DE2704429A1 | 1978-08-17 | |||
DE1967139B1 | 1979-08-02 | |||
GB1074736A | 1967-07-05 | |||
DE1224220B | 1966-09-01 |
1. | Autonome ServoVerstellhydraulik für Hubbewegungen auf einer drehenden Welle, mit einer an einer Nabe (6) der Welle gelager¬ ten, stillstehenden Speisepumpe (25) für ein Hydraulikmedium, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohle Stiftführung (1) einer mit der Nabe (6) der Welle mitdrehenden, zur Stiftführung (1) koaxialen FolgePositioniervorrichtung vorhanden ist, und dass die Stiftführung (1) zugleich als mit einer Manometerfeder (2) versehener Manometerkolben, als Drehdurchführungsteil und als der FolgePositioniervorrichtung zugeordneter Schieber eines Servokolbens (10) ausgebildet ist. |
2. | ServoVerstellhydraulik nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Nabe ein hohles Nabengehäuse (6) aufweist, in welches die hohle Stiftführung (1) hineinragt. |
3. | ServoVerstellhydraulik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Manometerfeder (2) den Servokolben um schliesst. |
4. | ServoVerstellhydraulik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Servokolben (10) eine äussere Schiebehülse (11) zur Positionierung eines Stellgliedes (22) befestigt ist. |
5. | ServoVerstellhydraulik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter (28) für das Hydraulik¬ medium als IstwertGeber für den Servokolben (10) ausgebildet ist und in einem drucklosen Rücklaufräum (9) der Speisepumpe (25) mündet. |
6. | ServoVerstellhydraulik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass ein Expansionsgefäss (30) für das Hydraulikmedium die Schiebehülse (11) umschliesst, wobei das Expansionsgefäss (30) in einem drucklosen Rücklaufräum (32) der Speisepumpe (25) mündet. |
7. | ServoVerstellhydraulik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisepumpe (25) für das Hydrau¬ likmedium eine hohle, mit dem Servokolben (10) verbundene Mitneh¬ merwelle (26) aufweist, und dass ein Durchführungsrohr (8) des Drehdurchführungsteils durch die hohle Mitnehmerwelle (26) geführt ist. |
8. | ServoVerstellhydraulik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die FolgePositioniervorrichtung mit dem zugeordneten Schieber mindestens eine im Servokolben (10) befindliche Querbohrung (14) und einen der Querbohrung (14) zugeordneten Steg (15) der Stiftführung (1) zur zeitweisen Ab¬ deckung der Querbohrung (14) umfasst. |
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autonome Servo- Verstellhydraulik für Hubbewegungen auf einer drehenden Welle, mit einer an einer Nabe der Welle gelagerten, stillstehenden Speisepumpe für ein Hydraulikmedium.
Wenn drehenden Strukturen Hubbewegungen mit Kraftausgang und genauer Positionierung überlagert werden sollen, stehen dem Konstrukteur keine einfachen und kompakten Lösungen zur Verfü¬ gung. Insbesondere bei einer SchaufelVerstellung von Lüftern oder bei einer Positionierung von Riemenscheiben für Drehzahlre¬ gulatoren wäre ein in sich abgeschlossenes System mit Kraftaus¬ gang, das seine Stell-Energie allein aus der Drehbewegung be¬ zieht, von grossem Vorteil. Allenfalls könnte dann das Stell¬ signal und die Rückmeldung eine Verbindung zur Aussenwelt benö¬ tigen. Das System könnte jedoch auch vollständig in sich abge¬ schlossen, das heisst autonom, sein. Im Falle einer Temperatur¬ regelung über eine Lüfterschaufel-Verstellung könnte dies bei¬ spielsweise durch eine als Istwert-Vorgabe bestimmte Temperatur¬ messung der vorbeiströmenden Luft und entsprechender. Integration der Temperatursonde erzielt werden.
Es sind beispielsweise Systeme unter der Bezeichnung "Visko- Kupplung" bekannt, die völlig autonom in der Nabe der drehenden Welle integriert den Luftdurchsatz in Abhängigkeit von der Lufttemperatur über die Drehzahl eines Lüfterrades durch Verändern der Schleppwirkung gegenüber der Antriebsnabe beein¬ flussen.
Demgegenüber hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine autonome Servo-Verstellhydraulik der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein in der Nabe integriertes Hubsystem als Ausgangsgrösse im Gegensatz zur angeführten "Visko-Kupplung" einen Hub hat, um beispielsweise ein äusseres Stellglied zu positionieren.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die eingangs genannte autonome Servo-Verstellhydraulik die im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.
Somit wird mit dem Erfindungsgegenstand bei grösstmöglicher Länge der auch als Fesselfeder bezeichneten Manometerfeder, das heisst bei kleinstmöglicher Federsteife und entsprechend kleiner Signaldruckschwankung, eine annähernd reibfreie und deshalb geometrisch genau Positionierung erreicht, wobei der mit der Welle mitlaufende Servokolben den Kraftausgang der Hubbewegung darstellt.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 definiert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfi dungsgegenstandes und seine Funktionsweise werden nachstehend anhand der einzigen Figur erläutert, welche die autonome Servo-Verstellhydraulik in einem Längsschnitt darstellt.
