Serwomechanizm hydrauliczny, zwlaszcza do sterowania pojazdów ladowych i podobnych maszyn ruchomych i Przedmiotem wynalazku jest serwomechanizm hydrauliczny, zwlaszcza do sterowania pojazdów ladowych i podobnych maszyn ruchomych, który jest uruchamiany mechanicznie lub hydraulicznie za pomoca kola kierowniczego i w którym sila 5 oporu wytworzona przez kola jezdne jest przeno¬ szona na kolo kierownicze.Znane sa urzadzenia, w których sila uruchamia¬ jaca na kole kierowniczym jest zalezna od sily oporu sterowanych kól jezdnych. 10 Polaczenie takie zwieksza 'kontakt kierowcy z po¬ jazdem zwlaszcza przy trudnych warunkach jazdy, gdy wymagana jest wieksza czulosc sterowania i wieksze bezpieczenstwo sterowania.W tych znanych rozwiazaniach serwosterowania 15 sila oporu wywieranego przez kola jezdne wzrasta tylko stopniowo jednak w szerokim zakresie im¬ pulsów oporowych róznej intensywnosci.W innych znanych ukladach serwosterowania me¬ chanizm sterowania kól jezdnych reaguje tylko na 20 mniejsze impulsy oporowe, które wystepuja naj¬ czesciej podczas ruchu, mianowicie przez postepo¬ we wzrosty oporu na kole kierowniczym, przy czym na wieksze i odosobnione impulsy oporowe nie reaguje. Ma to na celu, by mniejsze sily oporu 25 byly przenoszone na kolo kierownicze w sposób ciagly, na przyklad podczas jazdy w kolumnie sa¬ mochodów, gdy kierunek jest zmieniany rzadko.Nie jest to wada w pojazdach, które sa uzywane wylacznie na prostych i wygodnych nawierzch- 30 niach, jednak rozwiazanie takie jest niedogodne w przypadku ciezkich pojazdów terenowych, poniewaz wszystkie male impulsy oporowe sa stale przeno¬ szone na uklad kierowniczy i mecza kierowce. W takich warunkach rozwiazanie takie nie daje po¬ lepszenia sterowania pojazdu, co stanowi zasadni¬ cza wade tego rozwiazania. Ponadto w takim ukla¬ dzie sterowania suwak sterowniczy lub jego tlok sa poddane dzialaniu znacznych sil hydromecha- nicznych, które w przypadku braku kompensacji przez przeciwsily, powoduja chwiejnosc mechaniz¬ mu sterujacego a przez to i calego ukladu serwo¬ sterowania. Wada jest równiez to, ze dla konkret¬ nego zastosowania uzywa sie specjalnych serwome¬ chanizmów, za pomoca których tlumione sa nie¬ pozadane sily oporu tak, ze na kolo kierownicze nie przenoszony jest zaden opór. Rozwiazanie takie zmniejsza czulosc sterowania i bezpieczenstwo ste¬ rowania pojazdem przy wiekszych predkosciach jazdy. Wady takie ma równiez inne rozwiazanie wedlug którego, hydrauliczny obwód sterowania jest oddzielony od hydraulicznego obwodu robocze¬ go i dziala niezaleznie, pomimo, ze taki dwuobwo- dowy uklad nadaje sie szczególnie do ciezkich po¬ jazdów terenowych.Wszystkie opisane wady zostaly usuniete we¬ dlug wynalazku w ten sposób, ze obie komory opo¬ rowe serwomechanizmu sa zamiennie przylaczalne i odlaczalne od kanalów uzytkowych suwaka ste¬ rowniczego, przy czym przy ustawieniu suwaka 69 6653 sterowniczego w srodkowe polozenie polaczenie po¬ miedzy komorami oporowymi i kanalami uzytkowy¬ mi jest przerwane na skutek czego efekt sil oporu kól jezdnych nie moze byc przeniesiony na tlok su¬ waka sterowniczego i dalej na kolo sterownicze.Przy przestawieniu tloka w jedno z jego polozen zewnetrznych jedna z komór oporowych zostaje polaczona z jej kanalem uzytkowym, na skutek