SE463828B - Deplacementreglersystem med tvaa tryck - Google Patents

Description

463 828 2 10 15 20 25 30 35 4Û kontrollerat sätt. En högtryckskälla för reglervätskan kan dessutom behöva flera modifierade pumpar vilket ökar effektförlusterna vid normal drift.

System för att kompensera motortryck har använts där huvudkretsens arbetstryck endast tillförs motorservona vid övertryckstillstånd. Dessa system har inte någon lågtryckskälla för reglervätskan och deplacementet ändras inte förutom vid övertryckstillstånd. Pumptrycksbegränsningssystem har vanligtvis en deplacementregulator som använder en lågtryckskälla, såsom matningstrycket, och som känner av högt arbetstryck för att ge en ytterligare reglersignal vid ett övertryckstillstånd, men en sådan ytterligare regler- signal omvandlas av ventiler till att bli av lågtrycksnatur. I enheter enligt US patent nr 4 480 963, utfärdat den 6 november 1984, används det högsta av huvudkretsens tryck och matningstrycket. Pumpservona är därför alltid utsatta för det högsta tillgängliga trycket och kan sålunda inte ha en svarshastighet som är huvudsakligen oberoende av arbetstrycket. Det senare gäller också enheter enligt US patent nr 4 194 364, utfärdat den 25 mars 1980.

Sammanfattning av uppfinningen Det primära ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla dubbla reglertryckskällor eller en valbar alternativ högtryckskälla för regler- vätska, för användning i en reglerservomekanism för en hydraulenhets deplacement där lågtryckskällan används vid normala reglerförhållanden och där högtryckskällan enbart används temporärt vid särskilda tillfälliga förhållanden. Detta möjliggör användandet av en relativt liten servomekanism, vilket minskar enhetens totala storlek, med en lågtryckskälla för regler- vätska och med en högtryckskälla som vid behov ögonblickligen kan kopplas in då en särskild reglerfunktion önskas.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla två källor, eller en valbar alternativ högtryckskälla för reglerflöde såsom beskrivits ovan, där högtryckskällan utgöres av hydraulenhetens arbetstryck förbundet med reglersystemet med hjälp av en flödesbegränsande strypning så att regler- servona bara utsätts för enhetens höga arbetstryck för att påbörja servo- svaret vilket gör att servosystemet får en svarshastighet som huvudsakligen är oberoende av arbetstryck.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att använda ett reglersystem med två tryck där en motor med variabelt deplacement har relativt hög inre friktion och en relativt liten servomekanism som normalt utsättes för låga reglertryck men med höga reglertryck momentant tillgängliga för att påbörja servosvaret vid stillastående.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att använda ett reglersystem med två tryck med ett tvåkrets-system som har två huvudsakligen identiska hydraulenheter och där den momentana högtryckskällan för regler- 10 15 20 25 30 35 40 3 463 828 vätskan är det högsta trycket tillgängligt i endera av enheterna. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att använda ett servo- reglersystem med två tryck för en hydraulisk enhet med variabelt deplacement där medlen för deplacementregleringen utgöres av en hydraulisk servomekanism.

