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Druckmittelantrieb für Stellzeuge
Die Erfindung betrifft einen Druckmittelantrieb für Stellzeuge, insbesondere an Kraftstoffeinspritzpumpen für Antriebsbrennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem am Bedienungsstand angeordneten Steuerventil und einem räumlich weit entfernt davon, beim Stellzeug untergebrachten Arbeitszylinder, dessen durch ein gasförmiges, aus einer Druckmittelquelle stammendes Druckmittel zu bewegender Kolben mit dem Stellzeug durch ein Gestänge verbunden ist, Bei bekannten Einrichtungen dieser Art ist der Auslass des Steuerventils durch eine Leitung unmittelbar mit dem Arbeitszylinder verbunden.
Jede willkürliche Änderung in der Einstellung des Steuerventils wirkt sich daher druckabhängig unmittelbar am Antriebskolben des Stellzeugs aus. Eine feinfühlige Bedienung des Stellzeugs ist dabei - insbeson- dere bei veränderlichem Widerstand des Stellzeugs-nuer unter Anwendung äusserster Sorgfalt möglich, die meist vom Bedienungspersonal nicht erwartet werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun'der Gedanke zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und eine gestängefreie Fernbetätigung zu schaffen, mit der bei jeder bestimmten Druckänderung vom Steuerventil aus ein ganz bestimmter Weg des Antriebskolbens durchgeführt werden kann, so dass das Stellzeug in genau abgestimmter Weise, selbst um kleinste Verstellwege genau, verschoben werden kann. Deshalb ist nach der Erfindung der Arbeitsraum des Zylinders unter Umgehung des Steuerventils mittels einer Druckleitung direkt an die Druckmittelquelle angeschlossen und in dieser Druckleitung ein Hilfsventil vorgesehen, dessen Stellglied, z. B. Kolben oder Membrane, über eine Leitung mit dem Steuerventil direkt in Verbindung steht und über ein federndes Glied mit dem Antriebskolben für das Stellzeug verbunden ist.
In der Zeichnung ist eine pneumatische Fernbetätigung als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zum Teil im Schnitt dargestellt.
An einem mit 1 bezeichneten Luftbehälter, der durch einen mit der Antriebsbrennkraftmaschine eines Fahrzeugs gekuppelten Luftkompressor (beide Maschinen sind nicht dargestellt) mit den üblichen Mitteln (Druckregler) während des Betriebes der Brennkraftmaschine auf gleichem Druck gehalten wird, ist ein von den Druckluftbremsanlagen her bekanntes Trittplattenventil2 angeschlossen, das je nach Lage seiner Trittplatte 3 einen bestimmten Druck in der angeschlossenen Leitung 4 einstellt, die zu einer Anschlussbohrung 5 eines zweiteiligen Gehäuses 7,8 führt.
Die beiden Gehäuseteile 7 und 8 haben an den einander zugewandten Seiten je eine Ausnehmung 9 und 10. Die Ausnehmung 9 des Gehäuseteils 7 ist mit dem Anschlusskanal 5 verbunden, wogegen von der Ausnehmung 10 im Gehäuseteil 8 eine Bohrung 11 ins Freie führt. In die Ausnehmung 9 ist eine Ringmembran 12 eingesetzt. Diese Membran hat hochgezogene Ränder 13, 14, die als dem Raum 9 zugekehrte Dichtlippen ausgebildet und in bekannter Weise durch Schraubenfedern unterstützt sind. Die Membran ist mit ihrem Mittelabschnitt auf eine in den beiden Gehäuseteilen 7 und 8 axial verschiebbar gelagerte Stange 15 geschoben. Eine an einer Schulter 18 der Stange 15 anliegende Scheibe 19 unterstützt die Membran 12 bis nahe zu ihrem äusseren Rand, der auf einem rings um die Ausnehmung 10 im unteren Gehäuseteil 8 verlaufenden Vorsprung 20 aufsitzt.
Die Stange 15 hat oberhalb der Sitzstelle der Membran 12 eine Schulter 22, die am Grund der Ausnehmung 9 die obere Endlage der Stange bestimmt. Oberhalb dieser Schulter liegt in einer Nut 23 der Stange ein Dichtring 24. Am oben liegenden Gewindeende der Stange 15 ist eine Mutter 25 für einen Federteller 27 verschraubbar angeordnet. Das untere Ende der Stange 15 weist eine Sackbohrung 28 und eine im Bereich der Ausnehmung 10 und unterhalb der Schulter 18 liegende Querbohrung 30 auf. Der an
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die untere Stirnseite 29 angrenzende Teil der Stange 15 hat einen kleineren Durchmesser als der in einer Bohrung 32 des Gehäuseteiles 8 geführte, anschliessende Abschnitt, an dem in einer Ringnut 33 ein Dichtring 34 eingelassen ist. Die Bohrung 32 mündet in eine Kammer 35 im Gehäuseteil 8.
Diese Kammer ist durch eine mit Dichtring 37 versehene Verschlussschraube 38 verschlossen. Eine seitlich in die Kammer 35 mündende Bohrung 39 hat einen Anschluss für eine Leitung 40, die mit dem Luftbehälter 1 verbunden ist. Wo die Bohrung 32 in die Kammer 35 mündet, ist ein schmaler ringförmiger Gehäusevorsprung 42. Eine Feder 43 ist bestrebt, einen Ventilteller 44 gegen den Vorsprung 42 zu drücken.
