SE462277B - Hydrauliskt styrsystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett styrsystem som möjliggör en vä entligt mindre och bil- ligare pump ävensom en väsentligt mindre och billigare styr- ventil samtidigt som man upprätthåller tillfredsställande styrmöjligheter såväl när styrmotståndet normalt är relativt lågt som när det är onormalt högt.

Detta uppnås med ett styrsystem av ifrågavarande slag som enligt uppfinningen har de i efterföljande patentkrav l an- givna kännetecknen.

I korthet kan sägas att med styrsystemet enligt uppfinningen kommer de båda styrcylindrarna att med hjälp av en riktnings- ventil vara kopplade för att fungera som enkelverkande cylind- rar under normala styrförhållanden, vilket medför ett ungefär- ligen hälften så stort tryckoljeflöde till den ena eller andra cylinderns första kammare jämfört med korskopplade cylindrar samtidigt som de båda cylindrarnas andra kammare är anslutna till systemets returtank. Pumpens och styrventilens storlek kan därför väljas i motsvarande grad mindre. vilket i sin tur medför väsentligt minskade anskaffningskostnader.

Om styrmomentet i undantagsfall skulle bli onormalt stort stiger trycket i pumpledningen till den ena cylinderns första kammare och när det har ökat över ett förutbestämt värde är riktningsventilen enligt uppfinningen inrättad att omställas av detta tryck till ett läge där den förbinder den andra cylinderns andra kammare med pumpen så att de båda cylindrarna endast under dessa relativt sällan förekommande förhållanden blir korskopplade för att öka styrmomentet. Riktningsventilen kan vara av enkelt och billigt utförande. varför den samman- lagda kostnadsbesparingen med det nya systemet enligt uppfin- ningen blir avsevärd. En mindre pump medför även mindre värme- förlusten som med andra ord innebär motsvarande besparing av energi.

Några lämpliga utföringsformer av styrsystemet enligt upp- finningen visas som exempel på bifogade ritningar. 10 15 20 25 30 35 z 462 277 Fig 1 visar ett kopplingsschema för en första utföringsform. fíg 2 visar ett kopplingsschema för en andra utförningsform och fíg 3 visar ett modifierat utförande, där den medelst styrratten manövrerbara styrventilen i fíg 1 har ersatts med en spakmanövrerad styrventil.

I figurerna drives en oljepump 10 av en ej visad motor. Pumpen matar två styrcylindrar 11,12 som är kopplade till två for- donshalvor 13.14 svängbart förbundna genom en ledaxel 15.

Pumpen matar tryckolja till en känd styrventil 16 genom en pumpledning 16A. I fíg 1 är styrventílen kopplad till fordonets styrratt och inrättad att vid vridning ät ena hållet ansluta pumpen till exempelvis den ena cylinderns ll första kammare 11A samtidigt som den andra cylinderns 12 andra kam- mare l2B anslutes till returtanken 20. vridning ät motsatt håll medför inkoppling av den andra cylinerns 12 första kam- male 12 Ä Pumpen matar även tryckolja via en grenledning l6B till en riktningsventil 17 som visas i sitt centrumläge och som kan omställas till sitt vänstra eller högra ändläge i figurerna.

De båda cylindrarna har en kolv 11C resp 12C som delar cylind- rarna i den första och den andra kammaren 11A. llB resp 12A. 12B. Kolvarna är medelst kolvstänger llD, l2D förbundna med den främre fordonshalvan 13.

Styrventilen 16 är på känt sätt anordnad att portionera ut en oljevolym som svarar mot ventilens vridningsvinkel, vilken i sin tur motsvarar en viss vridning av fordonets styrratt och åstadkommer en motsvarande svängning av den främre fordons- halvan 13. Vanligen fordras tre till fyra varv på ratten för erhållande av svängning av den främre fordonshalvan från dess ena till dess andra ändläge.

I riktningsventilens 17 centrumläge är båda cylindrarnas andra kammare llB, 12B via ledningar 18.19 anslutna till en retur- ledning ZOB till tanken 20. Grenledningen 16B är stängd av 10 15 20 25 30 35 462 277 4 riktningsventilen 17 såsom framgår av fig 1, medan pumpled- ningen 16A är anslutbar till den ena eller andra cylinderns första kammare 11A eller 12A efter vridning av styrventilen åt endera hållet från mittläget.

Den tryckstyrda riktningsventilen 17 är i ena riktningen på- verkad av trycket i ledningen 21 via en grenledning 21A och av trycket i ledningen 22 via en grenledning 22A. Ventilen l7 hålles dessutom i sitt centrumläge av tvâ fjädrar 17A och 17B under normala förhållanden.

Under normala förhållanden med relativt ringa styrmoment kommer trycket i ledningen 21 eller 22 att ligga under ett förutbestämt värde P och är därvid ej så stort att det kan omställa ventilen 17 mot verkan av endera fjädern.

Detta innebär att pumpen 10 endast behöver mata den ena eller andra första kammaren 11A eller 12A. Eftersom detta är till- räckligt för de styrmoment som behövs för de flesta förhållan- den kan pumpen och styrventilen ha storlekar som är väsentligt mindre än vad som fordras vid kända permanent korskopplade styrcylindrar.

