SE1350849A1 - Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt - Google Patents

Abstract

24 Sammandrag Uppfinningen hdnfor sig till en aktuator for axiell forskjutning av ett objekt. Aktuatorn innefattar en aktuatorkolvskiva som är fOrskjutbar i en cylindervolym, en inlopps- kanal (11), en fOrsta inloppsventilkropp (15) anordnad i inloppskanalen (11), en andra inloppsventilkropp (9) operativt forbunden med aktuatorkolvskivan (5) och anordnad i inloppskanal (11), en utloppskanal (13) och en utloppsventilkropp (17) anordnad ddri. Aktuatorn Or kdnnetecknad av att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil (19) inrdttad att kommunicera ett forsta styrtryck till den forsta inloppsventilkroppen (15) via en forsta styrtryckskanal (21) och inrdttad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen (17) via en andra styrtryckskanal (22), varvid pilotventilen (19) Or inrdttad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) Or i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp (25) has pilotventilen (19) och den andra styrtryckskanalen (22) Or i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp (26) has pilot- ventilen (19), respektive ett aktivt tillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) Or i fluidkommunikation med styrfluidutloppet (26) och den andra styrtryckskanalen (22) Or i fluidkommunikation med styrfluidinloppet (25).

Description

Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till en aktuator for axiell farskjutning av ett objekt. Den fare- 5 liggande uppfinnigen är sarskilt anvandbar i applikationer som har krav pa hoga hastigheter och exakt styrbarhet has den axiella forskjutbarheten, samt krav pa laga driftsljud. I synnerhet hanfor sig den foreliggande uppfinningen till en gasvaxlingsventilaktuator far forbranningsmotorer, dar 10 aktuatorn foreslas anvOndas fOr drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler vilka styr tillforsel respektive evakuering av luft relativt forbranningsmotorns cylinder. Den uppfinningsenliga aktuatorn Or saledes speciellt lampad f5r drivning av motorventiler och 15 eliminerar darmed behovet av en eller flera kamaxlar i en forbranningsmotor.

Den uppfinningsenliga aktuatorn innefattar en aktuatorkolvskiva och en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan avdelar nOmnda cylindervolym i en forsta del och en andra 20 del och Or i axiell led fram och dter forskjutbar i namnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, och innefattar vidare en inloppskanal som stracker sig mellan ett tryckfluidinlopp och cylindervolymens forsta del, en forsta inloppsventilkropp och en andra inloppsventilkropp 25 anordnade i namnda inloppskanal, en utloppskanal som stracker sig mellan cylindervolymens forsta del och ett tryckfluidutlopp, och en utloppsventilkropp anordnad i namnda utloppskanal.

Uppfinningens bakgrund och teknikens standpunkt En aktuator, vanligtvis kand som en pneumatisk aktuator, innefattar sdledes en aktuatorkolvskiva som Or forskjutbar i axiell riktning mellan en forsta position (viloposition) och en andra position (aktiv/utskjuten 35 position). Forskjutningen erhalls genom att styra tillgang 2 av en tryckfluid, sasom trycksatt gas/luft, som verkar mot aktuatorkolvskivan. Aktuatorkolvskivan verkar i sin tur direkt eller indirekt mot det ohjekt som skall fOrskjutas, exempelvis en motorventil, for att styra densammas position.

Da aktuatorkolvskivan är i vilopositionen är motor- ventilen i kontakt med densammas sate, och nIr aktuatorkolvskivan är i den aktiva positionen är motorventilen Oppen, dvs. belagen pa avstAnd fran densammas sate.

Genom sokandens egna dokument WO 2013-058704 beskrivs 10 en aktuator dIr en tryckpuls, som paborjas genom att en forsta inloppsventilkropp oppnar och tillater tryckfluid fran en tryckfluidkalla att verka mot och driva aktuatorkolvskivan fran densammas vilolIge, fas att upphOra genom att en andra inloppsventilkropp, som är fast forbunden med och samfallt forskjutbar med aktuatorkolvskivan, klipper av flodet fran tryckfluidkIllan och clamed stanger inloppskanalen. Denna konstruktion tillhandahaller en direkt korrelation mellan pulslangd och den rorelse som aktuatorkolvskivan utfor.

Dock har de ventilkroppar som appnar/stInger inlopps- kanalen och utloppskanalen i denna skrift relativt star massa och smA genomslappsareor. Det hr aven 'cant att vissa applikationer krIver hogt arbetstryck/hogtryck, exempelvis 20-25 Bar, far att erhalla korrekt funktion has aktuatorn, dvs. kunna fungera tillsammans med en forbrInningsmotor med ett varvtalsomrade upp till 8-10 tusen vary per minut. Vidare vill man i dylika applikationer undvika att temperaturen stiger i aktuatorn och kringliggande detaljer/fluider, till foljd av sjIlva driften av aktuatorn och tillhorande kompressor, och detta uppnas genom att halla tryckforhallandet lagt och dIrmed anvInds ett sa kallat forhbjt returtryck, Iven kant som ldgtryck/grundtryck. Med andra ord hr trycket ph tryckfluiden som hr belagen nedstrOms aktuatorn och uppstroms kompressorn mycket hogre In atmosfIrstrycket, exempelvis 4-6 Bar. Den relativt stora massan has ventilkropparna, medfor att ventilkropparna cid de 3 skall inta sina respektive vilopositioner riskerar att studsa mot sina saten varvid missljud och vibrationer uppstar och/eller de ingaende detaljer skadas, samt medfOr oprecis styrning av tryckfluiden i inloppskanalen respektive 5 utloppskanalen.

