DK169295B1 - Hydraulisk styreregulator - Google Patents

Description

DK 169295 B1

Opfindelsen angår en hydraulisk regulator af den art, som anvendes til at styre strømmen af væske fra en trykkilde til et hydraulisk styreapparat, såsom en styrecylinder.

5 En typisk væskeregulator af denne art har et hus med forskellige væskeporte og indbefatter desuden en væskemåler, en ventilanordning og et arrangement til at bibringe venti lanordningen en opfølgningsbevægelse i overensstemmelse med væskestrømmen gennem væskemåleren. Væskestrømmen gennem 10 regulatorens ventilsystem er direkte proportional med gennemstrømningsarealet i en variabel hovedreguleringsdyse, som atter er proportionalt med den hastighed, hvormed styrehjulet eller rattet drejes. Endvidere er der et kendt forhold mellem arealet af den variable hovedreguleringsdyse og for-15 skydningen i regulatorens ventilsystem.

Væskeregulatorer af den i indledningen til krav 1 og 12 omhandlede art benyttes ofte i store, tunge køretøjer, såsom læssetraktorer, skovlgravemaskiner og forskellige andre entreprenørkøretøjer. Styringen af sådanne køretøjer 20 kræver en relativt stor strømning af væske gennem regulatoren til styrecylinderen for hver omdrejning af rattet. Da de kendte regulatorer sædvanligvis er konstruerede således, at hele strømmen til cylinderen først må passeres gennem væskemåleren, har regulatorer til store køretøjer krævet væske-25 målere med relativt store gennemstrømninger. Sådanne store væskemålere forøger størrelsen og prisen på regulatoren væsentligt.

Man har derfor længe tilstræbt at tilvejebringe et styresystem med en væskeregulator, hvor den totale strøm 30 gennem styresystemet er væsentlig større end strømmen gennem regulatoren, men hvor strømmen i hele systemet forholder sig på kendt måde til strømmen gennem regulatoren. Der henvises således til US-patentskrift nr. 4.052.929, hvor regulatoren modtager væske fra én pumpe og frembringer et pilot-35 signal til styring af en pilotstyret ventil, der modtager væske fra en anden pumpe. Den totale styrestrøm indbefatter 2 DK 169295 B1 strømmen gennem den pilotstyrede ventil plus strømmen fra regulatoren. Et sådant system er i teorien tilfredsstillende, men udgifterne til systemet bliver næsten prohibitive på grund af den ekstra pilotstyrede ventil og den anden pumpe.

5 I nyere tid har man gjort forsøg på at tilvejebringe en strømning til styrecylinderen, som er større end strømmen gennem væskemåleren ved at lade hele mængden af ønsket styrestrøm strømme ind i regulatoren med en del strømmende gennem regulatorens ventilsystem og væskemåleren på normal måde, 10 og den resterende del af væsken strømmende gennem et trykreguleringsapparat og et drøvlespjæld i en omløbs ledning. De to dele af strømmen genforenes i regulatoren og strømmer til styrecylinderen, jfr. US-patentskrift nr. 4.566.272. Det er muligt at en regulator ifølge dette patent vil fungere 15 tilfredsstillende, men tilføjelsen af en trykregulerende ventil i regulatoren og den dermed forbundne konstruktion, vil stadig betyde en væsentlig forøgelse af regulatorens pris og vil i mange tilfælde kræve en betydelig konstruktionsændring i det mindste af regulatorens hus for at ind-20 rette det til at optage en sådan ekstra ventil.

Til brug i køretøjer indrettede til en meget stor styrestrøm er der imidlertid opstået et yderligere problem.

I reglen er den fulde systemstrømning (dvs. gennemstrømningen i væskemåleren) til rådighed ved påbegyndelse af en styre-25 funktion. Resultatet er, at der er tilstrækkelig styrestrømning ved store ventilforskydninger til at opnå et tilfredsstillende antal drejninger af rattet, lås-til-lås. Ved relativt små ventilforskydninger, f.eks. til styrekorrektioner sker der imidlertid for stor strømning, og styreapparatet 30 forekommer føreren at være alt for følsomt.

Det er derfor formålet med opfindelsen at tilvejebringe et forbedret styresystem med hydraulisk styreregulator, hvor regulatoren er i stand til at tilvejebringe en styrestrøm, som er væsentligt større end strømmen gennem 35 regulatorens væskemåler, uden at der er behov for ekstra ventiler og andre komponenter.

DK 169295 B1 3

Det er et andet formål med opfindelsen at tilvejebringe en forbedret hydraulisk styreregulator, som opfylder det foran angivne formål, og som desuden er i stand til at tilvejebringe forskellige styreforhold (forholdet mellem 5 styrestrømmen og rattets omdrejninger) til forskellige styretilstande.

De ovenfor angivne og andre formål med opfindelsen er opnået ved en forbedret regulator af den art, der indbefatter et hus med en indløbsport til forbindelse med en 10 trykkilde for væske, en returport til forbindelse med et reservoir, og en første og en anden væskestyreport til forbindelse med det hydraulisk styrede apparat. Ventilorganer er anbragt i huset og bestemmer en neutral stilling og en første arbejdsstilling. Huset og ventilorganerne samvirker 15 til fastlæggelse af en hovedstrømningsbane, der danner forbindelse mellem indløbsporten og den første væskestyreport og mellem den anden væskestyreport og returporten, når ventilorganerne står i den første arbejdsstilling. Væskeaktiverede organer bibringer ventilorganerne en opfølgnings-20 bevægelse proportionalt med volumenet af væskestrømmen gennem de væskeaktiverede organer, der er anbragt i serie i hovedstrømningsbanen mellem indløbsporten og den første væskestyreport. Hovedstrømningsbanen indbefatter en første variabel styre-dyseåbning, som er anbragt mellem indløbsporten 25 og de væskeaktiverede organer, og som har sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilorganerne står i den neutrale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilorganerne forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling. Hovedstrømningsbanen indbefatter også en 30 anden variabel styre-dyseåbning, som er anbragt mellem de væskeaktiverede organer og den første væskestyreport.

