DK170199B1 - Forstærker til hydraulisk styret apparat, med mulighed for manuel styring - Google Patents

Description

DK 170199 B1

Opfindelsen angår en fluidregulator af den art, som anvendes til at styre strømmen af fluidum fra en trykkilde til et fluidstyret apparat, såsom en styrecylinder, som angivet i indledningen til krav 1 eller 11 og eksempelvis 5 kendt fra US-A-4 759 182..

En typisk fluidregulator af denne art har et hus med forskellige fluidumporte og indbefatter desuden en fluidummåler, en ventilanordning og et arrangement til at bibringe ventilanordningen en opfølgningsbevægelse i overensstemmelse * 10 med fluidumstrømmen gennem fluidummåleren. Fluidumstrømmen gennem regulatorens ventilsystem er direkte proportional med gennemstrømningsarealet i en variabel hovedreguleringsdyse, som atter er proportional med den hastighed, hvormed styrehjulet eller rattet drejes. Endvidere har gennemstrøm-15 ningsarealet i den variable hovedreguleringsdyse et kendt forhold til forskydningen af ventilsysternet.

Det har derfor inden for denne teknik længe været tilstræbt at tilvejebringe et styresystem med en fluidumregulator, hvori den totale gennemstrømning gennem styresy-20 stemet er væsentligt større, end strømmen gennem regulatoren, men således at hele systemstrømmen på kendt måde står i forhold til strømmen gennem regulatoren. Der henvises f.eks. til US patentskrift nr.. 4.052.929, hvor regulatoren modtager væske fra én pumpe og skaber et pilotsignal, der styrer en 25 pilotstyret ventil, som modtager fluidum fra en anden pumpe.

Hele styrestrømmen indbefatter strømmen gennem den pilotstyrede ventil plus strømmen fra regulatoren. Et sådant system er i teorien tilfredsstillende, men udgifterne til systemet bliver næsten uoverkommelige på grund af den ekstra pilot-30 styrede ventil og den anden pumpe.

I nyere tid har man forsøgt at fremkalde en strømning til styrecylinderen, som er større end strømningen gennem fluidummåleren, ved at lade hele mængden af den ønskede styrestrøm strømme ind i regulatoren, idet en del strømmer 35 gennem regulatorens ventilsystem og fluidummåler på normal måde, og den resterende fluidumdel strømmer gennem et trykre- 2 DK 170199 B1 gulerende apparat og en omløbs-drøvleledning. De to fluidum-strømme samles igen i regulatoren og strømmer til styrecylinderen, se beskrivelsen til US patent nr. 4.566.272. Det er muligt, at funktionen af en regulator fremstillet ifølge US 5 patent nr. 4.566.272 vil være tilfredsstillende, men tilfø- e jelsen af en trykreguleringsventil inde i regulatoren, og den dertil hørende konstruktion vil stadig betyde en væsentlig forøgelse af udgifterne til regulatoren og vil til mange anvendelser nødvendiggøre en væsentlig omkonstruktion, i 10 det mindste af regulatorens hus, for at tilpasse det til en sådan ekstra ventil.

I US patentskrift nr. 4.759.182 er vist en væskeregulator, hvori ventilsystemet fastlægger en forstærknings-fluidumstrømningsvej, der indbefatter en variabel forstærk-15 ningsdyse parallelt med hovedstrømningsvejen. Forstærkningsstrømningsvejen tilvejebringer herved et forstærkningsforhold, der kan bringes til at variere på en hvilken som helst ønsket måde som funktion af af ventilforskydningen ellerdrejningen. Det har imidlertid vist sig, at når forstærk-20 nings-strømningsvejen ifølge US patent nr. 4.759.182 anvendes i fluidregulatorer, som kan styres manuelt, er alle forsøg på at styre et køretøj manuelt faldet uheldigt ud. Nærmere betegnet resulterer drejning af rattet ikke i opbygning af tryk i fluidumet, som sendes til styrecylinderen for at 25 effektuere den manuelle styreoperation.

Det er derfor formålet med opfindelsen at anvise et forbedret styresystem med fluidregulator, hvori regulatoren er i stand til at fremkalde en forstærket styrestrøm, men således at fluidregulatoren kan benyttes til manuelle sty-30 reoperationer.

Ovenstående og andre formål med opfindelsen opnås ved at tilvejebringe en forbedret regulator af den type, som har et hus med en indløbsport til tilslutning af fluid- * trykkilden, en returport til tilslutning til et reservoir 35 og en første og en anden styreport til tilslutning til det af fluidtryk styrede apparat. Et ventilaggregat er anbragt 3 DK 170199 B1 i huset og kan fastlægge en neutral stilling og en første arbejdsstilling. Huset og ventilaggregatet samvirker til fastlæggelse af en hovedstrømningsvej, der danner forbindelse mellem indløbsporten og den første styreport og mellem den 5 anden styreport og returporten, når ventilaggregatet står i den første arbejdsstilling. Et fluidstyret organ bibringer ventilaggregatet en opfølgningsbevægelse proportional med volumenet af fluidstrømmen gennem det fluidstyrede organ, der er anbragt i serie med hovedstrømningsvejen mellem ind-10 løbsporten og den første fluidstyreport. Hovedstrømningsvejen indbefatter en første variabel styredyseåbning anbragt mellem indløbsporten og det fluidstyrede organ og har sit mindste gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neutrale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når 15 ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling. Hovedstrømningsvejen har en anden variabel styredyseåbning, som er anbragt mellem det fluidstyrede organ og den første fluidstyreport. Huset og ventilaggregatet samvirker til fastlæggelse af en fluidfor-20 stærkningsvej parallelt med hovedstrømningsvejen. Fluidforstærkningsvejen er i forbindelse med hovedstrømningsvejen på et første sted, der er beliggende mellem indløbsporten og den første variable styreåbning, og på et andet sted, der er beliggende mellem det fluidstyrede organ og den første 25 fluidstyreport. Fluidforstærkningsvejen indbefatter en variabel forstærkningsdyse med i hovedsagen intet gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neutrale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling hen mod den 30 første arbejdsstilling. Den variable styredyseåbning i hovedstrømningsvejen begynder at åbne i det mindste samtidig med den variable forstærkningsdyse, når ventilaggregatet bevæger sig fra den neutrale stilling hen mod den første arbejdsstilling. Styredyseåbningen i hovedstrømningsvejen har sit maksi-35 male gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet er forskudt fra den neutrale stilling til en maksimal forskydningsstil- 4 DK 170199 B1 ling.

