SE462212B - Hydrualisk styranordning foer eldrivna fordon - Google Patents

Description

20 25 30 35 40 462 212 2 styranordningen styrning direkt i beroende av förarens påverkan av fordonets ratt eller styrspak utan först efter en viss tidsfördröjning, vilket utgör en allvarlig nackdel som krävs att bli undanröjd.

Genom exempelvis den brittiska patentskriften 1 120 172 och de amerikanska patentskrifterna 3 954 149 och 3 976 158 är vidare förut känt att använda ackumulatorer i hydrauliska styrsystem för eldrivna fordon för att vid frånvaro av pumptryck möjliggöra styrning under viss kortare tid. Även dessa kända, ackumulator- försedda, hydrauliska styrsystem för eldrivna fordon har den nackdelen, att de inte möjliggör styrning direkt i beroende av förarens påverkan av fordonets ratt eller styrspak utan först efter viss tidsfördröjning.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att undanröja denna nackdel och att således åstadkomma en för eldrivna fordon och maskiner avsedd hydraulisk styranordningen av den i in- ledningen angivna typen som är så beskaffad, att den utan nämnvärd fördröjning möjliggör styrning av ifrågavarande fordon eller maskin i direkt avhängighet av förarens påverkan av dess ratt eller styrspak även i de fall den för hydraulpumpens driv- ning anordnade elmotorn skulle vara frånslagen.Dessutom skall föreliggande styranordning vara så beskaffad, att den för sin funktion kräver låg elenergiförbrukning och därigenom medverkar på ett fördelaktigt sätt till att förlänga drifttiden för den med denna typ av fordon och maskiner i form av batterier medföljande elenergikällan.

Detta syfte uppnås genom att föreliggnade hydrauliska styranordning uppvisar de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

I det följande beskrivs denna uppfinning närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig.l visar ett utförande av föreliggande styranordning schematiskt i form av ett blockschema och fig.2 visar ett snitt genom en i uppfinningen ingående, pilotstyrd backventil.

Med l betecknas generellt i fig.l en hydraulisk, dubbel- verkande styrcylinder ingående i föreliggande, för företrädesvis eldrivna fordon och maskiner avsedd hydrauliska styranordning och som innefattar en kolv 2 och från denna i motsatta riktningar utskjutande kolvstänger 3. Cylinderns på båda sidor om kolven 2 befintliga cylinderrum 4 står via var sin ledning 5,6 i förbin- 10 15 20 25 30 35 40 3 462 212 delse med en medelst fordonets ratt 7 eller styrspak manövrerbar styrventil eller styrenhet 8, exempelvis av den typ som förekom- mer på marknaden under varumärket "ORBITROL" och innefattar en hydraulmotor av typen "0RBIT", till vars utgående axel fordonets ratt 7 eller styrspak är ansluten. Nämnda styrenhet 8 är vidare ansluten till en tank 9 via en ledning 10 och till en hydraulpump ll via en ledning 12, vilken pump drivs av en elektrisk motor 13 som får sin strömförsörjning från en elenergikälla i form av i fordonet befintliga batterier. Denna pump ll, som kan ha fast eller variabelt deplacement och en strömningsriktning, kan även användas som tryckkälla till samtliga hydrauliska funktioner som ifrågavarande fordon eller maskin är försett med, såsom antyds med streckade linjer 14, men kan också, om så är önskvärt, utgöra tryckkälla enbart för styranordningen.

Vidare ingår i styranordningen enligt föreliggande uppfinn- ing en i ledningen 12 anordnad, direktstyrd överströmningsventil 15 som när trycket i inloppet överstiger ett visst förutbestämt värde öppnar för att avleda flödet till tank 9 via en ledning 16. I strömningsriktningen efter överströmningsventilen 15 är anordnad en backventil l7, som öppar ledningen 12 vid ett av en fjäder 18 bestämt tryck som skall vara lägre än överström- ningsventilens förutbestämda utlösningstryck. Denna backventil 17 hindrar således strömning i riktning från styrenheten 8 och denna funktion kan uppnås även med en backventil utan fjäder 18.

I motsatt riktning hindras strömning av en fjärrstyrd back- ventil 19 anordnad i ledningen 12 mellan styrenheten 8 och backventilen 17 och mellan dessa båda backventiler 17,19 är till ledningen 12 ansluten en ackumulator 20, som kan laddas till avsett tryck så länge som backventilen 19 hålls stängd.

