SE436636B - Hydraulisk hjelpkraftstyrinrettning for fordon - Google Patents

Description

l0 15 25 30 35 40 ïåwwßsš 2 framförallt styrning under färd, fordras inte alls det maximala *sval _dvs att energi vid varje styrningsförlopp delvis går förlorad gener sänkning till den faktiskt fordrade nivån.

Genom uppfinningen skall den hydrauliska hjälpkraftstyrinrätse ningen så utformas, att dess energiförsörjningsanordning i vilot ståndet, dvs då styrning inte sker, ger ett tryck, som är lågt i ¿.r hållande till maximaltrycket, men också i förhållande till vanliga arbetstryck vid styrningsförlopp. Trycket skall emellertid vid ett styrningsförlopp höjas till det just erforderliga värdet.

Dessa villkor uppfylls samtidigt genom den i den kännetecznarfle delen av patentkravet 1 angivna uppfinningen.

Genom den andra styrstorheten (W2) inställs ett tomgångstryok fast, vilket råder då inget styrningsförlopp äger rum. Det kan eiene pelvis uppgå till 10 bar.

Den första styrstorheten (Wl) tas ut vid ställmotorns ifrågaa varande tryckrum och beror dels på hur stor den av de styrda delarna på ställmotorn återverkande kraften är, dels på hur långt styrventilen har öppnats i riktning från manöveranordningen. Summan av de båda styrstorheterna är då bestämmande för hur högt högtryckspumpens met» ningseffekt skall ökas av regulatorn. Högtryckspumpen ställs allts- bara in på den matningseffekt, som exakt fordras, för att mata stëlí= motorn tillräckligt under de rådande förhållandena.

Före styrventilen råder ett tryck, som är värdet (t.ex. l0 bar) på tomgångstrycket högre. Tryckfallet och därmed energiförlusten i ventilen är ringa.

I motsats till kända hjälpkraftstyrinrättningar kommer vid ans ordningen enligt uppfinningen förlusterna utan styrningsrörelse till stånd endast genom det ringa tomgångstrycket och den vid detta av styrventilens ventilspalt och högtryckspumpens volymetriska förluster betingade läckflödesmängden.

Under ett styrningsförlopp investeras som icke utnyttjad effekt endast produkten av nyttjad flödesmängd och tomgångstrycket. I båda fallen uppgår förlusteffekten till bara få procent av den vid kända anordningar uppträdande förlusteffekten. En ytterligare fördel med uppfinningen består däri, att styrsystem med stängd mitt kan drivas utan ackumulator och tillhörande laddningsventil. _Vid konventionella anordningar måste på grund av det ständigt rådande höga_trycket vid byggnad av styrventilen hållas mycket snäva toleranser och tätningsspalter samt användas skarpa styrkanter. Allt detta fordras nu genom uppfinningen endast i väsentligt mindre mån, 10 l5 20 25 30 35 40 7809898-'5 3 då styrventilen behöver arbeta med endast ett ringa tryckfall av tom- gångstryckets storlek.

Genom en vidareutveckling av uppfinningen enligt patentkravet 3 åstadkommes en regulator av typen axialkolvventil, som mer eller mindre stryper sugledningen till högtryckspumpen. Genom en vidareutveckling av uppfinningen enligt patentkravet 4 uppnås ett sparsamt arbetssätt ,ocksâ i specialfall, nämligen då ställmotorn eller styrstångssystemet når sin ändbegränsning och högtryckspumpen till följd därav skulle uppbringa sitt maximala arbetstryck. Utan vidare åtgärder skulle då ett kraftigt oljeflöde strömma bort över maximaltryckbegränsaren, vari- genom höga energiförluster skulle uppstå. Samma fall skulle uppstå också om ett styrningsförlopp genom motstånd skulle fordra högtrycks- pumpens maximaltryck.