Regulatoren ifølge opfindelsen (krav 1) er ejendommelig ved, at huset og ventilorganerne er indrettede til at samvirke til fastlæggelse af en væskesuppleringsbane paral-35 lelt med hovedstrømningsbanen. Væskesuppleringsbanen står i forbindelse med hovedstrømningsbanen på et første sted 4 DK 169295 B1 beliggende mellem væskeindløbsporten og den første variable styre-dyseåbning og på et andet sted beliggende mellem det væskeaktiverede organ og den første væskestyreport. Væskesuppleringsbanen indbefatter en variabel forstærkningsdyse, 5 der har sit mindste gennemstrømningsareal, når ventilorganerne står i neutral stilling og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilorganerne forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling. Den variable styre-dyseåbning i hovedstrømningsbanen begynder at åbne i det 10 mindste samtidig med den variable forstærkningsdyse, når ventilorganerne bevæger sig fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling.

Regulatoren ifølge opfindelsen (krav 12) er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 12 angivne.

15 Den forbedrede regulator er endvidere ejendommelig ved, at ventilorganerne indbefatter et primært, roterbart ventillegeme og et dermed samvirkende, relativt roterbart ventillegeme, og ved at væskesuppleringsbanen og den variable forstærkningsdyse bestemmes fuldstændigt af det primære 20 ventillegeme og opfølgningsventillegemet.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et hydraulisk skema til et belastningspåvirkeligt hydrostatisk kraftstyresystem af den art, hvori 25 opfindelsen kan anvendes, fig. 2 et aksialt tværsnit gennem en styerregulator ifølge opfindelsen, fig. 3 et ensrettet strømningsdiagram til illustration af opfindelsen og med den i fig. 1 skematisk viste regulator 30 og de forskellige dyseåbninger i fig. 1, fig. 4 en overlejrende udfoldning af ventilsystemet i regulatoren i fig. 2, vist i neutral stilling, men i større målestok, fig. 5-7 fragmentariske, forstørrede overlejrede 35 udfoldninger af ventilen, svarende til fig. 4, men med ventilen forskudt fra neutral stilling, DK 169295 B1 5 fig. 8 et strømningsdiagram svarende til fig. 3, men illustrerende en anden udførelsesform for opfindelsen, fig. 9 en graf, der viser afhængighedsforholdet mellem ventilforskydning og forskellige værdier af væskegennem-5 strømningsmængden i regulatoren ifølge opfindelsen, og fig. 10 en graf, der viser afhængighedsforholdet mellem forstærkning og ventilforskydning, svarende til grafen i fig. 9.

Fig. 1 viser et eksempel på et hydraulisk skema for 10 et hydrostatisk styresystem til et køretøj med en styre-regulator ifølge opfindelsen. Systemet har en væskepumpe 11, der her er vist som en stationær fortrængningspumpe, hvis indløb er forbundet med et systemreservoir 13. Systemet indbefatter også en pilotstyret belastningspåvirkelig hjæl-15 peventil til strømningsprioritering, der som en helhed er betegnet med henvisningstallet 15. Hjælpeventilen 15 fordeler væskestrømmen fra pumpen 11 mellem (1) et primært kredsløb med en væskeregulator, der generelt er betegnet med henvisningstallet 17, og en væskestyret styrecylinder 19, og (2) 20 et åbent hjælpekredsløb, der er vist som en variabel dyseåbning 21.

Væskeregulatoren 17 i fig. 1 har en indløbsport 23, en returport 25 og et par styreporte 27 og 29 (cylinderporte) , som er forbundet til hver sin ende af styrecylinderen 25 19. Væskeregulatoren 17 har endvidere en belastningssignal port 31, der er forbundet med en belastningssignalledning 33, der atter er forbundet med en belastningssignalport 35 i den strømningsprioriterende hjælpeventil 15, således som det er velkendt ved denne teknik.

30 Den strømningsprioriterende hjælpeventil 15 kan være af den type, der er vist og beskrevet i US-patentskrift nr. 3.455.210, hvortil der her refereres. Hjælpeventilen 15 har en fortrins-udløbsport 37, som er forbundet med indløbsporten 23 i regulatoren 17, og en overløbsport 39, som er for-35 bundet med hjælpekredsløbet 21. Hjælpeventilen 15 har også en ventilglider 41, der af en fjeder 43 presses mod en stil- 6 DK 169295 B1 ling, som tillader i hovedsagen hele væsken at strømme til fortrins-udløbsporten 37. Fjederen 43 får hjælp fra trykket i en signalledning 45, der forbinder belastningssignalporten 35 med enden af ventilglideren 41. Mod virkningen af disse 5 trykkræfter virker trykket, som udøves af et pilotsignal 47, der sendes opstrøms for fortrins-udløbsporten til den modsatte ende af ventilglideren 41. Den generelle opbygning og virkemåde af den strømningsprioriterende hjælpeventil 15 er velkendt inden for denne teknik, og da de ikke udgør 10 nogen direkte dele af opfindelsen, beskrives de ikke nærmere her.

Væskeregulatoren 17, som beskrives mere detaljeret i forbindelse med fig. 2, kan være af den almindelige type, som er omhandlet i US-patentskrift nr. Re. 25.126, og i den 15 her omhandlede udførelsesform er den mere specielt af den type, der er vist og beskrevet i US-patentskrift nr.

4.109.679, til hvilke patentskrifter der her refereres. I væskeregulatoren 17 er anbragt et ventilaggregat, der som en helhed er betegnet med henvisningstallet 49, og som kan 20 bevæges fra sin i fig. 1 viste, neutrale stilling enten til en til højre drejet stilling R eller til en til venstre drejet stilling L.