De relativt smd genomslappsareorna i kombination med det hoga returtrycket medfor att vid atergdng av aktuatorn till vilotillstandet riskerar evakueringen av tryckfluid fran cylinderns forsta del att vara otillrdcklig, vilket 10 leder till langsam atergang av aktuatorkolvskivan Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften Den foreliggande uppfinningen tar sikte pa att undanraja ovannamnda nackdelar och tillkortakommanden has 15 tidigare kanda aktuatorer och att tillhandahdlla en forbattrad aktuator. Ett grundlaggande syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en fOrbdttrad aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken eliminerar uppkomsten av missljud frdn aktuatorn.

Ett ytterligare syfte med den fareliggande uppfinningen är att tillhandahalla en aktuator, som kan ha hogt returtryck och samtidigt ha ldgre kvot mellan arbetstryck och returtryck.

Det är ett annat syfte med den fOreliggande uppfin25 ningen att tillhandahalla en aktuator, som uppvisar starre genomloppsareor has aktuatorns fOrsta inloppsventil, andra inloppsventil respektive utloppsventil.

Det är ett annat syfte med den fOreliggande uppfinningen att tillhandahdlla en aktuator, med direkt korrela30 tion mellan pulslangd och den rarelse som aktuatorkolvskivan utfOr.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens sdrdrag Enligt uppfinningen uppnas atminstone det grundldggande 35 syftet medelst den inledningsvis definierade aktuatorn, som 4 har sardragen definierade i de oberoende kraven. Faredragna utfaranden av den foreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt en forsta aspekt av den foreliggande uppfin- 5 ningen tillhandahalls en aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken är kannetecknad av att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil inrattad att kommunicera ett farsta styrtryck till den farsta inloppsventilkroppen via en farsta styrtryckskanal och inrattad att 10 kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen via en andra styrtryckskanal. Pilotventilen är inrattad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen är i fluidkommunikation med ett styrtryckinlopp hos pilotventilen och den andra styrtryckskanalen är i fluid- 15 kommunikation med ett styrtryckutlopp has pilotventilen, respektive ett aktivt tillstdnd, i vilket den forsta styrtryckskanalen är i fluidkommunikation med styrtryckutloppet och den andra styrtryckskanalen är i fluidkommunikation med styrtryckinloppet, och att inloppskanalen halls stangd av 20 den andra inloppsventilkroppen dd aktuatorkolvskivan är belagen pd minst ett i forvag bestdmt avstdnd frdn densammas viloposition.

Sdledes är den foreliggande uppfinningen baserad pd insikten att genom att ha separata ventilkroppar far att 25 oppna och stanga inloppskanalen respektive utloppskanalen kan vikten pd vane ventilkropp minskas, samt att det hoga styrtrycket frdn pilotventilen alltid anvands for att alternerande stdnga den farsta inloppsventilkroppen respektive utloppsventilkroppen.

Enligt ett foredraget utforande av den foreliggande uppfinningen, innefattar aktuatorn en hydraulikkrets, vilken innefattar en ldsvolym, en backventil och en hydraulventil, varvid aktuatorkolvstangen är anordnad att i axiell led forskjutas relativt namnda ldsvolym i samband med axiell 35 forskjutning av aktuatorkolvskivan i cylindervolymen. Detta medfor att aktuatorkolvskivan kan hallas i densammas aktiva position/nedre vdndldge en i forvdg bestdmd eller anpassad tid.

Ytterligare f5rdelar med och sdrdrag has uppfinningen framgdr av ovriga osjdlvstdndiga krav samt av den foljande, 5 detaljerade beskrivningen av foredragna utforanden.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullstandig forstaelse av ovannamnda och andra sdrdrag och fordelar has den foreliggande uppfinningen kommer att framga av den foljande, detaljerade beskrivningen av foredragna utfaranden med hdnvisning till de bifogade ritningarna, pa vilka: Fig. 1 är en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett forsta utfor- ande, ddr aktuatorn är i densammas vilotillstdnd, Fig. 2 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 1, ddr aktuatorkolvskivan befinner sig i sitt nedre vdndldge, Fig. 3 är en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett andra utforande, dar aktuatorn är i densammas vilotillstand, Fig. 4 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, ddr pilotventilen har aktiverats men aktuatorkolvskivan fortfarande är i sin viloposi- tion, Fig. 5 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, ddr aktuatorkolvskivan är i rorelse nedat och tryckpulsen klipps av av den andra inloppsventilkroppen, Fig. 6 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, ddr aktuatorkolvskivan har stannat och befinner sig i sitt nedre vdndldge, Fig. 7 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, ddr pilotventilen har deaktiverats men 6 aktuatorkolvskivan befinner sig fortfarande i sitt nedre vandlage, Fig. 8 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, dar aktuatorkolvskivan är i rorelse uppat och inbromsning av returrorelsen paborjas, Fig. 9 är en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett tredje utfor- ande, dar aktuatorn är i densammas vilotillstand, Fig. 10 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 9, ddr aktuatorkolvskivan dr i rorelse nedat och tryckpulsen klipps av av den andra inloppsventilkroppen, Fig. 11 är en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett fjdrde utfor- ande, dar aktuatorn är i densammas vilotillstand, och Fig. 12 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 11, ddr aktuatorkolvskivan har stannat och befinner sig i sitt nedre vdndldge, och 20 Fig. 13 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 11, dar aktuatorkolvskivan är i rorelse uppht och skall precis Oppna den andra inloppsventilkroppen.