I dessa fall skulle inte längre uppstå någon trycksänkning i styrventilen. På reglerkolvens andra manöveryta skulle då inverka ful- la arbetstrycket i ställmotorns ifrågavarande tryckrum. Till detta skulle adderas kraften av fjädern 35, medan på den första manöverytan endast skulle inverka högtryckspumpens maximala matningstryck. Till följd därav skulle regulatorn inte längre kunna strypa högtryckspum- pens sugflöde. _ Genom vidareutvecklingen enligt patentkravet 4 sörjs för en tryck- psänkning i förbindelseledningen mellan ställmotorn och den andra manöverytan genom inkopplingen av en andra strypning på detta ställe, så att den andra manöverytan nu påverkas med ett lägre tryck än den första, så att regulatorn kan sörja för en strypning av sugflödet till högtryckspumpen.

Till följd därav återförs inte längre högtryckspumpens hela flö- de genom maximaltryckbegränsaren till utjämningsbehållaren, utan en- dast ett väsentligt mindre, av den andra strypnlngens diameter bestämt styrflöde. Man sparar härigenom energi och förhindrar en otillåtlig uppvärmning av oljekretsloppet.

Maximaltryckbegränsaren behöver inte längre konstrueras för det totala pupflödet och kan således förminskas.

Enligt en vidareutveckling enligt patentkravet 5 kan maximal- tryckbegränsaren anordnas i reglerkolven, vilket betyder en väsentlig minskning av byggnadsk<-tnaderna.

Genom en vidareutveckling enligt patentkravet 8 används en för- enklad regulator, som mekaniskt inverkar på en byggdel i en högtrycks- pump, vilken under inflytande av det av högtryckspumpen alstrade trycket utövar en kraft på regulatorn. En sådan regulator kan på konst- Poor QUALITY 103 15 20 25 30 35 40 4 ruktivt enkelt sätt anordnas i huset till en lamellpump.

Uppfinningen beskrivs i det följande med tre utföringsexempsš och under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visa: ett kopplingsschema för en första utföringsform av uppfinningen, fiffi 'vilken regulatorn stryper högtryckspumpens sugflöde, fig. 2 visar -L som regulator tjänande axialkolvventil i längdsnitt, fig. 3 visar att till två utföringsexempel hörande blockschema över regler- och styf= kretsen, fig. 4 visar ett kopplingsschema över en andra utföringsfcrm av uppfinningen, vid vilken är inkopplad en andra strypning i den till den andra manöverytan förande ledningen och maximaltryckbegränsare: är anordnad på annat sätt, fig. 5 visar i längdsnitt motsvarande fig. 2 axialkolvventilen med integrerad maximaltryckbegränsare och fig. 6 visar ett kopplingsschema över en tredje utföringsform av uppfinn " vid vilken regulatorn via sin slaglängd styr högtryckspumpens mata tryck.

Beskrivning av den första utföringsformen Vid utföringsformen enligt fig. l är anordnad en utjämningsL~ hållare l för arbetsfluidet. Från denna behållare suger högtryckspnfi pen 3 via en sugledning 5, 6 vätska och leder denna över en högtryfïs= ledning 8 till en styrventil 7 med stängd mitt. Styrventilen hålls genom fjädrar 9 i sitt mittläge och är utstyrbar mot kraften av fjäàfl rarna 9 genom den här icke visade manöveranordningen, i allmänhet ratten. Därvid förs tryckvätska till ett av ställmotorns ll tryck dvs det rum, som skall förstoras. En växelventil 13 är parallellkcpp« lad med ställmotorn ll, så att dess tilloppsrum är förbundna med var sitt av ställmotorns ll arbetsrum. Dess huvudrum är via en ledning 15 förbundet med regulatorn 17.

Regulatorn kan vara utformad som en axialkolvventil. En sådan utföringsform visas i fig. 2. I en cylinder 19 är en ventilkolv 21 förskjutbart styrd. Cylindern har ett tilloppsspår 23 och ett avloçpsß spår 25, som står i förbindelse med sugledningens delar 5 resp. 6.

