SE540421C2 - Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till en aktuator för axiell förskjutning av ett objekt. Aktuatorn innefattar en cylindervolym med en första del (6),och en aktuatorkolvskiva (5) som i axiell led är fram och åter förskjutbar i nämnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, en inloppskanal (11) som sträcker sig mellan ett tryckfluidinlopp (12) och cylindervolymens första del (6), en första inloppsventilkropp (15) anordnad i nämnda inloppskanal (11), en utloppskanal (13) som sträcker sig mellan cylindervolymens första del (6) och ett tryckfluidutlopp (14), och en utloppsventilkropp (37) anordnad i nämnda utloppskanal (13). Aktuatorn är kännetecknad av en slavkolv (17) som är fram och åter förskjutbar i ett lopp (18), varvid slavkolven (17) är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position förskjuta nämnda första inloppsventilkropp (15) till en aktiv position, varvid slavkolven (17) samverkar med en öppning (28) som förbinder loppet (18) med en styrtryckskanal (29), varvid nämnda öppning (28) har en första flödesarea (A1) när slavkolven (17) är i sin viloposition och en andra, större flödesarea (A2) när slavkolven (17) är i sin aktiva position.

Description

AKTUATOR FÖR AXIELL FÖRSKJUTNING AV ETT OBJEKT Uppfinningens tekniska område Den föreliggande uppfinningen hänför sig till en aktuator för axiell förskjutning av ett objekt. Den föreliggande uppfinnigen är särskilt användbar i applikationer som har krav på höga hastigheter och exakt styrbarhet hos den axiella förskjutbarheten, och låga driftsljud. I synnerhet hänför sig den föreliggande uppfinningen till en gasväxlingsventilaktuator för förbränningsmotorer, där aktuatorn föreslås användas för drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler vilka styr tillförsel respektive evakuering av luft relativt förbränningsmotorns cylinder. Den uppfinningsenliga aktuatorn är således speciellt lämpad för drivning av motorventiler och eliminerar därmed behovet av en eller flera kamaxlar i en förbränningsmotor.

Den uppfinningsenliga aktuatorn innefattar en aktuatorkolvskiva och en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan avdelar nämnda cylindervolym i en första del och en andra del och är i axiell led fram och åter förskjutbar i nämnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position. Aktuatorn innefattar vidare en inloppskanal som sträcker sig mellan ett tryckfluidinlopp och cylindervolymens första del, en första inloppsventilkropp anordnad i nämnda inloppskanal, en utloppskanal som sträcker sig mellan cylindervolymens första del och ett tryckfluidutlopp, och en utloppsventilkropp anordnad i nämnda utloppskanal.

Uppfinningens bakgrund och teknikens ståndpunkt En aktuator, vanligtvis känd som en pneumatisk aktuator, innefattar således en aktuatorkolvskiva som är förskjutbar i axiell riktning mellan en första position (viloposition) och en andra position (aktiv/utskjuten position). Förskjutningen erhålls genom att styra tillgång av en tryckfluid, såsom trycksatt gas/luft, som verkar mot och driver aktuatorkolvskivan. Aktuatorkolvskivan verkar i sin tur direkt eller indirekt mot det objekt som skall förskjutas, exempelvis en motorventil, för att styra densammas position.

I applikationen med en motorventil gäller att då aktuatorkolvskivan är i vilopositionen är motorventilen i kontakt med densammas säte, och när aktuatorkolvskivan är i den aktiva positionen är motorventilen öppen, dvs. belägen på avstånd från densammas säte.

Det är ett känt önskemål att aktuatorer skall ha så låga driftsljud som möjligt, i synnerhet i motorapplikationer, men det är tyvärr även känt att aktuatorer låter under drift.

Driftljudet uppkommer framförallt på grund av att aktuatorer innefattar metallelement som rör sig med höga hastigheter och som i sina respektive ändlägen träffar andra metallytor, varpå knackande ljud uppstår. Ett av de rörliga metallelementen utgörs exempelvis av en slidventilkropp som i en och samma kropp innefattar såväl en första inloppsventil som en utloppsventil och en hydraulventil, såsom beskrivs och visas i US8,973,541. Denna konstruktion medför att slidventilkroppen, i detta sammanhang, har mycket stor massa vilket innebär ett högt ljud när slidventilkroppen slår emot en anslagsyta i samband med att slidventilkroppen intar sin viloposition.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften Den föreliggande uppfinningen tar sikte på att undanröja ovannämnda nackdelar och tillkortakommanden hos tidigare kända aktuatorer för axiell förskjutning av ett objekt och att tillhandahålla en förbättrad aktuator. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken har kraftigt reducerat driftsljud.

Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en aktuator, vilken har kraftigt reducerad omslagstid från stängd till fullt öppen inloppskanal.

