SE538239C2 - Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt - Google Patents

Abstract

Sammandrag Uppfinningen hanfbr sig till en aktuator fbr axiell fbrskjutning av ett objekt. Aktuatorn innefattar en aktuatorkolvskiva som är fOrskjutbar i en cylindervolym, en inlopps- kanal (11), en forsta inloppsventilkropp (15) anordnad i inloppskanalen (11), en andra inloppsventilkropp (9) operativt fOrbunden med aktuatorkolvskivan (5) och anordnad I inloppskanal (11), en utloppskanal (13) och en utloppsventilkropp (17) anordnad dari. Aktuatorn an kannetecknad av att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil (19) inrdttad att kommunicera ett fOrsta styrtryck till den fdrsta inloppsventilkroppen (15) via en fOrsta styrtryckskanal (21) och inrattad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen (17) via en andra styrtryckskanal (22), varvid pilotventilen (19) an inrdttad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) an i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp (25) has pilotventilen (19) och den andra styrtryckskanalen (22) an i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp (26) has pilot- ventilen (19), respektive ett aktivt tillstdnd, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) an i fluidkommunikation med styrfluidutloppet (26) och den andra styrtryckskanalen (22) an i fluidkommunikation med styrfluidinloppet (25).

Description

AKTUATOR FOR AXIELL FoRSKJUTNING AV ETT OBJEKT Uppfinningens tekniska omrade Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till en aktuator for axiell forskjutning av ett objekt. Den fore- liggande uppfinnigen är sdrskilt anvdndbar i applikationer som har krav pa hoga hastigheter och exakt styrbarhet has den axiella forskjutbarheten, samt krav pa laga driftsljud. I synnerhet hanfor sig den fareliggande uppfinningen till en gasvaxlingsventilaktuator far farbrdnningsmotorer, ddr aktuatorn foreslas anvandas for drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler vilka styr tillforsel respektive evakuering av luft relativt forbranningsmotorns cylinder. Den uppfinningsenliga aktuatorn är saledes speciellt lampad far drivning av motorventiler och eliminerar darmed behovet av en eller flera kamaxlar i en fOrbranningsmotor.

Den uppfinningsenliga aktuatorn innefattar en aktuatorkclvskiva och en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan avdelar namnda cylindervolym i en forsta del och en andra del och är i axiell led fram och ater forskjutbar i namnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, och innefattar vidare en inloppskanal som stracker sig mellan ett tryckfluidinlopp och cylindervolymens forsta del, en forsta inloppsventilkropp och en andra inloppsventilkropp anordnade i namnda inloppskanal, en utloppskanal som stracker sig mellan cylindervolymens forsta del och ett tryckfluidutlopp, och en utloppsventilkropp anordnad i namnda utloppskanal.

Uppfinningens bakgrund och teknikens standpunkt En aktuator, vanligtvis kand som en pneumatisk aktuator, innefattar saledes en aktuatorkolvskiva som är forskjutbar i axiell riktning mellan en forsta position (viloposition) och en andra position (aktiv/utskjuten position). Forskjutningen erhalls genom att styra tillgang 1 av en tryckfluid, sasom trycksatt gas/luft, som verkar mot aktuatorkolvskivan. Aktuatorkolvskivan verkar i sin tur direkt eller indirekt mot det objekt som skall fOrskjutas, exempelvis en motorventil, for att styra densammas position.

Da aktuatorkolvskivan Or i vilopositionen Or motor- ventilen i kontakt med densammas sate, och nar aktuatorkolvskivan Or i den aktiva positionen är motorventilen oppen, dvs. belagen pa avstand fran densammas sate.

Genom sdkandens egna dokument WO 2013-058704 beskrivs en aktuator dar en tryckpuls, som pabOrjas genom att en forsta inloppsventilkropp oppnar och tillater tryckfluid fran en tryckfluidkalla att verka mot och driva aktuatorkolvskivan fran densammas vilolage, fas att upphOra genom att en andra inloppsventilkropp, som Or fast forbunden med och samfallt forskjutbar med aktuatorkolvskivan, klipper av flodet fran tryckfluidkallan och clamed stanger inloppskanalen. Denna konstruktion tillhandahaller en direkt korrelation mellan pulslangd och den rorelse som aktuatorkolvskivan utfor.

Dock har de ventilkroppar som Oppnar/stanger inlopps- kanalen och utloppskanalen i denna skrift relativt star massa och sma genomslappsareor. Det Or Oven 'cant att vissa applikationer kraver hogt arbetstryck/hogtryck, exempelvis 20-25 Bar, for att erhalla korrekt funktion has aktuatorn, dvs. kunna fungera tillsammans med en forbranningsmotor med ett varvtalsomrade upp till 8-10 tusen vary per minut. Vidare vill man i dylika applikationer undvika att temperaturen stiger i aktuatorn och kringliggande detaljer/fluider, till foljd av sjalva driften av aktuatorn och tillhorande kompressor, och detta uppnas genom att halla tryckforhallandet lagt och darmed anvands ett sa kallat forhOjt returtryck, Oven kant som lagtryck/grundtryck. Med andra ord Or trycket pa tryckfluiden som Or belagen nedstrOms aktuatorn och uppstroms kompressorn mycket hogre On atmosfarstrycket, exempelvis 4-6 Bar. Den relativt stora massan has ventilkropparna, medfor att ventilkropparna cid de 2 skall inta sina respektive vilopositioner riskerar att studsa mot sina saten varvid missljud och vibrationer uppstar och/eller de ingaende detaljer skadas, samt medfOr oprecis styrning av tryckfluiden i inloppskanalen respektive utloppskanalen.

De relativt sma genomslappsareorna i kombination med det hOga returtrycket medfOr att vid atergang av aktuatorn till vilotillstandet riskerar evakueringen av tryckfluid fran cylinderns fOrsta del att vara otillracklig, vilket leder till langsam atergang av aktuatorkolvskivan Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften Den fOreliggande uppfinningen tar sikte pa att undanrOja ovannamnda nackdelar och tillkortakommanden has tidigare kanda aktuatorer och att tillhandahalla en forbattrad aktuator. Ett grundlaggande syfte med uppfinningen är att tillhandahalla en fOrbattrad aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken eliminerar uppkomsten av missljud fran aktuatorn.

