SE426612B - Hydraulisk styranordning for en servomotor - Google Patents

Description

n “7805809-6 -i i r u» Töringselement, företraeesvis en kolv, som påverkas på ena si- dan av trycket i den andra tryekkaamaren och på andra sidan av trycket i en, genom ett strypställe med en till andra sidan av servomotorn hörande gren förounden tredje tryckkammare.

, En dylik hydraulisk styranordning är känd t.ex. genom , DT-PS 2 505 798.' Den åstadkommer att en tryckvätskemängd ström~ mar genom arbetskretsen till servomotorn, vilken tryckvätske- mängd är tillnärmelsevisfproportionell med den av mängdinställ- ningsanordningen bestämda, genom styrkretsen tillsträmmande I tryckvätskemängden. Detta åstadkommes därigenom att tryckdiffe- _ rensen, som uppträíer vid den gi inloppssidan belägna styrventi- ölen medelst, tryekreglerin¿sanJrdningen även anbringas på huvud- ventilen, Huvudventilen på utloppssidan och eventuellt styrven- .tilen på utloppseidan hållas tv ngsvis öpgna medelst det tillhö- -u . rande återförin¿:e_ementet. Jäivid har íterföringselementet samtidigt den verkan, att huvuívextilen alstrar en bromsands strypning, när en yttre kraft i 3mställnin¿sanordningen verkar, Eåväl_de till styr- pa de första tryekk'irarna som den till de tredje tryckkammaren år genom var med var sin sida av servomotorn. Äterföringselementets kolv ' servomotorn. och huvudventilerna höran- återföringselementet nöran- 'sitt strypställe förbundna har en väsentligt större diameter än kolven till den tillhörande huvud- eller styrventilen. ' Det finns många användningsområden, vid vilka starka yttre krafter påverka servomotorn när denna omställes, varvid dessa krafter strävar att accelerera motorn i utstyrningsriktningen.

Detta är typiskt t.ex. för fordon, som består av två genom en vridlänk med varandra förbundna delar, varvid servomotorn eller 'två servomotorer påverkar båda delarna för att svänga fordonsde- larna relativt varandra och därigenom åstadkomma styrningen, Denna kända styranordning förhindrar på grund av den beskrivna bromsyerkan med säkerhet en av män¿dinställningsanordningen obe- froende omställning av servomot«rn under inverkan av de yttre kraf- terna, dvs en inknäckning mellgn den främre och den takre for- donsdelen. Den yttre kraften nedför emellertid ofta en ryokig rörelse av servomotorn. , f Uppfinningen avser att skaffa en hydraulisk styranordning av inledningsvis angivet slag, vid vilken servomotorn även vid uppträdande av yttre krafter utför kontinuerliga omställninge- rörelser. »__ /f/i non uÜALlTY 7805809-6 3 F Denna uppgift löses enli¿t uppfinningen därigenom, att varje huvudventils första tryckkammare är förbunden med huvud- ventilens första anslutning genom ett andra strypställe och en styrventil, som öppnar sig när huvudventilen ligger i åter- strömningsgrenen. _ Vid en sådan konstruktion arbetar huvudventilen på in- lopbssidan på känt sätt. Den tillhörande fjädern är så utfor- mad, att öppningssektionen står i ett best"mtförhållande till tryckfallet i denna huvudventil. När samma huvudventil däremot ligger i återströmningsgrenen, sänkes trjckes i den första tryqk- kammaren motsvarande motstånden i de första och andrastrypetäl- lena.W Därför behöver âterföriigsanordningen endast alstra en liten kraft för att tvinga huvidventilen till öppningsläget.

Framförallt kan återföringsventilens kolv ges en mindre diame- ter än hittills. Ändringar av det på àterföringselementet i tredje tryokkammaren verkande trycket, vilka kan förekomma vid förekommande yttre krafter, medför, emedan fjädern är densamma, -en mindre omställning av huvudventilen än i det kända fallet, där ingen trycksänzning skedde i huvudventilens tryckkanmare under àterströmningsförloppet.