Detaljerad beskrivning av foredragna utforanden Hdnvisning sker inledningsvis till figurerna 1 och 2. Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till en aktuator, generellt betecknad 1, far axiell forskjutning av ett objekt, sasom en aktuator 1 far axiell forskjutning av en 30 gasvaxlingsventil 2 has en forbranningsmotor. Uppfinningen kommer harnedan att i exemplifierande men inte begrdnsande syfte att beskrivas med hanvisning till en applikation i vilken aktuatorn 1 nyttjas far drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler 2 i en forbrannings- 35 motor. 7 I det visade utforandet innefattar aktuatorn 1 ett aktuatorhus 3, en cylinder 4 avgrdnsande en cylindervolym eller kammare, en aktuatorkolvskiva 5 som är anordnad i och som i axiell led är fram och dter forskjutbar i ndmnda 5 cylindervolymen mellan en inaktiv viloposition (figur 1) och en aktiv position/nedre vdndldge (figur 2). Aktuatorkolvskivan 5 avdelar ndmnda cylindervolym i en forsta, byre del 6 och en andra, undre del 7. Gasvdxlingsventilens 2 ventilskaft dndar i cylindervolymens andra del 7, och gasvdxlings- 10 ventilen 2 är forspdnd i riktning uppdt medelst en konventionell ventilfjdder eller gasfjdder (inte visat). Aktuatorkolvskivan 5 atergar till sin viloposition genom att vara farspand, foretrddesvis med hjdlp av ett fjdderorgan, i riktning uppat. Fjdderorganet kan vara en mekanisk fjdder 15 eller en gasfjdder, beldgen i cylindervolymens andra del 7. I fallet att aktuatorkolven är forbunden med och driver en inlopps- eller utloppsventil till en forbrdnningsmotor kan fjddern utgoras av en ventilfjdder som lyfter gasvdxlingsventil till sitt stdngda ldge. Alternativa 20 lasningar pa hur fOrspanningen ska realiseras är dock tdnkbara och mom ramen for den fOreliggande uppfinningen Vidare innefattar aktuatorn 1 en aktuatorkolvstang, generellt betecknad 8, vilken är fast forbunden med och axiellt utskjutande frdn aktuatorkolvskivan 5, och vilken 25 tillsammans med aktuatorkolvskivan bildar en aktuatorkolv. Aktuatorkolvstangen 8 eliminerar risken for snedstdllning av aktuatorkolvskivan 5. Aktuatorkolvstdngen 8 har i det visade utfOrandet ett forsta, grOvre parti 9, vilket är beldget pa avstdnd fran aktuatorkolvskivan 5 och vilket sluter tdtt mot 30 ett lopp i aktuatorhuset 3, och ett andra, avsmalnat parti 10 som strdcker sig mellan och forbinder det grovre partiet 9 och aktuatorkolvskivan 5. I detta utforande utgor det grovre partiet en andra inloppsventilkropp som kommer att beskrivas nedan.

Aktuatorn 1 innefattar dven en tryckfluidkrets, fore- trddesvis pneumatisk, inrdttad for styrbar tillfOrsel av en 8 gas eller gasblandning, exempelvis luft, till cylindervolymens forsta del 6 for att skapa en forskjutning av aktuatorkolvskivan 5, och inrOttad for styrbar evakuering av gasen eller gasblandningen frOn cylindervolymens forsta del 5 6 for att skapa en returrorelse av aktuatorkolvskivan 5.

Tryckfluidkretsen innefattar en inloppskanal 11, som stracker sig mellan ett tryckfluidinlopp 12 i aktuatorhuset 3 och cylindervolymens farsta del 6, och en utloppskanal 13, som stracker sig mellan cylindervolymens forsta del 6 och 10 ett tryckfluidutlopp 14 i aktuatorhuset 3. NOmnda inloppskanal 11 Or via tryckfluidinloppet 12 forbunden med en tryckfluidkalla (HP), och nOmnda utloppskanal 13 Or via tryckfluidutloppet 14 forbunden med en tryckfluidsOnka (LP). Med andra ord Or tryckfluidinloppet 12 hos aktuatorn 1 15 inrattat att forbindas med tryckfluidkallan (HP), och tryckfluidutloppet 14 Or inrattat att forbindas med tryckfluidsankan (LP). Tryckfluidkallan kan vara en till motorn harande kompressor med eller utan tillhorande tank, eller enbart en trycktank. TryckfluidsOnkan kan vara vilken punkt 20 som helst med lagre tryck On det som alstras i tryckfluidk011an, till exempel en ledning som leder tillbaka till kompressorn. Tryckfluidkretsen Or foretrOdesvis ett slutet system med forhojt returtryck, dvs. tryckfluidsankan (LP) har exempelvis 4-6 Bars tryck, och tryckfluidkallan (HP) har 25 exempelvis 15-25 Bars tryck.

Aktuatorn 1 innefattar en forsta inloppsventilkropp 15 anordnad i nOmnda inloppskanal 11 for att styra flodet av tryckfluid i inloppskanalen 11 fOrbi den position dar den forsta inloppsventilkroppen 15 Or belagen, dvs. anordnad att 30 oppna respektive stanga inloppskanalen 11. Den fOrsta inloppsventilkroppen 15 Or foretrOdesvis en satesventil, och foretradesvis Or densamma forspOnd medelst en fjOder 16 i en inloppskanalen 11 stOngande riktning. Den forsta inloppsventilkroppen 15 innefattar foretradesvis en styrtapp 15' 35 far att eliminera risken for snedst011ning av densamma. Foretradesvis har den forsta inloppsventilkroppen 15 axiell 9 anliggning mot omgivande aktuatorhus 3 i sina bdda andlagen dvs. fullt oppen och fullt stangd, for att erhdlla god avtdtning utan lackage.

Aktuatorn 1 innefattar en utloppsventilkropp 17 5 anordnad i namnda utloppskanal 13 for att styra flodet av tryckfluid i utloppskanalen 13 forbi den position dar utloppsventilkroppen 17 är beldgen, dvs. anordnad att oppna respektive stanga utloppskanalen 13. Utloppsventilen 17 är foretrddesvis en sdtesventil, och foretrddesvis är densamma 10 fOrspand medelst en fjdder 18 i en utloppskanalen 13 stangande riktning. Utloppsventilkroppen 17 innefattar foretradesvis en styrtapp 17' for att eliminera risken for snedstallning av densamma. Faretrddesvis har utloppsventilkroppen 17 axiell anliggning mot omgivande aktuatorhus 3 i 15 sina bdcla andlagen dvs. fullt oppen och fullt stdngd, for att erhdlla god avtdtning utan lackage.

