DK150949B - Hydraulisk styreindretning med en indstillelig drossel - Google Patents

Description

i 150949

Opfindelsen angår en hydraulisk styreindretning med en indstillelig drossel ifølge overbegrebet til krav 1.

Ved en kendt styreindretning af denne art (US-PS 3 908 376) i form af en drejegliderventil strækker en flad drosselkanal 5 sig på begge sider af kanter af en styreåbning, som er dannet af en radialkanal. Drosselkanalen begrænses udvendigt af en cylinderflade og indvendigt af en flade, hvis form ikke er beskrevet nærmere, men dannes åbenbart ligeledes af en cylinderflade, dog med ekscentrisk midtpunkt.

10 Endvidere kendes en styreindretning, nemlig en styreindretning for køretøjer (DE-OS 23 53 068), ved hvilken der i en husboring er anbragt to hylsterformede drejegliderventilele-menter, som ved hjælp af et rat kan drejes en begrænset vinkel mod hinanden ud fra en neutralstilling mod kraften af 15 tilbagestillingsfjedre. Drejegliderventilelementerne har styreåbninger, som danner flere drosler. Hertil hører en neutralstillingsdrossel, som er åben i neutralstillingen, for at bortlede trykvæske fra pumpen direkte til beholderen, og som lukker efter en relativ forudbestemt drejevinkelbevæ-20 gelse, mens samtidigt i fremløbet og tilbageløbet liggende drosler åbner for at lede trykvæske over en målemotor til styreindretningens indstillingsmotor og fra denne tilbage til beholderen. Neutralstillingsdroslen består af fire drosselsteder af en første type og otte drosselsteder af en an-25 den type, som alle er parallelkoblede. Den første type drosselsteder har styreåbninger, som er begrænset af i akseretningen forløbende kanter. Ved den anden type består styreåbningerne i det ydre drejegliderventilhylster af større boringer og i omkredsretning forskudte mindre boringer. Styre-30 åbningen i det indre drejegliderventilhylster har et første aksialnotafsnit med de større boringers bredde og et andet aksialnotafsnit med de mindre boringers bredde. Ved hjælp af de sidstnævnte drosselsteder skal hældningen af trykfaldets karakteristik udformes fladere.

2 150949

Disse og lignende droslende styreindretninger, fx priori- tetsventiler, indsættes overvejende i Kredsløb med tilbagest illings- eller reguleringskredse. Herved fås i forskellige driftstilstande ustabiliteter, som fx mærkes ved tryksving-5 ninger i systemet. Disse ustabiliteter kan heller ikke fjernes ved, at dele af drosselkarakteristikken får en mindre hældning.

Formålet med opfindelsen er at angive en styreindretning af den i indledningen beskrevne art, som tillader at reducere 10 de førnævnte ustabiliteter i driften.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved den kendetegnende del i krav1.

Ved denne konstruktion har for forskellige gennemløbsmængder gældende drosselkarakteristikker ved ens trykfald tilnærmel-15 sesvis den samme hældning. Ændres gennemløbsmængden, enten på grund af et drosselforløb eller på grund af den årsag, at en tilhørende forsyningspumpe med variabelt omdrejningstal fx drives af en køretøjsmotor, så gælder for et forudbestemt trykfald stadigvæk omtrent den samme hældning, som indgår 20 som forstærkning i reguleringskredsen. Derfor fås den tilstræbte store stabilitet.

Den tilstræbte effekt opnås ved hjælp af den flade, brede drosselkanal med foranderlig længde. Ved formgivning af den ene bégrænsningsflade kan karakteristikkerne påvirkes 25 stærkt. Ved hjælp af det omtrent ifølge en e-funktion forløbende afsnit af denne begrænsningsflade kan man give karakteristik-skaren for et i hvert tilfælde forudbestemt trykfald omtrent den samme hældning. Derudover gennemstrømmer væsken den flade drosselkanal som forholdsvis tynd film, som 30 over en stor overflade står i berøring med henholdsvis tætningsfladen og begrænsningsfladen. På grund af friktionen på disse overflader og friktionen mellem nabo-liggende væskelag 3 150949 i filmen bremses væsken alt i alt meget. Det er derfor tilstrækkeligt med forholdsvis korte drosselkanaler for at bevirke en stærk drosling. Denne art drosling bevirker ingen generende hastighedsforhøjelser; der optræder derfor hverken 5 for kraftig støj eller kavitationsfænomener.