Vid-en i förväg given huvudventil (omställningsorganets tvärsektion och fjäderns förspänning och karakteristik) kan man genom val av de första och andra strypställena och av återfö- ringselementets tvärsektion åstadkomma en bromskarakteristik¿ som förhindrar varje översvängning av nuvudventilens omställ- ningsorgan vid uppträdande av en yttre kraft, vilket hittills var orsaken till eervomotorns ryekvisa rörelser. Servomotorn rör eig därför jämnt vidare även vid uppträdande av yttre kraf- ter; uti! D _ Det när visat sig lämpligt i praktiken att göra âterfö-_ ringselementets diameter högst lika med diametern av huvudven- tilens omställningsorgan. De ta medför inte endast den önska- de sänkningen av påverkningskrafterna för àterföringselementet utan gör det också möjligt att göra tuela anordningen mindre.

Vid den kända styranordningen är ett strypställe anordnat i tillförselledningen till den tredje tryckkammaren, vilket åstadkommer en dämpning av serligen kunde man därigenom inte eller endast ofullständigt återföringeelementets rörelse. Vie- benärfika huvudventilens översvängning, därför att strypetället itredje tryckkammaren är förbunden med den första anslutningen 7805809-6 4- M." .._.~l,-" Iinte kunde underskrida en viss storlek. I annat fall skulle det dröja för länge tills àterföringselenentet hade rört sig från sitt viloläge till öppningsläget för huvudventilen. En- ligt uppfinningen kan man däreaot under bromsningsförloppet åstadkomma en väl definierad dfinpningseffekt därigenom, att man parallellt med strypstället i anslutningen till den tredje tryckkammaren anordnar ett andra strypställe, øom är verksamt endast under början.avöåterföringelementets rörelseslag. Pâ detta sätt förflyttar sig âterföringselementet snabbt till det, huvudventilen öppnande läget, därför att två strypställen är parallellkOPDlade, men kan endast långsamt förskjutas till det- ta läge, då endast ett strypställe är verksamt, som kan vara dimensionerat för ett optimalt dämpningsmotstånd.

En liknande effekt uppnås därigenom, att strypstället i anslutningen till den tredje tryekkammaren överbryggas av en i riktning mot denna tryckkammare öppnande backventil. Därvid åstadkommer man medelst backventilen en snabb funktionsrörelse medan återgångsrörelsen är dämpad. Även detta är tillräckligt för att förhindra en svängning. > i r ö Å Ett ytterligare alternativ består däri, att återförings- elementet innefattar en njälpkolv, som på ena sidan påverkas av tryeket,i den tredje tryekkammaren och på den andra sidan av trycket i den andra tryekkammaren och en mot äterföringsele- mentet stödande fjäder; råterföringselementet rör sig snabbt till anslag mot huvudventilens omställningsorgan. Ju hårdare ventilfjädern¶komprimeras, desto större kraft måste anbringas för att förflytta hjälpkolven mot sin fjäder. Även detta le- der till en viss dämpning. I Det är vidare fördelaktigt om den tredje tryckkammaren är förbunden med en första anslutning för en till den andra sidan av servomotorn hörande gren. På detta sätt säkerställs, att i mängdinställningsanordningens neutralläge, när alla ventiler är slntna, förekomsten_av-en yttre kraft och en motsvarande tryck- höjning på ena sidan av servomotorn inte medför en påverkan av återföringsèlementet och därigenom av någon huvudventil. Ytt- re krafter kan därför även i neutralläget inte leda till en ofri~ villig omställning av servomotorn. rDenna åtgärd kan ytterligare förbättras därigenom, att den 7805809-6 fiill styrventilen och att mängiinställningsanordningen i neutral- läget åstadkommer en förbindelse mellan denna styrventilanslut- ning och behållaren. Genom denna behållareförbindelse säkerstäl- les, att ett högre tryck på återföringselementet inte heller ge- nom andra inflytanden kan påverka àterföringselementet.

Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hjälp av nâgra utföringsexempel, som visas sohematiskt på bifogade ritning. " Fig 1 visar schematiskt styranordningen enligt uppfinningen i neutralläget.o Fig 2 visar en första utföringsform av återfö- ringselementet i längdsektion. Fig 3 visar på samma sätt en and- ra utföringsform av àterföringlelementet. Fig 4 visar på samma sätt en tredje utföringsform av återföringselementet.