Den fjärrstyrda backventilen 19 är för sin fjärrstyrning ansluten till ett trycksignaluttag 21 hos styrenheten 8 via en ledning 22, som inmynner i en pilotventilkammare 23 i back- ventilen 19 (fig.2) och i vilken alstras en som signal fungerande tryckökning så fort som ratten 7 påverkas av föraren i någondera riktningen. Denna tryckökning fortplantas via ledningen 22 till nämnda pilotventilkammare 23 och påverkar därvid en i nämnda kammare 23 befintlig kolv 24 med flera gånger större area än en av nämnda kolv pàverkbar ventilkägla 25, som i backvetilens l9 stängda läge anligger och hålls medelst en fjäder 26 anliggande mot ett ventilsäte 27 i en skiljevägg 28 mellan backventilens 10 15 20 25 30 35 40 462 212 4 till ledningen 12 från pumpen ll anslutna ingång A och backven- tilens till ledningen 12 fram till styrenheten 8 anslutna utgång B. Backventilfjädern 26 omger en styrpinne 29, som är styrd i ett hål 30 i en vägg i backventilens hus 31. På sin andra sida är ventilkäglan 25 försedd med en styrpinne 32 som i sin tur är styrd i ett hål 33 i en pilotventilkammaren 23 avgränsande vägg 34 och som i nämnda hål har en diameter lika med den som en stympad kon utformade ventilkäglans toppdiameter och däremellan mindre diameter, varigenom de från pump- eller ackumulatortrycket härrörande och på ventilkäglan och dess styrpinne 32 motrikat verkande krafterna tar ut varandra i ventilkäglans stängda läge.

För förskjutning av ventilkäglan 25 från dess säte 27 i och för öppnandet av backventilen 19 erfordras endast att fjäderkraften övervinnes, vilket den areamässigt stora pilotventilkolven 24 ombesörjer även vid en mycket liten tryckökning i pilotventilkam- maren 23. Nämnda kolv 24 anligger med en tapp 35 mot ventilkäg- lans styrpinne 32 och så fort som denna kolv 24 utsätts för nämnda som signal fungerande tryckökning bringas den omgående att förskjuta sig i riktning mot ventilkägan 15 och öppnar denna, varigenom backventilen 19 tillåts släppa fram hydraulflöde till styrenheten 8 och därmed till styrcylindern l för styrning av fordonet i avsedd riktning. Eftersom inre läckage kan förekomma i backventilen 19 genom hålen 30,33 för styrpinnarna 29,32 är utrymmet 36 bakom pilotventilkolven 24 liksom ett utrymme 37, in i vilket ventilkäglans styrpinne 29 sträcker sig, anslutna direkt till tank 9 via en ledning 38, så att inget mottryck skall kunna uppkomma och äventyra den fjärrmanövrerade backventilens 19 mycket lätt- och snabböppnande funktion.

För närmare förklaring av föreliggande styranordnings funktion antas att ackumulatorn 20 är laddat till ett tryck som är detsamma som det förutbestämda tryck, vid vilket överström- ningsventilen 15 träder i funktion, och att såväl elmotor 13 som pump ll är frànslagna. Vid minsta påverkan av ratten 7 i endera riktning uppstår i styrenhetens trycksignaluttag 21 en tryckök- ning och denna tryckökning fortplantas direkt till pilotventilkammaren 23 och åstadkommer att dess kolv 24 förskjuts i riktning mot backventilens 19 ventilkägla 25, varigenom backventilen 19 öppnas och släpper fram hydraulflöde till styrenheten 8 och därmed till styrcylindern l från ackumulatorn 20, varigenom styrbarhet uppnås direkt även om inte elmotorn 13 w 10 15 20 25 30 35 40 och pumpen 11 är inkopplad.

När trycket i ledningen 12 mellan ackumulatorn 20 och den fjärrstyrda backventilen 19 sjunker under en viss i förväg be- stämd nivå aktiveras en tryckvakt 39, pressostat eller tryck- strömställare med växlingskontakt, som via ett relä 40 startar elmotorn 13 och därmed drivs pumpen 11 för åstadkommande av hydraulflöde till styrcylindern 1 och därmed avsett styrtryck så länge som denna hydrauliska styrfunktion behövs vara inkopplad för styrning av fordonet. När så inte erfordras påverkas ej heller styrenheten 8 och någon trycksignal avges inte till back- ventilen 19, varigenom denna stängs och möjliggör därigenom automatisk laddning av ackumulatorn 20 till ett tryck som bestäms av tryckvaktens eller pressostatens motställningstryck, som är något lägre än det tryck som överströmningsventilen 15 är inställd på. Används endast en tryckvakt 39 eller pressostat, såsom visas på ritningarna, skall dessa ha inbyggd hysteres med lämplig storlek för att ge erforderligt arbetsområde - övre och undre tryckgräns - för ackumulatorkretsen. I annat fall används som alternativ två tryckvakter 39.