Aktuatorn 1 innefattar aven en andra inloppsventil- kropp, som i det visade utforandet utgors av det grovre partiet 9 has aktuatorkolvstangen 8 och som är anordnad i 20 namnda inloppskanal 11, dvs. anordnad att oppna respektive stanga inloppskanalen 11. Den andra inloppsventilkroppen är inrattat att hdlla inloppskanalen 11 stangd dá aktuatorkolvskivan 5 är beldgen pa minst ett i forvdg bestdmt avstdnd fran densammas viloposition.

Enligt det visade utforandet är den forsta inlopps- ventilkroppen 15 och den andra inloppsventilkroppen 9 anordnade i serie med varandra, och fOretradesvis är den andra inloppsventilkroppen 9 anordnad mellan den forsta inloppsventilkroppen 15 och cylindervolymens forsta del 6, 30 eftersom den forsta inloppsventilkroppen 15 tillhandahdller battre avtatning an den andra inloppsventilkroppen 9.

Centralt for aktuatorn 1 är att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil, generellt betecknad 19, vilken är inrattad att styra den forsta inloppsventilkroppen 15 och 35 utloppsventilkroppen 17. Med elektriskt styrd menas styrd medelst en elektromagnetisk anordning, sdsom en solenoid 20, medelst en piezoelektrisk anordning, etc. I samtliga ritningar är pilotventilen 19 ritat beldgen utanfor aktuatorhuset 3, vilket är fullt tankbart, dock är det foredraget att pilotventilen 19, den forsta styrtrycks- 5 kanalen 21 och den andra styrtryckskanalen 22, samtliga är beldgna helt eller delvis mom aktuatorhuset 3.

I det visade utforandet innefattar aktuatorn 1 en forsta styrtryckskanal 21 och en andra styrtryckskanal 22, varvid den forsta styrtryckskanalen 21 stracker sig mellan 10 ett forsta utlopp 23 hos pilotventilen 19 och ett utrymme has aktuatorhuset 3 som delvis avgrdnsas av en ovansida has den forsta inloppsventilkroppen 15, och varvid den andra styrtryckskanalen 22 stracker sig mellan ett andra utlopp 24 has pilotventilen 19 och ett utrymme has aktuatorkolvhuset 15 som delvis avgrdnsas av en ovansida has utloppsventilkroppen 17. Saledes ar pilotventilen 19 inrdttad att kommunicera ett forsta styrtryck till den forsta inloppsventilkroppen 15 via den forsta styrtryckskanalen 21 och inrattad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen 17 via den 20 andra styrtryckskanalen 22.

Pilotventilen 19 innefattar ett styrfluidinlopp 25, som är inrdttat att farbindas med tryckfluidkdllan (HP), och ett styrfluidutlopp 26, som är inrattat att forbindas med tryckfluidsankan (LP). Pilotventilen 19 är inrattad att iota ett 25 vilotillstand (inaktiverad solenoid) i vilken den forsta styrtryckskanalen 21 är i fluidkommunikation med styrfluidinloppet 25 has pilotventilen 19 och den andra styrtryckskanalen 22 är i fluidkommunikation med styrfluidutloppet 26 has pilotventilen 19, respektive ett aktivt tillstand (aktiverad solenoid), i vilken den forsta styrtryckskanalen 21 är i fluidkommunikation med styrfluidutloppet 26 och den andra styrtryckskanalen 22 ar i fluidkommunikation med styrfluidinloppet 25.

Pilotventilen 19 innefattar foretrddesvis en pilot-35 ventilkropp 27, vilken är fram och Ater forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid pilotventil- 11 kroppen 27 är forspdnd medelst en fjdder 28 i riktning mot densammas viloposition. I det visade utforandet utgors pilotventilkroppen 27 av en slidventil, dock är andra typer av pilotventilkroppar tdnkbara. Sdledes är solenoiden 5 inrdttad att forskjuta pilotventilkroppen 27 i riktning mot densammas aktiva position dd ndmnda solenoid 20 aktiveras. Av beskrivningen ovan foljer att det forsta styrtrycket verkar pd ovansidan av den farsta inloppsventilkroppen 15 och fluidtrycket som fOrefinns i inloppskanalen 11, dvs. 10 samma som i tryckfluidkallan (HP), verkar pa en yttre del av undersidan av den forsta inloppsventilkroppen 15. Ndr det forsta styrtrycket är hogt stdnger den forsta inloppsventilkroppen 15 inloppskanalen 11, och ndr det farsta styrtrycket är lagt oppnar den forsta inloppsventilkroppen 15 inlopps- kanalen 11.

Vidare verkar det andra styrtrycket pd ovansidan av utloppsventilkroppen 17 och fluidtrycket som forefinns i cylindervolymens f5rsta del 6 verkar pd en inre del av undersidan av utloppsventilkroppen 17. Ndr det andra styr- 20 trycket är hogt stdnger utloppsventilkroppen 17 utloppskanalen 13, till f5ljd av att den trycksatta arean pa ovansidan är starre an den inre trycksatta arean pd undersidan, och ndr det andra styrtrycket är lagt är utloppsventilkroppen 17 anordnad att oppna utloppskanalen 13.

Nu kommer funktionen has aktuatorn 1 enligt det forsta utfarandet, visat i figurerna 1 och 2, att beskrivas.