I fig 1 visas schematisk: en servomotor 1 med på båda si- dorna om en kolv 2 anordnade tryckkamrar 3 och 4, som är försed- da med anslutníngsledningar 5 resp $. Anordningen innefattar en styrkrets 7 med en manadinställninásanordning S, en anslutning 9 för en styrkretspump 10, en anslutnin¿ 11 för förbindelse med en behållare 12 och två styranslutningar 13 och 14. Mängdinställ- ningsanordningen manövreras meeelst en styrratt på sådant sätt, att en mot rattens vridningsvinkel svarande mängd tryoxvätska strömmar från pumpanslutningen 9 till styranslutningen 13 resp 14. I det visade neutralläget är pumpanslutningen 9 och benàl- lareanslutningen ii förbundna med varanára ¿enom en kortslut- ningsledning 16. I detta neutralläåe är samtidigt även styranslut- ningarna 13 och lä förbundna sei üehâllareanslutningen li genom kanaler 17. Styrkretsen uppviçar två förbindelseledninmar, en 18 för vänstersväng och en 13 för höçersväng. Dessa ledninbar leda till en vänstra reap en högra styrventil 2; resp 21. Den vänstra styrventilen ED är försedd nal en kolv 201. Den första anslut- ningen 202 är förkunden med ept ríngspar 202 i kolven 201 och den andra anslutningen 204 är fïroundcn mel ett ringspár höljet. Kolven är försedd men i sektion trekantiga spår ¿snom vilka rinçspàren 203 ocL f- kan f”rLindas mei vara Kolven 201 påferkus i stän¿n1nwsr'ttnin¿en av en fjäder ï=¿ av trycket i en forsta trgeklan are 208, ;lmt i öppní fsrintning- en av trycket i en andra tryokkamnare Seg. Eftersom äe bàüa tryck- arsln%:in¿arne ECE coh EOÄ, står kanrarna är förbundna med de öppningssekticnen och trycífal et i denrr ventil i ett bestämt för- ”7805809-6 2 6 hållande till varandra. Styrventilen 21 uppvisar en liknande_ konstruktion, varvid motsvarande delar är försedda med beteck- ningarna 211-219. Jen andra venti1anslutnin¿en 204 är förbun- den med anslutningen 5 och den andra ventilanslutningen 214 med anslutningen 6 till servomotorn 1. ' Arbetskretsen 22 innefatíar tvâ huvudventiler 23 och 24, vi ka är av ungefär samma konstruktion som styrventilerna 20 och 21 och vilkas delar därför försetts med hänvisningsbeteck- ningarna 231~23§ resp 241-14”. Redan de andra ventilanslutningar- na 234 resp 244 är förbundna med servomotoranslutningarna 5eresp__ 6, är de första venti1anslutnin¿arna 232 resp 242 genom förbindel~ seledningar 25 resp 26 förbundna med arbetsanslutningarna 27 resp 28 till en tryckregleringsanordning 29, som är försedd med en an- slutning 30 för en arbetskretspump 31 och med två anslutningar 32 och 33 för förbindelsen med behållaren 12.

Tryckregleringsanordningen 29 innefattar en ventilslid_34 med två ringspår 35 och 36. Sliden samverkar med tre ringspâr_ 37, 33 och 39 i höljet. nslidens 34 ändytor avgränsarntryckkæn~ -rar 40 och 41. Tryokkammaren 4G är förbunden med förbindelseled- " ningen 18 genom ett strypställe 42 och med ringspåret 36 över en_ backventil-43. Tryckkammaren 41 är förbunden med förbindelselede ningen 19 genom ett strypställe 44 och med ringspåret_33 genom en» backventil 43. Till följd härav verkar tryckregleringsanordningen 29 som en tryckkomparator, vid vilken sliden 34 förskjuts 1 bero- ende av trycket i förbindelseledningarna 18 och 19 och därvid åstadkommer en strypning på sådant sätt, att trycket i ringspäret 35 resp 36 nöjes och över backventilen 43 resp 45 ledes in i den motsatta tryckkammaren. På så sätt âstadkommes, att trycket i _ arbetsanslutningarna 27 resp 28 är lika med trycket i förbindelse- 'ledningen 18 resp 19.