Når ventilaggregatet 49 står i en af de drejede stillinger, strømmer trykvæsken, der passerer gennem ventilag-25 gregatet, gennem en væskemåler 51. En af væskemålerens funktioner er at måle den korrekte mængde væske, der skal sendes til den pågældende styreport 27 eller 29. Som det er velkendt for fagfolk, er væskemåleren 51' s anden funktion at bibringe ventilaggregatet 49 en opfølgningsbevægelse, således at 30 ventilen vender tilbage til sin neutrale stilling, efter at den ønskede mængde væske er blevet sendt til styrecylinderen 19. I fig. 1 opnås denne opfølgningsbevægelse ved hjælp af en mekanisk opfølgningsforbindelse, der skematisk er antydet ved henvisningstallet 53.

35 Som det bedst fremgår af fig. 1, danner ventilag gregatet 49 et antal variable åbninger, når ventilen bevæges DK 169295 B1 7 fra sin neutrale stilling til en af sine arbejdsstillinger, enten til højredrejet stilling R eller til venstredrejet stilling L. Disse variable åbninger beskrives mere detaljeret i det følgende i forbindelse med beskrivelsen af fig. 3 og 5 4.

Væskerecrula toren 17

Idet der refereres til fig. 2, beskrives opbygningen af væskeregulatoren 17 nærmere. Væskeregulatoren 17 består 10 af flere sektioner, indbefattende en hussektion 55, en portplade 57, en sektion indeholdende væskemåleren 51 og en endeplade 59. Disse sektioner holdes sammen i tætsluttende berøring med hinanden ved hjælp af et antal bolte 61, som er indskruet i hussektionen 55. I hussektionen 55 er udformet 15 indløbsporten 23 og returporten 25 (ikke vist i fig. 2) samt styreporten 27 og 29. I en ventilboring 63 i hussektionen 55 er det i fig. 1 skematisk viste ventilaggregat 49 lejret drejeligt. Ventilaggregatet indbefatter et primært, roterbart ventillegeme 65, som i det følgende betegnes ven-20 tilglideren 65, og et hermed samvirkende og i forhold til ventilglideren roterbart opfølgnings-ventilorgan, som i det følgende betegnes som bøsningen 67. Ved sin forreste ende har ventilglideren 65 et parti med reduceret diameter, i hvilket der er udformet et sæt indvendige mangenoter 69, 25 der danner en direkte mekanisk forbindelse mellem ventilglideren 65 og et ikke vist rat. Ventilglideren 65 og bøsningen 67 beskrives mere detaljeret i det følgende.

Væskemåleren 51 kan være af velkendt type og har en indvendigt fortandet ring 71 og et udvendigt fortandet pla-30 nethjul 73. Planethjulet 73 har et sæt indvendige mangenoter 75, som er i indgreb med et sæt udvendige mangenoter 77, der er dannet på den bageste ende af en drivaksel 79. Drivakselen 79 har en gaffelformet, forreste ende 81, der muliggør drivforbindelse mellem akselen 79 og bøsningen 67, idet 35 en tap 83 er ført gennem et par åbninger 85 i ventilglideren 65 (se fig. 4) . Trykvæske, der strømmer gennem ventilag- 8 DK 169295 B1 gregatet 49 som følge af drejning af ventilglideren 65, strømmer således gennem væskemåleren 51 og fremkalder en kredsende og roternde bevægelse af planethjulet 73 i ringen 71. Denne bevægelse af planethjulet 73 fremkalder opfølg-5 ningsbevægelse af bøsningen 67 ved hjælp af drivakselen 79 og tappen 83, som udgør opfølgningsforbindelsen 53 i fig. 1, hvorved der opretholdes en bestemt relativ forskydning mellem ventilglideren 65 og bøsningen 67 proportional med drejningshastigheden af rattet. Et antal bladfjedre 86 stræk-10 ker sig gennem en åbning i ventilglideren 65 og trykker bøsningen 67 hen mod den neutrale stilling i forhold til glideren 65.

Idet der stadig henvises til fig. 2, ses det, at hussektionen 55 danner fire ringformede kamre rundt om ven-15 tilaggregatet 49 og derved tilvejebringer væskeforbindelse mellem ventilaggregatet 49 og de forskellige porte. Et ringformet kammer 87 modtager trykvæske fra indløbsporten 23, medens et ringformet kammer 89 sender returvæske til returporten 25. Desuden tilvejebringer et ringformet kammer 91 20 forbindelse mellem ventilaggregatet 49 og styreporten 27, medens et ringformet kammer 93 tilvejebringer forbindelse mellem ventilaggregatet 49 og styreporten 29.

Ved tandhjulsfunktionen af planethjulet 73, som kredser og roterer i ringen 71, dannes et antal ekspanderende 25 og kontrakterende arbejdskamre 95 for væsken, og nær hvert kammer 95 findes der i portpladen 57 en væskeport 97. Huset 55 har et antal aksiale boringer 99 (hvoraf kun én er vist i fig. 2), og hver af disse boringer er i åben forbindelse med en af væskeportene 97. Hussektionen 55 har endvidere et 30 par radiale boringer 101 L og 101 R, der tilvejebringer forbindelse mellem hver af de aksiale boringer 99 og ventilboringen 63, således som det vil blive beskrevet nærmere nedenfor.

35 Ventilacforeaatet 49

Idet der nu især refereres til fig. 4, beskrives DK 169295 B1 9 ventilglideren 65 og bøsningen 67 næmere. I forbindelse med den efterfølgende beskrivelse bemærkes det, at mange af portene og kanalerne er anbragt symmetrisk i forhold til et centralt referenceplan RP, og disse elementer vil blive 5 omtalt med et henvisningstal efterfulgt af enten et R eller et L, for at angive, om elementet er anbragt på højre eller venstre side af referenceplanet RP. På den anden side har nogle af elementerne ikke et tilsvarende element anbragt overfor på den anden side af referenceplanet RP, og de vil 10 derfor blive betegnet alene med henvisningstallet. Det vil endvidere forstås, at den overlejrende udfoldning i fig. 4 kun skal illustrere grænsefladen mellem ventilglideren 65 og bøsningen 67 og derfor ikke viser de forskellige ringformede kamre 87-93, som er dannet i hussektionen 55.