Ved udformningen i krav 2 kan man lukke droslen fuldstændig efter et endeligt arbejdsforløb.

Når begyndelsesafsnittet ved udformningen i krav 3 overlapper den første styreåbnings kant, fås en udfladning i dros-10 selkarakteristikken, som i forbindelse med styreindretninger for styreindretninger for køretøjer eller lignende er af interesse, som· nedenstående forklares· nærmere.

Skønt der principielt kan tillades små overgangsvinkler, foretrækkes den tangentielle overgang ifølge krav 4.

15 Plane flader ifølge krav 5 muliggør en særlig enkel fremstilling. Da omkredsfladen krummer konkavt, kan værktøjer til fremstilling af begrænsningsfladerne let angribe.

Foruden slibningen af begrænsningsfladerne ifølge krav 6 kommer også andre processer i betragtning, fx en kemisk ma-20 terialebortfjernelse eller en gnisterosionsproces.

Ved udformningen ifølge krav 7 er summen af alle drosselkanalers bredde virksom. Der er ingen vanskeligheder ved at udforme drosselkanalerne så flade, som det er nødvendigt for støjsvagheden, heller ikke når pladsen på drejegliderventil-25 elementerne er begrænset.

Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af på tegningen viste, foretrukne udførelseseksempler, der viser i fig. 1 et tværsnit gennem en ved hjælp af en drejeglider- 4 150949 ventil med hylsterformede drejegliderventilelemen-ter udformet drossel af en styreindretning ifølge opfindelsen, fig. 2 et delbillede af et afsnit af overfladen på enden 5 af det indre drejegliderventilhylster, fig. 3 et forstørret deltværsnit gennem drejegliderventi-len i fig. 1, fig. 4 et længdesnit gennem en som prioritetsventil udformet styreindretning ifølge opfindelsen, 10 fig. 5 en skematisk fremstilling af en drosselkanal ved en aksialglider,- fig. 6 en skematisk fremstilling af en drosselkanal ved en drejegliderventil med hylsterformede drejegli-derventilelementer, 15 fig. 7 drosselkarakteristikker for drosselkanalerne i fig. 5 eller 6, fig. 8 en skematisk fremstilling af en varieret drosselkanal ved en aksialglider, fig. 9 en skematisk fremstilling af en lignende drossel 20 ved en drejegliderventil med hylsterformede dreje- gliderventilelementer, fig. 10 diagrammet af en styreindretning med en drossel ifølge fig. 1 og fig. 11 en drosselkarakteristik for styreindretningen i 25 fig. 10 ved anvendelse af en drosselkanal ifølge fig. 9.

5 150949 I fig. 1 er der vist en indstillelig drossel 1, som er udformet på en drejegliderventil, som har et ydre drejeglider-ventilhylster 2 og et indre drejegliderventilhylster 3. Mellem de to befinder der sig en cylindrisk tætningsflade 4. I 5 rummet 5 uden for drejegliderventilen hersker pumpetrykket Ρ·|. I det indre hulrum 6 hersker beholdertrykket P2· Drejegliderventilen kan i øvrigt have en sædvanlig opbygning.

Droslen 1 består af adskillige parallelkoblede, ens drosselsteder 7. Hvert af disse drosselsteder 7 har en første sty-10 reåbning 8 i det ydre drejegliderventilhylster 2 og en anden styreåbning 9 i det indre drejegliderventilhylster 3. Styreåbningerne er udformet som fra hylstrenes endeflade 10 udgående slidser, som det er vist for styreåbningen 9 i fig. 2.