Den forbedrede regulator er karakteristisk ved, at den variable forstærkningsdyse når sit maksimale gennemstrøm- .

ningsareal, når ventilaggregatet er forskudt fra den neutrale 5 stilling til den første arbejdsstilling, hvilken forskydning er væsentlig mindre end den maksimale forskydning. Den variable forstærkningsdyse ændres fra at have maksimal gennemstrømningsareal til i hovedsagen intet gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den første arbejdsstilling 10 til den maksimale forskydningsstilling.

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 15 opfindelsen kan anvendes, fig. 2 et aksialt tværsnit gennem en fluidregulator, at den art som opfindelsen angår, fig. 3 et ensrettet strømningsdiagram til illustration af den i fig. 1 skematisk viste fluidregulator og af de for-20 skellige dyser i fig. 1, fig. 4 en overlejrende udfoldning af ventilaggregatet i fig. 2, vist i neutral stilling, men i større målestok end i fig. 2, fig. 5-7 i større målestok og fragmentarisk overlej-25 rede udfoldninger svarende til fig. 4, men med ventilaggregatet forskudt ud fra neutral stilling, fig. 8 et strømningsdiagram svarende til fig. 3, illustrerende en alternativ udførelsesform for opfindelsen, fig. 9 en graf, der viser afhængighedsforholdet mellem 30 vent il forskydning og forskellige værdier af fluidgennemstrømningsmængden i regulatoren ifølge opfindelsen, og fig. 10 en graf, der viser afhængighedsforholdet mellem forstærkning og ventil forskydning svarende til den i fig. 9 viste graf.

35 Fig. 1 viser et eksempel på et hydraulisk skema for et hydrostatisk styresystem til et køretøj med en fluidregu- 5 DK 170199 B1 lator ifølge opfindelsen. Systemet har en fluidpumpe 11, der her er vist som en stationær fortrængningspumpe, hvis indløb er forbundet med et systemreservoir 13. Systemet indbefatter også en pilotstyret belastningspåvirkelig hjælpeventil til 5 strømningsprioritering, der som en helhed er betegnet med henvisningstallet 15. Hjælpeventilen 15 fordeler fluidstrømmen fra pumpen 11 mellem (1) et primært kredsløb med en fluidregulator, der generelt er betegnet med henvisningstallet 17, og en fluidstyret styrecylinder 19, og (2) et åbent 10 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 (cylindre), som er forbundet til hver sin ende af styrecylinderen 19. Fluidregulatoren 17 har endvidere en belastningssignalport 15 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.

Den strømningsprioriterende hjælpeventil 15 kan være 20 af den type, der er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 3.455.210, hvortil der her refereres. Hjælpeventilen 15 har en prioriteringsudløbsport 37, som er forbundet med indløbsporten 23 i regulatoren 17, og en overløbsport 39, som er forbundet med hjælpekredsløbet 21. Hjælpeventilen 15 har 25 også en ventilglider 41, der af en fjeder 43 presses mod en stilling, som tillader i hovedsagen hele væsken at strømme til prioriteringsudløbsporten 37. Fjederen 43 får hjælp fra trykket i en signalledning 45, der forbinder belastningssignalporten 35 med enden af ventilglideren 41. Mod virkningen 30 af disse trykkræfter virker trykket, som udøves af et pilotsignal 47, der sendes opstrøms for prioriteringsudløbsporten 37 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 35 udgør nogen direkte dele af opfindelsen, beskrives de ikke nærmere her.

6 DK 170199 B1

Fluidregulatoren 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 her omhandlede udførelses form er den mere specielt af den 5 type, der er vist og beskrevet i US patentskrift nr.

i 4.109.679, til hvilke patentskrifter der her refereres. I fluidregulatoren 17 er anbragt et ventilaggregat, der som en helhed er betegnet med henvisningstallet 49, og som kan bevæges fra sin i fig. 1 viste, neutrale stilling enten til 10 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 trykfluidet, der passerer gennem ventilaggregatet, gennem en fluidmåler 41. En af fluidmålerens funk-15 tioner er at måle den korrekte mængde fluidum, der skal sendes til den pågældende styreport 27 eller 29. Som det er velkendt for fagfolk, er fluidmåleren 51's anden funktion at bibringe ventilaggregatet 49 en opfølgningsbevægelse, således at ventilen vender tilbage til sin neutrale stilling, efter 20 at den ønskede mængde fluidum 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.

Som det bedst 'fremgår af fig. 1, danner ventilag-25 gregatet 49 et antal variable åbninger, når ventilen bevæges 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 30 4.

