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Vorrichtung zur Steuerung des Druckmittelein-und -auslasses von Servomotoren
zum Ein- und Ausschalten von Trennkupplungen, insbesondere von Kraftfahrzeugantrieben
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung des Druckmittelein-
und -auslasses von Servomotoren zum Ein- und Ausschalten von Trennkupplungen, insbesondere
von Kraftfahrzeugantrieben, bestehend aus einem elektromagnetisch betätigbaren Ventil,
das mit zwei Dichtsitzen versehen ist und das bei nicht erregtem Elektromagnet mittels
Federkraft in Dichtstellung gegenüber dem Druckmittelzutritt gehalten wird, bei
erregtem Elektromagnet dagegen den Druckmitteleintritt öffnet und gleichzeitig den
Druckmittelaustritt schließt, weiterhin bestehend aus einem Ventil, das eine schnelle,
aber begrenzte Druckmittelentleerung gestattet, und einem Drosselventil zur allmählichen
Druckmittelentleerung.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind diejenigen Ventile,
die zur Regelung der Geschwindigkeit des Kolbens im Servomotor und demgemäß auch
der Schließbewegung der Kupplung dienen, getrennt von dem elektromagnetisch betätigbaren
Ventil am Servomotor angeordnet, was ihren Anbau an diesen und vor allem auch ihre
Wartung erschwert. Diese die Schließbewegung der Kupplung regelnden Ventile sind
an dasjenige Zylinderende des Servomotors angeschlossen, das dem Ein- und Auslaß
des Druckmittels abgekehrt ist, da sie das Ein- und Austreten der Außenluft in den
vom Druckmittel durch den Kolben getrennten Zylinderraum des Servomotors zu steuern
haben. Das eine dieser Ventile wird durch einen innerhalb des genannten Zylinderraumes
angeordneten und dadurch einer nachträglichen Einregelung entzogenen Hebel betätigt.
Dieser hält das genannte Ventil aber nur auf einem Teilstück des gesamten Kolbenweges
offen, nämlich annähernd von derjenigen Stellung des Kolbens ab, in der die Kupplung
anfängt zu schleifen, bis zur vollen Öffnung der Kupplung. Auch beim Einschalten
der Kupplung hält jener Hebel das Ventil für das Einströmen der Außenluft nur auf
dem angegebenen Wegstück des Kolbens offen, um eine rasche Schließbewegung der Kupplung
annähernd bis zum Beginn ihres Schleifens zu ermöglichen. Auf dem restlichen Wegstück
des Kolbens bis zum vollen Schließen der Kupplung wird die Bewegung des Kolbens
dadurch verlangsamt, daß Luft nur noch durch eine kalibrierte Drosselschraube in
den Servomotor einströmen kann. Eine Änderung dieses letzten Teiles der Schließgeschwindigkeit
der Kupplung ist somit nur durch den Austausch der Drosselschraube, also nicht stetig
möglich. Wenn der Fahrer ein schnelleres Schließen der Kupplung wünscht, als es
durch die Drosselschraube erreichbar ist, kann er mittels eines Bowdenzuges noch
ein zusätzliches Ventil öffnen. Da das Zusammenspiel des genannten Hebels mit dem
Kolben einerseits und dem zu steuernden Ventil andererseits nach dem Einbau in den
Zylinder des Servomotors nicht mehr verändert und jeweils dem Reibbelagverschleiß
der Kupplung und sonstigen Abnutzungserscheinungen nicht angepaßt werden kann, läßt
sich für das Schließen des das Einströmen der Außenluft in den Servomotor steuernden
Ventils nicht genau diejenige Stelle des Kolbens einregeln, in der die Kupplung
schleift. Hierzu kommt noch, daß jenes Ventil durch seinen Steuerhebel nicht schlagartig
geschlossen werden kann, sondern nur allmählich während einer Zeitspanne, in der
der Kolben ein verhältnismäßig langes Wegstück zurücklegt. Durch all dies wird das
Schließen der Kupplung erheblich über die theoretisch dafür erforderliche kürzeste
Zeitspanne hinaus verlängert, was sowohl für das Getriebe wegen der dadurch bedingten
Stöße und überhöhten Beanspruchung schädlich ist, als auch in Gefahrenaugenblicken
verhängnisvoll sein kann.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Steuervorrichtung so auszubilden,
daß sie leicht und genau derart eingestellt werden kann, daß die Kupplung mit größtmöglicher
Geschwindigkeit bis zum Beginn ihres Schleifens geschlossen wird und danach die
restliche Schließbewegung mit einer solchen Geschwindigkeit erfolgt, daß zwar alle
dabei in Mitleidenschaft gezogenen Teile von Motor und Getriebe geschont werden,
aber trotzdem auch dieser restliche Bewegungsabschnitt der Kupplung mit möglichst
großer
Geschwindigkeit durchgeführt wird, wobei zusätzlich tunlichst noch die Bedingung
zu erfüllen ist, daß die Kupplung bei Leerlauf des Motors langsamer als bei Vollast
einzuschalten ist.
