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Wechselseitig beaufschlagter Druckmittelmotor, insbesondere für Scheibenwischer
Die Erfindung, bezieht sich auf einen Drückmittelmotor @mitwechselnder Bewegung;
der sich besonders -zum Antrieb der Scheibenwischer von Fahrzeugen eignet. Bei solchen
Druckmittelmotoren ist es bekannt, den beweglichen Teil, der vom Treibmittel abwechselnd
in verschiedenen Richtungen mitgenommen werden muß-, aus zwei Differentialkolben.zü-bilden,
die untereinander durch eine Stange verbunden sind. Bei Motoren mit beweglichem
Teil- einer anderen Bauart ist es bekannt; die Steuerung mit Hilfe von Ventilen
durchzuführen, die zwischen den Kalben angeordnet und von einer axial verschiebbaren
Stange getragen sind. 'Diese Stange @ wird' beim Auftreffen ihrer Enden auf die
Böden -des Zylinders verschoben. Schließlich ist es auch bekannt, die die beiden
Kolben eines beweglichen Teiles verbindende Stange mit einer Innenbohrung zu versehen,
durch die das. Druckmittel von einer zur anderen durch die Kolben im Zylinder abgegrenzten
Kammer gelangen kann.
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Nach der Erfindung weist die Kolbenstange zwei getrennte Leitungen
auf, von denen die eine die Kammern beider Zylinder in Verbindung zu bringen hat
und von einem Ventil gesteuert wird; das sich im Kolben des kleinen Zylinders befindet.
Die andere Leitung dient dagegen zur Verbindung des großen Zylinders mit der Außenluft
und wird durch ein Ventil gesteuert, das im Kolben des großen Zylinders untergebracht
ist. Beide Ventile sind durch .eine -axial bewegliche Stange verbunden, die ihre
Steuerung durch Anschlag der Stangenenden gegen die Zylinderböden herbeiführt.
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Auf diese Weise sind alle Steuerorgang "im axialen Bereych des beweglichen,
von den bei-. den Kolben und der sie verbindenden Stange
gebildeten
Teiles untergebracht, wodurch eine einfache Konstruktion und eine unbedingt sichere
Wirkung ermöglicht wird. Die Unterbringung der Ventile in dem Kolben, und zwar je
eines in einer zu einem Zylinder führenden Leitung, führt andererseits zu der Wirkung,
daß jedes Ventil dem genannten im.
| Zylinder herrschenden Druck ausgesetzt i s.@; |
| so daß es mit Sicherheit gegen seinen @Jt. |
| während des ganzes Hubes gehalten w' |
| der durch Einwirkung des Druckmittels ati.' |
den entsprechenden Kolben zustande kommt. Diese guten Arbeitsbedingungen der Ventile
werden noch durch die große Oberfläche begünstigt, die man jedem im Kolben untergebrachten
Ventil geben kann. Diese Oberfläche bildet dabei noch einen Teil der wirksamen Oberfläche
des Kolbens selbst.
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Auf der Zeichnung sind beispielsweise im. Schnitt zwei Ausführungsformen
nach der Erfindung veranschaulicht, die sich besonders zur Reinigung .der Windschutzscheiben
von Fährzeugen eignen.
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Fig. i zeigt eine erste Ausführungsform im Schnitt längs der Achse
der.- Differentialzylinder.
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Fig. 2 stellt eine zweite Ausführungsform, ebenfalls im Schnitt längs
der Achse der Differentialzylinder dar. -Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3
der Fig. 2: Bei der in Fig. r dargestellten Ausführungsform hat die Einrichtung
einen Außenkörper - i, ' der zwei Differentialzylinder 2 und 3 .bildet. Der erste
Zylinder hat einen kleineren Durchmesser als def zweite. Sein Ende steht außerdem
mit der Leitung q. in Versbindung, die beispielsweise Druckluft einführt.
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In die Zylinder 2 und 3 ist der bewegliche Differentialteil des Motors
eingesetzt, der die Kolben 5 und 6 umschließt, die in den Zylindern 2 und 3 gleitbar
geführt und durch die rohrförmige Stange 7 gekuppelt sind. Die Kolbe-: 5 und 6 sind
mit Abdichtungen 8 und 9 versehen. Im Kopf des Zylinders 3 ist außerdem ein Ringteil
io untergebracht, dessen Ouerschnitt dem Ouerschnitt der Dichtun,- g. des Kolbens
6 entspricht.
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Die Stange 7 trägt an ihrer Außenwand eine Zahnstange rr,_ die mit
einem Zahnsektor 1.2 in Eingriff steht, der fest auf die Welle 13 aufgesetzt ist.
Diese Welle nimmt den nichtdargestellten Scheibenwischer mit.
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Die rohrförmige Stange 7 ist durchsetzt von einer Stange .1q., die
eine ringförmige Leitung 15 freiläßt und an ihren Enden die Ventile 16 und 17 trägt.
