SE455594B - Servostyrvexel med kort bygglengd - Google Patents

Description

10 ;._.

'J'| 20 25 30 35 455 594 2 det första förbättring av tillverkningskapaciteten och -effektivite- ten genom konstruktionsändringar, speciellt i kolven och lagerhuset, w för det andra åstadkomma förbättrad reversibilitet i ventilen, för det tredje åstadkomma förbättrad reversibilitet i arbetskolven och för det fjärde åstadkomma en konstruktion för överföring av fluid med full volym utan oönskad läckning mellan hög- och lâgtrycksmatar- portar.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en servostyrväxel med avkortad kolv och avkortat hus för att åstad- komma bättre utrymme än jämförbara tidigare modeller.

Ett annat och mera speciellt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en servostyrväxel med en ventil i kolven, där den effek- tiva längden är avkortad genom lagring av ingângsaxeln på en inåt- riktad del av lagerhuset, vilken del passar i en urtagning i kol- ven när kolven har förflyttat sig fram till lagerhusänden. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att förbättra tillverk- ningsteknikerna i många delar av styrväxeln och infoga en teknik för bearbetning av portarna och kanalerna i till minsta möjliga antal borrningsoperationer och att i en maskinverktygsuppsättning bearbeta lagerhuset för integrerad montering av såväl en högtrycks- tätning som en yttre väder- eller salttätning.

De'många aspekterna på föreliggande uppfinning inklusive de konstruktionstekniska ändringarna för att minimera styrväxelns storlek och vikt och för ökning av bearbetningseffektiviteten samt ändringarna för att förbättra de rörliga delarnas reversibilitet är invägda för samverkan i åstadkommande av en förbättrad servo- styrväxel som klarar dagens krav. För att fysiskt få plats med servostyrväxeln enligt uppfinningen i ett kompaktare utrymme och speciellt för att öka avståndet mellan styrväxelns ingångsaxel och den därtill passande änden på rattaxeln för att medge enklare an- slutning mellan dessa har ventilen inuti styrväxelns kolv förflyt- tats till approximativt kolvens centrum för att möjliggöra utform- ning av en urtagning i kolvens mot lagerhuset vända ände. Härige~ , nom kan lagret för ingångsaxeln monteras på en inâtriktad del av lagerhuset.

Det avtrappade monteringshålet för lagret, låsringen för lag- ret och både högtryckstätningen och vädertätningen kan bearbetas från en sida i en enda bearbetningsuppriggning. Detta har möjlig- 10 15 20 25 30 35 455 594 3 gjorts genom användning av en insatsring som stöd för högtrycks- tätningen, varvid ringen bildar ansatsen mellan högtryckstätningen och smörjmedelkammaren för den yttre vädertätningen.

Fördelnings- eller flödesdelarventilen inuti kolven är gängad på ingångsaxeln vid lagerhusänden, och ventilstyrtappen är belägen i detta område där maximalt stöd för ventilen åstadkoms. Reversibi- liteten eller förmågan hos ventilen att bryta sig ur ett centrerat läge är förbättrad under dessa förhållanden eftersom styrtappen och det därtill passande spåret är fria att glida med ett minimum av motstånd. Effekten av ringa utböjningar av delarna som kan uppstå under perioder med stora dynamiska vridmoment i styrväxeln kan för- summas vid den nya konstruktionen, dvs att styrtappen är belägen väsentligen diametralt motsatt det utgående kugghjulet med ingångs- axeln i gängingrepp med ventilen intill tappen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka visar en speciellt föredragen utfö- ringsform. Fig l visar en längdsektion genom servostyrväxeln enligt uppfinningen och åskådliggör den nya, korta kolven och tillhörande konstruktionsdetaljer. Pig 2 visar en delsektion längs linjen 2-2 i fig l och åskådliggör placeringen av den nya ventilstyrtappen.

Fig 3 visar en delsektion längs linjen 3-3 i fig 2 och åskådliggör ventilstyrtappen från ett annat håll. Fig 4 visar i en detaljerad längdsektion ett alternativt utförande av en högtryckstätning på ingångsaxeln.

I fig 1 visas en generellt med 10 betecknad servostyrväxel en- ligt uppfinningen i längdsektion, vilken styrväxel har grundläggande delar där konstruktionstekniska ändringar har gjorts för att såväl förbättra drifteffektiviteten som minimera tillverkningskostnaderna, såsom kommer att framgå längre fram. För att underlätta förståelsen av uppfinningens många aspekter och särdrag har växelns grundläg- gande delar numrerats enligt följande: driftkolv ll, växelhus 12 bildande cylindern 13; lagerhus 14 vid en första ände av cylindern; cylindergavel 15 vid den motsatta eller andra änden av cylindern; utgående kugghjul 16 på utgångsaxeln 17, vilket kugghjul drivs av kuggar 18 på kolven ll; och lågtrycksavloppskammare 19 kring det utgående kugghjulet 16.