I figur 1 visas aktuatorn 1 i densammas vilotillstdnd, dvs. pilotventilen 19 är i vilotillstand och solenoiden 20 är inaktiverad. DA verkar hogt fluidtryck i den forsta 30 styrtryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Detta medfor att aktuatorkolvskivan 5 är i viloposition/5vre vdndldge, den forsta inloppsventilkroppen 15 är i stdngd position, den andra inloppsventilkroppen 9 är i oppen position till foljd av att aktuator35 kolvskivan 5 är i vilopositionen, och utloppsventilkroppen 12 17 är i stangd position pa grund av att densamma är fiaderforspand i utloppskanalen 13 stangande riktning.

Nar signal ges av exempelvis en styrenhet att aktuatorn 1 skall genomfora en forskjutning av objektet/motorventilen, 5 aktiveras solenoiden 20 och pilotventilen 19 overgar till aktivt tillstand. Detta medfor att lagt fluidtryck verkar i den forsta styrtryckskanalen 21 och hogt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den forsta inloppsventilkroppen 15 oppnas av trycket fran tryckfluidkallan (HP) som 10 verkar vid tryckfluidinloppet 12. Tryckfluid strommar in i cylindervolymens forsta del 6 via inloppskanalen 11 och verkar mot aktuatorkolvskivans 5 ovansida och forskjuter aktuatorkolven I riktning neddt. Utloppsventilkroppen 17 halls stangd. Da aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i 15 forvag bestamd avstand klipper den andra inloppsventilen 9 av tryckfluidflodet i inloppskanalen 11, dvs. forhindrar fortsatt tillflode av tryckfluid fran tryckfluidkallan (HP) till cylindervolymens forsta del 6, varvid aktuatorkolvskivan 5 fortsatter sin forskjutning och intar densammas 20 aktiva position/nedre vandlage, som framgar av figur 2. Aktuatorkolvskivan 5 fortsatter sin forskjutning nedat efter det att den andra inloppsventilen 9 klippt av tillflodet till cylindervolymens forsta del 6 pa grund av att gasen i cylindervolymens forsta del 6 expanderar och komprimerar 25 motorventilens ventilfjader. Da man vet hur start trycket är tryckfluidkallan (HP), hur star volym cylindervolymens forsta del 6 har nar den andra inloppsventilkroppen 9 klipper tillflodet, ventilfjaderns kraftkaraktaristik, m.m. later sig langden pa aktuatorkolvskivans 5 fortsatta 30 forskjutning styras med tillracklig precision.

Darefter inaktiveras solenoiden 20, dvs. pilotventilen 19 intar dter densammas vilotillstand. Hogt fluidtryck verkar ater i den forsta styrtryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar ater i den andra styrtryckskanalen 22 for 35 att medge returrorelse av aktuatorkolvskivan 5. Den forsta inloppsventilkroppen 15 stanger inloppskanalen 11, utlopps- 13 ventilkroppen 17 oppnas av trycket som verkar i cylindervolymens forsta del 6, och aktuatorkolvskivan 5 forskjuts uppht av exempelvis ventilfjddern varpa tryckfluiden i cylindervolymens f5rsta del 6 evakueras genom utloppskanalen 13. Ndr trycket i cylindervolymens forsta del 6 avtagit stdngs utloppsventilkroppen 17 av forspdnningsfjddern 18. Varvid aktuatorn 1 är tillbaka i vilotillstandet som visas i figur 1. Aktuatorkolvskivan 5 atergar till sin viloposition, med hjalp av ett fOrspant fjaderorgan, i riktning uppat. 10 Fjdderorganet kan vara en mekanisk fjdder eller en gasfjdder, beldgen i cylindervolymens andra del 7. I fallet att aktuatorkolven är forbunden med och driver en inloppseller utloppsventil till en farbranningsmotor kan fjadern utgoras av en ventilfjader som lyfter gasvaxlingsventilen till sitt stangda ldge. Alternativa lOsningar pa hur forspanningen ska realiseras är dock tdnkbara och mom ramen for den foreliggande uppfinningen.

Hanvisning sker nu till figurerna 3-8, vilka visar ett andra utforande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1. Enbart skillnader i forhhllande till det forsta utforandet kommer att beskrivas.

I det visade utfarandet innefattar aktuatorn 1 dven en forsta hydraulikkrets, innefattande en lasvolym 29, varvid aktuatorkolvstangen 8 är anordnad att i axiell led forskjutas relativt ndmnda lhsvolym 29 i samband med axiell forskjutning av aktuatorkolvskivan 5 i cylindervolymen. Vatska (olja) tillats flada in i den vatskefyllda lasvolymen 29 via en backventil 30 och ut ur lasvolymen 29 via en hydraulventil 32. Hydraulventilen 32 innefattar en hydraul- ventilkropp 33 vilken är fram och ater forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid hydraulventilkroppen 33 är forspand medelst en fjader 34 i riktning bort fran densammas viloposition. Saledes är hydraulventilkroppen 33 inte beroende av funktionen has fjddern 34 for att inta vilopositionen. 14 Pilotventilen 19 är inrattad att kommunicera namnda forsta styrtryck till hydraulventilkroppen 33, varvid hydraulventilen 32 är Oppen da pilotventilen 19 ar i densammas vilotillstdnd, och varvid hydraulventilen 32 är stangd da pilotventilen 19 är i densammas aktiva tillstand. Med andra ord, da aktuatorkolven forskjuts fran vilopositionen (figur 3) till den aktiva positionen (figur 6) lamnar aktuatorkolvstdngen 8 plats for tillstramning av vatska in i lasvolymen 29 och hydraulventilen 32 är stangd, och da aktuatorkolven forskjuts frdn den aktiva positionen till vilopositionen mdste hydraulventilen 32 forst oppnas varpa vatskan pressas ut ur ldsvolymen 29.

I ett alternativt utforande av hydraulikventilen är hydraulikkroppen forspdnd av en fjdder i riktning mot densammas viloposition, och i detta utforande är pilotventilen 19 inrattad att kommunicera namnda andra styrtryck till hydraulventilkroppen, varvid hydraulventilen 32 är oppen dá pilotventilen 19 är i densammas vilotillstdnd, och varvid hydraulventilen 32 är stangd dd pilotventilen 19 är i densammas aktiva tillstand.