czego impulsy oporowe sa przenoszone na kolo kierownicze. Nalezy przy tym zauwazyc, ze sila oporu dziala zawsze na punkt srodkowy tloka przez co ruch suwaka sterowniczego nalezacego do ser¬ womechanizmu jest stabilizowany. Jest to szcze¬ gólnie wazne dla ciezkich pojazdów terenowych, w których suwak sterowniczy jest bardzo obciazo¬ ny i stabilizowanie go jest niezbedne dla skutecz¬ nego dzialania serwomechanizmu.Konstrukcja serwomechanizmu hydraulicznego posiadajacego suwak sterowniczy uruchamiany hy¬ draulicznie lub mechanicznie przez kolo kierow¬ nicze, wedlug wynalazku polega na tym, ze kanaly oporowe i kanaly uzytkowe utworzone w suwaku sterowniczym sa w polozeniu spoczynkowym ser¬ womechanizmu rozlaczone a w polozeniu przesu¬ niecia tloka w prawo kanal oporowy jest pola¬ czony z lewym kanalem uzytkowym a w lewym polozeniu tloka prawy kanal oporowy jest podla¬ czony z lewym kanalem uzytkowym.Przedmiot wynalazku jest przykladowo opisany na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia serwomechanizm hydrauliczny w polozeniu spoczynkowym, przy czym komory oporowe utwo¬ rzone w przykrywach suwaka sterowniczego sa po¬ laczone z kanalami oporowymi uchodzacymi do kanalu doprowadzeniowego, fig. 2 przedstawia serwomechanizm z komorami oporowymi, które sa utworzone wewnatrz tloka za pomoca kanalów oporowych i rozgalezionych tloków oporowych, fig. 3 przedstawia inny przyklad wykonania tloków oporowych, których przesuw jest ograniczony przez czopy osadzone w otworach tloków oporowych, a fig. 4 przedstawia serwomechanizm hydrauliczny wyposazony w pompe i posiadajacy równiez ko¬ mory oporowe, które sa utworzone wewnatrz tloka przez komory oporowe i tloki oporowe, przy czym przesuw tloków oporowych jest ograniczony za po¬ moca pierscienia na tloku oporowym.Serwomechanizm hydrauliczny przedstawiony na fig. 1 sklada sie z suwaka sterowniczego 1, w któ¬ rego korpusie 2 ulozyskowany jest tlok 3. Tlok 3 jest zaopatrzony w kolnierzowe pierscienie 4, 5, 5', 6, 6'. Korpus 2 jest zamkniety przykrywkami 7, 7'.W tloku 3 wykonane sa srodkowe wyciecia obwo¬ dowe 8, 8' i zewnetrzne wyciecia obwodowe 9, 9'.Korpus 2 ma ponadto kanaly doprowadzajace 10, 10', które sa polaczone przewodami 11, 11' z pom¬ pami 12, 12', kanaly powrotne 13, 13', które maja ujscie w kanal zbiorczy 14 a ten za pomoca prze¬ wodu powrotnego 15 jest polaczony ze zbiornikiem 16 oraz kanaly uzytkowe 17, 17', które polaczone sa za pomoca przewodów 18, 18' z silownikiem 19, w którym znajduje sie tlok 20.Tlok 20 jest sprzezony z przedstawionym mecha¬ nizmem sterowniczym. W przykrywach 7, 7' wy¬ konane sa kanaly isterownicze 21, 21', które za po- 69 665 4 moca galezi sterowniczych 22, 22' polaczone sa z przyrzadem pomiarowym 23 uruchamianym przez kolo kierownicze. Kanal doprowadzajacy 25, który wykonany jest w korpusie 2, zaopatrzony jest w 5 zawory zwrotne 26, 26'.Kolnierzowe pierscienie 6, 6' posiadaja szczeliny 27, 27', pierscien 5 posiada szczeliny 28, 28' a piers¬ cien 5' posiada szczeliny 29, 29'.W srodkowym, pokazanym polozeniu suwaka ste¬ lo rowniczego kanaly doprowadzajace 10, 10' polaczo¬ ne sa z zewnetrznymi wycieciami obwodowymi 9, 9', przy czym polaczenie kanalów uzytkowych 17, 17' z kanalem doprowadzeniowym 25 jest przerwa¬ ne za pomoca