Enligt uppfinningen har en fram och åter rörlig, slidliknande fördelningsventil 20 inuti kolven ll placerats väsentligen vid 10 15 20 25 30 35 455 594 4 kolvens centrum I det närmaste omedelbart över det utgående kugg- hjulet l6. Låsringar 20 och Zl vid motsatta ändar av ventilen 20 centrerar ventilen mellan kalibrerade brickfjädrar 23 och 24 och tjänar till att förstärka kolven vid ställen på lika avstånd från det utgående kugghjulet 16 såsom tydligt framgår av fig l. En plugg 22a vid kolvens ände skapar ytterligare förstärkning och tillsluter t» kolvens ände.

Styrväxelns ingångsaxel 25 är gängad och står i gängingrepp med ventilen 20 vid gängor 26. Genom att gängorna 26 finns, genom cen- treringen av ventilen 20 plus det faktum att styrtappen 27 befinner sig i det närmaste direkt motsatt kuggarna eller kuggstången 18 och det utgående kugghjulet i vertikalplanet (se fig l och 2) är venti- len mera fullständigt stabiliserad i kolven och väsentligen fri från yttre böjningskrafter som kan uppstå genom mycket stora vridmoment under dynamisk drift av växeln. Notera att den låsring 2l,som befin- ner sig intill lagerhuset och förstärker kolven, är placerad nära intill styrtappen 27. Man har kort sagt funnit att den gängade än- den av ventilen intill ingângsaxeln 25 (kolvens mot lagerhuset 14 vända ände) medför ett idealare läge för styrtappen 27 (se även fig 2 och 3).

Styrtappen 27 har ett plant parti 27a som arbetar i ett styr- spår 23 i ventilens mot lagerhuset vända nos. Genom ventilens stora stabilitet speciellt i detta område är friktionen mellan den plana ytan 27a och spåret 28 minskad till ett minimum även under till- stånd av stort vridmoment; Ventilen är lättare att föra fram och åter än hittills när tappen var belägen intill den motsatta änden av ventilen och i ett plan väsentligen vinkelrätt mot kuggstången.

Med den nya konstruktionen med tappen 27 placerad väsentligen mot- satt det utgående kugghjulet 16 (se fig 2), har små sidoutböjningar av ventilen under tillstånden av högt vridmoment ingen inverkan på den fria glidrörelsen inuti spåret 28. Reversibiliteten är förbätt- rad genom att värdet på lossbrytningskraften för ventilen genom rörelse av ingångsaxeln 25 hålls konstant genom växelns stora be- lastningsområde.

Precis bortom gängorna i riktning mot kolvens ll inre finns det ett flertal förbilednings- eller shuntportar 29 vilka tjänar 2 10 15 20 25 30 35 455 594 5 till att utjämna trycket i kolvens inre med trycket vid den första änden (lagerhusänden) av cylindern 13. Detta innebär att hela kolv- arean intill den första änden är tillgänglig för åstadkommande av utgångseffekt, dvs att pluggens 22a inneryta vilken motsvarar in- gångsaxelns 25 tvärsektionsarea har fullt hydrauliskt tryck verkande däremot och därmed är verksam för att åstadkomma uteffekt. Den sam- manlagda storleken av portarna 29 är tillräcklig för att möjliggöra överföring av fluid med full volym för att åstadkomma ännu bättre reversibilitet hos kolven under dynamisk eller obalanserad drift av kolven.