Væskereaulatoren 17.

Idet der refereres til fig. 2, beskrives opbygningen t af fluidregulatoren 17 nærmere. Fluidregulatoren 17 består 35 af flere sektioner, indbefattende en hussektion 55, en portplade 57, en sektion indeholdende fluidmåleren 51 og en en- DK 170199 Bl 7 deplade 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 indløbsporten 23 og returporten 25 (ikke vist i fig. 2) 5 samt styreportene 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 ventilglideren 65, og et hermed samvirkende og i forhold til 10 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, der danner en direkte mekanisk forbindelse mellem ventilgli-15 deren 65 og et ikke vist rat. Ventilglideren 65 og bøsningen 67 beskrives mere detaljeret i det følgende.

Fluidmåleren 51 kan være af velkendt type og har en indvendigt fortandet ring 71 og et udvendigt fortandet planethjul 73. Planethjulet 73 har et sæt indvendige mangenoter 20 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 en tap 83 er ført gennem et par åbninger 85 i ventilglideren 25 65 (se fig. 4). Trykfluidum, der strømmer gennem ventilag gregatet 49 som følge af drejning af ventilglideren 65, strømmer således gennem fluidmåleren 51 og fremkalder en kredsende og roterende bevægelse af planethjulet 73 i ringen 71. Denne bevægelse af planethjulet 73 fremkalder opfølg-30 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-35 ker sig gennem en åbning i ventilglideren 65 og trykker bøsningen 67 hen mod den neutrale stilling i forhold til 8 DK 170199 B1 glideren 65.

Idet der stadig henvises til fig. 2, ses det, at hussektionen 55 danner fire ringformede kamre rundt om ven- » tilaggregatet 49 og derved tilvejebringer fluidforbindelse 5 mellem ventilaggregatet 49 og de forskellige porte. Et ringformet kammer 87 modtager trykfluidum fra indløbsporten 23, medens et ringformet kammer 89 sender returfluidum til returporten 25. Desuden tilvejebringer et ringformet kammer 91 forbindelsen mellem ventilaggregatet 49 og styreporten 27, 10 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 og kontrakterende arbejdskamre 95 for fluidet, og nær hvert 15 kammer 95 findes der i portpladen 57 en fluidport 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 fluidportene 97. Hussektionen 55 har endvidere et par radiale boringer 101L og 101R, der tilvejebringer for-20 bindelse mellem hver af de aksiale boringer 99 og ventilboringen 63, således som det vil blive beskrevet nærmere nedenfor.

Ventilaqqreaatet 49.

25 Idet der nu især refereres til fig. 4, beskrives ventilglideren 65 og bøsningen 67 nærmere. 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 30 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 35 derfor blive betegnet alene med henvisningstallet. Det vil endvidere forstås, at den overlejrende udfoldning i fig. 4 9 DK 170199 B1 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.

Bøsningen 67 danner et antal trykporte 103 (kun én 5 er vist i fig. 4), som er indrettet således, at de er i kontinuerlig fluidforbindelse med indløbsporten 23 gennem det ringformede kammer 87. Anbragt på samme måde og over for hinanden på hver side af referenceplanet RP findes et antal måleporte 105L og et antal måleporte 105R. Målepor-10 tene 105L er indrettet til væskeforbindelse med de radiale boringer 101L, medens måleportene 105R er indrettet til væskeforbindelse med de radiale boringer 10IR. Anbragt ensartet på hver side af referenceplanet RP og længere borte fra dette end måleportene 105L og 105R findes et antal ar-15 bejdsporte 107L og et antal arbejdsporte 107R.

Idet der stadig henvises til fig. 4, bemærkes det, at ventilglideren 65 danner et par rundtgående måleriller 111L og 111R anbragt med samme afstand på hver side af referenceplanet RP og indrettet til at kunne flugte i aksial 20 retning med måleportene 105L henholdsvis 105R. I væskeforbindelse med målerillen 111L findes et antal trykkanaler 113L, og i fluidforbindelse med målerillen 111R findes et antal trykkanaler 113R. I fluidforbindelse med målerillen 111L er også et antal arbejdskanaler 115L, og i fluidforbin-25 delse med målerillen 111R er et antal arbejdskanaler 115R. Udover de foran beskrevne riller og kanaler, som er dannet i ydersiden af ventilglideren 65, har ventilglideren også et antal tankporte 117L anbragt vekslende med arbejdskanaler-ne 115R. Tankportene 117L og 117R er i fluidforbindelse med 30 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. 1

Ventilfunktion.

Det antages, at den grundlæggende virkemåde af fluid- 10 DK 170199 B1 regulatoren 17 og ventilaggregatet 19, som er beskrevet foran, let vil kunne forstås i betragtning af, hvad der er angivet i den foran nævnte reference US patentskrift nr. k 4.109.679. Virkemåden af regulatoren og ventilaggregatet 5 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.

Idet der stadig refereres til fig. 4, ses det, at når ventilaggregatet 49 står i neutral stilling (ingen drej-10 ning af rattet), kommunikeres trykfluidum fra indløbsporten til det ringformede kammer 87 og derfra til trykportene 103. Når ventilen står i neutral stilling, er strømning gennem trykportene 103 imidlertid spærret af ydersiden af ventilglideren 65, og der er ingen fluidstrømning gennem ven-15 tilaggregatet 49 og fluidmåleren 51. Den viste udførelsesform af ventilaggregatet 49 er derfor af den type, der benævnes "lukket midte" ("closed-center"), selv om det vil forstås, at opfindelsen ikke er begrænset til et ventilsystem af denne type. Endvidere er fluidregulatoren 17 i det foregående 20 under henvisning til fig. 1 beskrevet som værende trykpåvirkelig, selv om den specielle konstruktion, med hvilken ventilaggregatet 49 er i stand til at tilslutte en belastningssignalport 31, ikke udgør nogen del af den foreliggende opfindelse, og ikke er vist eller beskrevet her.