Om emellertid den främre fordonshalvan 13 möter ett ovanligt stort motstånd mot svängning, kommer trycket i exempelvis led- ningen 21 att öka och i vissa fall så mycket att det över- stiger trycket P. När detta inträffar förmår ej fjädern 17B att hålla emot utan ventilen 17 omställes till sitt högra änd- läge. Därvid förbindes pumpens grenledning l6B med ledningen till den andra cylinderns 12 andra kammare l2B samtidigt som den första cylinderns ll första kammare 11A förblir ansluten till pumpen. Först under dessa relativt sällan förekommande förhållanden blir de båda styrcylindrarna korskopplade för att öka styrmomentet.

Den första cylinderns andra kammare 1lC är och den andra cylinderns 12 första kammare 12A är under dessa förhållanden anslutna till tanken 20. 10 15 20 25 30 35 s 462 277 Stiger trycket i ledningen 22 över det förutbestämda trycket P kommer ventilen 17 att omställas på samma sätt till det vänstra ändläget för korskoppling av styrcylindrarna vid svängning åt andra hållet.

Trycket i grenledningen 21A påverkar ventilen 17 via en pilot- area 23, och trycket i grenledningen 22A påverkar ventilen 17 via en pilotarea 24.

Vid omställningen av ventilen 17 i riktning mot ettdera av dess ändlägen föreligger en viss risk för att ventilen skall oscillera på grund av växlande tryckförhållanden i ledningar- na. Denna rísk elimineras med pilotareor 25. 26, varav arean 25 är ansluten via en ledning 25A till ledningen 18 och arean 26 är via en ledning 26A ansluten till ledningen 19.

Balans för ventilen 17 erhålles då: (1) P21 X A23 P19 X A26 + F17B (2) P22 x A24 P18 x A25 + F17B där P21 = tryck i ledningen 21 A23 = pilotarean 23 P19 = tryck i ledningen 19 A26 = pilotarean 26 F17B = fjäderkraften l7B P22 = tryck i ledningen 22 A24 = pilotarean 24 P18 = tryck i ledningen 18 A25 = pilotarean 25 F17B fjäderkraften l7B Så snart det erforderliga styrmomentet sjunker till normala värden, sjunker trycket i ledningen 21 eller 22 under det för- utbestämda gränstrycket P så att riktníngsventilen 17 återgår till sitt centrumläge.

I fig 2 visas ett styrsystem som i allt väsentligt överens- stämmer med systemet i fig 1. Pilotarearorna 23. 24. 25, 26 i 10 15 20 25 30 35 4-62 277 6 fig l har dock utelämnats i fig 2, varvid trycket i grenled- ningarna 21A, 22A i stället verkar direkt på den fjäderpåver- kade ventilen 17, vilken styrs av trycken i 21 och 22 för att styra tryckolja från l6C till rätt kammare llB resp. l2B.

I detta fall förhindras oscillering av ventilen 17 vid dess omställning från centrumläget med hjälp av en sekvensventil eller manöverventil 27. vilken normalt intager det visade vänstra och stängda neutralläget, i vilket den bryter förbin- delsen mellan pumpens grenledning 16B och en tryckledning l6C till ventilen 17. Från sitt visade vänstra läge i fig 2 kan ventilen 27 omställas till sitt högra läge mot verkan av en fjäder 28. I ventilen finns en kanal 29 som nu förbinder led- ningarna l6B och l6C med varandra. ventilen manövreras medelst två pilotareor 30, 31. varav arean 30 är via en ledning 32 förbunden med ledningen l6B och arean 31 är via en ledning 33 förbunden med förbindelsekanalen 29.

När trycket i grenledningen l6B stiger över trycket P erhålles ett motsvarande tryck i grenledningen 21A eller 22A för om- ställning av ventilen åt höger resp vänster från centrumläget.

Detta tryck verkar via arean 30 och omställer ventilen 23 till dess öppna högra ändläge, i vilket trycket i kanalen 21 nu verkar på ventilen 27 via arean 31 och bidrager till att hålla ventilen i det högra läget tills tryckförhällandena har stabi- liserats under omställningen av ventilen 27.

För att tryckolja skall komma fram via ledningen l6C. krävs sålunda att ventilen 27 öppnar förbindelsen mellan ledningarna l6B och l6C. Detta sker då trycket i ledningen l6B uppnår trycket P så att P x A30 = F28, där A30 är arean 30 och F28 är fjäderkraften 28. så snart ventilen 27 har öppnat verkar tryc- ket i ledningen l6B även på arean 33. Pâ grund av att trycket P nu verkar på såväl arean 30 som arean 33 kommer ventilen 27 att hällas öppen även då trycket i ledningen l6B sjunker under öppningstrycket P = F28 + A30. n 10 15 20 25 30 462 277 Så snart trycket sjunker under trycket P2 i ledningen l6B, där P2 = F28 + (A30+A3l) återföres ventilen 27 till sitt vänstra läge av fjädern 28.