Diese Ventile befinden sich in einem derartigen Abstand von-. einänder,- daß beim
Aufsetzer eines der Ventile .auf seinen Sitz 18 oder ig, der an der rohrförmigen
Stange 7 vorgesehen ist, das andere, Ventil von seinem Sitz ig oder i8 abgehoben
ist. Die Ventile 16 und 17 sind in Kammern 2o, 21 untergebracht, die in den Kolben
5 und 6 ausgespart sind. Jedes der Ventile steht etwas über die Außenfläche des
zugehörigen Kolbens über und ist mit einer eder 22 bzw. 23 versehen, die am Ende
der wegung des Differentialteiles 5, 6, 7 gegen =.cken Gehäusekopf des zugehörigen
Zylinders 2 Kzw. 3 anschlagen soll.
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In der Nähe des Kolbens 6 ist die Stange r¢'durch eineStopfbüchse24hindurchgeführt,
die mit einer Feder 25 belastet ist. Der Abstützring 26 dieser Feder läßt rings
um die Stange 14 einen Ringspalt 27 frei, der die Kammer 21 mit einer Öffnung 28
in der Wand der rohrförfnigen Stange 7 verbindet. Diese Öffnung 28 mündet in den
Raum 29 des Außenkörpers i, der sich zwischen den Kolben 5 und 6 befindet und über
einen geeigneten Durchtritt mit der Außenluft in Verbindung steht. Dieser Durchtritt
ist beispielsweise durch einen Schlitz 30 geschaffen, der zwischen den beiden
Abschnitten freigelassen ist, aus denen der Außenkörper i besteht. Es genügt hierfür
ein Zwischenraum zwischen den beiden Abschnitten, die in nichtdichter Weise miteinander
verbunden werden.
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.In der Wand der rohrförmigen Stange 7 ist noch eine Leitung 31 ausgespart,
die den Zylinder 3- unmittelbar mit dem Teil der ringförmigen Leitung 15 verbindet,
der zwischen der Stopfbüchse 24 und dem Sitz 18 des Ventils r6 liegt.
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Sobald beim Betrieb Speisedruckluft in den Zylinder 2 über das Speiserohr
q. eingeführt -wird, ruft-der von dieser Luft auf das Ventil 16 ausgeübte Druck'
das Aufsetzen auf seinen Sitz-und damit die Öffnung des Ventils 17 hervor, das den
Zylinder 3 mit dem Auslaß verbindet, d. h. also der Zylinder 3 wird über die Kammer
2i, die Öffnung des Sitzes 19 des Ventils" das hierbei geöffnet wird, ,den Spalt
27, die Öffnung 28, den Raum 29 und den Schlitz 30 mit der Außenluft in Verbindung
gesetzt.
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Unter - diesen Voraussetzungen ruft die unter Druck stehende Speiseluft,
die im Zylinder 2 und auf den Kolben 5 wirkt, die Verschiebung des beweglichen Teiles
5, 6, 7 nach dem äußeren Kopf des großen Zylinders 3 hervor. Am Ende der Bewegung
trifft die vorstehende Feder 23 auf die Scheibe io, die in den Kopf des. Zylinders
3 eingelassen ist. Sie dämpft dabei den Anschlagstoß des beweglichen Teiles 5, 6,
7 und ruft das Aufsetzen des Ventils 17 auf seinen Sitz i9 und damit das Abheben
des Ventils 16 von seinem Sitz 18 hervor.
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'Unter der Schließwirkung des Ventils 17
-und derPÖffriungs-virkung
des-Ventils 16 voll-. führt der bewegliche -Teil 5, 6, 7 seine Rück wärtsbewegung.
Aus der Leitung 4 zuströmende Luft strömt nämlich unter dem .Speisedruck durch -den
Zylinder 2, die Kammer 20, die Oftnuilg-des Sitzes-1$ des Ventils 16, die. ringförmige
Leitung 15 -und die Leitung 31 in den Zylinder 3.. Während sie das Ventil 17 geschlossen
hält, ruft sie ein Wegschieben des Kolbens 6 vom Kopf seines Zylinders g 4ervor.-_-
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Da der Kolben 6 eine größereFläche hat als der KÖlhen 5, überschreitet
der gesamte auf den Kolben 6 wirkende Druck den Gesamtdruck, der auf `den Kolben
5 durch die Speiseluft ausgeübt wird.. Diese Speiseluft wirlzt ja dauernd im Zylinder
-q über das Speiserohr 4..
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Am- Ende der -Rückwärtsbewegung trifft die Feder 22 ,des-Ventils 16
auf den gegenüberliegenden Kopf des Zylinders 2 und ruft die Schließung des-Venbils.16
und damit die Öffnung ,des Ventils 17 hervor, worauf der Vorgang sich wiederholt.