Hver styreåbning 8 har to kanter 11 og 12, hver styreåbning 15 9 har to kanter 13 og 14 som begrænsning. Alle disse kanter forløber parallelt med hinanden. Kanterne kan i tværsnit, som vist, være udført afvinklet, de kan imidlertid også være afrundede. Til hver kant 13 og 14 slutter der en begrænsningsflade 15 og 16, som sammen med tætningsfladen 4 kan 20 danne en drosselkanal 17. Hvert drosselsteds 7 drosselkanal 17 har en maksimal dybde t, som på tegningen er vist stærkt overdrevet, en maksimal længde 1 og en bredde b. Bredden b er stor i forhold til den maksimale dybde t; den udgør mindst tyve gange, for det meste halvtreds gange og meget 25 ofte ethundrede gange og mere den maksimale dybde t. Ved n parallelkoblede, ens drosselsteder er summen B af bredderne b af alle drosselkanaler virksom, altså B = nb. Styreåbningens 8 bredde w-j og styreåbningens 9 bredde W2 er ens.

Dens bredde svarer til bredden b.

Ved et udførelseseksempel anvendtes følgende dimensioner: 30 bredde wi = 0,6 mm bredde W2 = 0,6 mm 6 150949 længde 1 = 1,5 mm bredde b = 10,0 mm dybde t = 0,06 mm drosselsteder n = 12 5 tætningsfladens 4 diameter d = 32 mm

Heraf beregnes en breddesam B af drosselkanalerne 17 på 120 mm og en arbejdsvej a fra den åbne neutralstilling til lukkestillingen på 2,1 mm. Dermed fås, at breddesummen B er større end tætningsfladens 4 omkreds.

10 Fortrinsvis udgør den største dybde maksimalt 0,2 mm og især mindre end 0,1 mm. Den største længde bør ligge mellem 1,0·mm og 4,5 mm og ved en drejegliderventil svare til en centrivinkel mellem 4° og 15°. Breddesummen B er tilsvarende stor, når man fx parallelkobler 8 til 18 sådanne drosselka-15 naler.

Ved udførelsesformen i fig. 4 består styreindretningen af en prioritetsventil 19, som har et i huset 20 forskydeligt stempel 21. En pumpe 22 suger trykvæske fra en tank 23 og leverer dén over en første drossel 24 af prioritetsventilen 20 og en mængdeindstillingsanordning 25 med en indstillelig drossel til en priviligeret første forbruger 26 samt over en anden drossel 27 til en anden forbruger 28. Stemplet 21 er på den ene endeflade belastet af det foran indstillingsanordningen 25 aftagne tryk P3 i trykrummet 29 og på den anden 25 side af en fjeder 30 samt det bag indstillingsanordningen 25 aftagne tryk P4 i trykrummet 29a. Jo mere trykvæske der kræves i forbrugeren 26, jo mere åbner droslen 24 og lukker droslen 27.

Droslen 24 har som første styreåbning en husfast ringnot 31, 30 droslen 27 har som første styreåbning en husfast ringnot 32.

Begge drosler har den anden styreåbning fælles i form af en ringnot 33 af stemplet 21. Til droslen 24 hører en begræns- 7 150949 ningsflade 34 og til droslen 27 en begrænsningsflade 35.

Begge danner sammen med en cylindrisk tætningsflade 36 hver en drosselkanal, når stemplet 21 er forskudt aksialt et tilsvarende stykke.

5 I fig. 5 er denne drosselkanal 37 tegnet forstørret. Dens størrelse er vist stærkt overdrevet. Begrænsningsfladen 34 består af et eksponentialafsnit 34a, hvis afstand til tætningsfladen 36 i drosselkanalens 37 længderetning forløber omtrent ifølge en e-funktion, og et endeafsnit 34b, som 10 overfører til afstanden nul fra tætningsfladen 36. Ved én bevægelse af stemplet 21 i x-retning bliver drosselkanalen 37 stadig længere, indtil den når den fuldstændige lukke-• stilling. Herved tiltager tangentvinklen ©c, som måles i forlængelse af styreåbningens 31 kant 38 mellem tangenterne 15 på tætningsfladen 36 og tangenterne på begrænsningsfladen 34, kontinuerligt i retning af styreåbningen 33.

I fig. 6 er et lignende udsnit for drosselkanalen 17 i udførelseseksemplet i fig. 1-3 vist. Den relative drejningsvin-20 kel mellem de to drejegliderventilhylstre 2 og 3 er betegnet med <§). Også her består begrænsningsfladen 15 af et eksponentialafsnit 15a og et herfra til nul-afstanden overførende endeafsnit 15b.