15 Bøsningen 67 danner et antal trykporte 103, som er indrettet således, at de er i kontinuerlig væskeforbindelse med indløbsporten 23 gennem det ringfomede kammer 87. Anbragt på samme måde og over for hinanden på hver side af referenceplanet RP findes et antal måleporte 105 L og et 20 antal måleporte 105 R. Måleportene 105 L er indrettet til væskeforbindelse med de radiale boringer 101 L, medens måleportene 105 R er indrettet til væskeforbindelse med de radiale boringer 101 R. Anbragt ensartet på hver side af referenceplanet RP og længere borte fra dette end måleportene 25 105 L og 105 R findes et antal arbejdsporte 107 L og et antal arbejdsporte 107 R.

Idet der stadig henvises til fig. 4, bemærkes det, at ventilglideren 65 danner et par rundgående måleriller 111 L og 111 R anbragt med samme afstand på hver side af 30 referenceplanet RP og indrettet til at kunne flugte i aksial retning med måleportene 105 L henholdsvis 105 R. I væskeforbindelse med målerillen 111 L findes et antal trykkanaler 113 L, og i væskeforbindelse med målerillen 111 R findes et antal trykkanaler 113 R. I væskeforbindelse med målerillen 35 ill L er også et antal arbejdskanaler 115 L, og i væskeforbindelse med målerillen 111 R er et antal arbejdskanaler 10 DK 169295 B1 115 R. Udover de foran beskrevne riller og kanaler, som er dannet i ydersiden af ventilglidern 65, har ventilglideren også et antal tankporte 117 L anbragt vekslende med arbejds-kanalerne 115 L og et antal tankporte 117 R anbragt vekslende 5 med arbejdskanalerne 115 R. Tankportene 117 L og 117 R er i væskeforbindelse med det indre af ventilglideren 65, således at returvæske passerer gennem det indre af ventilglideren og radialt ud gennem fjederåbninger i det ringformede kammer 89, der står i forbindelse med returporten 25.

10

Ventilfunktion

Det antages, at den grundlæggende virkemåde af væskeregulatoren 17 og ventilaggregatet 19, som er beskrevet foran, let vil kunne forstås i betragtning af, hvad der er 15 angivet i den foran nævnte reference US-patentskrift nr. 4.109.679. Virkemåden af regulatoren og ventilaggregatet vil imidlertid blive beskrevet kort i det følgende, til dels for at tilknytte den i fig. 2 og 4 viste konstruktion til det hydrauliske skema i fig. 1.

20 Idet der stadig referers til fig. 4, ses det, at når ventilaggregatet 49 står i neutral stilling (ingen drejning af rattet), kommunikeres trykvæske fra indløbsporten 23 til det ringformede kammer 87 og derfra til trykportene 103. Når ventilen står i neutral stilling, er strømning gennem 25 trykportene 103 imidlertid spærret af ydersiden af ventilglideren 65, og der er ingen væskestrømning gennem ventilaggregatet 49 og væskemåleren 51. Den viste udførelsesform af ventilaggregatet 49 er derfor af den type, der benævnes "lukket midte" ("closedcenter"), selv om det vil forstås, 30 at opfindelsen ikke er begrænset til et ventilsystem af denne type. Endvidere er væskeregulatoren 17 i det foregående under henvisning til fig. 1 beskrevet som værende belastningspåvirkelig, selv om den specielle konstruktion, med hvilken ventilaggregatet 49 er i stand til at tilslutte en 35 belastningssignalport 31, ikke udgør nogen del af den foreliggende opfindelse, og ikke er vist eller beskrevet her.

'1 DK 169295 B1 11 Når rattet drejes med en bestemt omdrejningshastighed, forskydes ventilglideren 65 i forhold til bøsningen 67 over en bestemt drejningsvinkel, som svarer til omdrejningshastigheden af rattet. Ved fortsat drejning af rattet vil væs-5 ken, der strømmer gennem væskemåleren 51, bevirke opfølgningsbevægelse af bøsningen 67 til opretholdelse af den bestemte rotationsforskydning.

Fig. 6 viser ventilglideren 65 forskudt i forhold til bøsningen 67 svarende til bevægelsen af ventilaggregatet 10 49 i fig. 1 til højredrejningsstillingen R. Når ventilgli deren 65 er forskudt som vist i fig. 6, kan trykvæske strømme fra trykportene 103 ind i de respektive trykkanaler 113 L, og overlapningsarealet mellem dem vil kumulativt udgøre en variabel styre-dyseåbning 121 (se fig. 1 og 6), der sædvan-15 ligvis betegnes som dysen. Idet der atter især refereres til fig. 4 ses, at trykvæske strømmer fra hver af trykkanalerne 113 L ind i den ringformede målerille 111 L og derfra radialt udad gennem måleportene 105 L, som er i kommuterende væskeforbindelse med de radiale boringer 101 L som foran 20 beskrevet. Denne umålte trykvæske sendes så til væskemåleren 51 gennem nogle af de aksiale boringer 99 og returnerer fra væskemåleren 51 gennem nogle andre af de aksiale boringer 99 som målt trykvæske. Den målte væske strømmer så gennem de radiale boringer 101 R, der er i kommuterende væskefor-25 bindelse med måleportene 105 R. Målt væske strømmer gennem måleportene 105 R og ind i den ringformede målerille 111 R og strømmer så ind i arbejdskanalerne 115 R og derfra gennem de respektive arbejdsporte 107 R. Overlapningen mellem disse kanaler danner kumulativt en variabel styre-dyseåbning 123 30 (se fig. 1), der i reglen betegnes som A4 dyseåbningen.