Hydraulenheten är försedd med huvudkretsledningar, varav åtminstone en tål att utsättas för högt ledningstryck vid användandet av hydraulenheten. En reglerledning med en deplacementregleringsventil förser servomekanismen med ett trycksatt reglerflöde. En källa av trycksatt vätska till reglerledningen består av en lågtryckskälla kopplad till reglerledningen via en backventil och högtryckskällan består av en reglerledning för högtryck förbunden med reglerledningen nedströms om backventilen. Högtrycksledningen innehåller en flödesbegränsare som begränsar flödet till reglerledningen och som ger ett bestämt tryckfall i reglerledningen för högtryck när rörelsen i servomeka- nismen har startat. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att använda en Valbar alternativ reglerkälla för högtryck i en hydraulenhet med ett variabelt deplacement som styrs av en servomekanism placerad i en hydraulisk huvudkrets med åtminstone en huvudkretsledning, vilken när hydraulenheten arbetar utsätts för ett hydraultryck som är större än nämnda lågtryckskälla, och som står i proportion till hydraullasten. En lågtryckskälla för reglervätska är kopplad till servomekanismen via en reglerledning som innehåller en deplace- mentregleringsventíl. Förbättringen består av en backventil i reglerledningen mellan lågtryckskällan och deplacementregleringssventilen samt en högtrycks- källa för reglervätskan bestående av en vätskeledning som förbinder huvud- kretsens högtrycksledning med reglerledningen nedströms om backventilen och uppströms om deplacementregleringsventilen. Ledningen innehåller en normalt stängd ventil som reagerar på huvudkretsens tryck genom att öppna när trycket i huvudkretsen går över ett visst förutbestämt tryck. Huvudkretsledningen tillhandahåller högt tryck för att starta servomekanismens rörelse när den normalt stängda ventilen öppnas som svar på ett ökat tryck i huvudkretsen.

Dessutom kan en flödesbegränsare begränsa flöde från huvudledningen till servomekanismen när den normalt stängda ventilen är öppen. Flödesbegränsaren åstadkommer ett betydande tryckfall i vätskeledningen när servomekanismen har startat sin rörelse.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig 1 är en fragmentarisk vy av en del av en bent-axis-hudraulmotor med en deplacementregleríngsventil och en relativt liten servomekanism.

Fig 2 är en schematisk vy av hydraulkretsen som åstadkommer de två trycken hos reglerflödeskällan enligt föreliggande uppfinning.

Fig ZA är en schematisk vy av en ventil som alternativt kan användas i 463 828 4 10 15 20 25 30 35 40 reglerkretsen enligt fig 2.

Kortfattad beskrivning av de föredragna utföringsformerna Föreliggande uppfinning avser att tillhandahålla alternativa regler- vätskekällor för deplacementreglerande servomekanismer för hudraulenheter.

Fig 1 visar en servoregleringsmekanism för en typ av hydraulenheter med variabelt deplacement, och närmare bestämt en hydraulmotor av bent-axis-typ med en relativt liten servomekanism. Slutdelen 10 hos ett motorhus visas med en kurvformig yta på vilken ett ventilplattsegment 14 glider vilket ändrar vinkeln mellan hydraulenhetens rotationsblock 16 och en utgående axel (ej visad). Eftersom ventilplattsegmentet 14 utsättes för hyudraulenhetens arbetstryck ökar glidfriktionen mellan segmentet 14 och den kurvformiga ytan 12 dramatiskt när hydraulenhetens arbetstryck ökar. Det krävs alltså relativt stora servokrafter för att hos den visade enheten på ett riktigt sätt ställa deplacementvinkeln mellan ventilplattsegmentet 14 och rotationsblocket 16 på maximalt 400 och minimalt 80. Ventilplattsegmentet 14 har en tapp 18 som ingriper i en urskärning 20 hos en deplacementreglerande servokolv 22 som glider i hålet 24. Tappen 18 representerar ett av många sätt att förbinda en servomekanism med deplacementregleringsmedel för en hydraulenhet.

Servokolven 22 utsättes för flödestrycken i kamrarna 26 och 28 vilket är typiskt för servocylindrar. En deplacementregleringsventil 30 företrädesvis av proportionaltyp är förbunden med de två kamrarna via ledningarna 32 och 34 och är dessutom förbunden med en reglerledning 36 samt avlastas eller dräneras via dränerledningen 38. Reglerledningen 36 är förbunden med regler- vätskekällor som är ändamålen med föreliggande uppfinning och beskrivas i detalj nedan. Deplacementregleringsventilen 30 styrs av deplacementstyrmedel 40, som i föreliggande utformning utgöres av ett fjädercentrerat kolvarrange- mang utsatt för en ingångssignal..AFH I föreliggande fall innehåller den proportionella deplacementservoregleringen dessutom en återkopplingsfjäder 42 placerad mellan deplacementregleringsventilen 30 och en fläns eller projek- tion 44 utskjutande från servokolven 22.