I begge tilfælde fås over indstillingsvejen henholdsvis x og 25 © trykfald Ap ifølge karakteristikkerne D i fig. 7. Herved gælder karakteristikken D-j for en større gennemløbsmængde, karakteristikken D2 for en middel gennemløbsmængde og karakteristikken D3 for en mindre gennemløbsmængde for den pågældende drossel. På grund af de anvendte drosselkanaler og de-30 res formgivning opnås, at i arbejdsområdet for et forudbestemt trykfald, fx ΔΡ1 har alle karakteristikker D omtrent den samme hældning. Når arbejdspunktet derfor veksler mellem karakteristikker på grund af gennemløbsmængdens svingninger, forbliver forstærkningen i reguleringskredsen tilnærmelses-35 vis konstant. Dette fører til den ønskede store stabilitet.

8 150949

Pig. 8 viser en variation, ved hvilken der anvendes med 100 forhøjede henvisningsbetegnelser i forhold til fig. 5. Her består begrænsningsfladen 134 af et eksponentialafsnit 134a, et til afstanden nul overførende endeafsnit 134b og et be-5 gyndelsesafsnit 134c, hvis tangentvinkel oC i tilslutning til eksponentialafsnittet 134a stemmer overens med dettes tangentvinkel og bliver mindre hen imod styreåbningen 133.

Også endeafsnittets 134b tangentvinkel oc bliver mindre hen imod den anden styreåbning 133.

10 Drosselkanalen 117 har en lignende form i fig. 9, i hvilken der benyttes med 100 forhøjede henvisningsbetegnelser i forhold til fig. 6. Også her er begrænsningsfladen 115 sammensat af et eksponentialafsnit 115a, et endeafsnit 115b bg et begyndelsesafsnit 115c.

15 I fig. 10 er vist en styreindretning 40 for køretøjer, som er forsynet af en fx af køretøjsmotoren drevet fortrængningspumpe 41 og tjener til styring af en servomotor 42, hvis stempelstang 43 er forbundet med de hjul, der skal styres, i afhængighed af drejningen af et rat 44. I styreind-20 retningen·40 findes der en indstillelig drossel 45, som har samme opbygning som droslen 1 med drosselkanaler ifølge fig.

9 og kan forbinde pumpetilslutningen 46 direkte med en til beholderen 47 tilbageførende ledning 48. Endvidere er der anbragt to i serie koblede tilløbsdrosler 49 og 50, mellem 25 hvilke der befinder sig en målemotor 51, og en tilbageløbsdrossel 52. Droslerne 45, 49, 50 og 52 aktiveres sammen af en indstillingsanordning 53, som indstilles i afhængighed af rattet 44 og af målemotoren 51. Kredsløbet er vist for en arbejdsretning af servomotoren 42. I modsat driftsretning 30 ombyttes de til servomotoren 42 førende arbejdsledninger 54 og 55 med de tilhørende drosler ved en omkobling inden for styreindretningen 40. I neutralstillingen er den indstillelige drossel 45 fuldstændig åben, således at pumpetryksiden er direkte forbundet med beholderen 47; tilløbsdroslerne 49 9 150949 og 50 samt tilbageløbsdroslen 52 er lukkede. Ved en indstilling ud fra neutralstillingen lukker den indstillelige drossel 45 efterhånden, mens tilløbsdroslerne 49 og 50 åbner. Tilbageløbsdroslen 52 åbner noget senere.

