FI100650B

FI100650B - Servoaggregaatti ajoneuvoja varten

Info

Publication number: FI100650B
Application number: FI924315A
Authority: FI
Inventors: Nils Erik Forsstroem; Staffan Lundgren
Original assignee: Kalmar Ind Sverige Ab
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-25
Publication date: 1998-01-30
Also published as: SE504084C2; FI924315A; NO923742L; EP0534332A1; SE9102795D0; SE9102795L; DE69230743D1; EP0534332B1; NO302806B1; DE69230743T2; FI924315A0; NO923742D0

Description

100650

Servoaggregaatti ajoneuvoja varten - Servoaggregat for fordon

Esillä olevan keksinnön kohteena on servoaggregaatti, jota käytetään tarvittaessa 5 määrätyssä yhteydessä tietyn elimen liikenopeuden ja servoaggregaatin virtauksen tämän nopeuden suhteen suoraan verrannollisen nopeuden välillä. Servoaggregaatti on muutoin tekniseltä kannalta katsottuna muodostettu siten, että kyseisen elimen asennon muutos johtaa vastaavaan muutokseen toimilaitteessa. Kyseinen elin voi käsittää ajoneuvon ohjauspyörän, ohjausvivun, syöstävän ja vastaavan ja toimieli-10 menä voi olla esim. ohjaussylinteri.

Sopivana esimerkkinä alasta, jolla keksinnön mukaista servoaggregaattia voidaan käyttää ja tekniikan tasosta kyseisellä alalla voidaan mainita ajoneuvon ohjausso-vellutus. Tällainen ohjaus käsittää yleensä servojäijestelmän, jossa paineöljy johde-15 taan kulkemaan letkujäijestelmän ja ohjausventtiilin kautta ohjaussylinteriin, joka saa aikaan auton ohjausratin kiertymistä vastaavan ohjauspyörien kiertymisen. Ratin ja ohjauspyörien kiertymisen välisen yhteyden määrittää ohjausventtiilin mitoitus, ohjaussylinterin iskunpituus jne. Rattia on esim. kierrettävä alkuasennosta, jossa ohjauspyörät ovat ajoneuvon pituusakselin suuntaisia, ± 2 kierrosta ohjaus-20 pyörien kiertämiseksi yhdessä suunnassa olevasta maksimiasennosta toisessa suunnassa olevaan maksimiasentoon.

Servojärjestelmässä sähkökäyttöisiä ajoneuvoja varten käyttää tekniikan nykyisen tason mukaisesti ajoneuvon akku ilman säätötoimenpiteitä sähkömoottoria, johon 25 on kytketty hydraulipumppu. Tämä merkitsee sitä, että moottorin ja pumpun kierrosluvun määrittää tämän akun jännite ja todellinen kuormitus, jota vastaan pumpun on toimittava. Jos kuormitusmuutokset jätetään huomioonottamatta, merkitsee tämä sitä, että tulokseksi saadaan käytännöllisesti katsoen vakiosuuruinen hydraulinen virtaus riippumatta siitä, onko rattia ja pyöriä kierrettävä vai ei. Rattikulman 30 ollessa suuruudeltaan vakio tulee tällöin vakiovirtaus kiertämään pumpun ja ajoneuvon öljysäiliön kautta ilman mitään hyödyllistä vaikutusta. Kun rattia kierretään ajoneuvon kääntämiseksi, vaikutetaan ohjaustangossa olevaan ohjaus venttiiliin siten, että sisäinen mäntäluisti sulkee paineöljyn vapaan virtauksen ja johtaa viilaavan öljyn mittauspumpun jommallekummalle sivulle. Koska mittauspumpun syöttä-35 mä öljymäärä on vakio, sen roottori siirtää pyöriessään tarkasti mitatun öljymäärän ohjaussylinteriin. Mittauspumpun roottori on kiinnitetty ohjausventtiilissä olevaan ulkoiseen mäntäluistiin, minkä johdosta roottorin pyöriessä myös ulkoinen mäntä-luisti joutuu kiertoliikkeeseen. Kun roottori on kiertänyt yhtä paljon kuin ratti, sul- 2 100650 kee mäntäluisti mittauspumppuun tulevan öljyn virtauksen. Tällä tavoin saadaan tulokseksi nestemäärä, joka vastaa erittäin tarkasti ratin kiertoa. Mäntäluisti ohjaa ohjaussylinteristä tulevan palautusöljyn omien kanavien kautta takaisin öljysäiliöön.