Till varje arbetsventil 23,24 hör ett återföringselement 46 resp 47. Återföringselementet 46 innefattar en kolv 461, som på- verkas på ena sidan av trycket i den andra tryckkammaren 239 och spå andra sidan av trycket i en tredje tryckkammare 462. Denna är n genom ett strypställe 463 förbunden med den motsatta förbindelse~_ ledningen 19 i styrkretsen 7Å Kolven 461 kan medelst ett tappfor- migt utspräng 464 öppna en styrventil 465, som är annragt i ïed~ ningen 466, vilken sträcker sig mellan de båda'anslutningarna 232 - och 234 och innefattar ett första strypställe 467 före den första 7805809-6 7 firyckkammaren 238 och ett andra strypställe 466 bakom densanma.

En motsvarande anordning finns även vid det högra återföringsele- mentet 47.

De båda anslutningarna 5 och 6 är på brukligt sätt förbund- na med behållaren 12 över sugventiler ES och &9 och genom över- tryoksventiler 50 och 51.

Den beskrivna styranoràningen fungerar på följande sätt.

I det visade neutrallägetav mängdinställningsanordningen går tryckvätskan från styrkretspumpen 10 genom kortslutningsled- ningen 16 direht till behållaren 12. Genom kanalerna 17 står även förbindelseledningarna 2É och 19 under tehållaretryoket.

Omedelbart efter att mängdinstïllningsanordningen nått neutral- läget, intar därför även tryckregleringsanordningen 29 sitt neutralläge, därför att tr;cm.adiet snabbt kan strömma tillbaka från tryckkammaren 40 resp Mi till behållaren 12. Därför ström- mar även tryckmediet från arbezsxrctspumpen jl direkt tillbaka till behållaren 13. Alla styr- och huvudventiler 20,21,23 och 24 är nu stängda. Trycktoppar, som på grund av yttre krafter uppstå på servomotorns 1 ena sida förmår inte öppna ventilerna. Återföringselementen 46,47 kan inte heller aktiveras, därför att dessa trycktoppar inte kan verka i förbíndelseledningarna 18 och 19. Därför står kolven 2 kvar i det fötutbestämaa läget.

Vid en vridning av ratten 15 at höger strömmar tryokvätska genom förbindelselednlngen lå till styrventilen 20, varför den- na intar ett mot den önskade mängden svarande öppningsläge.

Trycket i förbindelseledningen lö alstras medelst tryckregle- ringsanordningen 29 även i förlimdelseleoningen 25. Eftersom ventilanslutningarna 204 och Efifi är förbundna med varandra, upp- står samma tryckfall i huvudventilen 23 som i styrventilen 20.

Därför öppnar sig huvudventilen si, att den genomströmmas av en tryckmedelsmängd, son är proportionell mot den genom män¿din- ställningsanordningen 8 strömmande tryoknedelsmängden. Samti- digt tryckes iterföringselementets ä? kolv 471 åt höger, därför att det högre trycket rån förtindelseledningen 18 råder i den tredje trycakammaren ÄTE. Iäricenom öppnas styrventilen 475 och tryckmedium strömmar från ventilanslutningen 244 genom_ strypstället Ä7?, den första trgckkammaren QÄS, det andra stryp- stället #78 och tacxventilen ë?5 till ventilanslutningen 2a2.

Detta medför en sidan trycksängning i den första tryckkarmaren, a 7805809-6 8 p ätt den av kolven 471 på kolven EÃ1 utövade kraften räcker för_ att föra denna åt höger till öppningsläget. På detta sätt sät- tes servomotorns 1 sida 4 leenom huvudventilen 24 och tryckreg- -leringsanordningen 29 i förbindelse med behållaren 12. p Om det uppträder en yttre kraft, som strävar att förskjuta kolven 2 åt vänster, dvs mot utstyrningsriktningen, uppstår en .ötryckstöt på sidan 3. Denna tryckstöt blir verksam i de första tryckkamrarna 208 och 238, varigenom styrventilen 20 och huvud- ventilen_13 slutes något. Detta medför att tryckstöten praktiskt taget inte längre är verksam i förbindelseledningen och i synner- het inte förorsakar nâgra slag eller stötar i styrratten 15.

Om däremot yttre krafter uppträda,'som sträva att förskjuta 'kolven i utstyrningsriktningen, uppstår risken, att kolven för-, skjuts snabbare än som motsvarar rattrörelsen. En sådan snabba- re rörelse medför emellertid, att trycket på sidan 5 sjunker.