5 I fig. 11 er drosselkarakteristikken for denne styreindretnings 40 arbejdsmåde vist. Drosselkarakteristikken E gælder for en bestemt gennemløbsmængde. Den har i neutralstillingen et fladt afsnit Ei, som fås ved, at styreåbningerne 108 og 109 ikke kun ligger over hinanden i neutralstillingen, men 10 desuden også i stor udstrækning på dennes to sider, og der er derfor en ringe drosling til stede. For indstillingen af trykfaldet Δρ er det derfor uskadeligt, når s tyre ind retningens hvilestilling befinder, sig lidt uden for den nøjagtige neutralstilling. Så snart begyndelsesafsnittet 115c overlap-15 per kanten 114, begynder drosselkanalen 117 at blive virksom; da dybden i begyndelsen ikke ændres meget, fås et fladt sted E2 i karakteristikken E. Dette flade sted er lagt således, at det ved en styreindretning, ved hvilken fremløbsdroslerne 49, 50 åbner ved en mindre vinkel Q) end tilbage-20 løbsdroslen 52, ingen forstyrrende indflydelse har på trykforholdene ved en ubetydelig unøjagtighed i åbningstidspunktet for tilbageløbsdroslen 52. Karakteristikkens afsnit E3 bestemmes i det væsentlige af eksponentialafsnittet 115a.

Det tjener det egentlige tryk-styringsforløb.

Claims (7)

150949

1. Hydraulisk styreindretning med en indstillelig drossel (1), ved hvilken to relativt til hinanden bevægelige drejegliderventilelementer (2, 3; 102, 103) har med en fælles tætningsflade (4? 36; 104; 136) samvirkende hen- 5 holdsvis første (8; 31; 32; 108; 131) og andre (9; 33; 109; 133) styreåbninger, som på mindst en side er begrænset af en på tværs af bevægelsesretningen forløbende kant (11, 12, 13, 14), hvorved der til kanten af den anden styreåbning (9; 33; 109; 133) over mindst den 10 største del af dennes længde tilsluttes en begræns ningsflade· (15,· 16; 34, 35; 115, 134), hvis afstand til tætningsfladen (4; 36; 104; 136) aftager i bevægelsesretningen, således at der ved en relativ bevægelse mellem begrænsningsflade og tætningsflade fås en flad 15 drosselkanal (17; 37; 117; 137) med i forhold til sin dybde (t) stor bredde (b) og foranderlig længde (1), kendetegnet ved, at over mindst en del -nedenstående kaldet eksponentialafsnit (15a; 34a; 115a; 134a) - af begrænsningsfladen forløber dens afstand fra 20 tætningsfladen i drosselkanalens længderetning omtrent ifølge en e-funktion.

2. Styreindretning ifølge krav 1,kendetegnet ved, at begrænsningsfladen (15; 34; 115; 134) i tilslutning til den ene ende af eksponentialafsnittet 25 (15a; 34a; 115a; 134a) har et endeafsnit (15b; 34b; 115b; 134b), som fra eksponentialafsnittet efterhånden overfører til afstanden nul fra tætningsfladen (4; 36; 104; 136).

3. Styreindretning ifølge krav 1 eller 2, k e n d e - '30 tegnet v e d, at begrænsningsfladen (134) i til slutning til den anden ende af eksponentialafsnittet 150949 (134a) har et begyndelsesafsnit (134c)f hvis tangentvinkel (oi) - målt mellem de i forlængelse af den første styreåbnings (131) kant (138) på tætningsflade (136) og begrænsningsflade anbragte tangenter - højst 5 er lig med tangentvinklen ved den tilsluttende ende af eksponentialafsnittet og bliver mindre hen imod den anden styreåbning (133).

4. Styreindretning ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at begyndelsesafsnittet og/eller 10 endeafsnittet slutter tangentielt til eksponentialaf- snittet.

5. Styreindretning ifølge et af kravene 1-4 med cylindriske drejegliderventilelementer (2, 3; 102, 103), ved hvilke begrænsningsfladerne (15, 16; 115) er udformet 15 på den ydre omkredsflade af det indre drejegliderven- tilelement (3; 103), kendetegnet ved, at begyndelsesafsnittet (115c) og/eller endeafsnittet (115b) danner en plan flade.

6. Styreindretning ifølge et af kravene 1-5, kende- 20. e g n e t v e d, at begrænsningsfladerne (15; 34; 115; 134) er slebne.

7. Styreindretning ifølge et af kravene 1-6, k e n d e -tegnet ved, at droslen er dannet af mindst to parallelkoblede, ens drosselsteder (7) med første og 25 andre styreåbninger (8, 9) samt indbyrdes ens drossel kanaler (17).