Det är ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en aktuator, som helt eliminerar läckage av tryckfluid då aktuatorn är i vilotillstånd.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens särdrag Enligt uppfinningen uppnås åtminstone det grundläggande syftet medelst den inledningsvis definierade aktuatorn, som har särdragen definierade i det oberoende kravet. Föredragna utföranden av den föreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt en första aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahålls en aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken är kännetecknad av att densamma innefattar en slavkolv som är fram och åter förskjutbar i ett lopp mellan en viloposition och en aktiv position, varvid slavkolven är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position förskjuta nämnda första inloppsventilkropp till en aktiv position där inloppskanalen är öppen, varvid slavkolven samverkar med en öppning som förbinder loppet med en styrtryckskanal, varvid nämnda öppning har en första flödesarea (A1) när slavkolven är i sin viloposition och en andra flödesarea (A2) när slavkolven är i sin aktiva position, vari nämnda andra flödesarea (A2) är större än nämnda första flödesarea (A1).

Således är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten att stora driftsljud uppstår när slidventilkroppen hos tidigare kända aktuatorer slår emot en anslagsyta i samband med att de intar sin viloposition. Enligt tidigare teknik är slidventilkroppens hastighet som störst just i anslagsögonblicket. Dock är nämnda anslagsyta nödvändig för att erhålla en väldefinierad viloposition för slidventilkroppen. Dessa insikter, som uppfinnarna genom idogt arbete lyckats identifiera, har legat till grund för den föreliggande uppfinningen, närmare bestämt att införa en slavkolv med mindre massa samt en pneumatisk dämpning av slavkolvens rörelse precis innan anslagsögonblicket.

Enligt ett fördraget utförande av den föreliggande uppfinningen innefattar slavkolven en kolvdrivare, vilken är belägen i en kolvdrivarvolym hos nämnda lopp, varvid slavkolvens kolvdrivare samverkar med nämnda öppning som förbinder loppets kolvdrivarvolym med styrtryckskanalen.

Enligt ett föredraget utförande innefattar slavkolven även en kolvkropp som är förbundna med och samfällt förskjutbara med nämnda kolvdrivare, varvid kolvkroppen är inrättad att förskjuta nämnda första inloppsventilkropp till den aktiva positionen där inloppskanalen är öppen.

Enligt ett ytterligare föredraget utförande utgörs den första inloppsventilkroppen av en sätesventilkropp med en viloposition där inloppskanalen är stängd, varvid slavkolven är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position ramma nämnda första inloppsventilkropp och förskjuta densamma till en aktiv position där inloppskanalen är öppen.

Enligt ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen, innefattar aktuatorn en elektriskt styrd pilotventil inrättad att kommunicera ett styrtryck (CP) till och genom öppningen via nämnda styrtryckskanal. Således är slavkolven indirekt elektriskt driven medelst nämnda pilotventil.

Ytterligare fördelar med och särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga krav samt av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. 1 är en schematisk illustration av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett föredraget utförande, där aktuatorn är i sitt vilotillstånd, Fig. 2 är en schematisk illustration av aktuatorn enligt figur 1, där aktuatorn är aktiverad och objektet är i rörelse, och Fig. 3 är en schematisk illustration av aktuatorn enligt figurerna 1 och 2, där aktuatorn är i sitt fullt aktiverade tillstånd.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden Hänvisning sker inledningsvis till figur 1, vilken visar ett föredraget utförande av den uppfinningsenliga aktuatorn, generellt betecknad 1.

Den föreliggande uppfinningen hänför sig till en aktuator 1 för axiell förskjutning av ett objekt, såsom en aktuator 1 för axiell förskjutning av en gasväxlingsventil 2 hos en förbränningsmotor. Uppfinningen kommer härnedan att i exemplifierande men inte begränsande syfte att beskrivas med hänvisning till en applikation i vilken aktuatorn 1 nyttjas för drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler 2 i en förbränningsmotor .

I det visade utförandet innefattar aktuatorn 1 ett aktuatorhus 3, en cylinder 4 avgränsande en cylindervolym eller kammare, en aktuatorkolvskiva 5 som är anordnad i och som i axiell led är fram och åter förskjutbar i nämnda cylindervolymen mellan en inaktiv viloposition (figur 1) och en aktiv position/ nedre vändläge (figur 3). Aktuatorkolvskivan 5 avdelar nämnda cylindervolym i en första, övre del 6 och en andra, undre del 7. Gasväxlingsventilens 2 ventilskaft ändar i cylindervolymens andra del 7, och gasväxlingsventilen 2 är förspänd i riktning uppåt medelst en konventionell ventilfjäder eller gasfjäder (inte visat). Aktuatorkolvskivan 5 återgår till sin viloposition genom att vara förspänd, företrädesvis med hjälp av ett fjäderorgan, i riktning uppåt i figurerna. Fjäderorganet kan vara en mekanisk fjäder eller en gasfjäder, belägen i cylindervolymens andra del 7. I fallet att aktuatorkolvskivan driver en inloppseller utloppsventil till en förbränningsmotor kan fjädern utgöras av den ventilfjäder som lyfter gasväxlingsventilen till sitt stängda läge. Alternativa lösningar på hur förspänningen ska realiseras är dock tänkbara och inom ramen för den föreliggande uppfinningen.