Genom ett styrkantpar 27 kan genomströmningen strypas. Ventilkolveæ har en manöveryta 29, som via en ledning 31 står i förbindelse med högtrycksledningen 8. En manöveryta 33 med motsatt verkansriktning står via ledningen 15 i förbindelse med växelventilen 13. På manöver» ytan 33 inverkar dessutom en tryckfjäder 35] vars förspänningskraft är inställbar genom icke visade medel. _ Såsom visas i fig. l står högtrycksledningen 8 via en i sig t 1 tryckbegränsningsventil 37 i förbindelse med utjämningsbehållaren 1 Ventilen 37 öppnar vid ett maximalt tillåtet matningstryck av t.ex. 10 15 I 20 25 30 35 40 7809898-5 180 bar.

Den första utföringsformens arbetssätt Axialkolvventilen 17 verkar via sitt styrkantpar 27 som stryp- ning i högtryckspumpens 3 sugledning. I övrigt är den en regulator, vars funktionssätt beror av tre storheter. Den första är en styrstor- het Wl, nämligen det i ställmotorns ll ena arbetsrum rådande arbets- trycket, vilket tillförs via ledningen 15. Den andra storheten är en styrstorhet W2, nämligen tryckfjäderns 35 inställbara förspännings- kraft, av vilket uppkommer tomgångstrycket av t.ex. 10 bar. Den tredje storheten är reglerstorheten X, nämligen högtryckspumpens 3 matartryck, som överförs till regulatorn via ledningen 31.

Om styrning inte sker, dvs om styrventilen 7 står i sin visade centralställning, så är högtrycksledningen 8 spärrad. Det över led- ningen 15 överförda trycket är noll. Matningstrycket kan då bara bli så stort, att kolven 21 via manöverytan 29 mot tryckfjäderns 35 kraft skjut åt vänster, tills styrkantparet 27 stryper sugledningen 5,6.

Vid riktig inställning av tryckfjädern 35 är detta fallet vid ett tom- gångstryck av 10 bar i matarledningen 8 då styrning inte sker.

Om styrventilen 7 förskjuts av manöveranordningen, så matar hög- tryckspumpen 3 till ställmotorns ll tryckrum. Trycket där stiger och verkar via växelventilen 13 och ledningen 15 på manöverytan 33. Axial- kolvventilen öppnar till följd därav sugledningen 5,6 och spärrar åter denna först då trycket i högtrycksledningen 8 har nått ett värde, som är tomgångstryckets värde högre än trycket i ställmotorns ll tryckrum.

Trycket i högtrycksledningsn 8 kan högst stiga till det genom tryckbegränsningsventilen 37 tillåtna värdet.

Tillhörande reglerkrets Axialkolvventilen 17 enligt fig. 1 och 2 verkar som regulator inom ramen för en reglerkrets, som visas i fig. 3. Via manöveranord- ningen 40 påverkas på känt sätt styrventilen 7. Härigenom initieras ställmotorn ll och av denna förskjuts de styrda fordonsdelarna 42 mot en yttre störkraft Z, t.ex. körbanekrafter eller det på rodret inver- kanaa vattna-a. Axiaikoivventiiena 17 kolv 21 bildar med sina båda ma- növerytor en jämförare 44 på vilken som styrstorhet W2 inverkar fjä- derns 35 inställbara kraft och som styrstorhet Wl det från ställmo- torns ll tryckrum uttagna trycket. Av regulatorn 17 görs nu summan av dessa båda storheter så stor som den negativt tillförda reglerstor- heten X, nämligen matningstrycket. Detta sker vid det första utfö- ringsexemplet genom strypning av vätsketillförseln till högtrycks- pumpen. vissa Qfiïåïfffví i. 10 15 20 25 pao 35 40o ïíl9ö9å=š 6 Beskrivning av den andra utföringsformen Den i fig. 4 visade andra utföringsformen skiljer sig från äon första därigenom, att i ledningen l5,l5', som leder från växelvenL-l 13 till den andra manöverytan 33, är inkopplad en andra strypning å? och att tryckbegränsningsventilen 37? är ansluten till ledningen íš°. .,.... i Såsom visas i fig. 5 kan tryckbegränsningsventilen 37' vara ene :n F ordnad i regulatorns kolv 2l'. Tryckbegränsningsventilens 37” tili” loppsrum står via en kanal 48 i förbindelse med axialkolvventile fjäderrum. Tryckbegränsningsventilens 37' avloppsrum är via en k 49 förbundet med sugledningen 5. Kanalen 49 är så anordnad, att vid reglerventilens verksamhet inte kan spärras.