pierscienia kolnierzowego 4. Wyko- 15 nane w przykrywach 7, 7' komory oporowe 30, 30' sa zamkniete zwezonymi czesciami tloka 3, który ma kanaly oporowe 31, 31'. Komora oporowa 30 jest polaczona z kanalem oporowym 31 a komora oporowa 30' z kanalem oporowym 31'. Oba kana- 20 ly oporowe 31, 31' maja ujscie w kanale doprowa¬ dzeniowym 25 przy jego obwodzie. Przykrywy 7, 7' zaopatrzone sa w sprezyny wewnetrzne 32, 32' i w podkladki 33, 33', które sa umieszczone pomiedzy powierzchniami czolowymi pierscieni kolnierzowych 25 6, 6' tloka a korpusem 2.Do zasilania lub zasilania dodatkowego galezi sterowniczych 22, 22' sluza kanaly 34, 34', które sa polaczone z kanalami powrotnymi 13, 13' i sa zao¬ patrzone w zawory zwrotne 35, 35', usytuowane w 30 przykrywach 7, 7'.W przypadku gdy serwomechanizm jest wyko¬ nany ze sprzezeniem zwrotnym, z silownikiem 19, kolami sterowanymi lub z osia sterowana sprze¬ zony jest hydrauliczny przyrzad pomiarowy 36 od- 35 plywu, który swymi komorami roboczymi jest do¬ laczony do galezi sterowniczych 22, 22' tak jak to pokazano linia przerywana na fig. 1. Na fig. 1 wymieniony przyrzad pomiarowy 36 jest przedsta¬ wiony przykladowo jako hydrauliczny silownik z 40 dwoma tloczyskami.Na fig. 2 przedstawiono inne rozwiazanie serwo¬ mechanizmu wedlug wynalazku, który sklada sie z komór oporowych 37, 37', wykonanych w pustej przestrzeni tloka 3, przy czym w komorach tych 45 umieszczone sa przesuwnie tloki oporowe 38, 38'.Komory oporowe 37, 37' sa polaczone z kanalami oporowymi 31, 31', które przez odgalezienia 39, 39' sa polaczone z kanalami powrotnymi 13, 13', przy czym drugie odgalezienia 40, 40' tych kanalów opo- 50 rowych 31, 31' zamkniete sa przez, korpus 2 w po¬ blizu kanalów uzytkowych 17, 17'.W przykladzie wykonania z fag. 3 tloki oporo¬ we 38, 38' sa za pomoca czopów oporowych 41, 41' i plaskich podkladek 42, 42' zamocowane na spre- 55 zynach 43, 43' a swymi koncami zewnetrznymi wchodza w przestrzenie 44, 44' wykonane w przy¬ krywach 7, 7'. Posuw tloków oporowych 38, 38' odbywa sie przez czopy 45, 45', które sa polaczone sztywno z tlokiem 3 i które sa luzno pasowane w 60 owalne szczeliny wykonane w tlokach oporowych 38, 38'.Na fig. 4 pokazano serwomechanizm wedlug wy¬ nalazku, który ma tylko jedna pojedyncza pompe i który przy ograniczonym posuwie tloków oporo- 65 wych 38, 38' jest wykonany tak, ze w pustej prze-69 665 strzeni tloka 3 osadzone sa pierscienie oporowe 47, 47' i pierscienie 48, 48'. Inna róznica pomiedzy tym rozwiazaniem a rozwiazaniami omówionymi po¬ przednio polega na tym, ze w tym przypadku nie ma sprezyn wewnetrznych a ich role spelniaja sprezyny 43, 43'. Poszczególne mozliwosci wykona¬ nia moga byc oczywiscie ze soba korzystnie laczo¬ ne, na przyklad w wykonaniu z fig. 3 lub 4 mozna zastosowac rozgalezienie kanalów oporowych 31, 31' a w rozwiazaniu z fig. 3 mozna zastosowac spre¬ zyny 32, 32' innego typu.Serwomechanizm z fig. 1 dziala w nastepujacy sposób. Gdy mechanizm jest w polozeniu spoczyn¬ kowym tlok 3 przyjmuje w korpusie 2 polozenie srodkowe, pokazane na rysunku i jest w tym po¬ lozeniu utrzymywany za pomoca sprezyn 32, 32'.W tym polozeniu tlok 3 zamyka kanal doprowa¬ dzeniowy 25 i oba kanaly uzytkowe 17, 17', przy czym zewnetrzne wyciecia obwodowe 9, 9' tloka 3 lacza