Vidare innefattar aktuatorn 1 företrädesvis en aktuatorkolvstång, generellt betecknad 8, vilken är fast förbunden med och axiellt utskjutande från aktuatorkolvskivan 5, och vilken tillsammans med aktuatorkolvskivan bildar en aktuatorkolv.

Aktuatorkolvstången 8 eliminerar risken för snedställning av aktuatorkolvskivan 5. Aktuatorkolvstången 8 har i det visade utförandet ett första, grövre parti 9, vilket är beläget på avstånd från aktuatorkolvskivan 5 och vilket sluter tätt mot ett lopp i aktuatorhuset 3, och ett andra, avsmalnat parti 10 som sträcker sig mellan och förbinder det grövre partiet 9 och aktuatorkolvskivan 5. I detta utförande utgör det grövre partiet 9 en andra inloppsventilkropp som kommer att beskrivas nedan.

Aktuatorn 1 innefattar även en tryckfluidkrets, företrädesvis pneumatisk, inrättad för styrbar tillförsel av en gas eller gasblandning, exempelvis luft, till cylindervolymens första del 6 för att skapa en förskjutning av aktuatorkolvskivan 5 från vilopositionen till den aktiva positionen, och inrättad för styrbar evakuering av gasen eller gasblandningen från cylindervolymens första del 6 för att skapa en returrörelse av aktuatorkolvskivan 5 från den aktiva positionen till vilopositionen.

Tryckfluidkretsen innefattar en inloppskanal 11, som sträcker sig mellan ett tryckfluidinlopp 12 i aktuatorhuset 3 och cylindervolymens första del 6, och en utloppskanal 13, som sträcker sig mellan cylindervolymens första del 6 och ett tryckfluidutlopp 14 i aktuatorhuset 3. Nämnda inloppskanal 11 är via tryckfluidinloppet 12 förbunden med en tryckfluidkälla (HP), och nämnda utloppskanal 13 är via tryckfluidutloppet 14 förbunden med en tryckfluidsänka (LP). Med andra ord är tryckfluidinloppet 12 hos aktuatorn 1 inrättat att förbindas med tryckfluidkällan (HP), och tryckfluidutloppet 14 är inrättat att förbindas med tryckfluidsänkan (LP). Tryckfluidkällan kan vara en till förbränningsmotorn hörande kompressor med eller utan tillhörande tank, eller enbart en trycktank. Tryckfluidsänkan kan vara vilken punkt som helst med lägre tryck än det som alstras i tryckfluidkällan, till exempel en ledning som leder tillbaka till kompressorn. Tryckfluidkretsen är företrädesvis ett slutet system med förhöjt returtryck, dvs. tryckfluidsänkan (LP) har exempelvis 4-6 Bars tryck, och tryckfluidkällan (HP) har exempelvis 15-25 Bars tryck.

Aktuatorn 1 innefattar en första inloppsventilkropp 15 anordnad i nämnda inloppskanal 11 för att styra flödet av tryckfluid i inloppskanalen 11 förbi den position där den första inloppsventilkroppen 15 är belägen, dvs. anordnad att öppna respektive stänga inloppskanalen 11. Således är inloppskanalen 11 stängd då den första inloppsventilkroppen 15 är belägen i sin inaktiva viloposition, och öppen då den första inloppsventilkroppen 15 är belägen i sin aktiva position. Det är föredraget att den första inloppsventilkroppen 15 utgörs av en sätesventilkropp, därmed erhålls en geometriskt väl bestämd viloposition för inloppsventilkroppen 15 samt att inloppskanalen 11 är fri från läckage förbi den första inloppsventilkroppen 15 då densamma befinner sig i sin viloposition. Företrädesvis är inloppsventilkroppen 15 förspänd medelst en fjäder 16 i en inloppskanalen 11 stängande riktning.

Aktuatorn innefattar en slavkolv, generellt betecknad 17, som är fram och åter förskjutbar i ett lopp 18 i aktuatorhuset 3 mellan en viloposition och en aktiv position, varvid slavkolven 17 är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position förskjuta den första inloppsventilkroppen till den aktiva positionen där inloppskanalen 11 är öppen, såsom visas i figurerna 2 och 3. Företrädesvis är slavkolven 17 inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position ramma nämnda första inloppsventilkropp 15 och förskjuta densamma till en aktiv position där inloppskanalen 11 är öppen. Med begreppet ramma avses att slavkolven 17 är i rörelse när den träffar den stillastående inloppsventilkroppen 15 som därmed försätts i rörelse. Efter ramningen driver slavkolven 17 inloppsventilkroppen 15 till och kvarhåller densamma i den aktiva positionen. Direkt efter att slavkolven 17 slagit upp/rammat inloppsventilkroppen 15 är det föredraget att inloppsventilkroppen 15 erhåller en högre hastighet än slavkolven 17 och på detta sätt tillhandahålls en snabbare öppning av inloppskanalen 11. Slavkolven 17 jagar sedan ifatt den första inloppsventilkroppen 15. I det visade utförandet är en fjäder 19 belägen mellan slavkolven 17 och den första inloppsventilkroppen 15, varpå inloppsventilkroppen 15 bidrar till att återföra och kvarhålla slavkolven 17 i densammas viloposition när inloppsventilkroppen 15 stänger inloppskanalen 11. Vidare verkar även tryckfluid som befinner sig i inloppskanalen 11 till att återföra slavkolven 17 då inloppsventilkroppen 15 stänger.