25 Når rattet drejes med en bestemt omdrejningshastighed, forskydes ventilglideren 65 i forhold til bøsning 67 over en bestemt drejningsvinkel, som svarer til omdrejningshastigheden af rattet. Ved fortsat drejning af rattet vil fluidumet, der strømmer gennem fluidmåleren 51, bevirke 30 opfølgningsbevægelse af bøsningen 67 til opretholdelse af den bestemte rotationsforskydning.

Fig. 5 viser ventilglideren 65 forskudt i forhold til bøsningen 67 svarende til bevægelsen af ventilaggregatet 49 i fig. 1 til højredrejningsstillingen R. Når ventilgli-35 deren 65 er forskudt, kan trykfluidum strømme fra trykportene 103 ind i de respektive trykkanaler 113L, og overlapnings- 11 DK 170199 B1 arealet mellem dem vil kumulativt udgøre en variabel styre-dyseåbning 121 (se fig. 1 og 5), der sædvanligvis betegnes som Ai dysen. Idet der igen refereres til fig. 4, ses det, at trykfluidum strømmer fra hver af trykkanalerne 113L ind 5 i den ringformede målerille 111L og derfra radialt udad gennem måleportene 105L, som er i kommuterende fluidforbindelse med de radiale boringer 101L som foran beskrevet. Dette umålte trykfluidum sendes så til fluidmåleren 51 gennem nogle af de aksiale boringer 99 og returnerer fra fluidmåleren 51 10 gennem nogle andre af de aksiale boringer 99 som målt trykfluidum. Det målte fluidum strømmer så gennem de radiale boringer 101R, der er i kommuterende fluidforbindelse med måleportene 105R. Målt fluidum strømmer gennem måleportene 105R og ind i den ringformede målerille 111R og strømmer så 15 ind i arbejdskanalerne 115R og derfra gennem de respektive arbejdsporte 107R. Overlapningen mellem disse danner kumulativt en variabel styre-dyseåbning 123 (se fig. 1), der i reglen betegnes som A4 dyseåbningen.

Fluidum, som strømmer gennem arbejdsportene 107R, 20 træder ind i det ringformede kammer 93 og strømmer så til styreporten 29 og derpå til den højre ende af styrecylinderen 19. Fluidum, som udstødes fra den venstre ende af styrecylinderen 19, sendes gennem styreporten 27 til det ringformede kammer 91 og derefter gennem styreåbningerne 107L og gennem 25 tankportene 117L, og det mellemliggende overlapningsareal danner kumulativt en variabel styredyseåbning 125 (se fig.

1), der sædvanligvis betegnes som A5 dysen. Som tidligere beskrevet strømmer returfluidet, som passerer gennem tankportene 117L, derefter gennem det indre af ventilglideren 65 30 og radialt ud gennem tapåbningerne 85 til det ringformede kammer 89, hvorfra fluidet strømmer til returporten 25 og derefter til systemreservoiret 13. Den foran beskrevne strømningsbane vil i det følgende blive betegnet "hovedstrømningsvejen", og det bemærkes under henvisning til fig. 1, at 35 belastningssignalporten 31 står i forbindelse med hovedstrømningsvejen på et sted umiddelbart nedstrøms for den variable 12 DK 170199 B1 hoved-styredyseåbning 121. Det ses, at hvis ventilglideren forskydes relativt i forhold til bøsningen i den modsatte retning, således at ventilaggregatet 49 befinder sig i sin venstredrejede stilling L, så vil strømmen gennem ventilag-5 gregatet 49 forløbe i den "modsatte" retning, idet denne t terminologi vil forstås fra læsning og forståelse af det ovenfor refererede US patentskrift nr. 4.109.679.

Fluidforstærkninosveien.

10 Idet der nu primært refereres til fig. 4, beskrives de tilføjede elementer, som fastlægger fluidforstærkningsvejen ifølge opfindelsen. Det bemærkes, at alle de hidtil beskrevne elementer er allerede kendte elementer, som er vist og beskrevet i det ovenfor anførte US patentskrift nr.

15 4.109.679. Boringen 67 har to par trykforstærkningsboringer 127 (i fig. 4 er kun vist ét par), hvor boringerne 127 i hvert par ligger symmetrisk om det centrale referenceplan RP, som vist i fig. 4.

Idet der nu refereres til fig. 4, sammenholdt med 20 strømningsdiagrammet i fig. 3, beskrives funktionen af ap-paratet ifølge opfindelsen generelt. Trykfluidet i det ringformede kammer 87 er til stede i boringerne 127, men forbindelse gennem disse er spærret af ydersiden af ventilglideren 65, ligesom forbindelse gennem trykportene 103 er spærret 25 af ydersiden af ventilglideren 65, når ventilen står i neutral stilling. Når ventilglideren 65 forskydes i forhold til bøsningen 67, kan fluidum under tryk strømme gennem forstærkningsboringerne 127 ind i de tilstødende trykkanaler 113R, og overlapningsområdet mellem dem danner kumultativt 30 en variabel forstærkningsdyse 129 (fig. 3), som også kan betegnes som dysen. Trykfluidet som strømmer gennem forstærkningsdysen 129 strømmer fra trykkanalerne 113R ind i den ringformede, målerille 111R og forenes her med fluidet, som er strømmet gennem fluidmåleren 51 og gennem måleportene 35 105R. Denne kombinerede fluidmængde strømmer så ind i arbejdskanalerne 115R og videre gennem arbejdsportene 107R, 13 DK 170199 B1 som foran beskrevet.

