fordelerventilen 21 i forbindelse stående fortrængningskamre 17. Fra andre fortrængningskamre 17 når trykvæske så over fordelerventilen 21, ydre ventilåbninger 24a og ser-vomotor-ventilåbninger 271 til den ene servomotortilslutning 10 5. Fra servomotoren tilbagevendende væske går over den anden servomotortilslutning til servomotor-ventilåbninger 27r, af hvilke nogle er kommet i forbindelse med tank-ventilåbninger 42/ således at væsken kan strømme ud til tanken. Dette giver en motordrift af målemotoren 16/ således at banebæreren 15 15 drejes relativt til stempelbæreren 8. Dette fører til, at banebæreren, så længe aktiveringsorganet drejes, forbliver i en mod neutralstillingsfjederens 52 kraft ud fra hvilestillingen drejet stilling, det vil sige, at retningsventilen 26 er åben, og ved standsning af aktiveringsorganet 9 vender 20 tilbage til neutralstillingen, hvorved retningsventilen 26 lukkes.

Ved drejning af aktiveringsorganet i den modsatte retning fås de samme forhold, hvorved dog ventilåbningen 24a overtager pumpetrykket, og ventilåbningerne 271 og 27r bytter 25 funktioner.

I afhængighed af den relative drejevinkel mellem det andet ventilelement 20 og det tredie ventilelement 25 kommer de ydre ventilåbninger 24 på pumpesiden til stadig større overdækning med pumpe-ventilåbningen 27p, mens tank-ventilåbnin-30 gen 37 samtidig har mindre overdækningstværsnit med pumpe-ventilåbningen 27p. Drejevinklen bestemmer derfor gennemløbsmængden og også målemotorens 16 drejningshastighed og servomotorens arbejdshastighed. Drejevinklen afhænger på sin side af, hvor stort det af aktiveringsorganet præsterede 149695 11 drejningsmoment er, da dette bestemmer sammentrykningen af neutralstillingsfjederen 52.

I nøddrift, når hovedpumpen svigter, medtages igen banebæreren 15 af stemplerne 11 ved en drejning af aktiveringsorga-5 net. Så snart støttepladernes 53 og 54 anslag 60 og 61 imidlertid støder på hinanden, holdes banebæreren 15 fast. Hver videre drejning af stempelbæreren 8 fører til en trykvæske-produktion, som er tilstrækkelig til nøddriften.

I fig. 2 var ydre ventilåbninger 24 vist, som i neutralstil-10 lingen lå på begge sider af en pumpe-ventilåbning 27p og endte kort foran servomotor-ventilåbningerne 271 og 27r. I fig. 4 er der vist en variation, ved hvilken de ydre ventilåbninger 124a og 124b af det andet ventilelement 120 med hensyn til pumpe-ventilåbningen 27p har den samme stilling, 15 men i neutralstillingen delvist overdækker servomotor-ventilåbningerne 271 og 27r. Det betyder, at der også i neutralstillingen findes en forbindelse af målemotoren med ser-vomotoren. Ved en simpel forlængelse af ventilåbningerne 24 i omkredsretning kan man derfor ændre et styreapparat fra af 20 "open-center, non-reaction"-typen til et styreapparat af "open-center, reaction"-typen. Også ved den sidstnævnte type er faren for en lækage lige så lille som ved den førstnævnte type.

Variationer af det viste udførelseseksempel er mulige. Fx 25 kan stemplerne være aksialt bevægelige. Fordelerventil 21 og retningsventil 26 kan være anbragt aksialt ved siden af hinanden. Ventilfladerne kan også virke sammen i radialplan.

Claims (9)

149695

1. Styreapparat for en hydrostatisk styreindretnings servomotor, med en målemotor (16), som er udformet som stempelmaskine med stempelbærer (8) og banebærer (15) med en tilhørende fordelerventil (21), som er dannet af 5 et med stempelbæreren (8) fast forbundet første ventil element (18) og et som glider udformet andet ventilelement (20), og med en retningsventil (26), som er dannet ved hjælp af det andet (20) og et tredie ventilelement (25) og i afhængighed af et aktiveringsorgan kan ind-10 stilles mod kraften af en neutralstillingsfjeder (52), kendetegnet ved, at alle tre ventilelementer (18, 20, 25) er anbragt aksialt fast og kan drejes relativt til hinanden, og at det andet ventilelement (20) er fast forbundet med banebæreren (15).

2. Styreapparat ifølge krav 1,kendetegnet ved, at aktiveringsorganet er fast forbundet med stempelbæreren (8) og det første ventilelement (18), og det tredie ventilelement (25) er anbragt husfast.

3. Styreapparat ifølge krav 1 eller 2,kendeteg-20 n e t v e d, at stemplerne (11) er anbragt radialt, banebæreren (15) omgiver stempelbæreren (8) og diameteren af fordeler- og/eller retningsventilen (21, 26) i det mindste tilnærmelsesvis er lig med stempelbærerens diameter eller større.

4. Styreapparat ifølge krav 3, kendetegnet v e d, at det første ventilelement (18) er dannet af et ringområde af stempelbærerens (8) udvendige omkreds ved siden af det stemplerne (11) førende ringområde.

5. Styreapparat ifølge et af kravene 1-4, k e n d e - 149695 tegnet ved, at det andet ventilelement (20) er dannet af en ring, hvis indvendige omkreds virker sammen med det første ventilelement (18), og hvis udvendige omkreds virker sammen med det tredie ventilelement 5 (25), hvorved de retningsbestemmelsen og fordelingen tjenende ventilåbninger (19, 22, 24, 27) omtrent ligger i et fælles plan.

6. Styreapparat ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at på den udvendige omkreds af det 10 første eller andet ventilelement (18, 20) anbragte ydre ventilåbninger (19, 24) er i omkredsretningen forløbende, ved hjælp af skivefræsere frembragte noter, som virker sammen med ved hjælp af radialboringer (23, 28) på det tilgrænsende ventilelements (20, 25) indvendige 15 omkreds dannede, indre ventilåbninger (22, 27).

7. Styreapparat ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet ved, at der på den indvendige omkreds af det tredie ventilelement (25) er anbragt grupper på hver tre indre ventilåbninger (271, 27p, 27r), af hvil- 20 ke den midterste (27p) er forbundet med pumpetilslut ningen (3) og de to andre (271, 27r) hver med en af de to servomotortilslutninger, som hver virker sammen med to ydre ventilåbninger (24a, 24b) af det andet ventilelement (20) og strækker sig i neutralstillingen til 25 begge sider af den indre pumpe-ventilåbning.

8. Styreapparat ifølge krav 7,kendetegnet v e d, at de ydre ventilåbninger (24a, 24b) af det andet ventilelement (20) i neutralstillingen delvist overdækker servomotor-ventilåbningerne (271, 27r).

9. Styreapparat ifølge krav 7 eller 8,kendeteg net ved, at der på den udvendige omkreds af det andet ventilelement (20) er anbragt med tanktilslutnin-