Den andra utföringsformens arbetssätt Om ställmotorn ll eller styrstångssystemet når sitt ändans ”“ eller om ett extremt högt motstånd måste övervinnas vid ett styr: -= förlopp, så uppträder i ställmotorns ll ifrågavarande tryckrum hö§= tryckspumpens 3 maximala matningstryck. Vid utföringsformen enligt fig. l skulle då i styrventilen 7 inte längre uppträda någon trjcïe sänkning, så att reglerkolvens båda manöverytor skulle påverkas av lika tryck, men på den andra manöverytan skulle dessutom inverka ten av fjädern 35. Regulatorn skulle därför inte längre kunna str pa sugflödet. _ Vid den andra utföringsformen uppträder i ett sådant fall en trycksänkning vid den andra strypningen 47. Den andra manöverytan 33 påverkas nu av ett lägre tryck än den första manöverytan 29. Om tr3:k~ differensen blir större än det verkan av fjädern 35 motsvarande tone gångstrycket, så stryper regulatorn högtryckspumpens sugflöde. Av nfig~ tryckspumpen alstras nu bara det oljeflöde, som vid en trycksänknítfl med tomgångstryckets storlek av t.ex. 10 bar strömmar via strypnia 47. Trycket i ställmotorns ifrågavarande tryckrum hålls konstant på ett värde, som är tomgångstryckets värde högre än tryckbegränsningee ventilens 37' öppningstryck. u Beskrivning av den tredje utföringsformen Den i fig. 6 visade tredje utföringsformen arbetar enligt princip som den andra utföringsformen, men skiljer sig i detaljer iian denna. Här stryps inte högtryckspumpens 3a sugledning 5, utan dess matningstryck förändra; genom att dess arbetsslag mekaniskt omställsc Högtryckspumpen 3a är här utformad som en lamellpump. I ett hus 50 är på känt sätt anordnade en rotor 52 med sina lameller 54 och en excenterring 56. Rotorn roterar i pilriktningen och matar sålunda Lägs trycksledningen 8. Härvid utövas på excenterringen 56 en kraft F. _.___.__. W 15 20 25 78-09898-5 7 (Kraftpilens F fotpunkt är inte helt riktig, men är för överskådlig- hetens skull lagd i rotorns mittpunkt.) Kraften F kan uppdelas i tvâ komponenter Fl och F2, av vilka komponenten Fl är gjord overksam genom en i det inre av huset inskjutande skruv 58. Kvar blir den verksamma komponenten F2, som inverkar på en regulatorkolv 2la. Excenterringen 56 trycker kolven 2la i en cylinderborrning mot kraften av en fjäder 35a åt höger. Fjäderns 35a förspänning är inställbar med hjälp av en skruv 60.

En ytterligare skillnad hos denna utföringsform ligger däri, att lqflfi stället för växelventilen 13 är anordnade två backventiler l3a, som emellertid i övrigt har samma verkan.

Den tredje utföringsformens arbetssätt Som styrstorhet Wl tjänar det 1 ledningen 15' efter strypningen 47 rådande trycket och som styrstorhet W2 den genom fjädern 35a åstad- komna förspänningskraften. Reglerstorheten X är den av excenterringen 56 på kolven 2la utövade kraftkomponenten F2.