Der Gehäuseteil 7 hat einen Ansatz 45, in dessen zylindrischer Bohrung 46 ein hülsenförmiger Arbeitskolben 47 geführt ist, der durch eine mit einer Feder 48 gegen die Zylinderwand 46 gepresste Stulpe 49 abgedichtet ist, wobei die Stulpe durch eine Ringscheibe 50 und einen Sprengring 52 auf dem Arbeitskolben 47 gesichert ist. Im Innern des Arbeitskolbens 47 liegt ein Federteller 53 auf einem Sprengring 54 auf. Zwischen die Federteller 27 und 53 ist eine Feder 55 eingespannt, die bestrebt ist, den Arbeitskolben 47 in der gezeichneten inneren Endlage zu halten, die durch nicht dargestellte Anschläge bestimmt ist. In das offene Ende des Arbeitskolbens ist ein Gabelkopf 57 eingeschraubt, an dem beispielsweise die schematisch angedeutete Stellstange 58 einer Kraftstoffeinspritzpumpe angelenkt sein kann.
Der Ansatz 45 trägt einen Deckel 60, aus dem der Arbeitskolben 47 heraussticht. Der Arbeitsraum 62 unterhalb des Kolbens 47/49 ist durch einen die Ausnehmungen 9 und 10 umgehenden Kanal 63 mit dem an den ringförmigen Vorsprung 42 angrenzenden Abschnitt der Bohrung 32 verbunden.
Die Zeichnung zeigt die Fernbetätigung in ihrer Ruhelage, d. h. die Leitung 4 ist ohne Druck und der Arbeitsraum 62 ist über den Kanal 63, das Sackloch 28, die Querbohrung 30, die Ausnehmung 10 und den Auslass 11 mit der Aussenluft verbunden. Die Kammer 35 ist gegenüber der Bohrung 32 durch den Ventilteller 44 abgeschlossen. Sobald die Trittplatte 3 des Steuerventils 2 niedergedrückt wird, stellt sich in der Leitung 4 und der Ausnehmung 9 ein von der Lage der Trittplatte abhängiger Druck ein, der auf die Membran 12 wirkt und die Stange 15 in Richtung auf den Ventilteller 44 verschiebt. Dabei legt sich die Stange 15 zunächst mit ihrem Rand 29 gegen den Ventilteller 44 und trennt die Bohrung 32 von der Aussenluft.
Anschliessend hebt die Stange 15 den Ventilteller 44 von seinem Sitz 42 ab, so dass Druckluft aus dem Behälter 1 über die Leitung 40, die Kammer 35, die Bohrung 32 und den Kanal 63 in den Arbeitsraum 62 strömt und von unten gegen den Arbeitskolben 47 drückt.
In entgegengesetzter Richtung wirkt am Arbeitskolben 47 der Widerstand der Stellstange 58 und der Widerstand der mit Vorspannung eingesetzten Feder 55. Ist der Widerstand der Stellstange 58 klein, so tritt schon nach einem geringen Druckanstieg im Arbeitsraum 62 eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 47 ein. Dabei wird die Feder 55 solange zusammengedrückt, bis die entsprechend gewachsene Federspannung die entgegengesetzt gerichtete Druckluftbelastung an der Membran 12 der Stange 15 erreicht. Entsprechend der Federkennlinie ergibt sich dabei ein ganz bestimmter Federweg und also auch ein ganz bestimmter, zum voraus rechnerisch erfassbarer Kolbenweg. Beim Kräfteausgleich geht die Stange 15 so weit nach oben, dass der Ventilteller 44 sich auf den Sitz 42 legt, die Stange 15 sich aber mit ihrem Rand 29 noch nicht vom Ventilteller 44 abhebt.
Damit ist die Mittelstellung in Hilfsventil erreicht und der Arbeitsraum 62 des Antriebszylindprs 45 samt dem anschliessenden Kanal 63 sowohl von der Druckluftvorratskammer 35, als auch von der Aussenluftkammer 10 getrennt. Soll die Stellstange 58 noch mehr verschoben werden, so ist vom Steuerventil 2 aus der Druck in der Ausnehmung 9 weiter zu erhöhen, so dass die Membran 12 wieder etwas nach unten gedrückt wird und sich der bereits erwähnte Vorgang erneut abspielt. Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es damit möglich, je nach der Druckerhöhung vom Steuerventil 2 her einen dieser Druckerhöhung entsprechenden Steuerweg an der Stellstange 58 zu erzielen.
Ganz unabhängig vom Widerstand, der über die Stellstange am Kolben 47 wirkt, ist der Steuerweg immer der gleiche, denn er ergibt sich aus dem Federweg bei der Zusammendrückung der Feder 55 bis zum Kräfteausgleich gegenüber der Druckluftbelastung an der Membran 12. Dementsprechend werden im allgemeinen die Drücke in der Steuerkammer 9 des Hilfsventil 29,44, 42 und im Arbeitsraum 62 des Antriebszylinders 45 verschieden gross sein je nach dem Widerstand des Stellzeugs. Der Steuerweg am Stellzeug aber richtet sich nach der Charakteristik der Feder 55.
Die Steuerung nach der Erfindung ist beim Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine behandelt Sie ist jedoch darüber hinaus auch bei andern Stellanlagen, insbesondere solchen, bei denen es auf kleinste und exakt einzuhaltende Wege ankommt, von Bedeutung, so beispielsweise bei Schiffssteuerungen, Kupplungen u. dgl.