NO302806B1 - Servoaggregat for kjöretöy - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et servoaggregat som kommer til anvendelse når man trenger et entydig samband mellom et organs bevegelseshastighet og en proporsjonal hastighet i servoaggregatets strøm. Servoaggregatet er for øvrig ifølge teknikkens stand utformet slik at en stillingsforandring i organet resulterer i en proporsjonal endring i en utøvende anordning. Vedkommende organ kan være rattet på et kjøretøy, en spak, skyttel eller liknende, og den utøvende anordning kan være en styresylinder.

Som et eksempel på et område der et servoaggregat ifølge oppfinnelsen kan komme til anvendelse samt teknikkens stand innenfor vedkommende område, kan nevnes en anvendelse ved styring av et kjøretøy. En slik styring omfatter som regel et servosystem der trykkolje via et slangesystem og en styreventil føres til en styresylinder som får i stand en vridning av styrehjulene som tilsvarer rattvridningen. Sambandet mellom rattets vridning og styreh julenes vridning bestemmes av styreven-tilens dimensjonering, styresylinderens slaglengde m.m. Som et eksempel kan rattet fra en utgangsstilling med styrehjulene parallelle med kjøretøyets lengdeakse, måtte vris +/- 2 omdrei-ninger for at styrehjulene skal vri seg fra maksimumstilstand i en retning til maksimumstilstand i den andre retning.

I et servosystem for elektrisk drevne kjøretøyer ifølge teknikkens stand driver kjøretøyets batteri uregulert en elektrisk motor sammenkoplet med en hydraulisk pumpe. Dette innebærer at motorens og pumpenes turtall bestemmes av batteriets spenning og den aktuelle last som pumpen må virke mot. Hvis man ser bort fra belastningsvariasjonene, innebærer dette en praktisk talt konstant hydraulisk strøm, uavhengig av om rattet og hjulene skal vris eller ikke. Ved konstant rattvinkel vil dermed den konstante strømmen sirkulere via pumpen og kjøretøyets olje-beholder uten å gjøre noen nytte. Når rattet vris for å svinge kjøretøyet, påvirkes en styreventil på rattstangen på en slik måte at en indre glider stenger av trykkoljens frie løp og fører den innstrømmende oljen til den ene eller den andre siden av en målepumpe. Etter som mengden av olje som målepumpen mater frem er konstant, transporterer dens rotor når den roterer en nøye utmålt oljemengde til styresylinderen. Målepumpens rotor er festet til en ytre rundglider på styreventilen, hvilket medfører at når rotoren roterer, vil også den ytre rundglider rotere. Når rotoren har rotert like meget som rattet, vil rundglideren stenge av oljestrømmen til målepumpen. På denne måte får man meget nøyaktig bestemt den væskemengde som tilsvarer rattvridningen. Returoljen som kommer fra styresylinderen styres av rundglideren via egne kanaler tilbake til oljebeholderen.

Et slik styre- og servosystem innebærer at hjulenes vridningshastighet alltid er den sammen, uavhengig av hvor stort rattutslaget er. Vridningshastigheten bestemmes av delenes dimensjonering. På grunn av at den hydrauliske pumpen alltid går med et mer eller mindre konstant turtall, innebærer dessuten denne fremgangsmåten store effekttap og tapping av batteriets kapasitet, med redusert tid mellom oppladninger, tilsyn m.m. som følge.

Fra et kj ørestandpunkt skulle det være ønskelig å ha en styremåte som gir en hjulvridningshastighet tilsvarende rattets vridningshastighet. Dette er fordi aktuelle kjøretøyer i blant trenger å kunne svinge både raskt og med liten svingradius. Kjøretøyet behøver selvfølgelig ikke å være elektrisk drevet for at et servoaggregat ifølge oppfinnelsen skal komme til anvendelse.

Når et ratt vris for å frembringe en vribevegelse i styrehjul eller en spak skyves for å frembringe en lineær bevegelse i et stempel, oppstår det ifølge den beskrevne teknikkens stand et behov for en viss mengde strøm som skal tilføres en styreventil for at hjulenes vridning tilsvarer rattets vridning, respektivt en forskyvning av stemplet som tilsvarer endringen i spakens stilling. Hvis denne beskrevne strøm tilføres med en konstant hastighet, vil vribevegelsen i hjulene eller den lineære bevegelsen i stemplet skje med konstant hastighet.

Ifølge oppfinnelsen kan man foruten å ha et gitt samband mellom rattets vridning og hjulenes vridning også få dette til å skje med en vridningshastighet som tilsvarer rattets vridningshastighet respektivt en spaks endringshastighet. En forutsetning for dette er at vridningshastigheten eller den lineære hastigheten er kjent. Gjennom å påføre en vridnings-hastighetsgiver på rattstangen og la den således oppnådde hastighetsverdi omvandles til en utgangsverdi for en turtallsregulering av pumpemotoren, vil hastigheten til den strøm som tilføres styreventilen være i overensstemmelse med rattets vridningshastighet. Turtallsreguleringens egenverdi kan oppnås på konvensjonell måte ved en hastighetsgiver tilkoplet motoren eller hydraulikkpumpen. Ved å påføre en hastighetsgiver på spaken kan tilsvarende regulering komme til anvendelse også her.