Vidare, i det visade utforandet av den uppfinningsenliga aktuatorn 1 enligt figurerna 3-8, uppvisar aktuatorkolvstangen 8 i omrddet av densammas fria ande en hydraulbromsanordning, vilken är inrattad att reducera aktuator- kolvens rorelsehastighet innan aktuatorkolvstangen 8 stannar, och darmed är inrattad att reducera motorventilens 2 rOrelsehastighet innan motorventilen 2 kommer i kontakt med densammas sate. Hydraulbromsanordningen bestar av en geometrisk fortrangning mellan aktuatorkolvstangen 8 och lasvolymen 29, vilken geometrisk fortrangning minskar alit eftersom aktuatorkolvstangens 8 fria sande narmar sig sin stopposition, varigenom hastigheten avtar.

Nu kommer funktionen hos aktuatorn 1 enligt det andra utfarandet, visat i figurerna 3-8, att beskrivas.

I figur 3 visas aktuatorn 1 i densammas vilotillstdnd, dvs. pilotventilen 19 är i vilotillstand och solenoiden dr inaktiverad. Da verkar hOgt fluidtryck i den forsta styr- tryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den fbrsta inloppsventilkroppen 15 är stangd position, aktuatorkolvskivan 5 dr i viloposition/ byre vandlage och den andra inloppsventilkroppen 9 dr i oppen position, utloppsventilkroppen 17 dr i stangd position pa grund av att densamma dr fjdderforspand i utloppskanalen 13 stangande riktning, och hydraulikventilen 32 är Oppen.

I figur 4 har signal givits av en styrenhet att 10 aktuatorn 1 ska11 genomfora en forskjutning av objektet/ motorventilen. Solenoiden 20 har aktiverats och pilotventilen 19 Overgatt till aktivt tillstand. Detta medfor att lagt fluidtryck verkar i den forsta styrtryckskanalen 21 och hOgt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den forsta inloppsventilkroppen 15 Oppnas av trycket fran tryckfluidkallan (HP) som verkar vid tryckfluidinloppet 12. Hydraulventilen 32 stangs av densammas fjader 34.

I figur 5 har tryckfluid barjat stromma in i cylindervolymens forsta del 6 via inloppskanalen 11 och verkar mot aktuatorkolvskivans 5 ovansida och forskjuter aktuatorkolven riktning nedat. Vdtska sugs in i lasvolymen 29 forbi backventilen 30. Utloppsventilkroppen 17 halls stdngd. DA aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i forvag bestamt avstAnd klipper den andra inloppsventilen 9 av tryckfluid- flodet i inloppskanalen 11, dvs. forhindrar fortsatt tillflode av tryckfluid fran tryckfluidkallan (HP) till cylindervolymens fOrsta del 6, vidare fortsatter aktuatorkolvskivan sin forskjutning en stracka.

I figur 6 har aktuatorkolvskivan 5 intagit densammas aktiva position/nedre vandlage. I detta lage kan aktuatorkolvskivan 5 lasas (hallas kvar) till foljd av att vatskan i lasvolymen 29 inte tillats evakuera.

I figur 7 her solenoiden 20 inaktiverats, dvs. pilotventilen 19 intar ater densammas vilotillstand. Hogt fluid- tryck verkar i den forsta styrtryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den 16 forsta inloppsventilkroppen 15 stOnger inloppskanalen 11, hydraulikventilen 32 oppnas for att tillata evakuering av vOtska frAn ldsvolymen 29, utloppsventilkroppen 17 Oppnas av trycket som verkar i cylindervolymens forsta del 6, och aktuatorkolvskivan 5 kan forskjutas uppat av fjaderorganet.

I figur 8 forskjuts aktuatorkolvskivan 5 uppdt varpa tryckfluiden i cylindervolymens fbrsta del 6 evakueras genom utloppskanalen 13. Vidare pdbarjas bromsning av aktuatorkolvskivans 5 rorelse uppat iochmed att genomloppsarean pd 10 delkanalen som strOcker sig fran lasvolymen 29 till hydraulventilen 32 minskas i takt med fortsatt rorelse uppat av aktuatorkolven. NOr aktuatorkolvskivan 5 intagit vilopositionen och trycket i cylindervolymens farsta del 6 avtagit stangs utloppsventilkroppen 17 av fOrspanningsfjOdern 18.

Varvid aktuatorn 1 är tillbaka i vilotillstandet som visas i figur 3.

Hdnvisning sker nu till figurerna 9 och 10, vilka visar ett tredje utforande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1.

Enbart skillnader i forhallande till det forsta och det andra utforandet kommer att beskrivas.

I detta utforande innefattar aktuatorn 1 en andra inloppsventilkropp 9' som är skild fran aktuatorkolvsthngen 8. Den andra inloppsventilkroppen 9' strOcker sig i axiell riktning och Or i kontakt med den del av aktuatorkolvskivan 5 som vetter mot cylindervolymens forsta del 6. Den andra inloppsventilkroppen 9' Or foretrOdesvis en slidventil. Den andra inloppsventilkroppen 9' är farspand i en inloppskanalen 11 stOngande riktning medelst en fjOder 35. Di aktuatorkolvskivan 5 forskjuts fran densammas viloposition forflyttas suedes Oven den andra inloppsventilkroppen 9', och di aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i forvOg bestdmt avstdnd frdn densammas viloposition klipper den andra inloppsventilkroppen 9' av flodet i inloppskanalen 11. Med andra ord forhindrar aktuatorkolvskivan 5 den andra inlopps- ventilkroppen 9' att stdnga inloppskanalen 11 till dess att 17 aktuatorkolvskivan 5 fOrskjutets ett i forvdg bestdmt avstdnd frdn densammas viloposition.