Servomekanismen och deplacementregleringsventilen beskrivna ovan är representativa för ett tidigare känt utförande av servoreglerade hydraul- enheter med variabelt deplacement. Fastän den visade ingångssignalen är tryckberoende kan ingångssignalen till deplacementregleringsventil 30 också vara manuell, mekanisk eller elektrisk. Ûvanstående beskrivning visar endast en typ av de hydraulenheter som kan utnyttja reglersystemet med två tryck enligt föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar två hydraulenheter MR och ML med variabelt deplacement som båda har likadana servomekanismer och deplacementregleringsventiler som de nyss beskrivna. Hydraulenheterna utgöres av två variabla motorer som '41 10 15 20 25 30 35 40 5 465 828 används i ett transmissíonssystem med två kretsar. Servomekanismen för deplacementreglering är förbunden via reglerledníngen 36 till en regler- vätskekälla 46 med relativt lågt tryck såsom en matningspump. Sådana servo- regleringar, oberoende av om de används tillsammans med en enda hydraulpump eller motor eller två i ett tvåkrets-system, där matningspumpen tillhanda- håller reglertryck i storleksordningen 1,3 - 2,1 MPa är välkända.

Servoregleringen beskriven ovan tillhandahåller en enhetlig, relativt förutsägbar svarshastighet för servomekanismen eftersom lågtryckskällan 46 har konstant tryck. Med små servomekanismer ger emellertid detta reglersystem inte alltid tillräckligt stora reglerkrafter. Detta gäller speciellt de visade bent-axis-motorerna som har en mycket hög inre friktion när motorn är stillastående. Detta ger en hög startfriktion, ibland benämnd som fastlås- ning, i deplacementregleringen och som måste övervinnas av servomekanismen för att starta ventilplattsegmentets 14 rörelse. Lågtryckskällan 46 är ofta oförmögen att tillhandahålla tillräckliga servokrafter för att övervinna fastlåsningen, speciellt om de tidigare nämnda små servomekanismerna används.

I föreliggande uppfinning, och såsom visas i fig 2, är en reglervätske- ledning för högtryck 50 förbunden med reglerledning 36, eller ledningar 36 i ett tvåkrets-system, vid en koppling 52 nedströms om lågtryckskällan 46 och uppströms om deplacementregleringsventilen 30. En backventil 54 är placerad mellan koppling 52 och lågtryckskällan 46 för att förhindra att källan 46 utsättes för höga tryck. Reglerledningen 50 för höga tryck är kopplad till det arbetstryck i transmíssionerna som uppträder i huvudkretsledningarna 56 eller 58 i den högra transmissionen innehållande motor MR och huvudkrets- ledningarna 56' eller 58' förbundna med den vänstra transmissionsmotorn ML.

Huvudkretsledningarna kan vara förbundna med en transmissionspump (ej visad) i en öppen eller sluten krets. Ûm transmissionen är reversibel växlar huvud- kretsens högtryckssida mellan ledningarna 56 och 58, eller ledningarna 56' och 58', beroende på transmissionens arbetsriktning. Det högsta trycket i varje transmissions huvudkrets väljs av en växelventil 60 eller 60' och det högsta av de två transmissionstrycken väljs av huvudväxeln 62 som i sin tur är förbunden med reglerledníngen 50 för högtryck. 0m bara en enhet med variabelt deplacement används utnyttjas naturligtvis inte växlarna 60' och 62 utan reglerledníngen 50 för högtryck kopplas direkt till växel 60.