När trycket i ledningen 12 mellan ackumulatorn 20 och backventilen 19 motsvarar det tryck, vid vilket tryckvakten 39 aktiveras, påverkas åter tryckvakten och bryter strömkretsen 41 till reläet 40, som därvid tillser att strömkretsen 42 till pumpens motor 13 bryts, varigenom motorn 13 slås ifrån och pumpen stannar. Ett av aktiveringstrycken för nämnda tryckvakt 39 är lämpligen det tryck som överströmningsventilen är inställd på och därmed aktiveras tryckvakten ungefär samtidigt som backven- tilen 19 öppnas och tillåter hydraulflöde från ackumulatorn 20.

Såsom tidigare nämnts kan pumpen ll och dess drivmotor 13 även komma till användning för att förse andra hydraulikfunktion- er hos ifrågavarande fordon eller maskin med hydraulflöde och i så fall finns de streckade ledningarna 14, som leder till och från en i fig. 1 endast schematiskt antydd riktningsventil 43 för de olika funktionerna, exempelvis lyftning, tiltning osv. I detta fall bör även finnas en prioriteringsventil 44 som tillser att styrfunktionen får avsett hydraulflöde och tryck före övriga förekommande hydraulfunktioner. Skulle härvid någon av de förekommande hydraulfunktionerna erfordra ett högre arbetstryck än den hydrauliska styrfunktionen är det lämpligt att spärra ledningen 12 till styrenheten 8 nedströms om överströmningsven- 10 15 20 25 -Di 62 212 6 tilen 15 för att inte orsaka onödigt pumparbete. Denna spärr- funktion ombesörjes lämpligen av en normalt öppen ventil 45 av on/off-typ som fjärrstyrs från nämnda prioriteringsventil till stängt läge. Samtidigt tillser även nämnda prioriteringsventil att motorreläet 40 är tillslaget för erforderlig strömförsörjning av motorn 13.

Föreliggande uppfinning är icke begränsad till det ovan beskrivna och på ritningarna visade utan kan ändras, modifieras samt kompletteras pà många olika sätt inom ramen för den i efter- följande patentkrav definierade uppfinningstanken.

Claims (5)

462 212 7 PATENTKRAV

1. l. Hydraulisk styranordning för eldrivna fordon, maskiner och liknande, innefattande en av ett styrdon (7), t.ex. ratt, spak eller liknande, pàverkbar styrenhet (8) till en hydraulisk, dubbelverkande styrcylinder (1), vilken styrenhet är ansluten till en elmotordriven hydraulpump (ll) och tank (9) samt har ett styrsignaluttag (21) för avgivande av en styrsignal för upprät- tande och avbrytande av för styrfunktionen avsett hydraulflöde till styrcylindern, varvid i hydraulförbindelsen (12) mellan pumpen (ll) och styrenheten (8) är anordnad en aokumulator (20), liksom en backventil (17), som i sitt stängda läge hindrar hydraulflöde i riktning mot pumpen, k ä n n e t e c k n a d av att i nämnda hydraulförbindelse (12) är uppströms om ackumulatorn (20) anordnad en backventil (19), som oberoende av ackumulatortrycket och/eller pumptrycket öppnar nämnda förbin- delse i beroende av den från styrenheten (8) i form av en tryckökning avgivna styrsignalen för att medge hydraulflöde till styrcylindern (l) från ackumulatorn (20), varvid organ (39,40) är anordnade att vid uppkomst av en trycksänkning i nämnda hydraul- förbindelse (12) mellan de båda backventilerna (17,l9) starta pumpens elmotor (13) för àstadkommande av för styrning erforder- ligt hydraulflöde genom pumpens (ll) försorg.

2. Styranordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda organ för start av pumpens elmotor (13) utgöres av en tryckvakt (39) och ett av denna styrt relä (40) för slutande av elmotorns strömförsörjningskrets (42).

3. Styranordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att i det fall hydraulpump (ll) och dess elektriska drivmotor (13) är avsedda även för andra hydraulfunktioner än styrning är i nämnda hydraulförbindelse (12) till styrenheten (8) anordnad en avstängningsventil (45) som normal hålls öppen men stänger när avsett ackumulatortryck uppnåtts.

4. Styranordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den oberoende av ackumulator- och/eller pumptrycket öppningsbara backventilen (19) har sin ventilkägla (25) tryckavlastad genom en ventilkäglan (25) 462 212 areamässigt motsvarande, mot ventilkäglan vänd och med denna sammanhängande yta.

5. Styranordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda yta står i förbindelse med en pilotkolv (24), som är anordnad att utsättas för den som styrsignal fungerande tryckökningen för öppnande av baokventilen (19).