Denna trycksänkning leder också till en.trycksänkning i förbin- delseledningen 13 och därmed i den tredje tryckkammaren 472 i âterföringselementet 471 Till följd härav förflyttar sig huvud- ventilens 2% kolv 241 åt vänster, så att en starkare strypning uppstår. Detta åstadkommer en bromsning av kolvrörelsen, därför att vätskan inte kan rinna undan från sidan 4 så snabbt som förut.

På grund av den relativt rin¿a diametern av kolven 471 i förhål- lande till kolven 241 i huvudventilen 24, åstadkommer tryckändnng- en i förbindelseledningen 18 relativt små ändringar av kraften, vilka också medföra endast små förskjutningar av kolven 241 mot ventilfjädern.247, vilket är nödvändigt för att förhindra en översvängning. Trots kolvens 4?1 ringa diameter blir huvudven-, tilen 24 normalt fullt öppnad, därför att trycket i den första_ tryckkammaren êëö under återströmningen sänkes tack vare stryp- aställena 477 och #78. t Vid en vridning av styrratten åt vänster matas tryckvätska från mängdregleringsanordningen 8 genom förbindelseledningen 19.

Relativt den beskrivna utstyrningen uppstår härvid spegelbildarta- de förhållanden. . o I 1 Om mängdinställningsanordningen 8 plötsligt inställes på ogenomströmningsmängden_Noll, kan tryckregleringsanordningen ome- delbart följa med, därför att förbindelsen mellan tryckkamrarna #0, 41 med behållaren genom kanalerna 17 medger en snabb tömning av tryckkammaren med det högre trycket. len stark dämpnir¿, sei är önsavåre för en o 7805809-6 é f via utrzsringsforffen eniga' rig,- 2 är i ëcerröringsanørdning- en 47 ett andra strypställe 52 parallellkopplat med strypstället" 473, varvid detta andra strypställes ledning utmynnar i ett ring- spår 53 i hüljet. Kolven 471 är försedd med en kanal 54. Vid kolvens %?1 beäynnelseslag verfia båda strypställena 473 och 52 parallellt, så att kolven kan röra sí¿ snabbt åt höger, styrven- tilen 475 kan öppnas snabbt och kolven 241 kan röra si¿ snabbt åt höger. Under den andra delen av rörelseslaget är däremot strypstället 52 overksamt, utan eneast det för bromsningsförloppet avsedda etrypstället lr verksa.t. Iärmed är en snabb kolvrörelse, såsom erfordras för öppnandet av huvudventilen 24 kombinerad med “" felfri bromsninß. vid utföringef rmen enli;t fi¿ Q är en i riktning mot tryck- kammaren TE öppnande backventil ij gefallellkopplai meá str;pstï1~_ .i let 473» Den mciiär att kalven äfi Jdfflyttar : snab^t i en rikt- å ning ocg sålunqa även att livnlventilen 24 kan öpnnas snabbt, me- Il dan rörelsen i een a dra ri¿:ni gen är starkt dämpad. "ven härige- nam ïan man därutöver ordna ei, att kolven :ål inte r¿Ler i sväng- ning. älpkclv 56 anorânafi ena sidan Vid utförinfl"So: en enli 1 fi; 4 är j kolven 4?1, varvid hjälpkalvan påverka: =a av trycket i trycxkammaren - nen på ani:a sidan av en ?j¿der 5? :en av tryc- get i en k nmare 58, som geni; ;. förbunden Led den and- Los Qenza konstruxtior rör sig kolven 411 först ra tryckkannnren Eäfi. med en större naetignet tills man Lrlñfar kolven 2#1 och förskjutit -es upp då ¿enom hop- ". "..t., _ g _ --.._ .,_§.., zu. '_ -e it neger. el ei nsthrait nu fCr;1}ute denna ett etyu tryckning av f¿a¿ern 247, ~^Jven 56 met Ijaderns 5? kraft åt höäcr. Detta betyüe; at' ns w7l rörelse fördröjs, även on »anwa t:;rïvätskemän¿d etrömmfir -ter¿ennm etryputäliet 472. I uromsláget ändrar si¿ jjäirarnas 2%? och 5? noptryckningar närmelsevis proportionellt. auAuTv

Claims (9)

'I 780580946 lo - ----- --~ Patentkrav *iL-lï-.åï l- . .