Om styrning inte sker, dvs om styrventilen 7 befinner sig i sin centralställning, så är trycket i ledningen 15,15' noll. På excenter- ringen inverkar utifrån därför endast kraften av fjädern 35a och ex- centerringen rör sig till följd därav till nära sin centralställning, så att endast det Om styrning ringa tomgångstrycket av t.ex. 10 bar åstadkommes. sker, råder i ledningen 15 ett väsentligt högre tryck. Kolven Zla skjuter excenterringen 56 ytterligare åt vänster och alltefter behovet alstras ett högre tryck.

Strypningen 47 och tryckbegränsningsventilen 37' leder här till samma resultat som 1 det andra utföringsexemplet.

QOOR QU nßfl

Claims (8)

FMÜ989S=S (PATENTKRAV

1. l. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning för fordon med en energiförsörjningsanordning, som har en utjämningsbehållare (1) för arbetsfluidet, vidare en av denna matad högtrycks- pump (3) med maximaltryckbegränsare (37) och en av en manöver» anordning (ratt) förskjutbar styrventil med stängd mitt, som styr en ställmotor (ll) för de styrda fordonsdelarna (hjul, roder), och varvid en högtryckspumpens (3,3a) matningstryck styrande regulator (17) är anordnad, klä n n e t e c k n a d a v att regulatorn (l7,l7',l7a) innefattar en i högtryckspume pens sugledning (5,6) förskjutbar, högtryckspumpen (3,3a) styrande ventilkolv (2l,2l',2la), som på ena sidan är utsatt för högtryckspumpens matningstryck (reglerstorhet X) och på andra sidan står under inflytande av en inställbar fjäder (35,35a; styrstorhet W2), vars fjäderrum via en ledning (l5,l5'; styrstorhet Wl) är anslutet till ställmotorns tryck~ IIJIII.

2. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att regulatorn (17) på i sig känt sätt styr en strypning (första strypning) (27) i högtrycïs= pumpens (3) sugledning (5,6).

3. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d adv att regulatorn uppvisar en axial= kolvventil (l7), vars kolv (21) har två manöverytor (29,33) med motsatt verkansriktning, varvid på den första manöverytan (29) inverkar högtryckspumpens (3) matningstryck och på den andra manöverytan (33) det i ställmotorns (ll) tryckrum rådande trycket, medan i samma riktning som en av det sistnämnda trycket uppkommande kraft på kolven inverkar en villkorligt inställbar kraft (genom fjädern 35) för inställning av tom- gângstrycket. 7809898-5

4. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt något av före- gående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att i en ledning (l5,l5'), som förbinder ställmotorns (ll) ifrågavarande tryck- rum med den andra manöverytan (33), är inkopplad en andra strypning (47) och att den del (15') av ledningen, som befinner sig mellan strypningen och den andra manöverytan, är förbunden med utjämningsbehållaren (l) via maximaltryckbegränsaren (37').

5. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att maximaltryckbegränsaren (37') är anordnad i axialkolvventilens (17) kolv (2l') på sådant sätt, att dess tilloppsrum står i förbindelse med den andra manöverytan (33) och så att dess avloppsrum ständigt står i förbindelse med sugledningen (5).

6. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a V att regulatorn (l7a) för styr- ning av matningstrycket påverkar högtryckspumpens (3a) arbets- sätt.

7. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att regulatorn (l7a) styr hög- tryckspumpens (3a) arbetsslag.

8. Hydraulisk hjälpkraftstyrinrättning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d a v att regulatorn har en mot kraf- ten av en fjäder (35a) förskjutbar kolv (2la), som har två manöverytor (29a,33a) med motsatt verkansriktning, varvid på den första manöverytan (29a) inverkar från högtryckspumpen (3a) en dennas matningstryck motsvarande kraft (F2) och på den andra manöverytan (33a) det i ställmotorns (ll) tryckrum rådande trycket eller det mellan den andra strypningen (47) och maximaltrycknegränsaren (37') uppträdande minskade trycket, medan i samma riktning som en av det sistnämnda trycket resul- terande kraft på kolven (2la) inverkar en villkorligt inställ- bar kraft (35a,60) för inställning av tomgångstrycket. WG a Q*J:=.L1“=ï“ï