kanaly doprowadzajace 10, 10' z kanalami powrotnymi 1% 13'. Olej dostarczany pod cisnie¬ niem z pomp 12, 12' przeplywa przez kanaly do¬ prowadzajace 10, 10' i przez zewnetrzne wyciecia obwodowe 9, 9' tloka 3 w kanaly powrotne 13, 13' i powraca przez kanal zbiorczy 14 i przewód po¬ wrotny 15 do zbiornika. Przy skrecaniu w prawo gdy kolo kierownicze 24 jest obrócone w prawo, przyrzad pomiarowy 23 zasysa olej z galezi ste¬ rowniczej 22' i tloczy go przez galaz sterownicza 22 w kanal sterowniczy 21 utworzony w przykrywie 7.Olej dziala na lewe czolo kolnierzowego pierscie¬ nia 6 i przesuwa je wbrew dzialaniu sprezyny 32' na prawo. Na skutek tego srodkowe wyciecie ob¬ wodowe 8 tloka 3 laczy kanal uzytkowy 17 z ka¬ nalem doprowadzeniowym 25 a srodkowe wyciecie ozwodowe 8' laczy kanal uzytkowy 17' z kanalem powrotnym 13'. Równoczesnie na skutek przesu¬ niecia tloka 3 zostaje otworzony kanal oporowy 31' a zamkniety kanal oporowy 31.Cisnienie oleju doplywajacego z kanalu uzytko¬ wego 17 lub z kanalu doprowadzeniowego 25, które jest proporcjonalne do oporu stawianego przez kola jezdne lub przez os sterowana, jest przekazywane przez kanal oporowy 31' do komory oporowej 30' gdzie oddzialywuje na koncowa czesc tloka 3 i zwieksza jego opór w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwu. Reakcja ta jest przenoszona za pomoca obwodu sterowania i za pomoca hydra¬ ulicznego przyrzadu pomiarowego 23 albo bezpo¬ srednio przez urzadzenie kinematyczne na kolo kierownicze, przez co uzyskuje sie wieksze opory podczas skrecania. Dzieki temu sila sterowania na kole kierowniczym 24 jest proporcjonalna do wiel¬ kosci powierzchni zwezonej czesci koncowej tloka 3 i do oporu sterowanych -kól jezdnych wzglednie osi sterowanej. Przesuniety tlok 3 przerywa polacze¬ nia kanalów doprowadzajacych 10, 10' z kanalami powrotnymi 13, 13', przez co zostaje podniesione cisnienie w kanalach doprowadzajacych 10, 10'. W przypadku gdy cisnienie w kanale doprowadzaja¬ cym 10 lub 10' jest równe w lewej komorze si¬ lownika jeden z zaworów zwrotnych 26, 26' zostaje otworzony i olej doplywa z pompy 12 lub 12' do kanalu doprowadzeniowego 25. Nastepnie olej zo¬ staje doprowadzony przez wewnetrzne wyciecie obwodowe 8, kanal uzytkowy 17 i przewód cisnie¬ niowy 18 do lewej komory silownika 19 i porusza jego tlok 20 w prawo. Z prawej komory silownika 19 pewna ilosc oleju zostaje wypchniete tlokiem 20 5 przez obwód 18', kanal uzytkowy 17, srodkowe wy¬ ciecie obwodowe 8', kanal powrotny 13/, kanal zbiorczy 14 oraz przewód powrotny 15 do zbiorni¬ ka 16. Podczas ruchu tloka 20 w prawo, na sku¬ tek tego ruchu, kinematyczny mechanizm sterow- io niczy wraz ze sterowanymi kolami jezdnymi lub z osia sterowana porusza sie równiez w prawo.Jesli suwak sterowniczy nie jest wyposazony w sprzezenie zwrotne, kola jezdne sa odchylane w zadanym kierunku tak dlugo jak dlugo trwa im- 15 puls wytworzony przez kolo sterownicze. W prze¬ ciwnym przypadku, gdy serwosystem posiada su¬ wak sterowniczy wyposazony w sprzezenie zwrotne (jak pokazano na fig. 1—4 linia przerywana), ruchy wykonane przez sterowane kola jezdne sa prze- 20 noszone na hydrauliczny przyrzad 36, który odpro¬ wadza przy skrecaniu w prawo olej z przewodu sterowniczego 22', na skutek czego impuls steru¬ jacy zostaje