Det högsta huvudkretstrycket, valt av växelventilerna, leds genom ledningen 50 till kopplingen 52 och måste först passera en flödesbegränsande strypning 64 som har en extremt liten diameter, t ex 0,5 - 1,5 mm. Stryp- ningen 64 förhindrar huvudsakligen allt flödesläckage från huvudkretsens ledningar och, vilket är viktigare, genererar ett tryckfall mellan ledning 50 och ledning 36 när väl flödet mellan reglerledníngen 50 för högtryck och '46z szs 10 15 20 25 30 35 40 6 servomekanismen har startat. När deplacementregleringsventilerna 30 är i sina neutrala lägen, finns det inget flöde till servomekanismerna varken från högtrycksledningen 50 eller lågtryckskällan 46. Förflyttning av deplacement- regleringsventilerna 30 till antingen sina främre eller bakre lägen släpper fram flöde till servocylindrarna. Eftersom ledningen 50 normalt har högre tryck än lågtryckskällan 46 är backventilen 54 stängd, och för att starta servokolvens 22 rörelse förekommer ett högtrycksflöde från ledning 50 till = servocylindrarna. Denna inledande tillströmning av högtrycksvätska övervinner varje fastlåsning som skall kunna förekomma i hydraulenheterna. Förflyttning av servokolvarna 22 kräver ett flöde som genererar ett tryckfall i stryp- ningen 64, som i sin tur betydligt reducerar trycket vid kopplingen 52 i ledningen 50 tills det sjunker under trycket i källan 46. Härvid öppnar backventilen 54 och ytterligare reglerrörelse genereras av den till 2,1 MPa justerade lågtryckskällan 46. Eftersom reglerflödets högtryckskälla, vilken också kan vara en högtryckspump eller en annan källa med annat tryck än arbetstrycket från hydraulenheterna, bara används för att påbörja servo- kolvens rörelse tillhandahållas normalt reglering med förutsägbar svarshas- tighet från lågtryckskällan. Även när högtryckskällan utgöres av hydraul- enhetens arbetsflöde uppträder flödet från ledningen 50 endast momentant och sålunda är reglersvarshastigheterna huvudsakligen oberoende av varierande arbetstryck. Det framgår sålunda att reglerflödet med högt tryck bara till- föres till servomekanismen för att initiera tillräcklig rörelse för att övervinna fastlåsning eller när servokolvarna har extremt låg hastighet.

Detta beror på den extrema flödesbegränsningen i strypningen 64.

Såsom framgår av fig 2 kan reglerledningen 50 för högtryck också vara försedd med en rak (inline) avlastningsventil 66, som har med uppströms och nedströms piloter 68 och 70 och som med den justerbara fjädern 72 är inställd att öppnas vid ett förutbestämt tryck. Sådana avlastningsventiler 66 har en inre karakteristik som ger ett tryckfall över ventilen. Normalt bestäms det maximala trycket i transmissionens huvudkretsar av avlastningsventiler i huvudkretsen, vanligtvis satta till ett extremt högt tryck som t ex 45 MPa.

Genom att ställa in den justerbara fjädern 72 så att ventilen 66 öppnar vid 30 MPa kommer kopplingen 52 bara att utsättas för det höga trycket när en av transmissionens huvudkretsar är utsatt för tryck över 30 MPa, varvid ventilen genererar ett lika stort tryckfall. Eftersom källan 46, i det givna exemplet, * är satt till 2,1 MPa uppkommer reglerflödet i ledningen 50 bara när avlast- ningsventilen 66 känner av tryck över 32,1 MPa, vilket indikerar stilla- stående eller nästan stillastående i en av motorerna, MR eller ML. I detta föredragna exempel utsätts sålunda hydraulservomekanismerna inte för några reglerkällor med högt tryck, inte ens för att påbörja servokolvens 10 15 20 25 30 35 40 463 828 7 rörelse, förrän hydraulenheterna stöter på relativt höga tryck, vilket sker när fastlåsningen är som störst. Högtrycksflödst till servomekanismerna begränsas bara när hydraulenheternas arbetstryck är höga, vilket sålunda ytterligare förstärker oberoendet av arbetstryoket för svarshastigheten hos servona. Vid det av huvudkretsens avlastningsventiler maximalt tillåtna fasthållningstrycket 45 MPa kan emellertid servomekanismen momentant utsättas för ett reglertryck på upp till 10 MPa, tills flödet ger upphov till ett tryckfall i strypningen 64, för att övervinna fastlåsningen i hydraulenheter- nas servomekanismer. I praktiken kan flödesbegränsaren 64 byggas in i, eller göras till en integrerad del av, avlastningsventilen 66.