I ett alternativt utfOrande dr den andra inloppsventilkroppen 9' fast forbunden med och axiellt forskjutbar till-5 sammans med aktuatorkolvskivan 5, varvid fjddern 35 inte behavs.

Den andra inloppsventilkroppen 9' hiller inloppskanalen 11 stdngd sd ldnge aktuatorkolvskivan 5 befinner sig minst det i fOrvdg bestdmda avstdndet frdn densammas viloposition.

Detta det tredje utforandet medfor att diametern pd aktuatorkolvstdngen 8 kan minskas vilket medfor att ldsvolymen 29 blir mindre och ddrmed behover mindre mdngd vdtska/olja passera farbi backventilen 30 och genom hydraulventilen 32 varje forskjutning av aktuatorkolvskivan 5.

Hdnvisning sker nu till figurerna 11-13, vilka visar ett fjdrde utforande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1. Enbart skillnader i forhdllande till de ovriga utforandena kcmmer att beskrivas.

Likt det tredje utforandet beskrivet ovan innefattar 20 det fjdrde utforandet en andra inloppsventilkropp 9" som dr skild frdn aktuatorkolvstdngen 8. I detta utforande är den andra inloppsventilkroppen 9" foretrddesvis en sdtesventil. Di aktuatorn 1 är i sitt vilotillstand (se figur 11) är den andra inloppsventilkroppen 9" via en undre fjdder 36 i 25 kontakt med den sida av aktuatorkolvskivan 5 som vetter mot cylindervolymens fbrsta del 6. Den undre fjddern 36 är i densammas Ovre dnde farbunden med den andra inloppsventilkroppen 9". Den undre fjddern 36 forspdnner suedes den andra inloppsventilkroppen 9" i en inloppskanalen 11 30 oppnande riktning, di aktuatorkolvskivan 5 är i sin viloposition. Vidare verkar dven en byre fjdder 37 pd den andra inloppsventilkroppen 9", vilken ovre fjdder 37 dr anordnad motverkande ndmnda undre fjdder 36.

I figur 11 är aktuatorn 1 i sitt vilotillstdnd, och den 35 andra ventilkroppen 9" hills i en ovre position. DA aktuatorn 1 aktiveras pdborjar aktuatorkolvskivan 5 sin 18 rarelse nedat och samtidigt borjar den andra inloppsventilkroppens 9" undre fjader 36 att expandera i langd och den andra inloppsventilkroppen 9" halls kvar i densammas Ovre position. I samband med att aktuatorkolvskivan 5 forskjuts nedat avtar den kraft som den undre fjadern 36 verkar med mot den andra inloppsventilkroppen 9". Efter en viss forskjutning av aktuatorkolvskivan 5, och samtidig expansion av den undre fjadern 36, Overskrider den kraft som den byre fjadern 37 verkar med mot den andra inloppsventilkroppen 9" den undre fjaderns 36 kraft, varpa den andra inloppsventilkroppen 9" forskjuts nedat i en inloppskanalen 11 stangande riktning. Da aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i forvag bestamt avstand fran densammas viloposition stanger den andra inloppsventilkroppen 9" inloppskanalen 11, och foretradesvis slutar den undre fjadern 36 att vara i kontakt med aktuatorkolvskivan 5. I figur 12 dr aktuatorkolvskivan 5 i densammas nedre vandlage.

I figur 13 ar aktuatorkolvskivan 5 pa vag uppat och i inloppskanalen 11 ar en tryckfluidmangd med hogt tryck instangd mellan den forsta inloppsventilkroppen 15 och den andra inloppsventilkroppen 9", vilket motverkar forskjutning uppht av den andra inloppsventilkroppen 9". I figur 13 har den undre fjadern 36 komprimerats och ovansidan av aktuatorkolvskivan 5 kommer i kontakt med den andra inloppsventil- kroppen 9" och darefter skjuts den andra inloppsventilkroppen 9" upp i den byre positionen av fjaderkraften i den undre fjadern 36, och aktuatorn 1 hamnar dter i sitt vilotillstand enligt figur 11.

Tankbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begransad blott till de ovan beskrivna och pa ritningarna visade utforandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patentansakning ar avsedd att tacka alla anpassningar och varianter av de foredragna utforandena beskrivna har, och 19 foljaktligen är den foreliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och saledes kan utrustningen modifieras pa alla tankbara satt mom ramen fOr de bifogade kraven.

Det skall aven papekas att all information om/rorande termer sasom ovanfOr, under, byre, nedre, etc., skall tolkas/lasas med utrustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritningarna orienterade pa sadant satt att hanvisningsbeteckningarna kan lasas pa ett korrekt satt. 10 Saledes, indikerar dylika termer enbart inbordes fOrhallanden i de visade utforandena, vilka forhallande kan andras am den uppfinningsenliga utrustningen forses med en annan konstruktion/design.

Det skall papekas att aven am det ej är uttryckligen 15 angivet att sardrag fran ett specifikt utforande kan kombineras med sardragen i ett annat utforande, skall detta anses uppenbart dl sa är mojligt.