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Um diese Forderungen zu erfüllen und die genannten Mängel der vorstehend
besprochenen Vorrichtung zur Steuerung des Druckmittelein- und auslasses bei Servomotoren
zu vermeiden und um dabei eine gedrängte, weitgehend einregelbare und den jeweiligen
Betriebsverhältnissen anzupassende Steuervorrichtung zu schaffen, werden erfindungsgemäß
mehrere zum Teil in anderem Zusammenhang bekannte Vorrichtungsmerkmale miteinander
kombiniert, nämlich: a) die gesamte Steuervorrichtung ist in einem Block zusammengefaßt;
b) das elektromagnetisch betätigbare Ventil ist aufgeteilt in ein Einlaßventil und
ein Auslaßrohr, die innerhalb des Ventilgehäuses gegen Druckfedern axial verschiebbar
sind, wobei sich das offene Ende des Außlaßrohres gegen eine Dichtfläche des Einlaßventils
anlegt, wodurch der Auslaß geschlossen und der Einlaß durch Abheben des Einlaßventils
von seinem Ventilsitz geöffnet wird; c) das ausströmende Druckmittel wird durch
das Auslaßrohr einem der schnellen Entleerung dienenden einstellbaren Überdruckventil
und einem der allmählichen Entleerung dienenden regelbaren Drosselventil zugeleitet;
d) die Verstellung des regelbaren Drosselventils erfolgt durch Drehen einer Axialkurvenscheibe,
an der der Schaft des regelbaren Drosselventils anliegt, wobei das Lager der Axialkurvenscheibe
in Richtung der Achse des regelbaren Drosselventils mittels seines Gewindes und
außerdem der Wellenstumpf der Axialkurvenscheibe gegenüber dem zugehörigen Stellhebel
nach dem Lösen seiner Klemmverbindung durch Drehen verstellbar sind.
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Hierbei empfiehlt es sich, das Drosselventil in Abhängigkeit von der
Einstellung der Drosselklappe des Vergasers verstellen zu lassen.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in einem Achsenschnitt durch die angegebene Ventilanordnung.
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Das Ventilgehäuse 1 wird mittels der hohlen Anschlußschraube 2 an
den Zylinder des Servomotors angeschlossen.
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In einer Bohrung des Ventilgehäuses 1 ist das Auslaßrohr 3 quer zur
Achse der Anschlußschraube 2 verschiebbar gelagert. Durch einen am Auslaßrohr 3
lose anliegenden Anker 4 kann das Auslaßrohr 3 mittels des Elektromagneten
5 verschoben und sein offenes Ende entgegen der auf das Auslaßrohr 3 einwirkenden
Druckfeder 6 an das freie, kegelig oder ballig gestaltete Ende des Schaftes des
Einlaßventils 7 angedrückt werden, wodurch dieses geöffnet und das Auslaßrohr geschlossen
wird. Nach dem Abschalten des Elektromagneten 5 wird das Auslaßrohr 3 durch die
Druckfeder 6 von dem Einlaßventil7 fortbewegt und dieses durch die Druckfeder 8
an seinen Ventilsitz 9 angedrückt, der fest in das Ventilgehäuse 1 eingebaut ist.