Alternativt kan i reglerledningen 50 för högt tryck avlastningsventilen 66 bytas ut mot en tryckavkännande sekvensventil 66', såsom visas i fig ZA.

Sekvensventilen 66' har liksom tryckavlastningsventilen 66 i fig 2 en högtryckspilot 68' och en justerbar fjäder 72' . Nedströmspiloten 74 kommunicerar emellertid med dräneringen istället för med nedströmsdelen av ledning 50. Sekvensventilen 66' har sålunda inte den inre tryckreducerande funktionen som avlastningsventilen 66 har. Därför kan man även placera en andra flödesbegränsande stryping 76 i reglerledningen 50 för högt tryck uppströms om sekvensventilen 66' . Beroende på den andra strypningens 76 storlek, kan högtrycksreglerflödet vid koppling 52 vara större eller mindre i utföringsformen visad i fig ZA jämfört med utföringsformen visad i fig 2. I praktiken arbetar emellertid de två utföringsformerna på huvudsakligen samma sätt, varvid tryckfallet föranlett av flödet i högtrycksreglerledningen 50 genereras antingen av en strypning 64 eller två strypningar 64 och 76. Ånyo kan flödesbegränsarna 64 och 76 byggas in i, eller göras till en integrerad del av, sekvensventilen 66' När endera av ventilerna 66 eller 66' används får servomekanismerna bara högtrycksflöde om transmissionens huvudkretsar utsätts för ett förutbestämt tryck och får i alla fall bara högtrycksflödet momentant på grund av tryck- fallet i den flödesbegränsande strypningen 64, även om det inte finns någon ventil 66 eller 66' . Därigenom uppnås att svarshastigheterna är huvudsak- ligen oberoende av arbetsflödets tryck. Företrädesvis är trycket i ledning 50 avsett att övervinna fastlåsning, dvs före tryckfallet föranlett av flödet, åtminstone dubbelt så högt som trycket från lågtryckskällan, åtminstone vid tillstånd med maximalt tryck eller stillastående. När ventilen 66 används, regleras denna av den justerbara fjädern 72 som reglerar ventilens inre tryckfall. När man inte använder någon ventil kan förhållandet vara så stort som 20:1, dvs 45 MPa (maximala trycket i huvudkretsen) dividerat med 2,1 MPa (matningspumptrycket). Detta gäller också om man använder en sekvens- ventil.

Claims (10)

463 ezs 10 15 20 25 30 35 40 8 När föreliggande uppfinning används tillsammans med två servomekanismer för deplacementreglering, såsom i tvåkretssystemet visat i fig 2, är hög- trycksflödet till de båda servomekanismerna enbart momentant vilket resulterar i att båda servomekanismerna är huvudsakligen oberoende av arbetstrycket. Följaktligen påverkas båda servomekanismerna av samma låg- f tryckskälla 46, för att vid normal reglering arbeta efter den förutsägbara svarskurvan. 0m man använder trevägsystemet kommer emellertid det högsta = tillgängliga arbetstrycket att utnyttjas, när det är nödvändigt för att övervinna servolåsning inom några av servona, vilket ger ett koordinerat arbetssätt då båda servona påverkas av det höga trycket. I tidigare tvåkrets- system med små servomedel var varje motors servomedel utsatta för det högre arbetstrycket i huvudkretsen för varje motor vilket resulterade i två olika svarshastigheter, som dessutom var beroende av arbetstrycken, och vilket gav inkonsekventa hastighetsändringar i transmissionerna. Genom ovanstående beskrivning av den föredragna utföringsformen framgår det att man får ett reglersystem med två tryck, eller med ett valbart alter- nativt högtryck, där reglervätska med lågt tryck tillhandahålls för den normala deplacementregleringen av hydraulenheterna och där en högtryckskälla selektivt via en strypning tillhandahåller reglervätska för att påbörja servorörelsen under förutbestämda förhållanden, och sålunda uppnås ändamålen med föreliggande uppfinning. De specifikt beskrivna utföringsformerna illustrerar bara de föredragna sätten att använda föreliggande uppfinning, och är inte avsedda att begränsa uppfinningen. PÅTENTKRÅV