Företrädesvis innefattar den ände av slavkolven 17 som är inrättad att driva den första inloppsventilkroppen 15 en axiellt utskjutande tapp 17', som är anordnad i teleskopiskt förhållande relativt en hylsa/urtagning 15' hos den första inloppsventilkroppen 15. Det skall påpekas att det omvända förhållandet kan förekomma, dvs. att slavkolven 17 innefattar en hylsa eller urtagning och den första inloppsventilkroppen 15 innefattar en tapp. Denna konstruktion medför eliminering av risken för snedställning av den första inloppsventilkroppen 15.

Slavkolven 17 innefattar företrädesvis en kolvdrivare 20, vilken är belägen i en kolvdrivarvolym 21 hos nämnda lopp 18. Kolvdrivaren 20 är anordnad att sluta tätt mot sidoväggarna i kolvdrivarvolymen 21, företrädesvis medelst åtminstone en kolvringstätning 22. Kolvdrivaren 20 är anordnad i den ände av slavkolven 17 som är motsatt den ände av slavkolven 17 som är inrättad att driva/ramma den första inloppsventilkroppen 15. Slavkolven 17 innefattar även företrädesvis en kolvkropp 23 som är förbundna med och samfällt förskjutbara med nämnda kolvdrivare 20. Det är slavkolvens 17 kolvkropp 23 som är inrättad att förskjuta nämnda första inloppsventilkropp 15 till den aktiva positionen där inloppskanalen 11 är öppen. Kolvdrivaren 20 har större tvärsnittsarea än kolvkroppen 23 taget tvärs loppet 18. Kolvdrivaren 20 och kolvkroppen 23 är företrädesvis koncentriskt anordnade i förhållande till varandra. Kolvkroppen 23 och kolvdrivaren 20 kan enligt ett första utförande vara utformade som två delar av ett och samma element, och kan enligt ett andra utförande vara utformade som ett sammansatt element innefattande två delar, varvid det senare är föredraget ur tillverkningssynpunkt . Mer företrädesvis innefattar kolvdrivaren 20 en urtagning i vilken kolvkroppen 23 är införd, företrädesvis inpressad, för att erhålla så exakt koncentricitet som möjligt mellan kolvkroppen 23 och kolvdrivaren 20.

Då slavkolven 17 är belägen i densammas viloposition så ligger en första (övre) yta 24 hos kolvdrivaren 20 an mot en första anslagsyta 25, och i enlighet med utförandet visat i figurerna 1 och 2 så ligger en andra (undre) yta 26 hos kolvdrivaren 20 an mot en andra anslagsyta 27 då slavkolven 17 är belägen i densammas aktiva position. Avståndet mellan den första anslagsytan 25 och den andra anslagsytan 27, tillsammans med avståndet mellan kolvdrivarens 20 första yta 24 och andra yta 26, bestämmer således slavkolvens 17 slaglängd. I det föredragna utförandet visat i figur 3 ligger den första inloppsventilkroppen 15 an mot ett mekaniskt stopp då den första inloppsventilkroppen 15 befinner sig i densammas aktiva position, varvid slavkolven 17 ligger an mot den första inloppsventilkroppen 15 utan att den andra (undre) ytan 26 hos kolvdrivaren 20 kommer i kontakt med den andra anslagsytan 27.

Väsentligt för uppfinningen är att slavkolven 17 samverkar med en öppning 28 som förbinder loppet 18 med en styrtryckskanal 29. Öppningen 28 har en första flödesarea (A1) när slavkolven 17 är i belägen i sin viloposition och en andra flödesarea (A2) när slavkolven 17 är belägen i sin aktiva position, vari nämnda andra flödesarea (A2) är större än nämnda första flödesarea (A1).1 det föredragna utförandet samverkar slavkolvens 17 kolvdrivare 20 med öppningen 28 som förbinder loppets 28 kolvdrivarvolym 21 med styrfluidkanalen 29. Mer specifikt är styrtryckskanalen 29 i fluidkommunikation med den del av kolvdrivarvolymen 21 som avgränsas av kolvdrivaren 20 och den första anslagsytan 24.

Företrädesvis har öppningen 28 den andra flödesarean (A2) under åtminstone 70% av slavkolvens 17 slaglängd, företrädesvis åtminstone 80%, allra helst åtminstone 90%. Öppningens 28 flödesarea minskas därefter från den andra flödesarean (A2) till den första flödesarean (A1) i ett steg, i flera steg, likformigt kontinuerligt, olikformigt kontinuerligt, etc., då slavkolven 17 förskjuts i riktning mot densammas viloposition.

I det visade, föredragna utförandet har kolvdrivaren 20 åtminstone ett utsprång 30 som är beläget i nämnda öppning 28 när slavkolven 17 är belägen i sin viloposition och som är beläget på avstånd från nämnda öppning 28 när slavkolven 17 är belägen i sin aktiva position. Utsprånget 30 kan exempelvis vara cylindriskt, trappstegsformat, koniskt, etc. Utsprånget 30 är således förbundet med slavkolven 17 oavsett om slavkolven innefattar en kolvdrivare eller inte.

Aktuatorn innefattar i det visade utförandet en elektriskt styrd pilotventil 31, även betecknad flervägsventil, inrättad att kommunicera ett styrtryck (CP) till slavkolven 17 via nämnda styrtryckskanal 29, närmare bestämt till kolvdrivarvolymen 21 via styrtryckskanalen 29 och öppningen 28. Med elektriskt styrd menas styrd medelst en elektromagnetisk anordning, såsom en solenoid 32, medelst en piezoelektrisk anordning, etc. Styrtryckskanalen 29 sträcker sig således från pilotventilen 31 till den ände av slavkolven 17 som är motsatt den ände av slavkolven 17 som är inrättad att driva inloppsventilkroppen 15. Pilotventilen 31 är inrättad att inta ett vilotillstånd (figur 1), i vilket styrtryckskanalen 29 är i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp 33 hos pilotventilen 31, respektive ett aktivt tillstånd (figurerna 2 och3), i vilket styrtryckskanalen 29 är i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp 34. Styrfluidinloppet 34 hos pilotventilen 31 är inrättat att förbindas med en tryckfluidkälla (HP), och styrfluidutloppet 33 hos pilotventilen 31 är inrättat att förbindas med en tryckfluidsänka (LP).

Det skall påpekas att i samtliga ritningar är pilotventilen 31 ritat belägen utanför aktuatorhuset 3, vilket är fullt tänkbart, dock är det föredraget att pilotventilen 31 samt styr tryckskanalen 29 är belägna helt eller delvis inom aktuatorhuset 3.

I ett föredraget utförande innefattar pilotventilen 31 ett pilotventilkropparrangemang 35, vilket är fram och åter förskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position varvid pilotventilkropparrangemanget 35 är förspänt medelst en fjäder 36 i riktning mot detsammas viloposition. Solenoiden 32 är inrättad att förskjuta pilotventilkropparrangemanget 35 i riktning mot detsammas aktiva position vid aktivering av nämnda solenoid 32. Aktivering av solenoiden 32 sker som svar på tillståndsändringsinstruktion från en styrenhet hos motorn, dvs. en instruktion att öppna motorventilen 2, som i sin tur exempelvis kan initieras baserat på vevaxelns position.

Aktuatorn 1 innefattar företrädesvis en andra inloppsventilkropp som är anordnad i nämnda inloppskanal 11, och som i det visade utförandet utgörs av det grövre partiet 9 hos aktuatorkolvstången 8, dvs. den andra inloppsventilkroppen 9 är fast förbunden med aktuatorkolvskivan 5 och samfällt förskjutbar med aktuatorkolvskivan 5 mellan en viloposition och en aktiv position, och är anordnad att öppna respektive stänga inloppskanalen 11. Den andra inloppsventilkroppen är inrättad att medge fluidflöde i inloppskanalen 11 då den andra inloppsventilkroppen är belägen i densammas viloposition, se figur 1. Den andra inloppsventilkroppen är inrättat att hålla inloppskanalen 11 stängd då aktuatorkolvskivan 5 är belägen på minst ett i förväg bestämt avstånd från densammas viloposition, se figurerna 2 och 3.

Enligt det visade utförandet är den första inloppsventilkroppen 15 och den andra inloppsventilkroppen 9 anordnade i serie med varandra, och företrädesvis är den andra inloppsventilkroppen 9 anordnad mellan den första inloppsventilkroppen 15 och cylindervolymens första del 6, eftersom den första inloppsventilkroppen 15 tillhandahåller bättre avtätning än den andra inloppsventilkroppen 9, som utgörs av en slidventilkropp.

Aktuatorn 1 innefattar även en utloppsventilkropp 37 anordnad i nämnda utloppskanal 13 för att styra flödet av tryckfluid i utloppskanalen 13 förbi den position där utloppsventilkroppen 37 är belägen. Således är utloppsventilkroppen 37 fram och åter förskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, dvs. anordnad att öppna respektive stänga utloppskanalen 13.

I det visade utförandet är utloppsventilkroppen 37 förbunden med och samfällt förskjutbar med slavkolven 17. Detta medför att utloppskanalen 13 kan/kommer att vara helt eller till stor del stängd av utloppsventilkroppen 37 innan inloppskanalen 11 öppnas av den första inloppsventilkroppen 15. Därmed undviks korsdrag och onödig förbrukning av tryckfluid.

Enligt ett icke visat utförande utgörs utloppsventilkroppen 37 av en slidventilkropp som är skild från slavkolven 17.

Utloppsventilkroppen är då förspänd medelst en fjäder i riktning mot densammas viloposition, i vilken utloppskanalen 13 är öppen. Därtill är pilotventilen 31 inrättad att kommunicera nämnda styrtryck till utloppsventilkroppen via nämnda styrtryckskanal 29. Styrtryckskanalen 29 sträcker sig således från pilotventilen 31 till den ände av utloppsventilkroppen som är motsatt den ände av utloppsventilkroppen mot vilken fjädern verkar. Vid aktivering av pilotventilen 31 kommer utloppsventilkroppen att helt eller till stor del ha stängt utloppskanalen 13 innan slavkolven 17 öppnar dem första inloppsventilkroppen 15. Därmed undviks korsdrag och onödig förbrukning av tryckfluid.

Enligt ett ytterligare icke visat utförande utgörs utloppsventilkroppen 37 av en sätesventilkropp som företrädesvis är förspänd medelst en fjäder i en utloppskanalen 13 stängande riktning. Utloppsventilkroppen innefattar företrädesvis en styrtapp för att eliminera risken för snedställning av densamma. Likt det första utförandet är pilotventilen 31 inrättad att kommunicera nämnda styrtryck till utloppsventilkroppen 37 via nämnda styrtryckskanal 29.

Då utloppsventilkroppen 37 är förbunden med slavkolven 17 behövs ingen separat fjäder för att förspänna utloppsventilkroppen 37 till densammas viloposition.

Aktuatorn 1 innefattar företrädesvis en hydraulikkrets, vilken innefattar en låsvolym 38, en backventil 39 och en hydraulventil, varvid aktuatorkolvstången 8 är anordnad att i axiell led förskjutas relativt nämnda låsvolym 38 i samband med axiell förskjutning av aktuatorkolvskivan 5 i cylindervolymen. Vätska (olja) tillåts flöda in i den vätskefyllda låsvolymen 38 via backventilen 39 och ut ur låsvolymen 38 via hydraulventilen. Hydraulventilen innefattar en hydraulventilkropp 40 vilken är fram och åter förskjutbar mellan en viloposition, i vilken låsvolymen 38 är öppen, och en aktiv position, i vilken låsvolymen 38 är stängd. I det visade utförandet är hydraulventilkroppen 40 förbunden med och samfällt förskjutbar med slavkolven 17. Då aktuatorkolven förskjuts från vilopositionen (figur 1) till den aktiva positionen (figur 3) lämnar aktuatorkolvstången 8 plats för tillströmning av vätska in i låsvolymen 38 och hydraulventilen är stängd, och då aktuatorkolven förskjuts från den aktiva positionen till vilopositionen måste hydraulventilen först öppnas varpå vätskan kan pressas ut ur låsvolymen 38.

Enligt ett icke visat utförande utgörs hydraulventilkroppen 40 av en slidventilkropp som är skild från slavkolven 17.

Hydraulventilkroppen 40 är då förspänd medelst en fjäder i riktning mot densammas viloposition. Därtill är pilotventilen 31 inrättad att kommunicera nämnda styrtryck till hydraulventilkroppen via nämnda styrtryckskanal 29. Styrtryckskanalen 29 sträcker sig således från pilotventilen 31 till den ände av hydraulventilkroppen som är motsatt den ände av hydraulventilkroppen mot vilken fjädern verkar. Då hydraulikventilkroppen 40 är förbunden med slavkolven 17 behövs ingen separat fjäder för att förspänna hydraulikventilkroppen 40 till densammas viloposition.

I ett ytterligare icke visat utförande är hydraulventilkroppen och utloppsventilkroppen förbunden med och samfällt förskjutbar med varandra, samt skilda från slavkolven 17. Det skall påpekas att utloppsventilkroppen respektive hydraulventilkroppen har samma funktioner oavsett placering.

Härnedan kommer funktionen hos aktuatorn 1 enligt det visade utförandet att beskrivas.

I utgångsläget är aktuatorn 1 i densammas vilotillstånd (Se figur 1), dvs. pilotventilen 31 är i vilotillstånd och solenoiden 32 är inaktiverad, och lågt fluidtryck verkar i styrtryckskanalen 29. Den första inloppsventilkroppen 15 är i stängd position, aktuatorkolvskivan 5 är i viloposition/övre vändläge och den andra inloppsventilkroppen 9 är i öppen position, utloppsventilkroppen 37 är i det visade utförandet öppen, och hydraulikventilkroppen 40 är öppen. (Se figur 1) Således förbrukar aktuatorn 1 varken ström eller tryckfluid i vilopositionen.

När tillståndsändringssignal/instruktion ges av styrenheten att aktuatorn 1 skall genomföra en förskjutning av objektet/ motorventilen, aktiveras solenoiden 32 och pilotventilen 31 övergår till aktivt tillstånd (Se figur 2). Detta medför att högt fluidtryck verkar i styrtryckskanalen 29, varpå slavkolven 17, utloppsventilkroppen 37 och hydraulventilkroppen 40 förskjuts mot och säkras i desammas aktiva positioner. När slavkolven 17 kommit upp i hastighet rammar slavkolven 17 inloppsventilkroppen 15, som snabbt förskjuts mot densammas aktiva position och omedelbart öppnar inloppskanalen 11.

När inloppskanalen 11 är öppen börjar tryckfluid från tryckfluidkällan (HP) strömma in i cylindervolymens första del 6 via inloppskanalen 11 och tryckfluid med högt tryck verkar mot aktuatorkolvskivans 5 ovansida och förskjuter aktuatorkolven i riktning nedåt. Vätska sugs in i låsvolymen 38 förbi backventilen 39 när aktuatorkolvstången 8 förskjuts nedåt. Utloppsventilkroppen 37 hålls stängd. Då aktuatorkolvskivan 5 förskjutits ett i förväg bestämt avstånd klipper den andra inloppsventilen 9 av tryckfluidflödet i inloppskanalen 11, dvs. förhindrar fortsatt tillflöde av tryckfluid från tryckfluidkällan (HP) till cylindervolymens första del 6, se figur 2. När tillförseln av tryckfluid från tryckfluidkällan (HP) klippts av fortsätter aktuatorkolvskivan 5 sin förskjutning en sträcka under det att tryckfluiden i cylindervolymens första del 6 expanderar, se figur 3.

När aktuatorkolvskivan 5 intagit densammas aktiva position/ nedre vändläge, låses aktuatorkolvskivan 5 (hålls kvar) till följd av att vätskan i låsvolymen 38 inte tillåts evakuera.

Då objektet/motorventilen 2 skall påbörja sin returrörelse deaktiveras solenoiden 32, varpå pilotventilen 31 intar densammas vilotillstånd, och lågt fluidtryck verkar åter i styrtryckskanalen 29. Slavkolven 17 tillåts därmed att förskjutas till densammas viloposition, varpå den första inloppsventilkroppen 15 stänger inloppskanalen 11 och bidrar till att återföra slavkolven 17, hydraulikventilkroppen 40 öppnar för att tillåta evakuering av vätska från låsvolymen 38, utloppsventilkroppen 37 öppnar utloppskanalen 13, och aktuatorkolvskivan 5 kan förskjutas uppåt till vilopositionen av fjäderorganet.

Slavkolvens 17 rörelse dämpas precis innan densamma intar sin viloposition, tack vare slavkolvens 17 samverkan med öppningen 28.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utförandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patentansökning är avsedd att täcka alla anpassningar och varianter av de föredragna utförandena beskrivna häri, och följaktligen är den föreliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och således kan utrustningen modifieras på alla tänkbara sätt inom ramen för de bifogade kraven.

Det skall även påpekas att all information om/rörande termer såsom ovanför, under, övre, nedre, etc., skall tolkas/ läsas med utrustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritningarna orienterade på sådant sätt att hänvisningsbeteckningarna kan läsas på ett korrekt sätt. Således, indikerar dylika termer enbart inbördes förhållanden i de visade utförandena, vilka förhållande kan ändras om den uppfinningsenliga utrustningen förses med en annan konstruktion/design.

Det skall påpekas att även om det ej är uttryckligen angivet att särdrag från ett specifikt utförande kan kombineras med särdragen i ett annat utförande, skall detta anses uppenbart då så är möjligt.

Claims (17)

Patentkrav

1. Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt, varvid aktuatorn innefattar: - en aktuatorkolvskiva (5), - en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan (5) avdelar nämnda cylindervolym i en första del (6) och en andra del (7) och är i axiell led fram och åter förskjutbar i nämnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, - en inloppskanal (11) som sträcker sig mellan ett tryckfluidinlopp (12) och cylindervolymens första del (6), - en första inloppsventilkropp (15) anordnad i nämnda inloppskanal (11), - en utloppskanal (13) som sträcker sig mellan cylindervolymens första del (6) och ett tryckfluidutlopp (14), - en utloppsventilkropp (37) anordnad i nämnda utloppskanal (13), kännetecknad av, att aktuatorn (1) vidare innefattar en slavkolv (17) som är fram och åter förskjutbar i ett lopp (18) mellan en viloposition och en aktiv position, varvid slavkolven (17) är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position förskjuta nämnda första inloppsventilkropp (15) till en aktiv position där inloppskanalen (11) är öppen, varvid slavkolven (17) samverkar med en öppning (28) som förbinder loppet (18) med en styrtryckskanal (29), varvid nämnda öppning (28) har en första flödesarea (A1) när slavkolven (17) är belägen i sin viloposition och en andra flödesarea (A2) när slavkolven (17) är belägen i sin aktiva position, vari nämnda andra flödesarea (A2) är större än nämnda första flödesarea (A1).

2. Aktuator enligt krav 1, vari slavkolven (17) innefattar en kolvdrivare (20), vilken är belägen i en kolvdrivarvolym (21) hos nämnda lopp (18), varvid slavkolvens (17) kolvdrivare (20) samverkar med nämnda öppning (28) som förbinder loppets (18) kolvdrivarvolym (21) med styrtryckskanalen (29).

3. Aktuator enligt krav 2, vari slavkolven (17) innefattar en kolvkropp (23) som är förbundna med och samfällt förskjutbara med nämnda kolvdrivare (20), varvid kolvkroppen (23) är inrättad att förskjuta nämnda första inloppsventilkropp (15) till den aktiva positionen där inloppskanalen (11) är öppen.

4. Aktuator enligt krav 3, vari kolvdrivaren (20) har större tvärsnittsarea än kolvkroppen (23), taget tvärs loppet (18).

5. Aktuator enligt något av kraven 2-4, vari kolvdrivaren (20) har åtminstone ett utsprång (30) som är beläget i nämnda öppning (28) när slavkolven (17) är i sin viloposition och som är beläget på avstånd från nämnda öppning (28) när slavkolven (17) är i sin aktiva position.

6. Aktuator enligt något av de föregående kraven, vari den första inloppsventilkroppen (15) utgörs av en sätesventilkropp med en viloposition där inloppskanalen (11) är stängd, varvid slavkolven (17) är inrättad att under sin rörelse från viloposition till aktiv position ramma nämnda första inloppsventilkropp (15) och förskjuta densamma till en aktiv position där inloppskanalen (11) är öppen.

7. Aktuator enligt något av de föregående kraven, vari aktuatorn (1) innefattar en andra inloppsventilkropp (9) anordnad i nämnda inloppskanal (11), varvid den andra inloppsventilkroppen (9) är fast förbunden med aktuatorkolvskivan (5) och samfällt förskjutbar med aktuatorkolvskivan (5) mellan en viloposition och en aktiv position.

8. Aktuator enligt krav 7, vari en aktuatorkolvstång (8) är fast förbunden med och axiellt utskjutande från aktuatorkolvskivan (5), och tillsammans med aktuatorkolvskivan (5) bildar en aktuatorkolv, varvid nämnda andra inloppsventilkropp (9) utgör del av nämnda aktuatorkolvstång (8).

9. Aktuator enligt krav 7 eller 8, vari den andra inloppsventilkroppen (9) är inrättad att medge fluidflöde i inloppskanalen (11) då den andra inloppsventilkroppen (9) är belägen i vilopositionen, och är inrättad att förhindra fluidflöde i inloppskanalen (11) då den andra inloppsventilkroppen (9) är belägen på minst ett i förväg bestämt avstånd från densammas viloposition.

10. Aktuator enligt något av de föregående kraven, vari tryckfluidinloppet (12) är inrättat att förbindas med en tryckfluidkälla (HP), och vari tryckfluidutloppet (14) är inrättat att förbindas med en tryckfluidsänka (LP).

11. Aktuator enligt något av de föregående kraven, vari aktuatorn (1) innefattar en elektriskt styrd pilotventil (31) inrättad att kommunicera ett styrtryck (CP) till och genom öppningen (28) via nämnda styrtryckskanal (29).

12. Aktuator enligt krav 11, vari nämnda pilotventil (31) är inrättad att inta ett vilotillstånd, i vilket styrtryckskanalen (29) är i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp (33) hos pilotventilen (31), respektive ett aktivt tillstånd, i vilket styrtryckskanalen (29) är i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp (34).

13. Aktuator enligt krav 12, vari styrfluidinloppet (34) hos pilotventilen (31) är inrättat att förbindas med en tryckfluidkälla (HP), och vari styrfluidutloppet (33) hos pilotventilen (31) är inrättat att förbindas med en tryckfluidsänka (LP).

14. Aktuator enligt något av de föregående kraven, vari utloppsventilkroppen (37) är förbunden med och samfällt förskjutbar med slavkolven (17).

15. Aktuator enligt krav 8, vari densamma innefattar en hydraulikkrets, vilken innefattar en låsvolym (38), en backventil (39) och en hydraulventil, varvid aktuatorkolvstången (8) är anordnad att i axiell led förskjutas relativt nämnda låsvolym (38) i samband med axiell förskjutning av aktuatorkolvskivan (5) i cylindervolymen.

16. Aktuator enligt krav 15, vari hydraulventilen innefattar en hydraulventilkropp (40) vilken är fram och åter förskjutbar mellan en viloposition, i vilken låsvolymen (38) är öppen, och en aktiv position, i vilken låsvolymen (38) är stängd.

17. Aktuator enligt krav 16, vari hydraulventilkroppen (40) är förbunden med och samfällt förskjutbar med slavkolven (17).