I udførelsesformen i fig. 3 er den foran beskrevne forstærkningsstrømningsvej i forbindelse med hovedstrømningsvejen på et sted ovenstrøms for hovedstrømningsvejens 5 variable styredyse 121. Fluidet, som strømmer gennem forstærkningsstrømningsvejen og gennem den variable forstærkningsdyse forenes så med hovedstrømningsvejen på et sted ovenstrøms for den variable styredyse 123. Det vil forstås, at ved udøvelsen af opfindelsen vil det være nødvendigt at 10 forøge strømningskapaciteten i den variable dyse 123 for at tilpasse den til den totale strøm gennem både hovedstrømningsvejen og forstærkningsstrømningsvejen.

Idet der stadig refereres til fig. 3 beskrives nu flere mulige anvendelser af opfindelsen. I fig. 3 er skema-15 tisk vist en dæmpningsstrømningsvej 131, der indbefatter en variabel dæmpningsdyse 133. Dæmpningsstrømningsvejen 131 er forbundet med hovedstrømningsvejen på et sted nedenstrøms for den variable dyse 123 og er i stand til at kommunikere en lille mængde dæmpningsfluidum gennem den variable dæmp-20 ningsdyse 133 til retursiden af hovedstrømningsvejen, nedenstrøms for den variable styredyse 125. En mere detaljeret beskrivelse af opbygningen og virkemåden af dæmpningsstrømningsvej en 131 er omtalt i beskrivelsen til us patentansøgning 037.493, indleveret 13. april 1987.

25 Dæmpningsstrømningsvejen 131 har vist sig at være effektiv til optagning af eller dæmpning af trykpulser og -spidser i ledninger mellem regulatoren 17 og styrecylinderen 19. Strømningen gennem dæmpningsstrømningsvejen 131 repræsenterer imidlertid et tab i systemet, og formindsker således 30 strømmen til styrecylinderen 19 og forøger antallet af drejninger af rattet fra lås til lås. En anvendelse af opfindelsen er derfor at dimensionere den variable forstærkningsdyse 129, så den omtrent er lig med den variable dæmpningsdyse 133, så mængden af forstærkningsfluidum, som omledes om 35 måleren 51, er omtrent lig mængden af dæmpningsfluidum, og nettostrømmen af fluidum til styrecylinderen 19 vil være den 14 DK 170199 B1 samme som strømmen gennem måleren 51.

En anden anvendelse af opfindelsen er at tilvejebringe sand strømningsforstærkning, således at uanset om regulatoren * 17 indbefatter en dæmpnings fluidum-strømningsvej 131 eller 5 ej, dimensioneres den variable forstærkningsdyse 129 således, at nettostrømmen til styrecylinderen 19 er væsentlig større end strømmen gennem fluidmåleren 51. Forstærkningsaspektet ifølge opfindelsen beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med graferne i fig. 9 og 10.

10 I forbindelse med grafen 9 refereres primært til fig. 5-7, og det bemærkes, at i hver af disse figurer er angivet et gradantal, der viser den relative drejning mellem ventilglideren 65 og bøsningen 67. Det vil forstås, at de viste relative forskydninger såvel som formen af hver af 15 forstærkningskurverne i fig. 9 kun er anført som eksempler, og at opfindelsen ikke er begrænset til nogen bestemt form for forstærkningskurve eller noget bestemt forhold mellem ventilforskydning og åbning og lukning af de forskellige dyser.

20 I fig. 5 er ventilglideren 65 drejet ca. 4 grader i forhold til bøsningen 67, og hver af trykportene 103 er netop begyndt at stå i forbindelse med deres respektive trykkanal 113L. Hovedstyredysen 121 er derfor lige begyndt at åbne, således som det kan ses af grafen i fig. 9 (kurven 25 mærket 121). Ved denne bestemte ventildrejning er forbindelsen mellem forstærkningsboringerne 127 og trykkanalen 113R stadig blokeret, således at der ikke er nogen strømning gennem forstærkningsstrømningsvej en.

I fig. 6 er ventilglideren 65 nu drejet ca. 7 grader 30 i forhold til bøsningen 67. Ved denne bestemte ventildrejning er der nu en betydelig fluidforbindelse mellem trykportene 103 og trykkanalerne 113L (dvs. gennem den variable hovedstrømningsdyse 121), og samtidig er forstærkningboringerne -* 127 i fuldt åben forbindelse med trykkanalerne 113R. Da den 35 variable styredyse begyndte at åbne ved en drejning på 4 grader, begyndte den totale strøm ud af styreporten 29 15 DK 170199 B1 (strømningskurven mærket 29) at overstige strømmen gennem hovedstrømningsdysen 121.

Når ventilglideren 65 er drejet ca. 10 grader i forhold til bøsningen 67 (den i fig. 7 viste stilling) , er 5 forstærkningsboringerne 127 helt afspærret fra fluidforbindelse med trykkanalerne 113R. Resultatet er, at i denne udførelsesform er den variable forstærkningsdyse 129 lukket ved en vinkeldrejning på 10 grader, hvilket er den maksimalt mulige drejning af ventilglideren 65 i forhold til bøsningen 10 67.