Eine hohle Stiftführung 1 ist als Teil einer manometrischen Positionierung einer Feder 2, die sich auf eine Tellerauflage 3 abstützt, ausgebildet, wobei die Tellerauflage 3 auf der Stift¬ führung 1 mittels einer Mutter 4 gesichert ist. Die Stiftführung 1 ragt in einen Hohlraum 5 eines hohlen Nabengehäuses 6 hinein. Der Hohlraum 5 ist über eine Bohrung 7 der Stiftführung 1 und ein in die Bohrung 7 hineinragendes Durchführungsrohr 8 mit einem Signaldruck beaufschlagt. Da dieser Signaldruck auf die Querschnittsfläche der Stiftführung 1 wirkt, deren Führungsboh¬ rung 7 auf der Seite des Durchführungsrohrs 8 mit einem druck¬ losen Rücklaufraumraum 9 einer nachstehend noch erläuterten Speisepumpe 25 verbunden ist, kommt der manometrische Effekt durch die Kolbenwirkung der Stiftführung 1 zustande. Dadurch nimmt die Stiftführung 1 im Einklang mit dem Pegel des Signal- druckes die jeweils gewünschte Stellung gegenüber dem Naben¬ gehäuse 6 ein. Diese Stellung wird sinngemäss von einem Servo¬ kolben 10 angelaufen, der eine äussere Schiebehülse 11 mitnimmt.
welche am Servokolben 10 durch eine Mutter 12 über ein Lager 13 befestigt ist.
Die eigentliche Servowirkung entsteht durch das Abdecken von zwei im Servokolben 10 befindlichen Querbohrungen 14 durch einen ringförmigen Steg 15 der Stiftführung 1. Dadurch wird bei einer Bewegung der Stiftführung 1 nach rechts in der Figur, was einer Erhöhung des Druckes des Steuersignales entspricht, ein Raum 16 zwischen der grösseren Fläche des Servokolbens 10 und einem Deckel 17 während des Nachlaufens mit dem von der Bohrung 7 kommenden Signaldruck beaufschlagt. Somit wird der Servokolben 10 gegen die geringere Druckkraft mitgenommen, die in einem Raum 18 zwischen einer Führungsbuchse 19 und der kleineren Fläche des Servokolbens 10 durch den vom Hohlraum 5 über eine Bohrung 20 kommenden Signaldruck ausgeübt wird. Bei einer Bewegung der Stiftführung l nach links in der Figur, die einer Signaldruck- Minderung entspricht, wird sinngemäss der Raum 16 vorerst über ein Geschwindigkeits-Drosselgewinde 21 mit dem drucklosen Rück¬ laufraum 9 in Verbindung gesetzt. Dadurch schiebt die Druckkraft aus dem Raum 18 den Servokolben 10 bis zur erneuten Ueberdeckung der Querbohrungen 14 durch den Steg 15. Die dadurch ebenfalls bewegte Schiebehülse 11 positioniert dementsprechend ein hier in der Form einer verstellbaren Ventilatorschaufel 22 symbolisier¬ tes Stellglied.
Der erwähnte Signaldruck entsteht mittels einer variablen Drosselstelle, die hier in Form eines Thermofühlers 23 mit einem zugeordneten Kegelstück 24 dargestellt ist, das bei einer Erhöhung der Temperatur εchliesst. Diese variable Drosselstelle 23, 24 moduliert den von einer stillstehenden Speisepumpe 25 erzeugten Strom des Hydraulikmediums, wobei das Durchführungs¬ rohr 8, sozusagen als Stichleitung, die manometrische Positionie¬ rung samt dem Servokolben 10 speist. Die Speisepumpe 25 ist im
_ dargestellten Ausführungsbeispiel als Innenzahnradpumpe ausge¬
_ staltet, die von dem Stangenende des Servokolbens 10 über eine Mitnehmerwelle 26 angetrieben wird und am Lager 13 der Schiebe¬ hülse 11 hängt. Der durch einen Simmerring 27 abgedichtete drucklose Rücklaufraumraum 9 der Speisepumpe 25 hat mit einem Expansionsgefäss in Verbindung zu stehen, das die durch die
Bewegung der Schiebehülse 11 hervorgerufene Volumenänderung aufnimmt. Der Flüssigkeitsstand in dem als Behälter 28 für das Hydraulikmedium ausgebildeten Expansionsgefäss kann als Ist¬ wert-Rückmeldung für die Stellung der Schiebehülse 11 verwendet werden.
Im oben beschriebenen Aufbau verhindern vorgesehene, mit Strö¬ mungspfeilen angedeutete Schlauchverbindungen zum Expansionsge¬ fäss 28 und zur Drosselstelle 23, 24 ein Mitdrehen der Speisepum¬ pe 25 und bilden somit eine Drehmomentstütze. Soll jedoch bei¬ spielsweise die Temperatur des Luftdurchsatzes eines Lüfters als Messgrösse für die Drosselstelle 23, 24 dienen, so kann der Thermofühler 23 mitsamt dem Drosselkegel 24 im Körper der Speise¬ pumpe 25 integriert werden. Dadurch fällt die Drehmomentstütze durch die Schläuche weg. Um der Speisepumpe 25 trotzdem den zur Oelstromerzeugung notwendigen Schlupf gegenüber der mit dem Nabengehäuse 6 drehenden Schiebehülse 11 zu verpassen, muss der Körper der Speisepumpe 25 mit Bremsflügeln 29 versehen werden, und es muss das Expansionsgefäss 28 durch eine als Expansionsge¬ fäss wirkende, die Schiebehülse 11 umschliessende Behälterhülse 30 ersetzt werden. Diese steht über eine Bohrung 31 mit einem Raum 32 in Verbindung, der drucklos ist, da er über eine Bohrung 33 mit dem drucklosen Raum 9 kommuniziert.
Beim Stillstand der Antriebsnabe bzw. des Nabengehäuses 6 soll die Manometerfeder 2 alleine die Schiebehülse 11 mit dem Servokolben 10 in die Ruhelage (links in der Figur) befördern. Zu diesem Zwecke ragen Plättchen 34 mit Spiel in eine Nut 35 der Stiftführung 1 hinein, was eine formschlüssige Mitnahme sichert.