Væsken, som strømmer gennem arbejdsportene 107 R, træder ind i det ringformede kammer 93 og strømmer så til styreporten 29 og derpå til den højre ende af styrecylinderen 19. Væsken, som udstødes fra den venstre ende af styrecylin-35 deren 19, sendes gennem styreporten 27 til det ringformede kammer 91 og derefter gennem styreåbningerne 107 L og gennem 12 DK 169295 B1 tankportene 117 L, og det mellemliggende overlapningsareal danner kumulativt en variabel styredyseåbning 125 (se fig.

1), der sædvanligvis betegnes som A5 dysen. Som tidligere beskrevet strømmer returvæsken, som passerer gennem tankpor-5 tene 117 L, derefter gennem det indre af ventilglideren 65 og radialt ud gennem tapåbningerne 85 til det ringformede kammer 89, hvorfra væsken strømmer til returporten 25 og derefter til systemreservoiret 13. Den foran beskrevne strømningsbane vil i det følgende blive betegnet "hovedstrømnings-10 banen”, og det bemærkes under henvisning til fig. 1, at belastningssignalporten 31 står i forbindelse med hovedstrømningsbanen på et sted umiddelbart nedstrøms for den variable hoved-styredyseåbning 121. Det ses, at hvis ventilglideren forskydes relativt i forhold til bøsningen i 15 den modsatte retning, således at ventilaggregatet 49 befinder sig i sin venstredrejede stilling L, så vil strømmen gennem ventilaggregatet 49 forløbe i den "modsatte" retning, idet denne terminologi vil forstås fra læsning og forståelse af det ovenfor refererede US-patentskrift nr. 4.109.679.

20 Væskesuoplerinasbanen

Idet der nu primært refereres til fig. 4 beskrives de tilføjede elementer, som fastlægger væskedæmpningsbanen ifølge opfindelsen. Det bemærkes, at alle de hidtil beskrevne 25 elementer er allerede kendte elementer, som er vist og beskrevet i det ovenfor anførte US-patentskrift nr. 4.109.679. Bøsningen 67 danner to par forstærkningsboringer 127, hvor boringerne 127 i hvert par er anbragt spejlsymmetrisk om det centrale referenceplan, som vist i fig. 4.

30 Virkemåden af regulatoren ifølge opfindelsen beskrives herefter generelt, idet der henvises til fig. 4 i forbindelse med strømningsdiagrammet i fig. 3. Væske under tryk i det ringformede kammer 87 er til stede i boringerne 127, men forbindelsen gennem dem er spærret af ydersiden af ventil-35 glideren 65, ligesom forbindelsen gennem trykportene 103 er spærret af ventilgliderens 65 yderside, når ventilen står i DK 169295 B1 13 neutral stilling. Når ventilglideren 65 drejes i forhold til bøsningen 67, kan væske under tryk strømme gennem forstærkningsboringerne 127 ind i de tilstødende trykkanaler 113 R, idet overlapningsområdet mellem dem kumultativt danner 5 en variabel forstærkningsdyse 129 (se fig. 3), der også betegnes som dysen. Trykvæsken, som strømmer gennem forstærkningsdysen 129, strømmer fra trykkanalerne 113 R ind i den ringformede målerille 111 R, hvor den forenes med væsken, som har passeret gennem væskemåleren 51 og gennem måleportene 10 105 R. Denne kombinerede væskemængde strømmer så ind i styre passagerne 115 R og derfra gennem styreportene 107 R, som beskrevet foran.

Idet der nu især henvises til fig. 3 bemærkes det, at den foran beskrevne væskesuppleringsbane i den forelig-15 gende udførelsesform er i forbindelse med hovedstrømningsbanen på et sted opstrøms for den variable hoved-styredyse-åbning 121. Væsken, som strømmer gennem væskesuppleringsbanen og gennem den variable forstærkningsdyse 129 genforenes så med hovedstrømningsbanen på et sted opstrøms for den variable 20 styredyse 123. Det vil forstås, at ved udøvelsen af opfindelsen vil det være nødvendigt at forøge strømningskapaciteten af den variable dyse 123 for at tilpasse den totale strømning gennem både hovedstrømningsbanen og væskesuppleringsbanen.

25 Idet der stadig refereres til fig. 3 beskrives flere mulige anvendelser af den foreliggende opfindelse. I fig. 3 er skematisk vist en væskedæmpningsbane 131 med en variabel dæmpningsdyse 133. Dæmpningsbanen 131 er forbundet med hovedstrømningsbanen på et sted nedstrøms for den variable dyse 30 123 og kan sende en lille mængde dæmpningsvæske gennem den variable dæmpningsdyse 133 til tilbageløbssiden af hovedstrømningsbanen nedstrøms for den variable styredyse 125.

En mere detaljeret beskrivelse af væskedæmpningsbanens opbygning og virkemåde er givet i beskrivelsen til ansøgernes 35 US-patentansøgning nr. 037.493.

Væskedæmpningsbanen 131 har vist sig at være effektiv 14 DK 169295 B1 til at dæmpe eller udjævne trykimpulser og trykspidser i ledningerne mellem regulatoren 17 og styrecylinderen 19. Strømmen gennem væskedæmpningsbanen 131 repræsenterer imidlertid et tab fra systemet, således at strømmen til styre-5 cylinderen 19 formindskes, og antal drejninger af rattet fra den ene yderstilling til den anden vokser. En måde at anvende opfindelsen på er derfor at dimensionere den variable forstærkningsdyse 129 således, at den med tilnærmelse bliver lig med den variable dæmpningsdyse 133, så mængden af sup-10 pieringsvæske, der strømmer uden om væskemåleren 51, er omtrent lig med mængden af dæmpningsvæske, og nettostrømmen af væske til styrecylinderen 19 vil blive den samme, som væskestrømmen gennem måleren 51.

Alternativt kan opfindelsen anvendes på den måde, at 15 der tilvejebringes sand strømningsforstærkning, således at uanset om regulatoren 17 indbefatter en væskedæmpningsbane 131 eller ej, dimensioneres den variable forstærkningsdyse 129 således, at nettostrømmen til styrecylinderen 19 er væsentligt større, end strømmen gennem væskemåleren 51. 20 Forstærkningsaspektet ifølge den foreliggende opfindelse beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med graferne i fig. 9 og 10.

I det følgende gives en mere detaljeret beskrivelse af virkningen af opfindelsen. Idet der især refereres til 25 fig. 5-7 i forbindelse med grafen i fig. 9, bemærkes det, at i hver af figurerne 5-7, er der givet en indikation af antallet af grader af relativ rotation mellem ventilglideren 65 og bøsningen 67. Det vil forstås at de illustrerede bestemte drejninger, såvel som formen af "ydelses"-kurverne i 30 fig. 9 kun skal betragtes som eksempler, og at opfindelsen ikke er begrænset til nogen bestemt form for kurven eller til noget bestemt afhængighedsforhold mellem ventildrejningen og åbning og lukning af de forskellige åbninger.

I fig. 5 er ventilglideren 65 drejet ca. 3° i forhold 35 til bøsningen 67, og hver af trykportene 103 er netop begyndt at stå i forbindelse med deres respektive trykkanal 113 L.

15 DK 169295 B1

Hoved-styredyseåbningen 121 er derfor lige begyndt at åbne, således som det kan ses af grafen i fig. 9 (se strømningskurven mærket 121). Ved denne bestemte ventildrejning er forbindelsen mellem forstærkningsboringen 127 og trykkanalen 5 113 R stadig blokeret, således at der ikke sker nogen strøm ning gennem væskesuppleringsbanen.

I fig. 6 er ventilglideren 65 nu blevet drejet ca. 4° i forhold til bøsningen 67. Ved denne bestemte ventildrejning er der nu en betydelig væskeforbindelse mellem 10 trykportene 103 og trykkanalerne 113 L (dvs. gennem hoved-styredyseåbningen 121), og samtidig er forstærkningsboringerne 127 netop begyndt at kommunikere med trykkanalerne 113 R. Når den variable forstærkningsdyse 129 begynder at åbne ved en drejning på 4°, begynder den totale strøm ud af 15 styreporten 29 (strømningskurven mærket 29) at overstige strømmen gennem den variable hoved-styredyseåbning 121.

I fig. 7, hvor ventilglideren 65 er drejet yderligere i forhold til bøsningen 67, er forstærkningsboringerne 127 i fuld forbindelse med trykkanalerne 113 R.

20 Som det ses af grafen i fig. 9, er strømmen gennem den variable hoved-styredyse 121 ved en ventildrejning på 12° omtrent 18 gallons pr. minut, og den totale strøm er 34 gallons pr. minut. Efter at den variable forstærkningsdyse 129 i den foreliggende udførelsesform er fuldt åben, som i 25 fig. 7, er strømmen gennem væskesuppleringsbanen derfor ca.

16 gallons pr. minut. Ved fortsat ventildrejning vil væskesuppleringsstrømmen fortsat være 16 gallons pr. minut, selvom strømmen gennem hovedstrømningsbanen fortsætter med at vokse, og derfor vil den totale strømning ("29") også vokse. Når 30 ventilen f.eks. er fuldt åben ved en ventildrejning på 19°, er strømmen gennem dysen 121 32 gallons pr. minut, og den totale styrestrøm er 48 gallons pr. minut.

Forstærkninosforholdet.

35 Det vil forstås, at hvis forstærkningsboringerne 127 blev erstattet med boringer med samme størrelse og form som 16 DK 169295 B1 trykportene 103 og med samme indbyrdes afstand i forhold til trykkanalerne 113 L og 113 R, så ville strømmen af suppleringsvæske være omtrent lig med strømmen gennem hovedstrømningsbanen. Den totale styrestrøm (strømningskurven 5 29) ville derfor være nøjagtig dobbelt så stor som strømmen gennem hovedstrømningsbanen (strømningskurven 121) ved en enhver given ventildrejning. Resultatet ville være et forstærkningsforhold (dvs. forholdet mellem den totale strøm 29 og strømmen i hovedstrømningsbanen 121) på 2:1 over hele 10 området af ventildrejninger. Selvom et sådant konstant forhold på 2:1 kan være ønskeligt til visse anvendelser i køretøjer, er forstærkningsboringerne 127 i den foreliggende udførelsesform valgt for at opfylde flere afgørende forudsætninger, som det beskrives i det følgende.

15 Idet der refereres til grafen i fig. 10, der viser afhængigheden mellem ventildrejning og forstærknings- eller suppleringsvæske bemærkes følgende karakteristiske omstændigheder: (1) Idet trykportene 103 begynder at åbne ved en 20 drejning på 3°, men forstærkningsboringerne 127 ikke åbner før en drejning på 4°, kan mindre styrekorrektioner udføres uden nogen forstærknings- eller suppleringsstrøm (dvs. at forstærkningsforholdet er lig med 1,0), således at styringen ikke er påvirket af regulatoren ved små drejninger af rattet; 25 (2) Væskesuppleringsstrømmen når sit maksimum ved en ventildrejning på 12°, således at forstærkningsforholdet når sit toppunkt (mellem 1,9 og 2,0) ved ventildrejninger mellem 8 og 12°, svarende til typiske styrebevægelser; og (3) Da væskesuppleringsstrømmen ikke fortsætter med 30 at vokse efter en ventildrejning på 12°, men strømmen gennem hovedstrømningsbanen (strømningskurven 121) fortsætter med at vokse, aftager forstærkningsforholdet gradvis, når ventildrejningen bevæger sig mod maksimum, således at man undgår overlejringsafhængig styring ved kraftige styrebevægelser.

35

Udførelsesformen i fig. 8 DK 169295 Bl 17 I fig. 8 er skematisk vist en alternativ udførelses-form for opfindelsen i et strømningsdiagram svarende til fig. 3. Udførelsesformen i fig. 8 afviger på flere måder fra den i fig. 3 viste.