Derjenige Raum des Ventilgehäuses 1, in den das Einlaßventil 7 eingebaut
ist, ist durch die hohle Anschlußsehraube 10 abgeschlossen, an die die Verbindungsleitung
für das Druckmittel über ein Gewinde 11 angeschraubt wird, die ihrerseits zu der
Druckmittelpumpe oder einem Druckmittelvorratsbehälter führt.
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Das der Ausmündung des Auslaßrohres 3 abgekehrte Ende des letzteren
ist in der Querrichtung durchbohrt und auf der Außenseite mit einer Ringnut 12 versehen.
Im Bereich der letzteren weist das Ventilgehäuse 1 eine quer zur Achse des Auslaßrohres
3 gerichtete Auslaßbohrung 13 auf. In das Ende der letzteren ist der Ventilsitz
14 für ein Überdruckventil 15 eingesetzt. Dieses wird an seinen Sitz durch die Druckfeder
16 angedrückt, die in die Höhlung einer Stellschraube 17 hineinreicht, durch die
die Druckkraft der Druckfeder 16 verstellbar ist. Durch eine Gegenmutter 18 wird
die jeweilige Einstellung der Schraube 17 gesichert.
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Quer zur Auslaßbohrung 13 ist eine weitere Bohrung in dem Ventilgehäuse
1 angeordnet. In diese Bohrung reicht das Drosselventil 19 mehr oder weniger
hinein, an dessen kegeligen Teil sich nach der einen Seite hin der zylindrische
Ventilschaft 20 und nach der anderen Seite hin der Führungskopf 21 anschließt. Die
Teile 20 und 21 sind in entsprechend großen Bohrungen des Ventilgehäuses
1 geführt. In der in der Zeichnung dargestellten Lage ist zwischen dem Drosselventil
und der Bohrlochwand nur ein sehr enger Spalt als Drosselstelle für den Durchlaß
des vom Servomotor kommenden Druckmittels nach einer Bohrung 22 freigelassen, die
ins Freie führt. Wird das Drosselventil 19 bei der in der Zeichnung dargestellten
Anordnung mehr oder weniger weit nach rechts verstellt, so wird dadurch die Auslaßöffnung
nach der Bohrung 22 hin vergrößert. Bei Leerlaufstellung der Drosselklappe ist diese
Auslaßöffnung klein und bei Vollaststellung größer einzustellen, damit bei Leerlauf
die Kupplung langsam und bei Vollast schnell eingeschaltet wird.
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Um das Drosselventil 19 verstellen zu können, wird das freie
Ende des Ventilschaftes 20 durch die Druckfeder 23 an die Axialkurvenscheibe 24
angedrückt, wobei sich die Druckfeder 23 in der Ausnehmung einer Schließschraube
25 abstützt, die in eine entsprechende Gewindeöffnung des Ventilgehäuses 1 eingeschraubt
ist.
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Um den Stehbereich des Drosselventils 19 den jeweiligen Erfordernissen
anpassen zu können, ist die Lagerbuchse 27, in der der Wellenstumpf 26 der Axialkurvenscheibe
24 abgestützt ist, mittels ihres Gewindes in dem Ventilgehäuse 1 verstellbar und
in ihrer jeweiligen Lage durch die Gegenmutter 28 feststellbar. Dadurch kann der
Verstellbereich das Drosselventil 19 in dessen Achsenrichtung verlagert und
die Größe der Durchlaßöffnung zwischen der Auslaßbohrung 13 und der Bohrung 22 verändert
werden.