Fig 3 visar slutligen en medelst en styrspak 34 från ett cen- trumläge ät endera hållet omställbar styrventil 35 som pâver- kas í riktning mot centrumläget av två fjädrar 35A. 353. ventilen 35 har fyra portar för fyra ledningar, varav led- ningen 16A frân pumpen och en ledning 20A till tanken 20 är ansluten till ventilens ena sida i figuren, och ledningarna 21. 22 är anslutna till ventilens andra sida.

Om ventilen 35 med spaken 34 omställes till exempelvis sitt högra-ändlâge. förbindes pumpen 10 med ledningen 21 och den första cylinderns ll första kammare 11A. Samtidigt förbindes ledningen 20A med ledningen 22 för anslutning av den andra cylinderns 12 första kammare 12A med tanken 20.

De båda cylindrarnas andra kammare 11B, l2B är anslutna via ledningarna 18,19 och ledningen 20A till tanken 20.

Om nu trycket i ledningarna 16A, l6B ökar över trycket P på grund av exceptionellt stort styrmoment. kommer ventilen 17 att omställas till sitt högra ändläge med det resultat som beskrivits ovan i samband med fig l.

Så länge spaken 34 hâlles i sitt ena eller andra ändläge erhålles en svângrörelse av den främre fordonshalvan. Denna rörelse avbrytes genom att återföra spaken till centrumläget.

Fördelen med en styrspak i förhållande till en vridbar styrratt är att den är mindre arbetskrävande att hantera under relativt långa arbetspass.

Claims (4)

10 " fx FIF? 462 ¿// 8 Patentkrav

1. Hydrauliskt styrsystem vid ett motorfordon med två relativt varandra kring en ledaxel (15) svängbara fordonshalvor (ll, 12). och en har en första (llA. 12A) och en andra kammare (llB. 12B) på var sin sida om den till en kolvstäng (llD. 12D) anslutna kolven i cylindern och som via en medelst fordonets 35) och en medelst oljetrycket i ettdera av sina ändlägen inställbar vilka är svängbara medelst två hydraulcylindrar som var styrratt eller styrspak inställbar styrventil (16, riktningsventil är anslutbara till en tryckoljepump (10) för önskad svängning av fordonshalvorna relativt varandra, varvid under bibehållande av riktnings- ventilen i dess centrumläge mellan två ändlägen. från ett míttläge medför att den ena cylinderns (ll eller 12) första kammare (llA eller 12A) anslutes till oljepumpen samtidigt.som omställning av styrventilen, den andra cylinderns första kammare (l2A eller 11A) anslutes till returtanken (20). som enkelverkande cylindrar, riktningsventilen (17) till ettdera av sina ändlägen under påverkan av oljetrycket i respektive ledning mellan pumpen och den ena eller andra cylinderns första kammare även medför en förbindelse mellan pumpen och den andra respektive den ena 12B) för åstadkommande av kors- vilket medför att cylindrarna fungerar medan en samtidig omställning av cylinderns andra kammare (1lB. koppling av de båda cylindrarna, att den i endera riktningen tryckoljestyrda riktningsventilen (17) är fjäderpåverkad (l7A. l7B) på sådant sätt. att den kvarhålles av fjäderkrafter i sitt centrumläge tills olje- trycket ökar över ett förutbestämt värde, vilket medför att hydraulcylindrarna under det förutbestämda oljetrycket och vid ett motsvarande lågt styrmotstånd är kopplade som enkelverkan- de cylindrar, medan vid oljetryckets överskridande av detta värde på grund av motsvarande ökning av styrmotståndet kommer ríktningsventilen (17) att förskjutas till ettdera av sina ändlägen för att därigenom koppla hydraulcylindrarna till att fungera som dubbelverkande cylindrar. k ä n n e t e c k n a t av 'l 10 15 20 25 462 277

2. Styrsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att tryckledningarna (18, 19) mellan riktningsventilen (17) och de båda cylíndrarnas andra kammare (1lB, 12B) är avgrenade (25A, 26A) för åstadkommande av en balanserande tryckstyrning (25. 26) av ríktningsventilen (17) vid omställning av denna i rikt- ning mot ettdera av sina ändlägen. av att

3. Styrsystem enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t i grenledningen (16B,16C) mellan ríktningsventilen (17) och pumpen (10) är anordnad en i ena riktningen tryckstyrd manö- verventil (27), vilken av en fjäder (28) hålles i ett neutral- läge. där den bryter förbindelsen mellan riktningsventilen och pumpen, när riktningsventilen är i sitt centrumläge och trycket i grenledningen ligger under det förutbestämda värdet, medan manöverventílen (27) vid ökning av det styrande olje- trycket över det förutbestämda värdet är anordnad att om- ställas mot verkan av fjädern till ett öppet läge.

4. Styrsystem enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att manöverventílen (27) under sin omställning till öppet läge i beroende av en första tryckstyrning (30) inkopplar en andra tryckstyrning (31) när manöverventílen befinner sig i sitt öppna läge, vilken andra tryckstyrníng (31) motverkar oscille- ring av manöverventílen (27) på grund av tryckvariationer vid manöverventilens öppnande.