1. Hydraulisk styranordring för en servomotor, särskilt för fordonsstyranordningar, men en styrkrets, som uppvisar en mängdinställningsanordning och två styrventiler, hos vilka en första anslutning är förbunden ned mängdinställningsanordningen och en andra anslutning är förbunden med var sin sida av servo- motorn, och med en arbetskrets, som innefattar dels en tryckin- jställningsanordning.som håller sitt utloppstryck lika med tryc- ket vid den första anslutningen av den på inloppssidan anordna- de_styrventilen, och dels tvâ huvudventiler, vilkas första an- slutning är förbunden med tryckregleringsanordningen och vilkas andra anslutning är förbunden med den ena resp andra av servo- motorns sidor, varvid varje styrventil och varje huvudventil in-_ nefattar ett inställningsorgan, företrädesvis en kolv, som pâver- kas i stängningsriktningen dels av en fjäder och dels av trycket en genom ett första strypställe med den andra anslutningen av styrventilen förbunden första tryckkammare, och i öppningsrikt- -1 *ningen av trycket i en, med styrventilens första anslutning för- bunden, andra tryckkammare, varvid varje huvudventils inställ- ningsorgan på sin från fjädern bortvända sida är ytterligare be- lastningsbart medelst ett återföringselement, företrädesvis en kolv, som påverkas på den ena sidan av trycket i den andra tryck- kammaren och på den andra sidan av trycket i en, genom ett_stryp- ställe med en till andra sidan av servomotorn hörande gren för- bunden tredje tryckkammare, k ä n n e_t e c k n a di-av att varje huvudventils (23,24) förstaiHwcN@mmanÄ25&248) är förbun- aenjmea huvuavenciiens första ansiutning, ßjaaïia) igenom ett andra strypställe (468,Ä?8) och en styrventil (465,475), som öpp-i nar sig när huvudventilen ligger-i åtcrströmningsgrenen.

2. Styranordning enligt krav i, k ä n n e t e c k n a d, av att styrventilen (465,475) är påverkbar genom återföringsele- 'mentet (46,4?).

3, Styranordning enligt krav 2, k ä nin e tee c k n a o av att styrventilen (465,4"5) är anordnad i inställningsorganet (25i,241) för huvudventilen (23,2Ä) och är påverkbar medelst ett axiellt utsprång (ä6#,474) på återföringselementet.

4; tyranordning enligt något av kraven 1-5, t e c_k n a d av att återföriagselementets (Ä6,4T) diameter är högst lika med diametern av huvudventilens inställningsorgan (231,2Ä1), k ä n n e- 7805809- 6 11 - fe-- f -7 --f l ~W~e> ah F

5. Styranerdning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e~ t e e K n a d av att med ttrypstället (475) i förbindelsen till den tredje tryckkammaren (472) är parallellkopplad ett andra strypställe (52), som är verksamt endast under den första delen av återföringselementets (47) rörelseslag. _ _

6. Styrnnardning enligt nå¿et av kraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a d av att strypstället (473) i förbindelsen till den tredje tryekkammaren (472) överbryggas av en mot denna tryekkam- mere öppnande baekventil (55) 'fig 5).

7. Styranordning enligt något av kraven 1-4, K ä n n e- t e c k n a d av att återföringselementet (47) innefattar en hjälpkolv (56), som påverkas pa ena sidan av trycket i den tred- je tryekkammaren (#72) och pi andra sidan av trycket i den andra tryckkammaren (249) och en eig ast dterföringselementet stödjan» de fjäder (57). d

8. Styranordning enligt något av kraven 1-7, K ä n n e- t e e k n a d av att den tred¿e tryokkammaren (462,ä72) är för~ bunden med den första anslutningen (212,202) av en ventil (20,2l) i den till den andra sidan av servomotorn (1) hörande grenen.

9. Styranordning enligt xrav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den tredje tryckkammaren (46E,#72) är förbunden ned den första anslutningen {212,202) z' styrventilen (20,2l) och att mängdinställningsanordningen (Q) I neutralläget åstadkommer en förbindelse mellan denna styrventilanslutning och behållaren (12). ANFURDA PUBLIKATIONER: