DE2155409A1 - Hydraulic booster - Google Patents
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- DE2155409A1 DE2155409A1 DE19712155409 DE2155409A DE2155409A1 DE 2155409 A1 DE2155409 A1 DE 2155409A1 DE 19712155409 DE19712155409 DE 19712155409 DE 2155409 A DE2155409 A DE 2155409A DE 2155409 A1 DE2155409 A1 DE 2155409A1
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Description
Or. KARL FRANKE Beg.-Nr. POr. KARL FRANKE Beg.-Nr. P.
8 i\ir.\i;iiFA 90 8* 11* 1971 8 i \ ir. \ I; iiFA 90 8 * 11 * 1971
LORE1NZOMSTiUaSE 54LORE 1 NZOMSTiUaSE 54
Applied Power Industries, Inc. Milwaukee, Wisconsin £5218, V.St.A.Applied Power Industries, Inc. Milwaukee, Wisconsin £ 5218, V.St.A.
BIe Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker mit einem Hydraulikzylinder, in dem ein Arbeitskolben unter Steuerung durch ein Steuerventil mittels Druckfluid axial verschiebbar geführt ist.BIe invention relates to a hydraulic booster with a Hydraulic cylinder in which a working piston is controlled by a Control valve is guided axially displaceably by means of pressure fluid.
Die Erfindung führt zu einem Umwandlungssystem, das eine relativ kleine und beispielsweise von Hand eingebbare Eingangskraft mittels hydraulischer Servoverstärlfcung in eine große Ausgangskraft überführt, wobei das Übersetzungsverhältnis für eine mit der Eingangskraft vorgenommene mechanische Bewegung einerseits und eine dadurch mit der Auegangskraft ausgelöste mechanische Bewegung andererseits 1:1 beträgt.The invention leads to a conversion system that uses a relatively small input force that can be entered manually, for example hydraulic servo amplification converted into a large output force, wherein the transmission ratio for a mechanical movement made with the input force on the one hand and a thereby with the output force triggered mechanical movement on the other hand is 1: 1.
Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Bewegungsübertragung im Verhältnis 1 : 1 für die Wege eine Kraftverstärkung von hohem Ausmaß zu erreichen und dabei eine Bückwirkung von auegangsseitig angreifenden Gegenkräften auf den Steuereingang zu verhindern, solche Gegenkräfte also innerhalb des Verstärkers selbst aufzufangen, eine Notbetätigung von Hand zu ermöglichen und eine genaue Bewegungsübertragung auch ohne die Notwendigkeit eines Bückkopplungsgestänges zu gewährleisten.The invention is based on the object for a transmission of motion in a ratio of 1: 1 for the paths to achieve a high degree of force amplification and thereby a reaction from the output side To prevent attacking opposing forces on the control input, so to absorb such opposing forces within the amplifier itself, a To enable manual emergency actuation and an exact transmission of motion without the need for a coupling linkage guarantee.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Arbeitskolben eine kleinere erste und eine größere zweite Stirnfläche besitzt, die jeweils gemeinsam mit dem ihnen gegenüberstehenden Ende des Hydraulikzylinders eine erste bzw. eine zweite Zylinderkammer begrenzen, von denen die erste in ständiger Verbindung mit der Hochdruckseite eines Druckfluidsystems steht, und in einer axialen Bohrung eine koaxial dazu verschiebbare Ventilspindel enthält, die in einer ersten Stellung eine Verbindung zwischen der zweiten ZylinderkammerThe object is achieved according to the invention in that the Working piston has a smaller first and a larger second end face, each together with the end opposite them delimit a first or a second cylinder chamber of the hydraulic cylinder, the first of which is in constant communication with the high pressure side of a pressurized fluid system, and in an axial bore a valve spindle which can be displaced coaxially thereto and which, in a first position, forms a connection between the second cylinder chamber
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und der Hochdruckseite des Druckfluidsystems und in einer zweiten Stellung eine Verbindung zwischen der zweiten Zylinderkammer und der Niederdruckseite des Druckfluidsystems freigibt.and the high pressure side of the pressurized fluid system and in a second Position releases a connection between the second cylinder chamber and the low-pressure side of the pressure fluid system.
Der erfindungsgemäß auegebildete Kraftverstärker setzt eine eingangsseitig beispielsweise mit einer Eingangskraft von 1 bis 10 kp eingegebene mechanische Bewegung mit einem Wegeverhältnis von 1:1 in eine ausgangsseitige mechanische Bewegung mit einer Ausgangskraft von beispielsweise 100 bis 1 000 kp um; er ermöglicht also beispielsweise die genaue Verstellung einer schweren Last mit Hilfe einer ge- _ ringen Steuerkraft. Dabei zeichnet er sich durch einen einfachen und ™ robusten Aufbau aus, der allen Beanspruchungen in Industrie und Fördertechnik gewachsen ist, läßt aber dennoch für den Notfall eines Ausfalls der Hydraulikkraft eine Betätigung von Hand zu. Darüber hinaus ermöglicht er eine genaue Bewegungsübertragung ohne die Zuhilfenahme von mechanischen Bückkopplungselementen, und schließlich fängt er alle von einer zu bewegenden Last ausgehenden Gegendrucke in seiner Servohydraulik auf und läßt sie nicht auf den Steuereingang durchschlagen. Dennoch entspricht die ausgangsseitige Bewegung der Last der eingangsseitigen Steuerbewegung nach Größe und Richtung der Wegstrecke genau.The power booster designed according to the invention sets an input side For example, mechanical movement entered with an input force of 1 to 10 kp with a travel ratio of 1: 1 into an output-side mechanical movement with an output force from, for example, 100 to 1,000 kgf; it enables, for example, the precise adjustment of a heavy load with the help of a _ wrestle control power. He is characterized by a simple and ™ robust structure that can withstand all demands in industry and conveyor technology has grown, but still allows manual actuation in the event of a hydraulic power failure. Furthermore it enables an exact transmission of motion without the aid of mechanical coupling elements, and ultimately it catches them all counterpressures emanating from a load to be moved in its servohydraulics and do not allow them to pass through to the control input. Nevertheless, the output-side movement of the load corresponds exactly to the input-side control movement in terms of size and direction of the path.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die der ersten Zylinderkammer zugewandte erste Stirnseite des Arbeitskolbens halb so groß wie seine der zweiten Zylinderkammer zugewandte zweite Stirnseite.In a preferred embodiment of the invention, the first end face of the working piston facing the first cylinder chamber is half as large as its second end face facing the second cylinder chamber.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Arbeitskolben an einem Ende durch eine koaxial dazu aus dem Hydraulikzylinder nach außen geführte Kolbenstange, für die Abgabe der verstärkten Ausgangskraft verlängert und die Ventilspindel am gegenüberliegenden Ende des Arbeitskolbens mit einem Stellmechanismus für die Einleitung der zu verstärkenden Eingangekraft gekoppelt sein. Dabei gibt es sowohl für die Ausbildung des Stellaechanismus selbst als auch für seine Ankopplung an die Ventilspindel mehrere vorteilhafte Möglichkeiten. So kann der Stellmechanismus beispielsweise einen Handhebel enthalten, der mit der Ventilspindel über ein in beiden Sichtungen wirksames Stellkabel verbunden ist.In a further development of the invention, the working piston can be at one end guided to the outside by a coaxially to it from the hydraulic cylinder Piston rod, extended for the delivery of the increased output force and the valve spindle at the opposite end of the working piston with an adjusting mechanism for introducing the to be reinforced Be coupled input force. There are both for the formation of the adjusting mechanism itself and for its coupling to the valve spindle several beneficial options. For example, the adjusting mechanism can contain a hand lever that connects to the valve spindle is connected via a control cable effective in both views.
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Stattdessen kann der Stellmechanismus auch einen Schwenkhebel enthalten, an dem eine die Ventilspindel koaxial dazu verlängernde Ventilstange mit Abstand vom Schwenklager des Schwenkhebels angelenkt ist, und eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Stellmechanismus einen Kurbeltrieb enthält, der über eine zur Ventilspindel koaxiale und in einem axialen Gewinde im Hydraulikzylinder schraubbare Gewindespindel mit der Ventilspindel verbunden ist, so daß die Drehbewegung der Kurbel zu einer kombinierten Rotation und Translation der Gewindespindel und damit auch der Ventilspindel führt.Instead, the adjusting mechanism can also contain a swivel lever, on which a valve rod extending coaxially to the valve spindle is articulated at a distance from the pivot bearing of the pivot lever, and one Another possibility is that the adjusting mechanism one Contains crank drive, which is coaxial with the valve spindle and screwable in an axial thread in the hydraulic cylinder threaded spindle is connected to the valve stem so that the rotary movement of the crank leads to a combined rotation and translation of the threaded spindle and thus also the valve spindle.
Empfehlenswert ist es ferner, den Hydraulikzylinder über ein Schwenklager mit einem feststehenden Träger zu verbinden; diese Art der Befestigung des Hydraulikzylinders sichert nämlich zum einen ein ausreichendes Widerlager für die abzugebende Ausgangskraft und schließt zum anderen unerwünschte Klemmerscheinungen aus.It is also recommended to use a swivel bearing for the hydraulic cylinder to be connected to a fixed support; this type of attachment of the hydraulic cylinder ensures, on the one hand, a sufficient abutment for the output force to be output and closes on the other hand unwanted jamming phenomena.
Für die Ausbildung des Arbeitskolbens ist im Sinne der Erfindung eine Bauweise bevorzugt, bei der er zwei in seine mit der zweiten Zylinderkammer verbundene axiale Bohrung mündende Durchlässe enthält, von denen in jeder Stellung der Ventilspindel in der Bohrung höchstens einer freigebbar und der eine an die Hochdruckseite des Druckfluidsystems und der andere an dessen Niederdruckseite angeschlossen ist. Außerdem kann der Arbeitskolben zwei Ringstege aufweisen, die im Hydraulikzylinder zwischen der ersten und der zweiten Zylinderkammer eine dritte Zylinderkammer begrenzen, die zum einen mit der Niederdruckseite des Druckfluidsystems und zum anderen mit dem einen der beiden in die axiale Bohrung des Arbeitskolbens mündenden Durchlässe in ständiger Verbindung steht.For the design of the working piston, a construction is preferred in the sense of the invention in which it has two in its with the second Cylinder chamber connected axial bore contains opening passages, of which in each position of the valve spindle in the bore at most one can be released and one is connected to the high pressure side of the pressure fluid system and the other to its low pressure side. In addition, the working piston can have two ring webs, which are located in the hydraulic cylinder between the first and the second cylinder chamber limit a third cylinder chamber, on the one hand with the low-pressure side of the pressure fluid system and on the other hand with one of the the two passages opening into the axial bore of the working piston are in constant communication.
Für die Ventilspindel ist eine Ausbildung bevorzugt, bei der sie zwei tragende Flächen aufweist, die in der Gleichgewichtslage der Ventilspindel beide Durchlässe im Arbeitskolben gegen dessen axiale Bohrung und damit gegen die zweite Zylinderkammer absperren und bei Verschiebung der Ventilspindel aus dieser Gleichgewichtslage relativ zum Arbeitckolben je nach der Eichtung dieser Verschiebung den einen oder den anderen der Durchlässe für die axiale Bohrung im ArbeitskolbenFor the valve spindle, a design is preferred in which it has two bearing surfaces that are in the equilibrium position of the Valve spindle shut off both passages in the working piston against its axial bore and thus against the second cylinder chamber and at Displacement of the valve spindle from this equilibrium position relative to the working piston depending on the direction of this displacement the one or the other of the passages for the axial bore in the working piston
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und damit für die zweite Zylinderkammer freigeben. Dabei kann die Verbindung für drei Zylinderkammern so getroffen werden, daß bei Gleichgewichtslage der Ventilspindel die drei Zylinderkainmern sämtlich voneinander getrennt sind, bei verschobener Ventilspindel dagegen die zweite Zylinderkammer je nach der Verschiebungsrichtung über die axiale Bohrung und jeweils einen der beiden Durchlässe im Arbeitskolben entweder mit der ersten oder mit der dritten Zylinderkaramer verbunden ist. Weiter können die tragenden Flächen der Ventilspindel die axiale Bohrung im Arbeitskolben in drei Ventilkammern aufteilen, von denen die mittlere mit der zweiten Zylinderkammer in ständiger Verbindung steht. Die beiden äußeren Ventilkammern sind dagegen bevorzugt in ständiger Verbindung mit der Niederdruckseite des Druckfluidsystems. Diese verschiedenen Verbindungen werden dabei am gunstigsten in der Weise ausgeführt, daß die mittlere Ventilkammer mit der zweiten Zylinderkammer über einen Kanal im Arbeitskolben verbunden ist, während die beiden äußeren Ventilkammern miteinander und mit der Niederdruckseite des Druckfluidsystems über einen axialen Kanal und eine Querbohrung in der Ventilspindel und einen Durchlaß im Arbeitskolben verbunden sind.and thus release for the second cylinder chamber. The connection can for three cylinder chambers are made so that when the valve spindle is in equilibrium, the three cylinder chambers are all separated from each other are separated, with the valve spindle displaced, however, the second cylinder chamber depending on the direction of displacement over the axial Bore and one of the two passages in the working piston is connected either to the first or to the third cylinder caramer. Furthermore, the bearing surfaces of the valve spindle can divide the axial bore in the working piston into three valve chambers, of which the middle is in constant communication with the second cylinder chamber. The two outer valve chambers, on the other hand, are preferably in constant Connection to the low pressure side of the pressurized fluid system. These different Connections are carried out most favorably in such a way that the middle valve chamber with the second cylinder chamber is connected via a channel in the working piston, while the two outer valve chambers with each other and with the low-pressure side of the Pressure fluid system via an axial channel and a transverse bore in the Valve spindle and a passage in the working piston are connected.
Zur Vermeidung jeglicher Gefahr für ein Verklemmen der Ventilspindel in der axialen Bohrung im Arbeitskolben können die tragenden Flächen der Ventilspindel durch rundumlaufende Nuten in mehrere Singstege aufgeteilt werden, zwischen denen dann rund um die Ventilspindel jeweils der gleiche Fluiddruck herrscht.To avoid any risk of the valve stem jamming In the axial bore in the working piston, the bearing surfaces of the valve spindle can be divided into several singing webs by circumferential grooves, between which then around the valve spindle the same fluid pressure prevails in each case.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die ihre Vorteile klar erkennbar werden lassen; dabei zeigen in der Zeichnung:In the drawing, the invention is illustrated by means of preferred exemplary embodiments, which clearly show their advantages permit; show in the drawing:
Fig. 1 und 1A eine schematisch gehaltene und teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftverstärkers,FIGS. 1 and 1A are shown schematically and partially cut away Side view of a power amplifier designed according to the invention,
Fig. 2 eine verkleinerte Ansicht einer ersten Ausführungsvariante für den Kraftverstärker von Fig. 1 undFIG. 2 shows a reduced view of a first embodiment variant for the power booster of FIGS. 1 and
Fig. 3 eine verkleinerte Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante.3 shows a reduced view of a further embodiment variant.
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Die Hauptteile des in Fig. 1 und 1A dargestellten Kraftverstärkers 10 sind ein von Hand betätigbarer Stellmechanismus 12 für die Eingabe einer Eingangekraft bzw. einer Eingangsbewegung, ein über ein Schwenklager 15 mit einem feststehenden Träger verbundener Hydraulikzylinder *\k und ein als Kniehebel 16 ausgebildetes Last- oder Arbeitsglied. Der Stellmechanismus 12 ist von bekannter Bauart und enthält einen Handhebel 18, der einem in beiden Sichtungen wirksamen Stellkabel (20) eine Longxtudxnalbewegung aufprägen kann.The main parts of the power amplifier 10 in Fig. 1 and 1A shown are a manually actuable adjusting mechanism 12 for entering a Eingangekraft or an input motion, a via a pivot bearing 15 connected to a fixed support hydraulic cylinder * \ k and designed as a toggle lever 16 load - or working link. The adjusting mechanism 12 is of a known type and contains a hand lever 18 which can impress a long-length movement on an adjusting cable (20) which is effective in both directions.
Der Hydraulikzylinder 14 enthält eine axiale Bohrung 24, in der ein Arbeitskolben 26 hxnundhergehen kann, von dem eine Kolbenstange 28 durch eine stirnseitige Öffnung 29 und eine Dichtung 30 hindurch an einem Ende des Hydraulikzylinders 1Xk aus diesem heraus nach außen geführt ist. An ihrem freien äußeren Ende ist die Kolbenstange 28 über einen Gelenkzapfen J>k mit einem Schenkel 32 des Kniehebels 16 gelenkig verbunden. Der Scheitel 38 des Kniehebels 16 ist über einen Lagerzapfen 4-2 in einem feststehenden Lagerbock kO schwenkbar gelagert. Das freie Ende kk des Kniehebels 16 ist mit einer zu bewegenden Last verbunden, deren Bewegungsrichtung durch den Doppelpfeil A in Fig. 1A angedeutet ist. Je nach Art und Sichtung der einer solchen Last zu vermittelnden Bewegung kann gegebenenfalls auf den Kniehebel 16 verzichtet und das freie Ende der Kolbenstange 28 unmittelbar mit der Last verbunden werden.The hydraulic cylinder 14 contains an axial bore 24 in which a working piston 26 can extend, from which a piston rod 28 is guided through an end opening 29 and a seal 30 at one end of the hydraulic cylinder 1 Xk to the outside. At its free outer end, the piston rod 28 is connected in an articulated manner to a leg 32 of the toggle lever 16 via a pivot pin J> k. The apex 38 of the toggle lever 16 is pivotably mounted in a fixed bearing block kO via a bearing pin 4-2. The free end kk of the toggle lever 16 is connected to a load to be moved, the direction of movement of which is indicated by the double arrow A in FIG. 1A. Depending on the type and scope of the movement to be imparted to such a load, the toggle lever 16 can optionally be dispensed with and the free end of the piston rod 28 can be connected directly to the load.
Der Arbeitskolben 26 besitzt zwei Ringstege 46 und 48, die jeweils mittels eines in eine in ihren Umfang eingearbeitete Nut eingelegten 0-RLngee 49 bzw. 50 in der Bohrung 24 des Hydraulikzylinders 14 abgedichtet sind und so die Bohrung 2k in drei Zylinderkammern 52, 5k und 56 unterteilen. Von diesen drei Zylinderkammern 52, 5k und 56 steht eine erste, nämlich die in der Zeichnung rechte Zylinderkammer 5k über einen Einlaßkanal 58 mit einer Druckquelle für Druckfluid in ständiger Verbindung, sie ist also an die Hochdruckseite eines Druckfluidsystems angeschlossen und soll daher im folgenden kurz als Druckkammer 5k bezeichnet werden. Eine zweite Zylinderkammer, nämlich die in der Zeichnung linke Zylinderkammer 52 hat über einen Kanal 53 im Arbeitskolben 26 ständige Verbindung zu einer ein Steuerventil aufnehmenden axialenThe working piston 26 has two annular webs 46 and 48, which are each sealed in the bore 24 of the hydraulic cylinder 14 by means of a 0-RLngee 49 or 50 inserted into a groove machined into their circumference and thus the bore 2k in three cylinder chambers 52, 5k and 56 subdivide. Of these three cylinder chambers 52, 5k and 56, a first, namely the cylinder chamber 5k on the right in the drawing, is in constant communication with a pressure source for pressure fluid via an inlet channel 58; Pressure chamber 5k are designated. A second cylinder chamber, namely the cylinder chamber 52 on the left in the drawing, has a permanent connection via a channel 53 in the working piston 26 to an axial one that receives a control valve
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und zentralen Bohrung 62 im Arbeitskolben 26 und soll daher im folgenden kurz als Steuerkammer 52 bezeichnet werden. Die dritte und mittlere Zylinderkammer 56 steht über einen Auslaßkanal 60 in ständiger Verbindung mit einem Fluidtank, der die Niederdruckseite des Druckfluidsystems bildet, und soll daher im folgenden kurz als Tankkammer 56 bezeichnet werden. Die der Steuerkammer 52 zugewandte Stirnfläche A1 des Arbeitskolbens 26 ist doppelt so groß wie die der Druckkammer 5k zugewandte Stirnfläche A2.and central bore 62 in working piston 26 and will therefore be referred to as control chamber 52 for short in the following. The third and middle cylinder chamber 56 is in constant communication via an outlet channel 60 with a fluid tank, which forms the low-pressure side of the pressure fluid system, and will therefore be referred to as tank chamber 56 for short in the following. The end face A1 of the working piston 26 facing the control chamber 52 is twice as large as the end face A2 facing the pressure chamber 5k.
In der Bohrung 62 im Arbeitskolben 26 ist eine nach Art eines Dreiwegehahnes arbeitende Ventilspindel 6k axial verschiebbar geführt W und durch einen Sprengring 99 am offenen Ende der Bohrung 62 gegen ein unbeabsichtigtes Herausziehen gesichert. Die Ventilspindel 6k weist drei tragende Flächen 7^f, 76 und 78 auf, die jeweils dicht an der Innenseite der Bohrung 62 anliegen und durch Schaftabschnitte und 80 mit geringerem Durchmesser voneinander geschieden sind. Die tragenden Flächen 7k, 76 und 78 begrenzen in der Bohrung 62 drei Ventilkammern 82, 88 und 95, von denen die beiden äußeren 82 und 95 über einen axialen Kanal 96 und eine daran anschließende Querbohrung in der Ventilspindel 6k miteinander und die mittlere 88 über den Kanal 53 $■& Arbeitskolben 26 mit der Steuerkammer 52 in ständiger Verbindung stehen.In the bore 62 in the working piston 26 a operates in the manner of a three-way cock valve spindle is axially displaceably guided 6k W and secured by a snap ring 99 at the open end of the bore 62 against inadvertent withdrawal. The valve spindle 6k has three bearing surfaces 7 ^ f, 76 and 78, which each lie tightly against the inside of the bore 62 and are separated from one another by shaft sections 80 and 80 with a smaller diameter. The supporting surfaces 7k , 76 and 78 delimit three valve chambers 82, 88 and 95 in the bore 62, of which the two outer chambers 82 and 95 are connected via an axial channel 96 and an adjoining transverse bore in the valve spindle 6k and the central one 88 via the Channel 53 and working piston 26 are in constant communication with the control chamber 52.
Ein weiterer Schaftabschnitt 63 mit geringerem Durchmesser verbindet die Ventilspindel 6k mit einer Ventilstange 70, die so die koaxiale Fortsetzung der Ventilspindel 6k über die Bohrung 62 hinaus und durch die Steuerkammer 52 hindurch bildet und nach Durchqueren einer Öffnung 71 und einer Dichtung 73 im der Kolbenstange 28 abgewandten Ende des Hydraulikzylinders "\k dort in einem Anschlußstutzen 72 endet, wo sie mit dem Stellkabel 20 verbunden ist. Eine Verstellung des Handhebels 18 führt also über das Stellkabel 20 und die Ventilstange 70 zu einer entsprechenden Verschiebung der Ventilspindel 6k in der Bohrung 62.Another shaft section 63 with a smaller diameter connects the valve spindle 6k with a valve rod 70, which thus forms the coaxial continuation of the valve spindle 6k beyond the bore 62 and through the control chamber 52 and after crossing an opening 71 and a seal 73 in the piston rod 28 opposite end of the hydraulic cylinder "\ k there in a connection piece 72 terminates where it is connected to the actuating cable 20th an adjustment of the hand lever 18 thus leads via the control cable 20 and the valve rod 70 in a corresponding displacement of the valve stem 6k in the bore 62nd
Der Durchmesser der Ventilstange 70 ist gleich dem der tragenden Flächen 74, 76 und 78, und der Durchmesser des Schaftabschnitts 63The diameter of the valve rod 70 is equal to that of the supporting one Surfaces 74, 76 and 78, and the diameter of the shaft portion 63
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entspricht dem der Schaftabschnitt 77 und 80. Damit befindet sich die Ventilspindel 6k im Druckgleichgewicht hinsichtlich des in der Steuerkammer 52 herrschenden Druckes, der in gleicher Weise auf die freien Stirnflächenjder Ventilstange 70 und der tragenden Fläche 7k wirkt.corresponds to that of the shaft sections 77 and 80. The valve spindle 6k is thus in pressure equilibrium with regard to the pressure prevailing in the control chamber 52, which acts in the same way on the free end faces of the valve rod 70 and the supporting surface 7k.
Die tragenden Flächen 7^1 76 und 78 der Ventilspindel 6k sind jeweils mit rundumlaufenden Nuten 75ι 77a bzw. 79 versehen, die dem Druckausgleich rund um die Ventilspindel 6k dienen und so eine einseitige Belastung der Ventilspindel 6k und damit deren Verklemmen in der Bohrung 62 verhindern.The supporting surfaces 7 ^ 1 76 and 78 of the valve spindle 6k are each provided with circumferential grooves 75ι 77a and 79, which serve to equalize pressure around the valve spindle 6k and thus prevent one-sided loading of the valve spindle 6k and thus its jamming in the bore 62 .
Von der Druckkammer $k führt ein Durchlaß 90 sur Bohrung 62, und zwischen der Tankkammer $6 und der Bohrung 62 gibt es zwei weitere Durchlässe $k und 98, Von diesen Durchlässen dient der Durchlaß 98 lediglich der ständigen Verbindung der beiden äußeren Ventilkammern 82 und 95 mit dem Fluidtank als der Niederdruckseite des Druckfluidsystems über den Auslaßkanal 60. Die Durchlässe 90 und Sk sind dagegen als Meßdüsen ausgebildet und haben in Axialrichtung der Ventilspindel 6k den gleichen Abstand wie die einander zugewandten Stirnseiten von deren tragenden Flächen 76 und 78, zwischen denen die mittlere Ventilkammer 88 liegt.A passage 90 leads from the pressure chamber $ k to the bore 62, and between the tank chamber $ 6 and the bore 62 there are two further passages $ k and 98. Of these passages, the passage 98 only serves to permanently connect the two outer valve chambers 82 and 95 with the fluid tank as the low-pressure side of the pressure fluid system via the outlet channel 60. The passages 90 and Sk , however, are designed as measuring nozzles and have the same distance in the axial direction of the valve spindle 6k as the facing end faces of their bearing surfaces 76 and 78, between which the middle Valve chamber 88 is located.
Im Betriebe des dargestellten KraftVerstärkers 10 ergibt eine Bewegung des Handhebels 18 im Uhrzeigersinne oder gegen den Uhrzeiger eine entsprechende Longitudinalbewegung für das Stellkabel 20, das damit die Ventilspindel 6k in der Bohrung 62 nach rechts oder nach links verschiebt.When the power amplifier 10 is in operation, a clockwise or counterclockwise movement of the hand lever 18 results in a corresponding longitudinal movement for the control cable 20, which thus moves the valve spindle 6k in the bore 62 to the right or to the left.
Bewegt sich die Ventilspindel 6k aus der in Fig. 1 dargestellten Gleichgewichtslage, in der ihre tragenden Flächen 76 und 78 sowohl den Durchlaß 90 als auch den Durchlaß 94 absperren, nach rechts, so bleibt der Durchlaß 9^ abgesperrt, der Durchlaß 90 dagegen wird freigegeben, und der hohe Fluiddruck der Druckquelle gelangt über den Durchlaß 90, die mittlere Ventilkammer 88 und den Kanal 53 in die Steuerkammer 52.B Dieser Druckanstieg in der Steuerkammer 52 führt wegen der die Größe der Stirnfläche A2 übersteigenden Größe derIf the valve spindle 6k moves to the right from the equilibrium position shown in FIG. 1, in which its supporting surfaces 76 and 78 block both the passage 90 and the passage 94, the passage 9 ^ remains blocked, the passage 90, however, is opened , and the high fluid pressure of the pressure source passes through the passage 90, the central valve chamber 88 and the channel 53 into the control chamber 52.B
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Stirnfläche Α1 zu einer Verschiebung des Arbeitskolbens 26 nach rechts. Diese Verschiebung des Arbeitskolbens 26 nach rechts hält so lange an, bis der Durchlaß 90 wieder durch die tragende Fläche 78 der Ventilspindel 6k abgesperrt wird, womit sich Ventilspindel 6k und Arbeitskolben 26 wieder in Gleichgewichtslage befinden. End face Α1 to a shift of the working piston 26 to the right. This displacement of the working piston 26 to the right continues until the passage 90 is blocked again by the supporting surface 78 of the valve spindle 6k , whereby the valve spindle 6k and the working piston 26 are again in equilibrium.
Eine Bewegung der Ventilspindel 6k führt also zu einer entsprechenden Verschiebung der Kolbenstange 28 um eine gleiche Strecke, und das Bewegungsverhältnis liegt bei 1:1. Die Kolbenstange 28 wiederum bewirkt eine Verstellung des Kniehebels 16 und damit der Last in der gewünschten Richtung und um den gewünschten Betrag, wobei sich die durch den Hand- W hebel 18 ausgelöste Bewegung der Last unter der Servowirkung des hydraulischen Drucks im Druckfluidsystem vollzieht.A movement of the valve spindle 6k thus leads to a corresponding displacement of the piston rod 28 by an equal distance, and the movement ratio is 1: 1. The piston rod 28 in turn causes an adjustment of the toggle lever 16 and thus the load in the desired direction and by the desired amount, with the accomplished by the manual W lever 18 induced movement of the load of the servo action of the hydraulic pressure in the pressure fluid system.
Durch den Einsatz des dargestellten Kraftverstärkers 10 in der oben beschriebenen Weise läßt sich eine am Stellkabel 20 anliegende Eingangskraft um das Zehnfache verstärken; beispielsweise ergibt eine Steuerkraft von 10 kp am Stellkabel 20 eine Stellkraft von 100 kp am Kniehebel 16.By using the illustrated power amplifier 10 in the manner described above, a contact cable 20 can be made Increase input force ten times; for example, a control force of 10 kp on the control cable 20 results in a control force of 100 kp on Knee lever 16.
Wirkt eine plötzliche Belastung von außen auf den Kniehebel 16 und führt zu einer Verschiebung des Arbeitskolbens 26, so gibt es dennoch keine Mickübertragung einer Bewegung auf den Stellmechaniemus 12 und seinen Handhebel 18. Dies ist hauptsächlich auf die Tendenz des Arbeitskolbens 26 zurückzuführen, ständig eine Gleichgewichtslage relativ zur Ventilspindel 6k einzunehmen, die eine feste Lage relativ zum Hydraulikzylinder 14 beibehält, solange sie nicht durch den Stellmechaniemus 12 verschoben wird. Wirkt daher beispielsweise eine nach abwärts gerichtete Last auf den Kniehebel 16, so wird die Kolbenstange 28 nach rechts gezogen. Da die Ventilspindel 6k ihre Lage beibehält, bewegt sich der Arbeitekolben 26 relativ zu ihr, und der Durchlaß 94 wird freigegeben, was zu einem Druckabfall in der Steuerkammer 52 und damit zu einem Druckunterschied zwischen der Steuerkammer 52 und der Druckkammer 5k führt. Der statische Fluiddruck der Druckquelle, der in der Druckkammer 5k herrecht, zwingt den Arbeitskolben 26 nach links, bis wieder Druckgleichgewicht herrscht und die tragenden Flächen 76 und 78 der Ventilspindel 6k sowohl den Durchlaß 90 als auch den Durchlaß ^k absperren.If a sudden external load acts on the toggle lever 16 and leads to a displacement of the working piston 26, there is still no transfer of movement to the actuating mechanism 12 and its hand lever 18. This is mainly due to the tendency of the working piston 26 to be constantly in equilibrium relative to the valve spindle 6k , which maintains a fixed position relative to the hydraulic cylinder 14 as long as it is not displaced by the adjusting mechanism 12. If, for example, a downwardly directed load acts on the toggle lever 16, the piston rod 28 is pulled to the right. Since the valve spindle 6k maintains its position, the working piston 26 moves relative to it, and the passage 94 is released, which leads to a pressure drop in the control chamber 52 and thus to a pressure difference between the control chamber 52 and the pressure chamber 5k . The static fluid pressure of the pressure source, which flows in the pressure chamber 5k , forces the working piston 26 to the left until there is pressure equilibrium again and the supporting surfaces 76 and 78 of the valve spindle 6k shut off both the passage 90 and the passage ^ k.
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_9_ 2Ί55Α09_ 9 _ 2Ί55Α09
Der Abstand zwischen den Durchlässen 90 und 9h ist gleich dem Abstand zwischen den einander zugewandten Bändern der tragenden Flächen 76 und 78. Diese Abstandsbemessung vermeidet effektiv jeglichen toten Gang zwischen der Bewegung von Arbeitskolben 26 oder Ventilspindel 6h einerseits und der Freigabe der Durchlässe 90 bzw· 9h andererseits. Außerdem sind die lichten Weiten der Durchlässe 90 und $h relativ klein im Vergleich zum Hub des Arbeitskolbens 26 5 sie liegen beispielsweise bei 0,76 ram gegenüber 5I w® Hub. Infolge dieser geringen Durchmesser für die Durchlässe 90 und 9h und der Relation zwischen deren gegenseitigem Abstand einerseits und dem zwischen den Sandern der tragenden flächen 76 und 78 andererseits genügen bereits Verschiebungen von Arbeitskolben 26 oder Ventilspindel Sh relativ zueinander um sehr geringe Strecken, um in der Steuerkammer 52 die vollen Größen für Druckbe- oder -entlastung wirksam werden zu lassen. Die Druckänderung in der Steuerkammer 52 ist im Vergleich zur Bewegungsstrecke für Arbeitskolben 26 oder Ventilspindel 6h relativ groß. The distance between the passages 90 and 9h is equal to the distance between the mutually facing strips of the supporting surfaces 76 and 78. This dimensioning of the distance effectively avoids any backlash between the movement of the working piston 26 or valve spindle 6h on the one hand and the opening of the passages 90 or 9h on the other hand. In addition, the clear widths of the passages 90 and $ h are relatively small compared to the stroke of the working piston 26 5 they are, for example, 0.76 ram compared to the 5I w® stroke. As a result of this small diameter for the passages 90 and 9h and the relationship between their mutual distance on the one hand and that between the sanders of the supporting surfaces 76 and 78 on the other hand, it is sufficient to displace the working piston 26 or valve spindle Sh relative to one another by very small distances to move in the control chamber 52 to allow the full sizes for pressure loading or relief to take effect. The change in pressure in the control chamber 52 is relatively large compared to the movement distance for the working piston 26 or valve spindle 6h.
Sollte sich ein Druckverlust im Hydrauliksystem einstellen, so verschiebt das Stellkabel 20 bei einer Bewegung nach rechts zunächst die Ventilspindel 6h bis zum rechten Ende der Bohrung 62 und sodann die Kolbenstange 28 ebenfalls nach rechts. Bei einer Bewegung des Stellkabels 20 nach links kommt zunächst das linke Ende der Ventilspindel Gh zur Anlage am Sprengring 99 in der Bohrung 62, und dann folgen der Arbeitskolben 26 und seine Kolbenstange 28 der weiteren Bewegung des Stellkabels 20 nach links. In beiden Sichtungen ist also auch bei Ausfall der Hydraulikkraft ein Notbetrieb mit Handkraft möglich.If there is a loss of pressure in the hydraulic system, when moving to the right, the control cable 20 first moves the valve spindle 6h to the right end of the bore 62 and then the piston rod 28 also to the right. When the control cable 20 moves to the left, the left end of the valve spindle Gh first comes to rest on the snap ring 99 in the bore 62, and then the working piston 26 and its piston rod 28 follow the further movement of the control cable 20 to the left. In both viewings, emergency operation with manual power is possible even if the hydraulic power fails.
In Fig. 2 und 3 sind zwei Ausführungsvarianten veranschaulicht, die sich von dem in Fig. 1 und 1A dargestellten Kraftverstärker nur in der Art der Einleitung der Steuerkraft unterscheiden.In Fig. 2 and 3, two embodiment variants are illustrated, the differ from the booster shown in FIGS. 1 and 1A only in the way in which the control force is introduced.
Der in Fig. 2 gezeigte Stellmechanismus 120 besitzt einen Schwenkhebel 122, der an einem Ende in einem Schwenklager Λ2h gelagert ist. In einem in seinen mittleren Teil eingearbeiteten axial verlaufenden Schlitz 126 nimmt der Schwenkhebel 122 einen Lagerzapfen 128 auf, der seinerseits fest mit einer zur Ventilspindel 6h führenden VentilstangeThe adjusting mechanism 120 shown in Fig. 2 has a pivot lever 122 which is mounted at one end in a pivot bearing Λ2h. In an axially extending slot 126 machined into its central part, the pivot lever 122 receives a bearing pin 128, which in turn is fixed to a valve rod leading to the valve spindle 6h
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verbunden ist. Die Arbeitsweise des Kraftverstärkers von Fig. 2 entspricht der des Kraft Verstärkers von Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die Ventilspindel Sk in Pig. 2 durch Drücken oder Ziehen am Schwenkhebel 122 verschoben wird, das zu einer reziproken Bewegung der Ventilstange 170 und damit der Ventilspindel 6k führt. Der Schlitz 126 ermöglicht dabei eine Überführung der oszillatorischen oder Schwenkbewegung des Schwenkhebels 122 in eine Hinundherbewegung der Ventilspindel 64. Außerdem ist in Fig. 2 die zu bewegende Last unter Verzicht auf den Kniehebel 16 von Fig· 1 unmittelbar mit der Kolbenstange 28 verbunden.connected is. The operation of the power amplifier of Fig. 2 corresponds to that of the power amplifier of Fig. 1 with the exception that the valve spindle Sk in Pig. 2 is displaced by pressing or pulling the pivot lever 122, which leads to a reciprocal movement of the valve rod 170 and thus the valve spindle 6k. The slot 126 enables the oscillatory or pivoting movement of the pivoting lever 122 to be converted into a reciprocating movement of the valve spindle 64. In addition, in FIG. 2 the load to be moved is directly connected to the piston rod 28, dispensing with the toggle lever 16 of FIG.
Bei der in Fig. 3 gezeigten weiteren Ausführungsvariante besitzt der Stellmechanismus 270 für die Ventilspindel 64 eine Gewindespindel 272, die sich in einem Gewinde im Hydraulikzylinder 14 hin und her schrauben läßt} die kombinierte Dreh- und Längsbewegung der Gewindespindel 272 im Hydraulikzylinder 14 teilt sich der mit ihr verbundenen Ventilspindel Sk mit und wird durch Betätigung einer am freien Ende der Gewindespindel 272 angesetzten Handkurbel eines Kurbeltriebs 220 ausgelöst. Im übrigen entspricht die Arbeitsweise des Kraftverstärkers 10 in Fig. 3 der des Kraftverstärkers 10 von Fig. 1.In the further embodiment shown in Fig. 3, the adjusting mechanism 270 for the valve spindle 64 has a threaded spindle 272, which can be screwed back and forth in a thread in the hydraulic cylinder 14} the combined rotary and longitudinal movement of the threaded spindle 272 in the hydraulic cylinder 14 is shared valve spindle Sk connected to it and is triggered by actuation of a hand crank of a crank drive 220 attached to the free end of the threaded spindle 272. Otherwise, the mode of operation of the booster 10 in FIG. 3 corresponds to that of the booster 10 from FIG. 1.
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