Ett ytterligare syfte med den fOreliggande uppfinningen är att tillhandahalla en aktuator, som kan ha hogt returtryck och samtidigt ha lagre kvot mellan arbetstryck och returtryck.

Det är ett annat syfte med den fareliggande uppfin25 ningen att tillhandahalla en aktuator, som uppvisar stOrre genomloppsareor has aktuatorns fOrsta inloppsventil, andra inloppsventil respektive utloppsventil.

Det är ett annat syfte med den fOreliggande uppfinningen att tillhandahalla en aktuator, med direkt korrela30 tion mellan pulslangd och den rorelse som aktuatorkolvskivan utf6r.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens sardrag Enligt uppfinningen uppnas atminstone det grundlaggande 35 syftet medelst den inledningsvis definierade aktuatorn, som 3 har sardragen definierade i de oberoende kraven. Faredragna utfOranden av den foreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt en farsta aspekt av den fareliggande uppfin- ningen tillhandahalls en aktuator av inledningsvis definierad typ, vilken dr kannetecknad av att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil inrattad att kommunicera ett forsta styrtryck till den forsta inloppsventilkroppen via en forsta styrtryckskanal och inrAttad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen via en andra styrtryckskanal. Pilotventilen dr inrattad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen dr i fluidkommunikation med ett styrtryckinlopp has pilotventilen och den andra styrtryckskanalen ar i fluid- kommunikation med ett styrtryckutlopp has pilotventilen, respektive ett aktivt tilistand, i viiket den forsta styrtryckskanalen dr i fluidkommunikation med styrtryckutloppet och den andra styrtryckskanalen dr i fluidkommunikation med styrtryckinloppet, och att inloppskanalen halls stangd av den andra inloppsventilkroppen da aktuatorkolvskivan dr belagen pa minst ett i farvag bestamt avstand fran densammas viloposition.

Saledes dr den foreliggande uppfinningen baserad pa insikten att genom att ha separata ventilkroppar far att oppna och stanga inloppskanalen respektive utloppskanalen kan vikten pa varje ventilkropp minskas, samt att det hoga styrtrycket fran pilotventilen alltid anvands far att alternerande stanga den farsta inloppsventilkroppen respektive utloppsventilkroppen.

Enligt ett foredraget utforande av den foreliggande uppfinningen, innefattar aktuatorn en hydraulikkrets, vilken innefattar en lasvolym, en backventil och en hydraulventil, varvid aktuatorkolvstangen ar anordnad att i axiell led forskjutas relativt namnda lasvolym i samband med axiell farskjutning av aktuatorkolvskivan i cylindervolymen. Detta medfor att aktuatorkolvskivan kan hallas i densammas aktiva 4 position/nedre vdndlage en i forvag bestamd eller anpassad tid.

Ytterligare fOrdelar med och sdrdrag has uppfinningen framghr av Ovriga osjalvstandiga krav samt av den faljande, 5 detaljerade beskrivningen av foredragna utfOranden.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullstandig forstdelse av ovannamnda och andra sdrdrag och fordelar has den foreliggande uppfinningen kommer att framgd av den foljande, detaljerade beskrivningen av foredragna utforanden med hanvisning till de bifogade ritningarna, pd vilka: Fig. 1 är en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett forsta utfor- ande, ddr aktuatorn dr i densammas vilotillstand, Fig. 2 dr en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 1, dar aktuatorkolvskivan befinner sig i sitt nedre vandlage, Fig. 3 dr en schematisk genomskuren vy fran sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett andra utforande, ddr aktuatorn dr i densammas vilotillstand, Fig. 4 dr en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, dar pilotventilen har aktiverats men aktuatorkolvskivan fortfarande dr i sin viloposi- tion, Fig. 5 dr en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, dar aktuatorkolvskivan ar i rorelse nedat och tryckpulsen klipps av av den andra inloppsventilkroppen, Fig. 6 är en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, dar aktuatorkolvskivan har stannat och befinner sig i sitt nedre vandlage, Fig. 7 dr en schematisk genomskuren vy fran sidan svarande mot figur 3, day' pilotventilen har deaktiverats men aktuatorkolvskivan befinner sig fortfarande i sitt nedre vandlage, Fig. 8 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan svarande mot figur 3, ddr aktuatorkolvskivan dr i rarelse uppdt och inbromsning av returrOrelsen pdbOrjas, Fig. 9 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett tredje utfor- ande, ddr aktuatorn dr i densammas vilotillstdnd, Fig. 10 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan svarande mot figur 9, ddr aktuatorkolvskivan dr i rorelse neddt och tryckpulsen klipps av av den andra inloppsventilkroppen, Fig. 11 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan av en uppfinningsenlig aktuator enligt ett fjdrde utfor- ande, dar aktuatorn dr i densammas vilotillstdnd, och Fig. 12 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan svarande mot figur 11, ddr aktuatorkolvskivan har stannat och befinner sig i sitt nedre vdndldge, och Fig. 13 dr en schematisk genomskuren vy frdn sidan svarande mot figur 11, ddr aktuatorkolvskivan dr i rarelse uppdt och skall precis Oppna den andra inloppsventilkroppen.