Af grafen i fig. 9 ses, at når vent il drej ningen er ca. 7 grader, er strømmen gennem den variable hoveddyse 121 ca. 3,3 g/min., og den totale strømning er ca. 6 g/min.. Efter at den variable forstærkningsdyse 129 i denne udfø-15 relsesform er helt åben ved en drejning på ca. 7 grader, er strømmen gennem forstærkningsstrømningsvejen derfor ca. 2,7 g/min.. Når ventilen drejes yderligere, aftager forstærkningsstrømmen gradvist til nul, medens strømmen gennem hovedstrømningsvejen fortsætter med at vokse, således at den 20 totale strømningsmængde aftager lidt fra ca. 6,0 g/min. til ca. 5,8 g/min., når ventilen er drejet maksimalt, som vist i fig. 7.

Manuel styring.

25 Det er et vigtigt træk ifølge opfindelsen, at strøm ningskapaciteten i forstærkningsstrømningsvejen vokser, indtil ventilen når sin normale arbejdsstilling, som i denne udførelsesform er ved en drejning af ventilglideren 65 over ca. 7 eller 8 grader i forhold til bøsningen 67. Det er 30 velkendt, at ved en manuel styringsmåde resulterer drejning af rattet i maksimal drejning af ventilglideren 65 i forhold til bøsningen 67, fordi det drejningsmoment, som kræves til at frembringe trykfluidum (regulatoren arbejder effektivt som en håndpumpe ved manuel styring) altid er tilstrækkelig til 35 at overvinde kraften fra centreringsfjedrene 86.

Under udviklingen af opfindelsen har det vist sig, 16 DK 170199 B1 at brugen af en forstærkningsstrøinningsvej som vist og beskrevet i beskrivelsen til US patent nr. 4.759.182, ville eliminere muligheden for manuel styring, dvs. evnen til at fremkalde fluidtryk ved drejning af rattet. Derefter opdagede 5 man, at den kendte forstærkningsstrømningsvej effektivt kunne tjene som et "kortslutningskredsløb", hvorved trykfluidum tilvejebragt ved drejning af fluidmåleren 51 ville strømme tilbage gennem forstærkningsboringerne 127 til regulatorens indløbsport 23.

10 I alle tilfælde hvor regulatoren ifølge opfindelsen betjenes ved manuel styring, og ventilsystemet er maksimalt forskudt, som vist i fig. 10, er forstærkningsboringerne 127 ude af fluidforbindelse med trykkanalerne 113R (ved antaget drejning til højre). Trykfluidum tilvejebragt ved 15 drejning af fluidmåleren 51 sendes derfor tilbage gennem måleportene 105R ind i målerillen 111R. Trykfluidet strømmer gennem arbejdskanalerne 115R og gennem arbejdsportene 107R (den variable styredyse 123) og derefter ud gennem cylinderporten 29 til cylinderen 19, så denne arbejder. Under manuel 20 styring som beskrevet kan trykfluidet i den ringformede målerille 111R imidlertid strømme ind i trykkanalen 113R, men er afspærret fra forbindelse med forstærkningsboringerne 127, der, som vist i fig. 7, ikke står i forbindelse med den. Forstærkningsdysen 129 er med andre ord lukket under 25 operation ved den manuelle styringsmåde.

Som resultat af opfindelsen er det muligt at benytte en regulator med en fluidmåler med et volumen på ca. 98 cm3 pr. drejning, og den vil have en normal manuel styrekapacitet som en 98 cm3 regulator, men vil have en servostyreevne 30 (power steering) som en regulator med en ca. 164 cm3 måler.

Forstærkningsforhold.

Idet der henvises til grafen i fig. 10, der viser afhængigheden mellem forstærkningsforhold og ventildrejning, 35 sammenholdt med fig. 5-7 bemærkes følgende funktionsegenskaber: 17 DK 170199 B1 (1) Idet trykportene 103 begynder at åbne ved en drejning på 3 grader, men forstærkningsboringeme 127 ikke åbner før en drejning på 4 grader, kan mindre styrekorrektioner udføres uden nogen for- 5 stærkningsstrøm (dvs. forstærkningsforholdet er lig med 1,0), således at styringen ikke er overstyret , (2) forstærkningsstrømmen når sit maksimum ved en 10 ventildrejning på 7 grader, således at forstærk ningsforholdet er på sit højdepunkt (mellem 1,8 og 2,0) ved ventildrejning på mellem ca. 6 grader og 7 grader, svarende til typiske styrebevægelser, 15 (3) da forstærkningsstrømmen ikke fortsætter med at vokse efter en ventildrejning på 7 grader, men strømmen gennem hovedstrømningsvejen (strømningskurven 121) fortsætter med at vokse, aftager forstærkningsforholdet gradvis, når ventildrej-20 ningen går mod maksimum, således at man undgår overstyring ved kraftige styreimpulser.

Udførelsesformen i fig. 8.

I fig. 8 er i et strømningsdiagram svarende til fig.

25 3 skematisk vist en alternativ udførelsesform for opfindel sen. Denne udførelsesform afviger på flere måder fra den i fig. 3 viste. Por det første er regulatoren 17 i fig. 3 af den type, der er beskrevet i US patentskrift nr. 4.109.679, hvor ventilglideren og bøsningen kun danner tre variable 30 strømningsstyredyser (121, 123 og 125). Udførelsesformen i fig. 8 har en regulator 140 af den type, som er beskrevet i US-Re. 25.126, hvor ventilglideren og bøsningen bestemmer en variabel styredyse 141 (Ax) i hovedstrømningsvejen, variable styredyser 142 (A2) og 143 (A3), henholdsvis umiddelbart 35 opstrøms og nedstrøms for fluidmåleren 51, en variabel styredyse 144 (A4) opstrøms for styreporten 29, og en variabel 13 DK 170199 B1 styredyse 145 (A5) nedstrøms for styreporten 27 på retursiden.