Claims (2)

Patentkrav 1. Aktuator for axiell forskjutning av ett objekt, aktuatorn innefattar: 1. en aktuatorkolvskiva (5), - en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan (5) avdelar ndmnda cylindervolym i en farsta del (6) och en andra del (7) och dr i axiell led fram och dter forskjutbar i ndmnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, 2. en inloppskanal (11) som strdcker sig mellan ett tryck10 fluidinlopp (12) och cylindervolymens forsta del (6), 3. en farsta inloppsventilkropp (15) och en andra inloppsventilkropp (9, 9', 9") anordnade i ndmnda inloppskanal (11), 4. en utloppskanal (13) som strdcker sig mellan cylinder-15 volymens forsta del (6) och ett tryckfluidutlopp (14), 5. en utloppsventilkropp (17) anordnad i ndmnda utloppskanal (13), kdrinetecknad av, att aktuatorn innefattar en elektriskt styrd pilotventil (19) inrdttad att kommunicera ett forsta styrtryck till den farsta inloppsventilkroppen (15) via en forsta styrtryckskanal (21) och inrdttad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen (17) via en andra styrtryckskanal (22), varvid pilotventilen (19) dr inrdttad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtrycks- kanalen (21) dr i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp (25) hos pilotventilen (19) och den andra styrtryckskanalen (22) dr i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp (26) hos pilotventilen (19), respektive ett aktivt tillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) dr i fluid- kommunikation med styrfluidutloppet (26) och den andra styrtryckskanalen (22) dr i fluidkommunikation med styrfluidinloppet (25), och att inloppskanalen (11) halls stdngd av den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") da aktuatorkolvskivan (5) dr beldgen pa minst ett i forvdg bestdmt avstdnd frdn densammas viloposition. 21 2. Aktuator enligt krav 1, van i den fOrsta inloppsventilkroppen (15) och den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") hr anordnade i serie med varandra i ndmnda inloppskanal (11). 3. Aktuator enligt krav 1 eller 2, van i den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") är anordnad mellan den forsta inloppsventilkroppen (15) och cylindervolymens f5rsta del (6). 4. Aktuator enligt nagot av kraven 1-3, van i tryckfluidinloppet (12) hr inrdttat att farbindas med en tryckfluidkalla (HP), och van i tryckfluidutloppet (14) hr inrattat att 15 forbindas med en tryckfluidsanka (LP). 5. Aktuator enligt krav 4, van i den fOrsta inloppsventilen (15) hr inrdttad att oppnas av trycket frdn tryckfluidkdllan (HP) da pilotventilen (19) hr i densammas aktiva tillstand. 6. Aktuator enligt nagot av de foregaende kraven, vani utloppsventilen (17) hr inrattad att Oppnas av trycket frhn cylindervolymens f5rsta del (6) dá pilotventilen (19) hr i densammas vilotillstand. 7. Aktuator enligt nagot av de foregaende kraven, vani styrfluidinloppet (25) hos pilotventilen (19) hr inrdttat att fOrbindas med en tryckfluidkdlla (HP), och van i styrfluidutloppet (26) has pilotventilen (19) hr inrattat att forbindas med en tryckfluidsanka (LP). 8. Aktuator enligt ndgot av de foregdende kraven, van i den fOrsta inloppsventilen (15) utgOrs av en satesventil, och van i utloppsventilen (17) utgors av en satesventil. 22 9. Aktuator enligt nagot av de foregaende kraven, vani pilotventilen (19) innefattar en pilotventilkropp (27), vilken an fram och ater farskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid pilotventilkroppen (27) an fOrspdnd medelst en fjdder (28) i riktning mot densammas viloposition. 10. Aktuator enligt krav 9, van i pilotventilkroppen (27) utgOrs av en slidventil. 11. Aktuator enligt krav 9 eller 10, van i pilotventilen (19) innefattar en solenoid (20), vilken an inrattad att farskjuta pilotventilkroppen (27) i riktning mot densammas aktiva position vid aktivering av namnda solenoid (20). 12. Aktuator enligt nagot av de fOregaende kraven, van i en aktuatorkolvstang (8) an fast forbunden med och axiellt utskjutande fran aktuatorkolvskivan (5), och tillsammans med aktuatorkolvskivan (5) bildar en aktuatorkolv. 13. Aktuator enligt krav 12, van i namnda andra inloppsventil (9) utgOr del av aktuatorkolvstangen (8). 14. Aktuator enligt nagot av de fOregaende kraven, vani densamma innefattar en hydraulikkrets, vilken innefattar en lasvolym (29), en backventil (30) och en hydraulventil (32), varvid aktuatorkolvstangen (8) an anordnad att i axiell led forskjutas relativt namnda lasvolym (29) i samband med axie11 forskjutning av aktuatorkolvskivan (5) i cylinder- volymen. 15. Aktuator enligt krav 14, van i hydraulventilen (32) innefattar en hydraulventilkropp (33) vilken an fram och ater forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid hydraulventilkroppen (33) an fOrspand medelst en fjader (34) i riktning bort fran densammas viloposition. 10 23 16. Aktuator enligt krav 14 eller 15, van i pilotventilen (19) är inrattad att kommunicera namnda fOrsta styrtryck till hydraulventilkroppen (33), varvid hydraulventilen (32) an Oppen da pilotventilen (19) an i densammas vilotillstand, och varvid hydraulventilen (32) an stangd da pilotventilen (19) an i densammas aktiva position. 17. Aktuator enligt nagot av de f5regaende kraven, van i den 10 fOrsta inloppsventilen (15) an forspand medelst en fjader i en inloppskanalen (11) stangande riktning. zE7 / 19 )_ 15' (/ /]\, 10- 12 7 - 2 z \ 1 9 T 7))) 2 0 3 / 13 21 23 22 24 3 2122 12 7 32 / -C5] 13 21 /// IN D -LP 7/////) 3 v // -13 -LP 17 G / 13 19 32 7 / 13 2122 27- 32 33 34 / / 9 17 ----- 666 `\\\\\ \\\\\ \\\\\\\ \\ - 0 7 813 27 \ 19 32 0 -------- 22 -L P 1 3 -L _) 7- 1 7 E / -77 \ \\ 1 0 9 \\\\ \\\557 2 1 (1D 1 / // 13 2'3 22 24 11 / 21 19 32 7- / 11_0 P \°- /1_3 r-- 12 / /01, 9"-

1. 3 2324 22 4 / - \ 6

2. //1 26 19 17 / 22 \ 21 ) 13 / 13 23 22 214