Detaljerad beskrivning av foredragna utforanden Hdnvisning sker inledningsvis till figurerna 1 och 2. Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till en aktuator, generellt betecknad 1, for axiell fOrskjutning av ett objekt, sdsom en aktuator 1 for axiell forskjutning av en gasvdxlingsventil 2 has en farbrdnningsmotor. Uppfinningen kommer harnedan att i exemplifierande men inte begrdnsande syfte att beskrivas med hdnvisning till en applikation i vilken aktuatorn 1 nyttjas for drivning av en eller flera inloppsventiler eller utloppsventiler 2 i en fOrbrannings- motor. 6 I det visade utfarandet innefattar aktuatorn 1 ett aktuatorhus 3, en cylinder 4 avgrdnsande en cylindervolym eller kammare, en aktuatorkolvskiva 5 som är anordnad i och som i axiell led är fram och Ater forskjutbar i ndmnda cylindervolymen mellan en inaktiv viloposition (figur 1) och en aktiv position/nedre vdndldge (figur 2). Aktuatorkolvskivan 5 avdelar ndmnda cylindervolym i en forsta, byre del 6 och en andra, undre del 7. Gasvdxlingsventilens 2 ventilskaft Andar i cylindervolymens andra del 7, och gasvAxlings- ventilen 2 är forspdnd i riktning uppdt medelst en konventionell ventilfjader eller gasfjdder (inte visat). Aktuatorkolvskivan 5 atergar till sin viloposition genom att vara forspand, foretradesvis med hjdlp av ett fjdderorgan, i riktning uppdt. Fjdderorganet kan vara en mekanisk fjdder eller en gasfjdder, beldgen i cylindervolymens andra del 7. I fallet att aktuatorkolven är forbunden med och driver en inlopps- eller utloppsventil till en forbranningsmotor kan fjddern utgoras av en ventilfjdder som lyfter gasvAxlingsventil till sitt stAngda lAge. Alternativa lasningar pd hur farspdnningen ska realiseras är dock tankbara och mom ramen for den fareliggande uppfinningen.

Vidare innefattar aktuatorn 1 en aktuatorkolvstang, generellt betecknad 8, vilken är fast forbunden med och axiellt utskjutande fran aktuatorkolvskivan 5, och vilken tillsammans med aktuatorkolvskivan bildar en aktuatorkolv. AktuatorkolvstAngen 8 eliminerar risken for snedstallning av aktuatorkolvskivan 5. Aktuatorkolvstangen 8 har i det visade utfarandet ett forsta, gray-re parti 9, vilket är beldget pa avstand fran aktuatorkolvskivan 5 och vilket sluter tAtt mot ett lopp i aktuatorhuset 3, och ett andra, avsmalnat parti 10 som strdcker sig mellan och forbinder det grovre partiet 9 och aktuatorkolvskivan 5. I detta utforande utgor det grovre partiet en andra inloppsventilkropp som kommer att beskrivas nedan.

Aktuatorn 1 innefattar dven en tryckfluidkrets, fore- trAdesvis pneumatisk, inrAttad far styrbar tillfarsel av en 7 gas eller gasblandning, exempelvis luft, till cylindervolymens forsta del 6 far att skapa en forskjutning av aktuatorkolvskivan 5, och inrdttad for styrbar evakuering av gasen eller gasblandningen fran cylindervolymens forsta del 6 for att skapa en returrarelse av aktuatorkolvskivan 5.

Tryckfluidkretsen innefattar en inloppskanal 11, som strdcker sig mellan ett tryckfluidinlopp 12 i aktuatorhuset 3 och cylindervolymens forsta del 6, och en utloppskanal 13, som stracker sig mellan cylindervolymens forsta del 6 och ett tryckfluidutlopp 14 i aktuatorhuset 3. Ndmnda inloppskanal 11 är via tryckfluidinloppet 12 farbunden med en tryckfluidkdlla (HP), och ndmnda utloppskanal 13 är via tryckfluidutloppet 14 forbunden med en tryckfluidsdnka (LP). Med andra ord Or tryckfluidinloppet 12 has aktuatorn 1 inrdttat att forbindas med tryckfluidkdllan (HP), och tryckfluidutloppet 14 Or inrdttat att forbindas med tryckfluidsdnkan (LP). Tryckfluidkdllan kan vara en till motorn harande kompressor med eller utan tillharande tank, eller enbart en trycktank. TryckfluidsOnkan kan vara vilken punkt som helst med ldgre tryck On det som alstras i tryckfluidkdllan, till exempel en ledning som leder tillbaka till kompressorn. Tryckfluidkretsen Or foretrddesvis ett slutet system med forhojt returtryck, dvs. tryckfluidsdnkan (LP) har exempelvis 4-6 Bars tryck, och tryckfluidkdllan (HP) har exempelvis 15-25 Bars tryck.

Aktuatorn 1 innefattar en forsta inloppsventilkropp 15 anordnad i ndmnda inloppskanal 11 far att styra fladet av tryckfluid i inloppskanalen 11 farbi den position ddr den fdrsta inloppsventilkroppen 15 Or belagen, dvs. anordnad att oppna respektive stdnga inloppskanalen 11. Den fOrsta inloppsventilkroppen 15 Or foretrddesvis en sdtesventil, och foretrddesvis Or densamma forspdnd medelst en fjdder 16 i en inloppskanalen 11 stdngande riktning. Den forsta inloppsventilkroppen 15 innefattar foretrddesvis en styrtapp 15' far att eliminera risken far snedstdllning av densamma. FOretrOdesvis har den forsta inloppsventilkroppen 15 axiell 8 anliggning mot omgivande aktuatorhus 3 i sina bada andlagen dvs. fullt oppen och fullt stangd, far att erhalla god avtatning utan lackage.

Aktuatorn 1 innefattar en utloppsventilkropp 17 anordnad i namnda utloppskanal 13 far att styra flodet av tryckfluid i utloppskanalen 13 forbi den position dar utloppsventilkroppen 17 hr belagen, dvs. anordnad att oppna respektive stdnga utloppskanalen 13. Utloppsventilen 17 hr fdretradesvis en satesventil, och fdretradesvis hr densamma forspand medelst en fjader 18 i en utloppskanalen 13 stangande riktning. Utloppsventilkroppen 17 innefattar foretradesvis en styrtapp 17' for att eliminera risken for snedstallning av densamma. Foretradesvis har utloppsventilkroppen 17 axiell anliggning mot omgivande aktuatorhus 3 i sina bada dndldgen dvs. fullt oppen och fullt stdngd, for att erhalla god avtatning utan lackage.