skasowany i tlok 3 jest za pomoca sprezyny 32' przesuwany ponownie w srodkowe 25 polozenie.Skrecanie w lewo odbywa sie w taki sam sposób jak juz omówiono przy opisywaniu skrecania w prawo.Serwomechanizm hydrauliczny z fig. 2 dziala w 30 podobny sposób. Podczas skrecania w prawo kolo kierownicze 24 zostaje przekrecone w prawo i tlok 3 w opisany juz sposób zostaje przesuniety w prawe polozenie, na skutek czego kanal doprowadzeniowy 25 zostaje polaczony z kanalem uzytkowym 17 a 35 kanal uzytkowy 17' zostaje polaczony z kanalem powrotnym 13'. Równoczesnie zostaje przerwany doplyw oleju przez galaz 39 kanalu oporowego 31' a galaz 40' kanalu oporowego 31' zostaje polaczona z kanalem uzytkowym 17, tak ze cisnienie oleju 40 w komorze oporowej 37 jest proporcjonalna do oporu sterowanych kól jezdnych. Cisnienie to dziala na wewnetrzna powierzchnie czolowa komory tloka • z sila, która jest wywierana w kierunku przeciw¬ nym do kierunku przesuwu tloka 3 i która jest 45 przenoszona przez hydrauliczny obwód sterowania (w którym jest wbudowany hydrauliczny przyrzad pomiarowy) na kolo kierownicze w celu znacznego podwyzszenia sily oporu na kole kierowniczym 24 dla kazdego kierunku skrecania. 50 Hydrauliczne serwomechanizmy z fig. 3 i 4 dzia¬ laja w sposób podobny jak opisano dla fig. 1. Przy skrecaniu w prawo tak jak juz opisano tlok 3 przesuwany jest ze srodkowego w prawe poloze¬ nie, na skutek czego kanal doprowadzeniowy 25 55 zostaje polaczony z kanalem uzytkowym 17 i rów¬ noczesnie zostaje zablokowany doplyw oleju przez kanal oporowy 31 a otworzony przez kanal oporo¬ wy 31', przy czym cisnienie wytwarzane w komorze oporowej 37' odpowiada zawsze oporowi sterowa- eo nych kól jezdnych.Cisnienie oleju doplywajacego do komory opo¬ rowej 37' dziala z takim samym skutkiem nie tylko na tlok oporowy 38', który jest popychany prze¬ ciwko dzialaniu sprezyny 43', lecz równiez na tlok 65 3, który za pomoca kola kierowniczego 24 i hy-69 665 8 draulicznego obwodu sterowania lub za pomoca urzadzenia kinematycznego jest utrzymywany w polozeniu przestawionym. Sila potrzebna do poru¬ szania kola kierowniczego 24 zwieksza sie propor¬ cjonalnie do wzrostu sil oporu w mechanizmie sterujacym az do chwili gdy zwiekszenie cisnienia w komorze oporowej 37' dosunie tlok oporowy 38' lewym brzegiem wyciecia obwodowego 46' do czo¬ pu 45' (fig. 3), lub prawa strone pierscienia opo¬ rowego 47' do pierscienia 48' (fig. 4), po czym nie nastepuje juz wzrost sily potrzebnej do poruszenia kolem kierowniczym 24.Wynalazek mozna stosowac w rózny sposób.Wprawdzie wszystkie 'zalaczone rysunki przedsta¬ wiaja serwomechanizm hydrauliczny, sprzezonego z kolem kierowniczym, suwaka, sterowniczego na¬ lezy jednak zauwazyc, ze zasade wynalazku mozna zastosowac równiez w przypadku, gdy suwak ste¬ rowniczy jest polaczony z kolem kierowniczym polaczeniem mechanicznym (kinematycznym).Najkorzystniejsze jest zastosowanie wynalazku w zakresie serwosterowania pojazdów ladowych i in¬ nych maszyn ruchomych, na przyklad maszyn do przemieszczania ziemi, ladowarek czerpakowych, koparek i podobnych. Mozliwe jest przez to po¬ szerzenie zakresu stosowania serwosterowania na te dziedziny, w których dotychczas ze wzgledów na male moce serwomechanizmy nie mogly byc skutecznie stosowane. PL