5 Tällaisen ohjaus- ja servojärjestelmän käyttö edellyttää, että pyörien kiertonopeus on aina sama huolimatta ratin kierron suuruudesta. Kiertonopeuden määrittää kyseisten osien mitoitus. Koska hydraulipumppu toimii aina enemmän tai vähemmän vakiosuuruisella kierrosluvulla, tämä menetelmä aiheuttaa lisäksi suuria tehohäviöi-10 tä ja akun kapasiteetin tyhjentymistä, minkä seurauksena varausten, tarkastusten jne. välinen aika lyhenee.

Käyttöön liittyvien näkökohtien mukaisesti olisi toivottavaa saada käyttöön ohjausmenetelmä, joka saa aikaan ratin kiertonopeutta vastaavan pyöräkiertonopeuden.

15 Tämä johtuu siitä, että itse ajoneuvoa on toisinaan voitava kääntää sekä nopeasti että pienellä kääntösäteellä. Ajoneuvon ei tietenkään tarvitse olla sähkökäyttöinen keksinnön mukaisen servoaggregaatin käyttöä varten.

Kun rattia kierretään ohjauspyörien kiertoliikkeen aikaansaamiseksi tai ohjausvipua 20 työnnetään männän suoraviivaisen liikkeen aiheuttamiseksi, syntyy edellä selostetun tekniikan tason mukaisesti tarve tietyn virtausmäärän syöttämiseen ohjausvent-tiiliin, jolloin pyörien kiertyminen vastaa ratin kiertymistä tai vastaavasti männän siirtyminen vastaa ohjausvivun asennon muutosta. Jos nyt tämä virtaus syötetään vakionopeudella, tapahtuu pyörien kiertoliike ja vastaavasti männän suoraviivainen 25 liike vakionopeudella.

Keksinnön mukaisesti voidaan lisäksi muodostaa määrätty yhteys ratin ja pyörien kierron välille ja myös saada nämä kierrot tapahtumaan kiertonopeudella, joka on sama kuin ratin kiertonopeus tai vastaavasti ohjausvivun muutosnopeus. Eräänä 30 edellytyksenä tähän on se, että tämä kiertonopeus tai suoraviivainen nopeus tunnetaan. Käyttämällä nopeusanturia rattitangossa ja muuntamalla tällä tavoin saatu no-peusarvo pumppumoottorin kierrosluvun säätöä varten tarkoitetuksi pitoarvoksi, tulee ohjausventtiiliin syötetyn virtauksen nopeus ratin kiertonopeuden mukaiseksi. Kierrosluvun säädön tosiarvo voidaan saada tavanomaisella tavalla moottorin tai 35 hydraulipumppuun kytketyn nopeusanturin avulla. Käyttämällä nopeusanturia oh-jausvivussa voidaan vastaavaa säätöä soveltaa myös tässä yhteydessä.

3 100650

Keksintöä ei tarvitse, kuten edellä on mainittu, välttämättä käyttää ratin tai ohjaus-vivun liikkeen yhteydessä. Keksinnön mukaista periaatetta voidaan aina käyttää kysymyksen ollessa määrätystä yhteydestä jonkin toimielimen liikenopeuden ja sen suhteen verrannollisen virtausnopeuden välisestä suhteesta.

5

Periaatteessa olisi hydraulipumpun voitava olla lepotilassa vakiosuuruisen ratin-käännön yhteydessä. Pumppumoottorin käynnistyksen ja kiihdytyksen yhteydessä aina syntyvän jättämän välttämiseksi antaa kierroslukusäätö vakio suuruisenkin ratinkäännön yhteydessä kierrosluvun määrätyn tosiarvon, joka vastaa alhaisinta 10 tyhjäkäyntikierroslukua.

Keksinnön mukainen menetelmä saa aikaan suuren energiasäästön, koska hydrauli-pumppu käy suuruudeltaan vakion ratinkäännön yhteydessä vain tyhjäkäyntikier-rosluvulla. Tämä merkitsee yhä pitempää ajoaikaa varausten välillä ja vastaavasti 15 lyhyempää varausaikaa. Keksinnön mukainen ajotapa vähentää myös olennaisesti liikkuvien ja kiertävien osien kulutusta. Säätelyn alainen kierrosluku merkitsee myös sitä, että virtaus tulee aina samaksi määrätyn kiertonopeuden yhteydessä kuormituksesta ja akkujännitteestä riippumatta.