Aktuatorn 1 innefattar Oven en andra inloppsventil- kropp, som i det visade utforandet utgors av det gray-re partiet 9 hos aktuatorkolvstangen 8 och som hr anordnad i namnda inloppskanal 11, dvs. anordnad att oppna respektive stanga inloppskanalen 11. Den andra inloppsventilkroppen hr inrdttat att hula inloppskanalen 11 stdngd di aktuatorkolvskivan 5 hr belagen pa minst ett i forvag bestamt avstand fran densammas viloposition.

Enligt det visade utforandet hr den forsta inlopps- ventilkroppen 15 och den andra inloppsventilkroppen 9 anordnade i serie med varandra, och faretradesvis Or den andra inloppsventilkroppen 9 anordnad mellan den forsta inloppsventilkroppen 15 och cylindervolymens forsta del 6, eftersom den forsta inloppsventilkroppen 15 tillhandahaller battre avtatning an den andra inloppsventilkroppen 9.

Centralt for aktuatorn 1 hr att densamma innefattar en elektriskt styrd pilotventil, generellt betecknad 19, vilken hr inrattad att styra den forsta inloppsventilkroppen 15 och utloppsventilkroppen 17. Med elektriskt styrd menas styrd medelst en elektromagnetisk anordning, sasom en solenoid 20, 9 medelst en piezoelektrisk anordning, etc. I samtliga ritningar är pilotventilen 19 ritat belagen utanfor aktuatorhuset 3, vilket är fullt tdnkbart, dock är det foredraget att pilotventilen 19, den farsta styrtrycks- kanalen 21 och den andra styrtryckskanalen 22, samtliga är beldgna helt eller delvis mom aktuatorhuset 3.

I det visade utforandet innefattar aktuatorn 1 en forsta styrtryckskanal 21 och en andra styrtryckskanal 22, varvid den forsta styrtryckskanalen 21 stracker sig mellan ett forsta utlopp 23 hos pilotventilen 19 och ett utrymme hos aktuatorhuset 3 som delvis avgrdnsas av en ovansida hos den forsta inloppsventilkroppen 15, och varvid den andra styrtryckskanalen 22 strdcker sig mellan ett andra utlopp 24 has pilotventilen 19 och ett utrymme hos aktuatorkolvhuset som delvis avgrdnsas av en ovansida has utloppsventilkroppen 17. Saledes dr pilotventilen 19 inrdttad att kommunicera ett forsta styrtryck till den forsta inloppsventilkroppen 15 via den farsta styrtryckskanalen 21 och inrdttad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen 17 via den andra styrtryckskanalen 22.

Pilotventilen 19 innefattar ett styrfluidinlopp 25, som är inrdttat att fOrbindas med tryckfluidkdllan (HP), och ett styrfluidutlopp 26, som är inrdttat att forbindas med tryckfluidsdnkan (LP). Pilotventilen 19 är inrdttad att inta ett vilotillstand (inaktiverad solenoid) i vilken den forsta styrtryckskanalen 21 är i fluidkommunikation med styrfluidinloppet 25 has pilotventilen 19 och den andra styrtryckskanalen 22 är i fluidkommunikation med styrfluidutloppet 26 has pilotventilen 19, respektive ett aktivt tillstand (aktiverad solenoid), i vilken den forsta styrtryckskanalen 21 är i fluidkommunikation med styrfluidutloppet 26 och den andra styrtryckskanalen 22 ar i fluidkommunikation med styrfluidinloppet 25.

Pilotventilen 19 innefattar foretrddesvis en pilot-35 ventilkropp 27, vilken är fram och ater forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid pilotventil- 10 kroppen 27 är forspdnd medelst en fjdder 28 i riktning mot densammas viloposition. I det visade utforandet utgors pilotventilkroppen 27 av en slidventil, dock dr andra typer av pilotventilkroppar tdnkbara. Suedes är solenoiden inrdttad att fOrskjuta pilotventilkroppen 27 i riktning mot densammas aktiva position di ndmnda solenoid 20 aktiveras. Av beskrivningen ovan foljer att det forsta styrtrycket verkar pd ovansidan av den forsta inloppsventilkroppen 15 och fluidtrycket som forefinns i inloppskanalen 11, dvs. samma som i tryckfluidkdllan (HP), verkar pd en yttre del av undersidan av den farsta inloppsventilkroppen 15. Ndr det fOrsta styrtrycket är hogt stdnger den forsta inloppsventilkroppen 15 inloppskanalen 11, och ndr det forsta styrtrycket dr ldgt oppnar den forsta inloppsventilkroppen 15 inlopps- kanalen 11.

Vidare verkar det andra styrtrycket pd ovansidan av utloppsventilkroppen 17 och fluidtrycket som forefinns i cylindervolymens f5rsta del 6 verkar pd en inre del av undersidan av utloppsventilkroppen 17. Ndr det andra styr- trycket är hogt stdnger utloppsventilkroppen 17 utloppskanalen 13, till f5ljd av att den trycksatta arean pd ovansidan är storre an den inre trycksatta arean pi undersidan, och ndr det andra styrtrycket är ldgt dr utloppsventilkroppen 17 anordnad att oppna utloppskanalen 13.

Nu kommer funktionen hos aktuatorn 1 enligt det forsta utfOrandet, visat i figurerna 1 och 2, att beskrivas.

I figur 1 visas aktuatorn 1 i densammas vilotillstdnd, dvs. pilotventilen 19 är i vilotillstdnd och solenoiden 20 är inaktiverad. Di verkar hogt fluidtryck i den forsta styrtryckskanalen 21 och ldgt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Detta medfor att aktuatorkolvskivan 5 dr i viloposition/5vre vdndldge, den forsta inloppsventilkroppen 15 dr i stdngd position, den andra inloppsventilkroppen 9 hr i oppen position till foljd av att aktuator35 kolvskivan 5 hr i vilopositionen, och utloppsventilkroppen 11 17 ar i stdngd position pa grund av att densamma är fidderfOrspand i utloppskanalen 13 stdngande riktning.