De foran nevnte fordeler og fortrinn oppnås med servoaggregatet ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Oppfinnelsen trenger, som antydet ovenfor, ikke nødvendigvis å være forbundet med en ratt- eller spakbevegelse. Prinsippet kan alltid komme til anvendelse hvor man har behov for et entydig samband mellom et organs bevegelseshastighet og en proporsjonal strømhastighet.

I prinsippet skulle hydraulikkpumpen ved konstant rattutslag kunne være stillestående. For å unngå den ettersleping som alltid oppstår ved start og akselerasjon av pumpemotoren, gis turtallreguleringen, også ved konstant rattutslag, et visst referanseturtall som tilsvarer et minste tomgangsturtall.

En utførelse ifølge oppfinnelsen vil innebære en stor energibesparelse, siden hydraulikkpumpen ved konstant rattutslag bare kommer til å gå med tomgangsturtallet, dette innebærer en enda lenger kjøretid mellom ladninger, og kortere ladningstid. En kjøremåte ifølge oppfinnelsen innebærer også at slitasjen på bevegelige og roterende deler blir vesentlig mindre. Det regulerte turtallet innebærer også at strømmen ved en viss vridningshastighet alltid blir den samme, uavhengig av belastning og batterispenning.

For på en enkel og oversiktlig måte å vise hvordan et servoaggregat ifølge oppfinnelsen kan utnyttes, skal det beskrives en utførelsesform der servoaggregatet benyttes til styring av et kjøretøy, ifølge den vedheftede figur. Når man vrir på rattet 1, oppnår man via en giver 2 et mål for vridningshastigheten. Giveren kan for eksempel være en induktiv giver som frembringer et pulstog med en frekvens som tilsvarer vridningshastigheten. Den oppnådde måleverdi omvandles i en måle-omvandler 3 til et passende utgangssignal nb?Srfor en hydraulikk-pumpe 5 som er turtallsregulert med en motor 4. Tur- tallsreguleringen omfatter for øvrig et måleorgan 6 for å avgi reguleringens egenverdi nær. Referanse og egenverdiene tilføres en turtallsregulator 7 som styrer det utøvende organet 8 for motoren. Som energikilde for driving av motoren kan man benytte kjøretøyets elektriske batteri 9. Hvordan styringen via det utøvende organ skjer er i og for seg likegyldig, og kan skje på et flertall ulike måter. En nærliggende metode er å la det utøvende organ bestå av en pulsbreddemodulert transistorisert styreinnretning.

Et forenklet strømningsskjema for hydraulikksystemet fremgår også av figuren. Når man kjører med konstant rattutslag, dvs når endringshastigheten er null, går motoren med det minste tomgangsturtall tilsvarende et<n>børnin som for eksempel kan frembringes av måleomvandleren 3 for å være klar når rattet skal vris, den oljen som dermed mates frem føres via en overstrømsven-til 10 tilbake til oljetanken 11. Ved endring av rattutslaget oppnår man fra hastighetsgiveren 2 en turtallsreferanseverdi for pumpemotoren 4, som via oljetanken, hydraulikkpumpen og en styreventil 12 på rattstangen 13 skal forsyne styresylinderen 14 med nødvendig trykkolje for forflytning av dens stempel så meget som nødvendig for at hjulvridningen skal tilsvare rattvridningen. Ved forflytning av styresylinderens stempel vil således en viss mengde olje flyte til den ene siden av stemplet og en tilsvarende mengde olje vil føres ut fra stemplets andre side, og via styreventilen føres tilbake til oljetanken 12.

Claims (4)

1. Servoaggregat for et kjøretøy, innrettet til å kople et organs (1) bevegelseshastighet entydig til strømningshas-tigheten i aggregatet, hvor aggregatet har proporsjonal samband mellom en stillingsendring av organet og servoaggregatets utøvende anordning (14), og hvor servoaggregatet omfatter en hydraulisk pumpe (5) som er koplet til en elektrisk motor (4) og som via en styreventil (12) tilfører den utøvende anordning (14) den strøm som er nødvendig for å oppnå en bevegelse av den

utøvende anordning som er proporsjonal med organets bevegelse, KARAKTERISERT VED at en hastighetsgiver (2) er innrettet til å registrere organets bevegelseshastighet hvis måleverdi utgjør en hastighetsbørverdi i en turtallsreguleringskrets for motoren (4), og at hydraulikkpumpen (5) som er tilkoplet motoren, avgir en strøm til den utøvende anordning med en hastighet som tilsvarer organets bevegelseshastighet via styreventilen (12).

2. Servoaggregat ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at organet (1) er et ratt.

3. Servoaggregat ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at organet (1) er en spak.

4. Servoaggregat ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at den utøvende anordning (14) er en styresylinder for kjøretøyets styrehjul.