For det andet kommunikerer forstærkningsstrømningsve- „ jen i fig. 3 med hovedstrømningsvejen opstrøms for hoved-5 strømningsvejens variable styredyse 121. Til dels fordi der i udførelsesformen i fig. 8 findes variable styredyser 142 og 143 på hver side af fluidmåleren 51, kommunikerer forstærkningsstrømningsvejen med hovedstrømningsvejen nedstrøms for hovedstrømningsvejens variable styredyse 141. I udførel-10 ses formen i fig. 8 må de variable styredyser 141 og 144 derfor dimensioneres til hele styrestrømmen.

I foranstående beskrivelse er opfindelsen beskrevet detaljeret, og det antages, at forskellige ændringer og modifikationer af opfindelsen vil være indlysende for en 15 fagmand ved læsning og forståelse af denne beskrivelse.

Sådanne ændringer og modifikationer falder inden for rammerne af opfindelsen, som fremgår af patentkravene.

20 25 1 'i 35

Claims (11)

19 DK 170199 B1 PATENTKRAV.

1. Regulator (17) til regulering af fluidstrømmen fra en trykkilde (11, 15) for fluid til et af fluidtryk styret apparat (19) og af den art, der har et hus (55) med 5 en indløbsport (23) til tilslutning af fluidtrykkilden, 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) 10 og en første arbejdsstilling (fig. 6) , hvilket hus og ventilaggregat er indrettet til at samvirke til fastlæggelse af en hovedstrømningsvej (23, 103, 113R, 111R, 105R, 101R, 99, 51, 99, 101L, 105L, 111L, 115L, 107L, 19, 107R, 117R, 25) , der danner forbindelse mellem indløbsporten og den 15 første styreport og mellem den anden styreport og returporten, når ventilaggregatet står i den nævnte første arbejdsstilling, et fluidstyret organ (51) til at bibringe ventilaggregatet en opfølgningsbevægelse proportional med volumenet af fluidstrømmen gennem hovedstrømningsvejen og anbragt i 20 serieforbindelse mellem indløbsporten og den første styreport i hovedstrømningsvejen, som indbefatter en første variabel styredyse (121) anbragt mellem indløbsporten og det nævnte væskestyrede organ og med sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neutrale stilling, og et 25 voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, hvorhos hovedstrømningsvejen indbefatter en anden variabel styredyse (123) anbragt mellem det fluidstyrede organ og den første styreport, og huset og ventilaggregatet samvirker 30 til fastlæggelse af en fluidforstærkningsvej (87, 127, 113), parallelt med hovedstrømningsvejen, hvilken forstærkningsvej er i fluidforbindelse med hovedstrømningsvejen på et første sted, der er beliggende mellem indløbsporten og den første variable styredyse, og på et andet sted, der er beliggende 35 mellem det fluidstyrede organ og den første styreport, hvilken forstærkningsvej indbefatter en variabel forstærknings- 20 DK 170199 B1 dyse (129) med i hovedsagen intet gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i neutral stilling, og med voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, hvorhos 5 hovedstrømningsvejens variable styredyse (121) begynder at åbne i det mindste samtidig med den variable forstærkningsdyse, når ventilaggregatet bevæger sig fra neutral stilling mod den første arbejdsstilling, og har maksimalt gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet er forskudt fra den neutrale 10 stilling til en maksimalt forskudt stilling (fig. 7), k e n-detegnet ved: (a) at den variable forstærkningsdyse (129) når sit maksimale gennemstrømningsareal (fig. 6), når ventilaggregatet er forskudt fra den neutrale 15 stilling til den første arbejdsstilling ved en forskydning, der er væsentligt mindre end den nævnte maksimalt forskudte stilling, (b) at den variable forstærkningsdyse (129) skifter fra at have maksimalt gennemstrømningsareal til 20. hovedsagen intet gennemstrømningsareal (fig. 7), når ventilaggregatet forskydes fra den nævnte første arbejdsstilling til den maksimalt forskudte stilling.

2. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at ventilaggregatet indbefatter et primært roterbart ventilorgan (65) og et dermed samvirkende, i forhold til det primære ventilorgan roterbart ventilorgan (67), hvorhos den indbyrdes stilling af det primære ventilorgan og opfølgningsventilorganet bestemmer den neutrale stilling (fig. 4).

3. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det primære ventilorgan (65) og opfølgningsventilor- -t ganet (67) samvirker til at danne den første variable styredyse (121) og den anden variable styredyse (123), idet gennemstrømningsarealerne af styredyserne varierer i afhængighed 35 af drejningen af det primære ventilorgan og opfølgningsventilorganet i forhold til hinanden. 21 DK 170199 B1

4. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at forstærkningsvejen (87, 127, 113) og den variable forstærkningsdyse (129) fastlægges helt af det primære ventilorgan (65) og opfølgningsventilorganet (67).

5. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forstærkningsvejen (87, 127, 113) er i fluidkom-munikation med hovedstrømningsvejen (23, 103, 113R, 111R, 105R, 10 IR, 99, 51, 99, 101L, 105L, HIL, 115L, 107L, 19, 107R, 117R, 25) på et andet sted, der er beliggende mellem 10 det fluidstyrede organ (51) og den nævnte anden variable styredyse (123).

6. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første variable styredyse (121) og den variable forstærkningsdyse (129) begynder at åbne omtrent ved samme 15 forskydning af ventilaggregatet (49) ud fra den neutrale stilling (fig. 4).

7. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første variable styredyse (121) begynder at åbne, inden den variable forstærkningsdyse (129) begynder 20 at åbne, når ventilaggregatet (49) bevæger sig fra den neutrale stilling (fig. 4) hen mod den nævnte arbejdsstilling (fig. 6).

8. Regulator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det fluidstyrede organ (51) indbefatter en væskemåler 25 med et målekammer (73), der er bevægeligt til måling af det fluidumvolumen, som strømmer gennem hovedstrømningsvejens styredyse (121), og at regulatoren endvidere indbefatter organer (79, 83) til at koble måleorganet (73) til det nævnte opfølgningsventilorgan (67).

9. Regulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fluidtrykkilden (11,15) indbefatter en væskepumpe (11) og et trykstyret organ (15) til at variere tilførslen af fluid til regulatoren i afhængighed af variationer i behovet for fluidum til regulatoren, og at huset (55) har en 35 belastningssignalport (31) til tilslutning til det trykstyrede organ (15), hvilken belastningssignalport er i fluidfor 22 DK 170199 B1 bindelse med hovedstrømningsvejen på et sted, der er beliggende nedstrøms for den føste variable styredyse (121).

10. Regulator ifølge krav 9,kendetegnet Λ ved, at det trykstyrede organ indbefatter en strømningsprio- 5 riterende ventil (15), der er anbragt i serieforbindelse , mellem pumpen og regulatoren, hvilken ventil har en indløbsport i fluidforbindelse med pumpen, en prioriterings-udløbsport (37) i fluidforbindelse med regulatorens indløbsport, en overløbsport (39), der er indrettet til fluidforbindelse 10 med et hjælpebelastningskredsløb (21), og et strømningsprioriterende ventilorgan (41), som er bevægeligt mellem en stil-ling, der tillader i hovedsagen ubegrænset strømning fra indløbsporten i den strømningsprioriterende ventil til prioriteringsudløbsporten, og en anden stilling, der tillader 15 i hovedsagen ubegrænset strømning fra indløbsporten til overløbsporten, hvorhos organer (43, 47) er indrettet til at tvinge det strømningsprioriterende ventilorgan (41) i retning mod den nævnte ene stilling, hvilke organer indbefatter et organ, som tilvejebringer fluidforbindelse med regula-20 torens belastningssignalport.

11. Regulator (17) til regulering af fluidstrømmen fra en trykkilde (11, 15) for fluid til et af fluidtryk styret apparat (19) og af den art, der har et hus (55) med en indløbsport (23) til tilslutning af fluidtrykkilden, en 25 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 arbejdsstilling (fig. 6), hvilket hus og ven-30 tilaggregat er indrettet til at samvirke til fastlæggelse af en hovedstrømningsvej (23, 103, 113R, 111R, 105R, 101R, 99, 51, 99, 101L, 105L, 111L, 115L, 107L, 19, 107R, 117R, 25), der danner forbindelse mellem indløbsporten og den > første styreport og mellem den anden styreport og returpor-35 ten, når ventilaggregatet står i den nævnte første arbejdsstilling, et fluidstyret organ (51) til at bibringe ventil- 23 DK 170199 B1 aggregatet en opfølgningsbevægelse proportional med volumenet af fluidumstrømmen gennem hovedstrømningsvejen og anbragt i serieforbindelse mellem indløbsporten og den første styreport i hovedstrømningsvejen, som indbefatter en første variabel 5 styredyse (121) anbragt mellem indløbsporten og det nævnte fluidstyrede organ og med sit minimale gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i den neutrale stilling, og et voksende gennemstrømningsareal, når vent il aggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, 10 hvorhos hovedstrømningsvejen indbefatter en anden variabel styredyse (123) anbragt mellem det fluidstyrede organ og den første styreport, og huset og ventilaggregatet samvirker til fastlæggelse afen fluidforstærkningsvej (87, 127, 113), parallelt med hovedstrømningsvejen, hvilken forstærkningsvej 15 er i fluidforbindelse med hovedstrømningsvejen på et første sted, der er beliggende mellem indløbsporten og den første variable styredyse, og på et andet sted, der er beliggende mellem det fluidstyrede organ og den første styreport, hvilken forstærkningsvej indbefatter en variabel forstærknings-20 dyse (129) med i hovedsagen intet gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet står i neutral stilling, og med voksende gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet forskydes fra den neutrale stilling mod den første arbejdsstilling, hvorhos hovedstrømningsvejens variable-styredyse (121) begynder at 25 åbne i det mindste samtidig med den variable forstærkningsdyse, når ventilaggregatet bevæger sig fra neutral stilling mod den første arbejdsstilling, og har maksimalt gennemstrømningsareal, når ventilaggregatet er forskudt fra den neutrale stilling til en maksimalt forskudt stilling (fig. 7), k e n-30 detegnet ved: (a) at forstærkningsvejen (87, 127, 113R) indbefatter organer (127, 113R) til at hindre fluidstrømning i forstærkningsvejen fra det fluidstyrede organ (51) gennem forstærkningsdysen (129) mod indløbs-35 porten (23), når ventilaggregatet (49) er forskudt fra den nævnte første arbejdsstilling (fig. 6) hen mod den maksimalt forskudte stilling (fig. 7).