Ndr signal ges av exempelvis en styrenhet att aktuatorn 1 skall genomfara en fOrskjutning av objektet/motorventilen, aktiveras solenoiden 20 och pilotventilen 19 overgar till aktivt tillstand. Detta medfor att lagt fluidtryck verkar i den forsta styrtryckskanalen 21 och hOgt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den fOrsta inloppsventilkroppen 15 oppnas av trycket fran tryckfluidkallan (HP) som verkar vid tryckfluidinloppet 12. Tryckfluid strOmmar in i cylindervolymens fOrsta del 6 via inloppskanalen 11 och verkar mot aktuatorkolvskivans 5 ovansida och forskjuter aktuatorkolven i riktning nedat. Utloppsventilkroppen 17 halls stangd. Di aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i forvdg bestdmd avstand klipper den andra inloppsventilen 9 av tryckfluidflodet i inloppskanalen 11, dvs. forhindrar fortsatt tillflode av tryckfluid fran tryckfluidkdllan (HP) till cylindervolymens forsta del 6, varvid aktuatorkolvskivan 5 fortsdtter sin forskjutning och intar densammas aktiva position/nedre vandlage, som framgdr av figur 2. Aktuatorkolvskivan 5 fortsdtter sin fOrskjutning neddt efter det att den andra inloppsventilen 9 klippt av tillfladet till cylindervolymens forsta del 6 pa grund av att gasen i cylindervolymens fOrsta del 6 expanderar och komprimerar motorventilens ventilfjader. Da man vet hur stort trycket dr tryckfluidkallan (HP), hur stor volym cylindervolymens forsta del 6 har ndr den andra inloppsventilkroppen 9 klipper tillfladet, ventilfjdderns kraftkaraktaristik, m.m. later sig ldngden pa aktuatorkolvskivans 5 fortsatta forskjutning styras med tillrdcklig precision.

Ddrefter inaktiveras solenoiden 20, dvs. pilotventilen 19 intar dter densammas vilotillstand. Hogt fluidtryck verkar dter i den forsta styrtryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar ater i den andra styrtryckskanalen 22 for att medge returrarelse av aktuatorkolvskivan 5. Den forsta inloppsventilkroppen 15 stdnger inloppskanalen 11, utlopps- 1 2 ventilkroppen 17 appnas av trycket som verkar i cylindervolymens forsta del 6, och aktuatorkolvskivan 5 forskjuts uppat av exempelvis ventilfjddern varpd tryckfluiden i cylindervolymens farsta del 6 evakueras genom utloppskanalen 13. Ndr trycket i cylindervolymens farsta del 6 avtagit stdngs utloppsventilkroppen 17 av forspanningsfjddern 18. Varvid aktuatorn 1 är tillbaka i vilotillstandet som visas i figur 1. Aktuatorkolvskivan 5 dtergdr till sin viloposition, med hjalp av ett fOrspant fjaderorgan, i riktning uppdt.

Fjdderorganet kan vara en mekanisk fjdder eller en gasfjdder, beldgen i cylindervolymens andra del 7. I fallet att aktuatorkolven är forbunden med och driver en inloppseller utloppsventil till en forbrdnningsmotor kan fjddern utgaras av en ventilfjdder som lyfter gasvdxlingsventilen till sitt stdngda ldge. Alternativa lasningar pd hur forspanningen ska realiseras dr dock tdnkbara och mom ramen far den foreliggande uppfinningen.

Hdnvisning sker nu till figurerna 3-8, vilka visar ett andra utforande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1. Enbart skillnader i forhallande till det forsta utforandet kommer att beskrivas.

I det visade utfarandet innefattar aktuatorn 1 dven en forsta hydraulikkrets, innefattande en lasvolym 29, varvid aktuatorkolvstangen 8 är anordnad att i axiell led forskjutas relativt ndmnda ldsvolym 29 i samband med axiell fOrskjutning av aktuatorkolvskivan 5 i cylindervolymen. Vdtska (olja) tillats floda in i den vdtskefyllda lasvolymen 29 via en backventil 30 och ut or lasvolymen 29 via en hydraulventil 32. Hydraulventilen 32 innefattar en hydraul- ventilkropp 33 vilken är fram och dter forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid hydraulventilkroppen 33 dr forspdnd medelst en fjdder 34 i riktning bort fran densammas viloposition. Sdledes är hydraulventilkroppen 33 inte beroende av funktionen has fjddern 34 far att inta vilopositionen. 13 Pilotventilen 19 är inrdttad att kommunicera ndmnda fOrsta styrtryck till hydraulventilkroppen 33, varvid hydraulventilen 32 är Oppen da pilotventilen 19 är i densammas vilotillstand, och varvid hydraulventilen 32 är stangd dá pilotventilen 19 är i densammas aktiva tillstand. Med andra ord, da aktuatorkolven forskjuts fran vilopositionen (figur 3) till den aktiva positionen (figur 6) lamnar aktuatorkolvstdngen 8 plats for tillstrOmning av vatska in i lasvolymen 29 och hydraulventilen 32 är stangd, och da aktuatorkolven forskjuts fran den aktiva positionen till vilopositionen mdste hydraulventilen 32 farst Oppnas varpa vdtskan pressas ut ur lasvolymen 29.

I ett alternativt utforande av hydraulikventilen är hydraulikkroppen fOrspdnd av en fjdder i riktning mot densammas viloposition, och i detta utforande är pilotventilen 19 inrdttad att kommunicera ndmnda andra styrtryck till hydraulventilkroppen, varvid hydraulventilen 32 är oppen dá pilotventilen 19 är i densammas vilotillstdnd, och varvid hydraulventilen 32 är stangd dd pilotventilen 19 är i densammas aktiva tillstand.