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Die Hin- und Herdrehung der Axialkurvenscheibe 24 erfolgt durch denjenigen
Hebel, der die Drosselklappe des Vergasers verstellt. Dieser Hebel ist durch eine
Koppelstange an den Kugelgelenkzapfen 29 angeschlossen, der in das freie Ende des
Stellhebels 30 eingeschraubt ist. Die Nabe des letzteren ist gegabelt und durch
Klemmwirkung mit dem Wellenstumpf 26 der Axialkurvenscheibe 24 verbunden. Die Klemmkraft
wird durch eine Schraube 31 ausgeübt. Wird letztere gelockert und damit die Klemmverbindung
zwischen dem Hebel 30 und dem Wellenstumpf 26 gelöst, kann letzterer zusammen mit
der Axialkurvenscheibe
24 gegenüber dem Hebel 30 um einen beliebigen
Winkel gedreht und in der neuen Lage wieder mit dem Hebel 30 fest verbunden
werden. Hierdurch ist es möglich, ein beliebiges Stück der Axialkurvenscheibe 24
zur Verstellung des Drosselventils 19 auszunutzen und dadurch dessen Einstellung,
bezogen auf diejenige der Drosselklappe, zu verändern.
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Die Wirkungsweise der Ventilanordnung ergibt sich aus folgendem: Um
das Druckmittel, insbesondere Druckluft, in den Servomotor einströmen zu lassen,
also die Trennkupplung insbesondere eines Kraftfahrzeuges zu lösen, wird mittels
des Elektromagneten 5 durch Schließen eines Kontaktes, der beispielsweise an dem
Getriebeschaltgestänge angeordnet sein kann, das Auslaßrohr 3 an den Schaft des
Einlaßventils 7 angedrückt, wodurch der Auslaß für das im Servomotor vorhandene
Druckmittel geschlossen und das Einlaßventil 7 geöffnet wird, so daß dann durch
die Anschlußschraube 10 hindurch das Druckmittel von der Druckmittelpumpe oder dem
Vorratsbehälter aus in die Anschlußschraube 2 und von dieser weiter in den Zylinder
des Servomotors einströmen kann.
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Um danach das Druckmittel aus diesem Zylinder wieder ausströmen zu
lassen und dadurch die Trennkupplung einzuschalten, wird die elektrische Leitung,
die den Strom dem Elektromagneten 5 zuführt, abgeschaltet und dadurch der Feder
6 die Möglichkeit gegeben, das Auslaßrohr 3 von dem Einlaßventil 7 wegzudrücken,
wodurch dieses geschlossen und der Auslaß für das Druckmittel freigegeben wird.
Das aus dem Zylinder des Servomotors austretende Druckmittel strömt dann durch die
Anschlußschraube 2 und das Auslaßrohr 3 hindurch in die Auslaßbohrung 13 hinein.
Durch den Druck des ausströmenden Druckmittels wird das Überdruckventil
15 entgegen der auf dieses von der Feder 16 ausgeübten Kraft geöffnet, so
daß dann das Druckmittel bei dem Überdruckventil 15 austreten und durch die seitliche
Öffnung 32 des Gehäuseraumes, in dem das Überdruckventil 15 angeordnet ist, entweichen
kann. Dadurch entspannt sich das Druckmittel in dem Zylinder des Servomotors sehr
rasch, so daß sich die Kupplungsscheiben schnell einander nähern, ohne aber die
Kupplung zunächst zur Wirkung gelangen zu lassen.
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Ist der Druck in der Auslaßleitung 13 und damit auch im Zylinder des
Servomotors auf einen vorher eingestellten Druck abgesunken, so wird das Überdruckventil
15 unter dem Einfluß der Druckfeder 16 geschlossen. Das Druckmittel kann dann nur
noch bei dem Drosselventil 19 aus der Auslaßbohrung 13 in die Bohrung 22 und ins
Freie entweichen. Je nach der Einstellung des Drosselventils 19 und der dadurch
bedingten Weite der Drosselöffnung erfolgt die restliche Entspannung des Druckmittels
mehr oder weniger schnell. Die Geschwindigkeit dieser restlichen Entspannung des
Druckmittels bestimmt die Einkuppelgeschwindigkeit, die durch die jeweilige Einstellung
der Drosselklappe und die davon abhängige Einstellung der Axialkurvenscheibe 24
einregelbar ist, wobei das Gesetz, nach dem diese Veränderung stattfindet, durch
die axiale Verstellung des Lagers 27 und die Winkeleinstellung der Kurvensc'icibe
-4, bezogen auf den Hebel 30, den gewünschten Betriebsbedingungen angepaßt
werden kann.