Genom den fysiska rörelsen av fördelningsventilen 20 i riktning mot kolvens centrum har kolvens ll effektiva längd reducerats. Av yttersta vikt är att lagerhuset 14 som ett resultat av denna kon- struktionsändring har varit möjligt att förflytta inåt vilket ger ytterligare utrymme för anslutning av rattaxeln genom användning av en enkel universalled. Närmare bestämt har en urtagning 30 for- mats i kolvens ll första ände, vilken urtagning i sin tur gör det möjligt att lagra lagret 31 för ingångsaxeln 25 på en inåtriktad, ringformig del 32, som passar i urtagningen 30 när kolven har för- flyttat sig hela sträckan fram till lagerhusänden. Låsmuttrar 33 och 34 samverkar med lagrets 31 inre och yttre ringar. storleks- minskningen och därav följande fördelar framgår tydligt vid en jäm- förelse mellan fig l i denna ansökan och fig l i US-patentet 3 092 oss. ' Den centrala borrning 39 i lagerhuset 14 som uppbär lagret 31 innehåller lämpligen också såväl en inre högtryckstätning 40 som en yttre väder- eller salttätning 41. Smörjfett kan införas mellan tätningarna via en nippel 42. Av betydelse är att samtliga ansat- ser eller steg i borrningen 39 är riktade åt samma håll så att den invändiga maskinbearbetningen kan ske från den ena sidan av lager- huset 14. Detta har möjliggjorts genom utnyttjande av en insats- stödring 43 mellan tätningarna och åstadkommande av en full ansats mot vilken högtryckstätningen 40 anligger. Stödringen installeras som en separat detalj och detta gör det möjligt att åstadkomma den fulla ansatsen utan att man behöver bearbeta lagerhuset från båda sidor under tillverkningen. De tre grundläggande borrdiametrarna hos borrningen 39 har minsta möjliga differens för att minska dia- metern hos den utskjutande delen 32 till ett minimum, vilket i sin 10 15 455 594 tur möjliggör maximal konstruktionshâllfasthet i kolvens ll första ände kring urtagningen 30.

Genom idên med insatsstödringen kan en alternativ typ av hög- tryckstätning användas. I fig 4 har således den ringformiga stöd- ringen 43a en mot styrväxelns insida lutande yta. En billig och ytterst effektiv avstrykartätning 40a med väsentligen samma tjock- lek kring hela sin periferi kan nu anordnas. Det inre höga trycket håller tätningen mot ringens lutande yta när den inre läppen tätar mot den roterande axeln. Precis som vid standardtätningen finns det en tätningsfjäder.

Av det ovanstående framgår hur rörelsen av ventilen i riktning mot kolvens centrum och omplaceringen av styrtappen 27 samt omkon- struktionen av lagerhuset 14 inte bara medför förbättrad funktion av ventilen vad gäller reversibilitet och förbättring av tillverk- ningsprocessen utan även idealt uppnår ändamålet att åstadkomma en integrerad servostyrväxel med en ventil inuti kolven där kolven och själva styrväxeln är effektivt avkortade.

Claims (4)

10 15 20 25 30 455 594 PATENTKRAV l. Integrerad servostyrväxel som har en fram och återgàende drivkolv i en cylinder (13), en ventil (20) i kolven (ll) för att på valbart sätt fördela trycksatt fluidum till en första och andra ände av kolven i cylindern (13) för àstadkommande av styr- påverkan, en styringàngsaxel (25) som står i operativt ingrepp med ventilen (20) åtminstone intill den första änden av kolven, utgàngsorgan (16, 18) i ingrepp med kolven, k ä n n e t e c k n a d av ett lager (31) och ett lagerhus (14), som har en i cylindern ínskju- tande ringformig del (32), som uppbär ingàngsaxeln (25) intill den första änden av kolven, hàllaredon (33) för lagret, varvid den ringformiga delen (32) fullständigt uppbär lagret och hàllaredonet (33) och sträcker sig ett stycke in i cylindern huvudsakligen lika långt som lagret och hállaredonet, och varvid ventilen (20) i kolven är huvudsakligen longitudinellt centrerad i kolven (ll) och vänd mot utgångsorganen (16, 18) med làsorgan (21, 22) urtagning (30) intill den avsedd att passa till den ringformiga, utskjutande intill sina ändar; och en första änden av kolven (ll) delen (32) pà lagerhuset, varigenom längden pà servo- styrväxeln med ventilen i kolven effektivt reduceras.

2. Servostyrväxel enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av en stegad, central borrning (39) i lagerhuset (14) och ett invändigt högtryckstätnings- aggregat (40) i borrningen i lagerhuset, vilket aggre- gat har en insatsstödring (43) och en högtryckstätnings- del (40), varvid stödringen (43) monteras som ett sepa- rat element i borrningen på lagerhuset mot en ansats i borrningen, varigenom lagerhuset kan bearbetas full- ständigt från endast en sida.

3. Servostyrväxel enligt krav 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a d av en yttre vädertätning (41), 10 455 594 vilken är monterad i lagerhusets (14) borrning (39) intill dennas yttre ände och i ett parti av borrningen som har mindre diameter än det för högtryckstätningen (40) avsedda partiet, varigenom bearbetningen från insidan av lagerhuset underlättas.

4. Servostyrväxel enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att stödringen är en cirkulär, kilformig ring (42a), vilken uppbär en avstrykartät- ning (40a) vid ett mot styrväxelns insida lutande parti, varvid avstrykartätningen har väsentligen samma tjocklek kring hela periferin så att materialet i avstrykartätningen är minskat till ett minimum. IM