Vidare, i det visade utfarandet av den uppfinningsenliga aktuatorn 1 enligt figurerna 3-8, uppvisar aktuatorkolvstangen 8 i omradet av densammas fria dnde en hydraulbromsanordning, vilken är inrdttad att reducera aktuator- kolvens rorelsehastighet innan aktuatorkolvstdngen 8 stannar, och darmed är inrdttad att reducera motorventilens 2 rOrelsehastighet innan motorventilen 2 kommer i kontakt med densammas sate. Hydraulbromsanordningen bestdr av en geometrisk fortrangning mellan aktuatorkolvstangen 8 och lasvolymen 29, vilken geometrisk fortrdngning minskar alit eftersom aktuatorkolvstangens 8 fria dnde ndrmar sig sin stopposition, varigenom hastigheten avtar.

Nu kommer funktionen has aktuatorn 1 enligt det andra utfarandet, visat i figurerna 3-8, att beskrivas.

I figur 3 visas aktuatorn 1 i densammas vilotillstdnd, dvs. pilotventilen 19 är i vilotillstdnd och solenoiden 14 är inaktiverad. Da verkar hogt fluidtryck i den forsta styr- tryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den fOrsta inloppsventilkroppen 15 hr stdngd position, aktuatorkolvskivan 5 hr i viloposition/ ovre vdndldge och den andra inloppsventilkroppen 9 hr i oppen position, utloppsventilkroppen 17 hr i stdngd position pa grund av att densamma hr fjdderforspand i utloppskanalen 13 stangande riktning, och hydraulikventilen 32 hr oppen.

I figur 4 har signal givits av en styrenhet att aktuatorn 1 skall genomfora en forskjutning av objektet/ motorventilen. Solenoiden 20 har aktiverats och pilotventilen 19 Overgatt till aktivt tillstand. Detta medfor att lagt fluidtryck verkar i den forsta styrtryckskanalen 21 och hagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den forsta inloppsventilkroppen 15 Oppnas av trycket fran tryckfluidkdllan (HP) som verkar vid tryckfluidinloppet 12. Hydraulventilen 32 star-1gs av densammas fjader 34.

I figur 5 har tryckfluid barjat stramma in i cylindervolymens forsta del 6 via inloppskanalen 11 och verkar mot aktuatorkolvskivans 5 ovansida och forskjuter aktuatorkolven riktning nedat. Vdtska sugs in i lasvolymen 29 forbi backventilen 30. Utloppsventilkroppen 17 halls stangd. Da aktuatorkolvskivan 5 fOrskjutits ett i forvdg bestdmt avstand klipper den andra inloppsventilen 9 av tryckfluid- flodet i inloppskanalen 11, dvs. forhindrar fortsatt tillflode av tryckfluid fran tryckfluidkallan (HP) till cylindervolymens fbrsta del 6, vidare fortsdtter aktuatorkolvskivan sin forskjutning en strdcka.

I figur 6 har aktuatorkolvskivan 5 intagit densammas aktiva position/nedre vandlage. I detta lage kan aktuatorkolvskivan 5 lasas (hallas kvar) till foljd av att vatskan i lasvolymen 29 inte tillats evakuera.

I figur 7 har solenoiden 20 inaktiverats, dvs. pilotventilen 19 intar ater densammas vilotillstand. Hogt fluid- tryck verkar i den farsta styrtryckskanalen 21 och lagt fluidtryck verkar i den andra styrtryckskanalen 22. Den farsta inloppsventilkroppen 15 stdnger inloppskanalen 11, hydraulikventilen 32 oppnas far att tillAta evakuering av vdtska fran lasvolymen 29, utloppsventilkroppen 17 oppnas av trycket som verkar i cylindervolymens farsta del 6, och aktuatorkolvskivan 5 kan forskjutas uppat av fjdderorganet.

I figur 8 forskjuts aktuatorkolvskivan 5 uppat varpa tryckfluiden i cylindervolymens farsta del 6 evakueras genom utloppskanalen 13. Vidare pdborjas bromsning av aktuatorkolvskivans 5 rorelse uppat iochmed att genomloppsarean pa delkanalen som strdcker sig fran lasvolymen 29 till hydraulventilen 32 minskas i takt med fortsatt rorelse uppdt av aktuatorkolven. NAr aktuatorkolvskivan 5 intagit vilopositionen och trycket i cylindervolymens forsta del 6 avtagit stdngs utloppsventilkroppen 17 av forspanningsfjddern 18.

Varvid aktuatorn 1 är tillbaka i vilotillstandet som visas i figur 3.

Hdnvisning sker nu till figurerna 9 och 10, vilka visar ett tredje utfarande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1.

Enbart skillnader i forhAllande till det forsta och det andra utforandet kommer att beskrivas.

I detta utfarande innefattar aktuatorn 1 en andra inloppsventilkropp 9' som är skild fran aktuatorkolvstangen 8. Den andra inloppsventilkroppen 9' strdcker sig i axiell riktning och dr i kontakt med den del av aktuatorkolvskivan 5 som vetter mot cylindervolymens forsta del 6. Den andra inloppsventilkroppen 9' är foretrAdesvis en slidventil. Den andra inloppsventilkroppen 9' dr forspdnd i en inloppskanalen 11 stdngande riktning medelst en fjdder 35. Da aktuatorkolvskivan 5 forskjuts frAn densammas viloposition forflyttas suedes dven den andra inloppsventilkroppen 9', och di aktuatorkolvskivan 5 forskjutits ett i forvdg bestdmt avstand frAn densammas viloposition klipper den andra inloppsventilkroppen 9' av flodet i inloppskanalen 11. Med andra ord forhindrar aktuatorkolvskivan 5 den andra inlopps- ventilkroppen 9' att stdnga inloppskanalen 11 till dess att 16 aktuatorkolvskivan 5 fOrskjutets ett i farvdg bestdmt avstand fran densammas viloposition.

I ett alternativt utforande dr den andra inloppsventilkroppen 9' fast farbunden med och axiellt farskjutbar till-5 sammans med aktuatorkolvskivan 5, varvid fjddern 35 inte behavs.