20 Keksinnön mukaisen servoaggregaatin käytön yksinkertaiseksi ja havainnolliseksi esittämiseksi selostetaan seuraavassa eräs sovellutusmuoto, jonka yhteydessä ser-voaggregaattia käytetään ajoneuvon ohjaukseen oheisen kuvion mukaisella tavalla. Rattia 1 kierrettäessä saadaan anturin 2 välityksellä kiertonopeuden mittausarvo. Anturina voi toimia esim. induktiivinen anturi, joka synnyttää kiertonopeutta vas-25 taavalla taajuudella varustetun pulssisarjan. Saatu mittausarvo muunnetaan mittaus-muuntimessa 3 sopivaksi pitoarvosignaaliksi npjt0 moottorin 4 avulla kierrosluku-säädettyä hydraulipumppua 5 varten. Kierrosluvun säätölaite käsittää muutoin mit-tauselimen 6, joka antaa säädön tosiarvon ntosj. Pito- ja tosiarvo syötetään kierros-lukusäätimeen 7, joka ohjaa moottorin toimielimen 8 toimintaa. Energialähteenä 30 moottorin käyttöä varten on sopivimmin ajoneuvon sähköakku 9. Toimielimen ohjauksen toteuttaminen on sinänsä samantekevää ja voi tapahtua usealla eri tavalla. Eräs sopiva tapa on käyttää toimielimenä pulssileveyden suhteen moduloitua transistoreilla varustettua ohjauslaitetta.

35 Kuviossa näkyy myös yksinkertaistettu virtauskaavio hydraulijärjestelmää varten. Ajettaessa vakiosuuruisella ratinkäännöllä, so. kun muutosnopeus on nolla, moottori käy pienimmällä tyhjäkäyntikierrosluvulla, joka vastaan arvoa Πρ^οπ^, joka voidaan esim. muodostaa mittausmuuntimen 3 avulla valmiiksi ratin kiertämistä 4 100650 varten. Tällöin syötetty öljy siirretään ylivirtausventtiilin 10 kautta takaisin öljysäiliöön 11. Ratinkäännön muuttuessa saadaan nopeusanturista 2 kierrosluvun pito-arvo pumppumoottoria 4 varten, joka öljysäiliön, hydraulipumpun ja rattitangon 13 ohjausventtiilin 12 välityksellä syöttää ohjaussylinteriin 14 tarvittavan paineöljyn 5 tämän sylinterin männän siirtämiseksi riittävässä määrässä pyöräkierron tekemiseksi rattikierron mukaiseksi. Ohjaussylinterin männän siirron yhteydessä virtaa siis tietty määrä öljyä männän yhdelle puolelle, vastaavan öljymäärän virratessa taas ulos männän toiselta puolelta, jolloin tämä öljymäärä johdetaan takaisin ohjaus-venttiilin kautta öljysäiliöön 12.

Claims

100650

1. Servoaggregaatti ajoneuvoja varten määrätyn yhteyden muodostamiseksi elimen (1) liikenopeuden ja servoaggregaatin virtauksen nopeuden välille, tämän 5 servoaggregaatin muodostaessa muutoin suoraan verrannollisen yhteyden elimen asennon muutoksen ja servoaggregaatin toimilaitteen (14) välillä, tämän servo-aggregaatin sisältäessä sähkömoottoriin (4) kytketyn hydraulipumpun (5), joka ohjausventtiilin (12) välityksellä syöttää toimielimeen virtauksen, joka tarvitaan elimen suhteen suoraan verrannollisen liikkeen aikaansaamiseksi toimielimessä, tun-10 nettu siitä, että tämä elin on varustettu liikenopeusanturilla (2), jonka mittausarvo ilmoittaa nopeuden pitoarvon npit0 sähkömoottorin suljetussa kierroslukusäädössä, jolloin sähkömoottoriin liitetty hydraulipumppu johtaa ohjausventtiilin kautta toimilaitteeseen virtauksen, jonka nopeus vastaa elimen liikenopeutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen servoaggregaatti ajoneuvoja varten määrätyn yhteyden muodostamiseksi elimen (1) liikenopeuden ja servoaggregaatin virtauksen välille, tunnettu siitä, että elin (1) käsittää ajoneuvon ohjausratin ja että toimilaite (14) käsittää ohjaussylinterin ajoneuvojen ohjauspyöriä varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen servoaggregaatti ajoneuvoja varten määrätyn yhteyden muodostamiseksi elimen (1) liikenopeuden ja servoaggregaatin virtauksen välille, tunnettu siitä, että elin (1) käsittää ohjausvivun.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen servoaggregaatti ajoneuvoja varten määrätyn 25 yhteyden muodostamiseksi elimen (1) liikenopeuden ja servoaggregaatin virtauksen välille, tunnettu siitä, että ajoneuvo on sähkökäyttöinen.