1. En anordning för att förse en variabel hydraulenhet (MR) med en valbar alternativ tryckkälla vilken enhet (MR) har deplacementinställ- ningsmedel bestående av en hydraulisk servomekanism (22-28), där en låg- tryckskälla (46) för reglervätska är förbunden med servomekanismen (22-28) via en reglerledning (36) som innehåller en deplacementregleringsventil (30), och där hydraulenheten (MR) är placerad i en hydraulhuvudkrets (56, 58) med åtminstone en huvudkretsledning (56, 58) som vid användandet av hydraulen- heten (MR) är utsatt för ett hydraultryck som är högre än lågtryckskällans « (46) och beroende av hydraullasten i hydraulenheten (MR), k ä n n e - t e c k n a d av att anordningen består av: en backventil (54) i reglerled- Y ningen (36) mellan lågtryckskällan (46) och deplacementregleringsventilen (30), en högtryckskälla för reglervätska bestående av en ledning (50) förbunden med reglerledningen (36) nedströms om backventilen (54) och uppströms om deplacementregleringsventilen (30), samt en tryckavkännande ventil (66, 66') i nämnda ledning (50) som normalt är stängd och avkänner 10 15 20 25 30 35 40 463 828 9 huvudkretstrycket för att öppna när trycket i huvudkretsen går över ett förutbestämt tryck, och där högtryckskällan tillhandahåller högtryck för att påbörja servomekanismens (22-28) rörelse när den normalt stängda ventilen (66, 66') öppnar beroende på ett ökat huvudkretstryck.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att högtrycks- källan består i anslutningen av ledningen (50) till huvudkretsledningen (56, 58) vid höga huvudkretstryck.

3. Anordning enligt krav Z, (50) innehåller en flödesbegränsare (64) som begränsar flödet till servo- mekanismen (22-28) från huvudkretsen (56, 58) när tryckavkänningsventilen (66, 66') är öppen, och där flödesbegränsaren (64) ger ett signifikant k ä n n e t e c k n a d av att ledningen tryckfall i ledningen (50) när väl servomekanismens rörelse har påbörjats.

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att flödes- begränsaren består av en strypning (64) nedströms om tryckavkänningsventilen (66, 66') i ledningen (50) och som har en diameter mindre än 1,27 mm.

5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att huvud- kretsledningarna innehåller en växelventil (66) som väljer ut det högsta trycket i huvudkretsen (56, 58) och att ledningen (50) är förbunden med växelventilen (60).

6. Anordning enligt krav 5, som används i ett transmissionssystem med två kretsar och med två variabla enheter (MR, ML) med variabelt deplacement, k ä n n e t e c k n a d av att servomekanismerna (22-28) och deplacementregleringsventilerna (30) i vardera enheten är kopplad till en enda ledning (50) som i sin tur är förbunden med en tredje växelventil (62) som väljer ut det högsta trycket från växelventilerna (60, 62') i huvud- kretsen för varje enhet (MR, ML) med variabelt deplacement.

7. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att högtrycks- källan före det flödesberoende tryckfallet förser högtrycksledningen (50) med ett tryck som är minst det dubbla jämfört med lågtryckskällans.

8. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tryck- avkänningsventilen är en tryckavlastningsventil inline (66) vilket ger ett tryckfall i reglerledningen för högtryck.

9. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tryck- avkänningsventilen är en sekvensventil (66') och att ledningen (50) inne- håller ytterligare en flödesbegränsare (76) uppströms om sekvensventilen (66').

10. Anordning enligt krav 1, mentsregleringsventilen (30) arbetar proportionellt och att den variabla k ä n n e t e c k n a d av att deplace- enheten utgörs av en bentaxismotor.