Den andra inloppsventilkroppen 9' hailer inloppskanalen 11 stdngd sa ldnge aktuatorkolvskivan 5 befinner sig minst det i forvag bestamda avstandet fran densammas viloposition.

Detta det tredje utforandet medfOr att diametern pa aktuatorkolvstangen 8 kan minskas vilket medfar att lasvolymen 29 blir mindre och darmed behover mindre mangd vdtska/olja passera forbi backventilen 30 och genom hydraulventilen 32 vane forskjutning av aktuatorkolvskivan 5.

Hdnvisning sker nu till figurerna 11-13, vilka visar ett fjdrde utforande av den uppfinningsenliga aktuatorn 1. Enbart skillnader i forhallande till de ovriga utforandena kommer att beskrivas.

Likt det tredje utforandet beskrivet ovan innefattar det fjdrde utforandet en andra inloppsventilkropp 9" som dr skild fran aktuatorkolvstangen 8. I detta utfarande dr den andra inloppsventilkroppen 9" foretrddesvis en sdtesventil. Da aktuatorn 1 dr i sitt vilotillstand (se figur 11) dr den andra inloppsventilkroppen 9" via en undre fjdder 36 i kontakt med den sida av aktuatorkolvskivan 5 som vetter mot cylindervolymens fOrsta del 6. Den undre fjadern 36 är i densammas byre dnde forbunden med den andra inloppsventilkroppen 9". Den undre fjddern 36 farspanner suedes den andra inloppsventilkroppen 9" i en inloppskanalen 11 oppnande riktning, da aktuatorkolvskivan 5 dr i sin viloposition. Vidare verkar dven en byre fjdder 37 pa den andra inloppsventilkroppen 9", vilken ovre fjdder 37 dr anordnad motverkande ndmnda undre fjdder 36.

I figur 11 dr aktuatorn 1 i sitt vilotillstand, och den 35 andra ventilkroppen 9" halls i en ovre position. DA aktuatorn 1 aktiveras paborjar aktuatorkolvskivan 5 sin 17 rarelse nedat och samtidigt bOrjar den andra inloppsventilkroppens 9- undre fjader 36 att expandera i langd och den andra inloppsventilkroppen 9" halls kvar i densammas Ovre position. I samband med att aktuatorkolvskivan 5 forskjuts nedat avtar den kraft som den undre fjddern 36 verkar med mot den andra inloppsventilkroppen 9". Efter en viss forskjutning av aktuatorkolvskivan 5, och samtidig expansion av den undre fjddern 36, Overskrider den kraft som den Ovre fjadern 37 verkar med mot den andra inloppsventilkroppen 9” den undre fjaderns 36 kraft, varpa den andra inloppsventilkroppen 9" farskjuts neddt i en inloppskanalen 11 stdngande riktning. Da aktuatorkolvskivan 5 fOrskjutits ett i forvag bestdmt avstand fran densammas viloposition stanger den andra inloppsventilkroppen 9" inloppskanalen 11, och foretrddesvis slutar den undre fjddern 36 att vara i kontakt med aktuatorkolvskivan 5. I figur 12 dr aktuatorkolvskivan 5 i densammas nedre vdndldge.

I figur 13 ar aktuatorkolvskivan 5 pa vag uppdt och i inloppskanalen 11 är en tryckfluidmangd med hOgt tryck instdngd mellan den fOrsta inloppsventilkroppen 15 och den andra inloppsventilkroppen 9", vilket motverkar fOrskjutning uppat av den andra inloppsventilkroppen 9". I figur 13 har den undre fjddern 36 komprimerats och ovansidan av aktuatorkolvskivan 5 kommer i kontakt med den andra inloppsventil- kroppen 9" och darefter skjuts den andra inloppsventilkroppen 9- upp i den byre positionen av fjaderkraften i den undre fjddern 36, och aktuatorn 1 hamnar ater i sitt vilotillstdnd enligt figur 11.

Tankbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begransad blott till de ovan beskrivna och pa ritningarna visade utforandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patentans6kning är avsedd att tdcka alla anpassningar och varianter av de fOredragna utfOrandena beskrivna har, och 18 faljaktligen är den fareliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och saledes kan utrustningen modifieras pa alla tankbara satt mom ramen for de bifogade kraven.

Det skall aven papekas att all information om/rarande termer sasom ovanfOr, under, byre, nedre, etc., skall tolkas/lasas med utrustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritningarna orienterade pa sadant satt att hanvisningsbeteckningarna kan lasas pa ett korrekt satt.

Saledes, indikerar dylika termer enbart inbordes forhallanden i de visade utfarandena, vilka farhallande kan andras om den uppfinningsenliga utrustningen forses med en annan konstruktion/design.

Det skall papekas att Oven om det ej Or uttryckligen angivet att sardrag fran ett specifikt utforande kan kombineras med sardragen i ett annat utforande, skall detta anses uppenbart dl sa Or mojligt. 19

Claims (17)

Patentkrav 1. Aktuator for axiell forskjutning av ett objekt, aktuatorn innefattar:

1. en aktuatorkolvskiva (5), - en cylindervolym, varvid aktuatorkolvskivan (5) avdelar namnda cylindervolym i en forsta del (6) och en andra del (7) och är i axiell led fram och ater forskjutbar i ndmnda cylindervolym mellan en viloposition och en aktiv position, 2. en inloppskanal (11) som stracker sig mellan ett tryck10 fluidinlopp (12) och cylindervolymens forsta del (6), 3. en forsta inloppsventilkropp (15) och en andra inloppsventilkropp (9, 9', 9") anordnade i namnda inloppskanal (11), 4. en utloppskanal (13) som stracker sig mellan cylinder-15 volymens forsta del (6) och ett tryckfluidutlopp (14), 5. en utloppsventilkropp (17) anordnad i ndmnda utloppskanal (13), kannetecknad av, att aktuatorn innefattar en elektriskt styrd pilotventil (19) inrdttad att kommunicera ett fersta styrtryck till den forsta inloppsventilkroppen (15) via en forsta styrtryckskanal (21) och inrattad att kommunicera ett andra styrtryck till utloppsventilkroppen (17) via en andra styrtryckskanal (22), varvid pilotventilen (19) är inrattad att inta ett vilotillstand, i vilket den forsta styrtrycks- kanalen (21) är i fluidkommunikation med ett styrfluidinlopp (25) hos pilotventilen (19) och den andra styrtryckskanalen (22) är i fluidkommunikation med ett styrfluidutlopp (26) has pilotventilen (19), respektive ett aktivt tillstand, i vilket den forsta styrtryckskanalen (21) ar i fluid- kommunikation med styrfluidutloppet (26) och den andra styrtryckskanalen (22) är i fluidkommunikation med styrfluidinloppet (25), och att inloppskanalen (11) halls stdngd av den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") cid aktuatorkolvskivan (5) är belagen pa minst ett i forvag bestamt avst&nd fran densammas viloposition, varvid den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") är operativt forbunden med aktuatorkolvskivan (5) och är inrdttad att ferskjutas som resultat av forskjutning av aktuatorkolvskivan (5).

2. Aktuator enligt krav 1, van i den forsta inloppsventilkroppen (15) och den andra inloppsventilkroppen (9, 9', 9") är anordnade i serie med varandra i ndmnda inloppskanal (11).

3. Aktuator enligt krav 1 eller 2, van i den andra inlopps- ventilkroppen (9, 9', 9") är anordnad mellan den forsta inloppsventilkroppen (15) och cylindervolymens forsta del (6).

4. Aktuator enligt ndgot av kraven 1-3, van i tryckfluidinloppet (12) är inrdttat att forbindas med en tryckfluid'calla (HP), och van i tryckfluidutloppet (14) är inrdttat att forbindas med en tryckfluidsdnka (LP).

5. Aktuator enligt krav 4, van i den forsta inloppsventilen (15) är inrdttad att oppnas av trycket fran tryckfluidkdllan (HP) cid pilotventilen (19) är i densammas aktiva tillstand.

6. Aktuator enligt ndgot av de foregdende kraven, vani 25 utloppsventilen (17) är inrdttad att oppnas av trycket frdn cylindervolymens forsta del (6) dl pilotventilen (19) är i densammas vilotillstdnd.

7. Aktuator enligt ndgot av de foregdende kraven, vani styrfluidinloppet (25) hos pilotventilen (19) an inrdttat att forbindas med en tryckfluidkdlla (HP), och van i styrfluidutloppet (26) has pilotventilen (19) dr inrdttat att fOrbindas med en tryckfluidsdnka (LP). 21

8. Aktuator enligt ndgot av de foregdende kraven, van i den fEirsta inloppsventilen (15) utgers av en satesventil, och van i utloppsventilen (17) utgors av en satesventil.

9. Aktuator enligt nAgot av de faregdende kraven, vani pilotventilen (19) innefattar en pilotventilkropp (27), vilken är fram och dter forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid pilotventilkroppen (27) är forspand medelst en fjader (28) i riktning mot densammas viloposition.

10. Aktuator enligt krav 9, van i pilotventilkroppen (27) utgors av en slidventil.

11. Aktuator enligt krav 9 eller 10, van i pilotventilen (19) innefattar en solenoid (20), vilken är inrdttad att forskjuta pilotventilkroppen (27) i riktning mot densammas aktiva position vid aktivering av namnda solenoid (20).

12. Aktuator enligt ndgot av de foregdende kraven, van i en aktuatorkolvstdng (8) ar fast forbunden med och axiellt utskjutande frdn aktuatorkolvskivan (5), och tillsammans med aktuatorkolvskivan (5) bildar en aktuatorkolv.

13. Aktuator enligt krav 12, van i ndmnda andra inloppsventil (9) utgor del av aktuatorkolvstdngen (8).

14. Aktuator enligt krav 12 eller 13, van i densamma innefattar en hydraulikkrets, vilken innefattar en ldsvolym (29), en backventil (30) och en hydraulventil (32), varvid aktuatorkolvstdngen (8) är anordnad att i axiell led forskjutas relativt ndmnda ldsvolym (29) i samband med axiell fOrskjutning av aktuatorkolvskivan (5) i cylindervolymen. 22

15. Aktuator enligt krav 14, van i hydraulventilen (32) innefattar en hydraulventilkropp (33) vilken är fram och Ater forskjutbar mellan en viloposition och en aktiv position, varvid hydraulventilkroppen (33) är forspdnd medelst en fjdder (34) i riktning bort fran densammas viloposition.

16. Aktuator enligt krav 14 eller 15, van i pilotventilen (19) är inrdttad att kommunicera ndmnda forsta styrtryck till hydraulventilkroppen (33), varvid hydraulventilen (32) är oppen cid pilotventilen (19) är i densammas vilotillstand, och varvid hydraulventilen (32) är stdngd da pilotventilen (19) är i densammas aktiva position.

17. Aktuator enligt nagot av de foregaende kraven, van i den 15 forsta inloppsventilen (15) är forspand medelst en fjdder i en inloppskanalen (11) stdngande riktning. 23 El 275-H /////// /// \\ \ 17 7 - 2 23 22 () \ 19 / 1 - -- \ \\ \ \\ 9\\9 \\ \\\\>) - q 2 P z- 0 2, -LP 26 //// / // / / 3 _ L H \ 2 1 1 \ \ \\ \\\ \ \ \ \ \ \ 22 -LP /), 13 -LP 17 9 22 F 2 1 P 2 0 3 3 3 (2/ / / 6 Si33 7 32 LP 1 1 // / / \L r 1 7 -L - _3-3 7 0 2 1 2 1 1 _z / / / - \ \ 9 21 23 24 7 / 0 2 --13 -LP 18 17 -L EP 2 1 2 3 2 2 2 4 2 3 E'4 17 -LP 14 - 2 2 1E 342 2 9 4 2 - F 7