5 For det første er regulatoren 17 i fig. 3 af den type, som er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.109.679, hvor ventilglideren og bøsningen kun danner tre variable styredyseåbninger, 121, 123 og 125. I udførelsesformen i fig. 8 indgår en regulator 140 af den type, som er beskrevet 10 i beskrivelsen til us-patent Re. 25.126, hvor ventilglideren og bøsningen danner en variabel hoved-styredyseåbning 141 (A^), variable strømningsdyseåbninger 142 (A2) og 143 (A3) umiddelbart opstrøms henholdsvis nedstrøms for væskemåleren 51, en variabel styredyseåbning 144 (A4) opstrøms for styre-15 porten 29, og en variabel styredyseåbning 145 (A5) nedstrøms for styre-væskeporten 27 på tilbageløbssiden.

For det andet kommunikerer væskesuppleringsbanen i fig. 3 med hovedstrømningsbanen opstrøms for den variable hoved-styredyse 121. Tildels fordi der findes variable 20 styredyseåbninger 142 og 143 på hver side af væskemåleren 51 i fig. 8, kommunikerer væskesuppleringsbanen med hovedstrømningsbanen nedstrøms for den variable hoved-styredyseåbning 141. I udførelsesformen i fig. 8 må de variable dyseåbninger 141 og 144 derfor være dimensionerede til hele 25 styrestrømmen.

I det foregående er opfindelsen beskrevet detaljeret, og det antages at de forskellige ændringer og modifikationer vedrørende opfindelsen vil være nærliggende for fagfolk ved læsning og forståelse af beskrivelsen, og sådanne ændringer 30 og modifikationer falder derfor indenfor opfindelsens rammer, i det omfang de ligger indenfor de efterfølgende kravs område.

35

Claims (18)

18 DK 169295 B1 PATENTKRAV.

1. Styreregulator (17) til regulering af væskestrømmen fra en trykkilde (11) til et hydraulisk styret apparat (19) og af den art, der har et hus (55) med en indløbsport (23) 5 til tilslutning af væsketrykkilden, en returport (25) til tilslutning til et reservoir (13), og en første (27) og en anden (29) styreport til tilslutning til det hydraulisk styrede apparat, et i huset anbragt ventilaggregat (49) , der kan fastlægge en neutral stilling (fig. 4) og en første 10 arbejdsstilling (fig. 7), hvilket hus og ventilaggregat er indrettet til at samvirke til fastlæggelse af en hovedstrømningsbane (121, 51, 123), der danner forbindelse mellem indløbsporten og den første styreport, og (125) mellem den anden styreport og returporten, når ventilaggregatet står i 15 den nævnte første arbejdsstilling, et væskestyret organ (51) til at bibringe ventilaggregatet en opfølgningsbevægelse proportional med volumenet af væskestrømmen gennem det væskestyrede organ, som i hovedstrømningsbanen er anbragt i serie mellem indløbsporten og den første styreport, hvorhos hoved-20 strømningsbanen indbefatter en første variabel styredyse-åbning (121) anbragt mellem indløbsporten og det væskestyrede organ og med sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neutrale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra 25 den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, og hovedstrømningsbanen indbefatter en anden variabel styre-dyseåbning (123) anbragt mellem det væskestyrede organ og den første styreport, kendetegnet ved: a) at huset og ventilaggregatet samvirker til fast-30 læggelse af en væskesuppleringsbane (127, 113, 111) parallelt med hovedstrømningsbanen, hvilken væskesuppleringsbane er i væskeforbindelse med hovedstrømningsbanen på et første sted, der er beliggende mellem væskeindløbsporten og den første variable styredyseåbning, og et andet sted, der er beliggende 35 mellem det væskestyrede organ og den første styreport, b) at væskesuppleringsbanen indbefatter en variabel 19 DK 169295 B1 forstærkningsdyse (129), der har sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i neutral stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilen bevæges fra neutral stilling mod den første arbejdsstilling, og 5 c) at den første variable styredyseåbning begynder at åbne i det mindste samtidig med den variable forstærkningsdyse, når ventilaggregatet bevæger sig fra sin neutrale stilling mod sin første arbejdsstilling.

2. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved, at ventilaggregatet indbefatter en primær, roterbar ventilglider (65) og et dermed samvirkende, i forhold til glideren roterbart opfølgningsventilorgan (67), hvorhos den indbyrdes stilling af det primære ventilorgan og opfølgningsventilorganet bestemmer den neutrale stilling.

3. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det primære ventilorgan og opfølgningsventilorganet samvirker til at danne den første og den anden variable styredyseåbning (121,123), idet gennemstrømningsarealerne af åbningerne varierer i afhængighed af drejningen af det 20 primære ventilorgan og opfølgningsventilorganet i forhold til hinanden.

4. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at væskesuppleringsbanen og den variable forstærkningsdyse afgrænses helt af det primære ventilorgan og opfølg- 25 ningsventilorganet.

5. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at væskesuppleringsbanen er i væskeforbindelse med hovedstrømningsbanen på et andet sted (fig. 3) , der er beliggende mellem det væskestyrede organ og den anden variable 3. styredyseåbning.

6. Regulator ifølge krav l, kendetegnet ved, at den første variable styredyseåbning og forstærkningsdysen begynder at åbne omtrent ved samme forskydning af ventilorganerne ud fra den neutrale stilling (fig. 9).

7. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første variable styredyseåbning begynder at 20 DK 169295 B1 åbne, inden den variable forstærkningsdyse begynder at åbne, når ventilorganerne bevæger sig ud fra den neutrale stilling mod arbejdsstillingen (fig. 9).

8. Styreregulator ifølge krav 2, kendete g-5 net ved, at det væskestyrede organ indbefatter en væskemåler (51) med et måleorgan (73), der er bevægeligt til afmåling af volumenet af væske gennem den variable hoved--styredyseåbning, hvorhos regulatoren yderligere indbefatter organer (79,81,83), der sammenkobler måleorganet med opfølg- 10 ningsventilorganet.

9. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den variable forstærkningsdyses forstærkningsforhold begynder at aftage, inden den første variable styredyseåbning opnår maksimalt gennemstrømningsareal (fig. 10) , når ven- 15 tilorganerne bevæger sig fra den neutrale stilling mod en maksimal forskudt stilling.

10. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at væsketrykkilden indbefatter en væskepumpe (11) og et trykstyret organ (15) til at variere tilførslen af væske 20 til regulatoren i afhængighed af variationer i behovet for væske til regulatoren, og at regulatorens hus har en belastningssignalport (31) til tilslutning til det trykstyrede organ, hvilken belastningssignalport er i væskeforbindelse med hovedstrømningsbanen på et sted, der er beliggende ned- 25 strøms for den første variable styredyseåbning.

11. Regulator ifølge krav 10, kendetegnet ved, at det trykstyrede organ indbefatter en strømningsprioriterende ventil (15), der er anbragt i serieforbindelse mellem pumpen og regulatoren, hvilken ventil har en indløbs- 30 port i væskeforbindelse med pumpen, en fortrins-udløbsport (37) i væskeforbindelse med regulatorens indløbsport, en overløbsport (39), der er indrettet til væskeforbindelse med et hjælpebelastningskredsløb (21) og et strømningsprioriterende ventilorgan (41), som er bevægeligt mellem en 35 stilling, der tillader i hovedsagen ubegrænset væskestrømning fra indløbsporten i den strømningsprioriterende ventil til Ί 21 DK 169295 B1 fortrinsudløbsporten, og en anden stilling, der tillader i hovedsagen ubegrænset væskestrømning fra indløbsporten til overløbsporten, hvorhos organer (43, 45) er indrettet til at tvinge det strømningsprioriterende ventilorgan i retning 5 mod den nævnte ene stilling, hvilke organer indbefatter et organ (45), som tilvejebringer væskeforbindelse med regulatorens belastningssignalport. 12. styreregulator (17) til regulering af væskestrømmen fra en trykkilde (11) til et hydraulisk styret apparat 10 (19) og af den art, der har et hus (55) med en indløbsport (23) til tilslutning af væsketrykkilden, en returport (25) til tilslutning til et reservoir, og en første (27) og en anden (29) styreport til tilslutning til det hydraulisk styrede apparat, et i huset anbragt ventilaggregat (49), 15 der kan fastlægge en neutral stilling og en første arbejdsstilling, hvilket hus og ventilaggregat er indrettet til at samvirke til fastlæggelse af en hovedstrømningsbane (141, 142, 51, 132, 144), der danner forbindelse mellem indløbsporten og den første styreport og (145) mellem den anden 20 styreport og returporten, når ventilaggregatet står i den nævnte første arbejdsstilling, et væskestyret organ (51) til at bibringe ventilaggregatet en opfølgningsbevægelse proportional med volumenet af væskestrømmen gennem det væskestyrede organ, som er anbragt i serie mellem indløbsporten 25 og den første styreport i hovedstrømningsbanen, hvorhos hovedstrømningsbanen indbefatter en første (141) og en anden (142) variabel styredyseåbning anbragt i serie med indløbsporten og det væskestyrede organ og begge har deres minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neu-30 trale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, og hovedstrømningsbanen indbefatter en tredje (143) og en fjerde (144) variabel styredyseåbning, der er anbragt mellem det væskestyrede organ og 35 den første styreport, kendetegnet ved: a) at ventilhuset og ventilaggregatet samvirker til i 22 DK 169295 B1 fastlæggelse af en væskesuppleringsbane (147) parallelt med hovedstrømningsbanen, hvilken væskesuppleringsbane er i væskeforbindelse med hovedstrømningsbanen på et første sted, der er beliggende mellem den første og den anden variable 5 styredyseåbning, og et andet sted, der er beliggende mellem det væskestyrede organ og den første styreport, og b) at væskesuppleringsbanen indbefatter en variabel forstærkningsdyse (147), der har sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i neutral stilling, 10 og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, og c) at den første variable styredyseåbning begynder at åbne i det mindste samtidig med den variable forstærk- 15 ningsdyse, når ventilaggregatet bevæger sig fra sin neutrale stilling mod sin første arbejdsstilling.

13. Regulator ifølge krav 12, kendetegnet ved, at væskesuppleringsbanen er i væskeforbindelse med hovedstrømningsbanen på et andet sted, der er beliggende 20 mellem den tredje og den fjerde variable styredyseåbning.

14. Regulator ifølge krav 12, kendetegnet ved, at ventilorganerne indbefatter et primært, roterbart ventillegeme (65) og et dermed samvirkede, og i forhold til dette ventillegeme roterbart ventilorgan (67), hvorhos den 25 indbyrdes stilling af det primære ventillegeme og opfølgningsventi lorganet bestemmer den neutrale stilling.

15. Regulator ifølge krav 14, kendetegnet ved, at det primære ventillegeme og opfølgningsventilorganet samvirker til dannelse af den første og den anden variable 30 styredyseåbning, og at gennemstrømningsarealerne af disse variable dyseåbninger varierer i afhængighed af drejningen af det primære ventillegeme og opfølgningsorganet i forhold til hinanden.

16. Regulator ifølge krav 14, kendetegnet 35 ved, at væskesuppleringsbanen og den variable forstærkningsdyse helt dannes af det primære ventillegeme og opfølgnings- i 23 DK 169295 B1 ventilorganet.

17. Regulator ifølge kra 12, kendetegnet ved, at den første variable styredyseåbning og den variable forstærkningsdyse begynder at åbne omtrent ved samme for- 5 skydning af ventilorganerne ud fra den neutrale stilling (fig. 9).

18. Regulator ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den første variable styredyseåbning begynder at åbne, inden den variable forstærkningsdyse begynder at åbne, 10 når ventilorganerne bevæger sig fra den neutrale stilling mod den nævnte arbejdsstilling. 15 20 25 30 __j 35