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Am Ende jedes Weges des Kolbens 6 zur. Scheibe ro-liin dringt der
Umfangskranz dieser Scheibe in die ringförmige Aüsnehmung ein, die die Dichtung
-dieses Kolbens notgedrungen für ihre Wirkung haben muß. Dieser Kranz setzt den
toten Raum im Zylinder 3 auf ein . Mindestmaß herab. Eine entsprechende :Einrichtung
für- den Zylinder 2 und den Kolben 5`ist. nicht erforderlich, denn der Zylinder
-i steht ständig mit dem Speiserohr .4 für die Druckluft in- Verbindung, mithin
kann sich in diesem Zylinder ein toter Raum nicht ausbilden.` -Vorteilhaft wird
die Fläche des- Kolbens 6 doppelt so -gioß ausgeführt wie die Fläche des Kolbens
5,-- so daß *die vom beweglichen Teil 5, 6, @ auf den Zahnsektor 12 ausgeübte
Wirkung immer konstant bleibt bei beiden Bewegungsrichtungen :des beweglichen Teiles
5, 6, 7 Wenn die Zufuhr- an' Druckluft durch das Rohr 4 mit I-Iilfe-`eines Zweiwegehahnes
abgeschnitten wird, `der den Zylinder :2 in Verbi`ridung mit der Außenluft bringt,
kann die Einrichtung ,von- Hand betrieben- werden, indem man auf die Welle 13 einwirkt,
ohne irgendeinen Widerstand zu- treffen.
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Bei der in den Fig. 2 üild 3 *dargestellten Ausfühiungsform
gleiten die Kolben 5 und 6, die durch--die .rohrförmige Stange 7 verbunden sind,
in den Zylindern :i und 3 unter der Einwirkung der vom Rohr 4 über -einen Regelhahn
32 zugeführten Druckluft. Die Verteilung der 'Druckluft erfolgt mit Hilfe der Ventile
16 und 17, die durch- die Stange 14 gekuppelt sind. Am Ende der Wege des Kolbenpaares
5; 6, 1 legen sich die Ventile 1 6, -17 mit ihre n Federn2:2, 23 gegen die
Köpfe -der Zylinder. Hierdurch werden die Ventile verschoben, um den Durchfritf
der Luft,durch die Öffnungen 2o, 18 und 21,' 19, die Leitungen 15 und 31 und .die
Öffnung 28 zu steuern, die in den_Räum 29 zwischen den Kolben ausmündet.
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Die hin ' und her gehende Bewegung des Kolbenpaares 5, 6, 7 wird wieder
durch eine Zahnstange 1 r und den Zahnsektor 12 auf die Welle 13 -übertragen,- die
mit Hilfe von Lagern 34 und 35 (Fig. 3) in der Traghülse 33 in einer unteren Erweiterung
29' des Raumes 29 untergebracht ist. Auf das Ende 1_3' der Welle 13 ist der Wischer
43 aufgesetzt. Eine Rolle 36 auf einem feststehenden Zapfen 31
'sichert dieFührung
der rohrförmigen Stange 7. und der Kolben 5 und. 6. Sie nimmt dabei den Querdruck
auf; der unter Rückwirkung des Zahnsektors 12 entsteht.
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Der Auslaß der Luft, die im Motor gearbeitet 'hat, erfolgt bei diesem
Ausführungsbeispiel über die Welle"13, die zu dem Zweck mit wenigstens..einer Rinne
38 versehen ist. Diese Rinne öffnet sich an. dem Teil der Welle 13, 'der im -Raum
29' liegt, und läuft am Ende 13' der Welle aus. Auf diesem Ende i3', das sich außerhalb
des Fährzeuges befindet, sitzt der Wischer 43. Die Rinne 38 steht mit dem Raum 29'
über einen Zwischenraum 39 in Verbindung, der zwischen dem. Ende der Hülse 33 und
der Nabe des Zahnsektors z2 freigelassen ist. Das andere Ende der Welle 13 trägt
den Handgriff 40 für die Handsteuerung und ist dicht mit Hilfe der Packung 41 und
=des Lagers 42 eingebaut.
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Es empfiehlt sich, die Rinne 38 schrauben-, förmig verlaufen zu lassen,
wie auf der Zeichnung dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung erzielt man eine bessere
Verteilung .der Reibung der Gratstellen; die an den Rändern der Rinne in den die
Welle tragenden Lagern vorhanden sein können. Auch wird das Austreiben etwaiger
Eispfropfen, die sich durch das Kondensationswasser bilden können, das in-der@ausgeblasenen
Luft enthalten ist, erleichtert.
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Andererseits -ist es vorteilhaft, den Motor so einzubauen, daß der
Erweiterungsraum 29' des Außenkörpers 1 unten liegt und die Rinne 38 so verläuft,
daß ihr Beginn im Erweiterungsraüm 2 j ebenfalls nach unten gerichtet ist, wenn
sich der Wischer in der- Ruhelage befindet. Bei dieser Anordnung beginnt das Abfließen
des Kondensationswassers, sobald dieses in der Höhe der Eintrittsmündung der Rinne
38 ankommt. Man vermeidet auf diese Weise, däß das Wasser in das eigentliche Getrieli-e
eindringen kann. Um das Austreiben des Wassers zu beschleunigen, empfiehlt es' sich,
die Schraubensteigung- der Rinne dopgelt
so groß zu machen wie
die Länge des Wellenteiles, der im Innernr der I3üls.e 33 liegt.
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Die Lager 34, 35 werden vorteilhaft aus einem Stoff gemacht, der durch
das Kondensationswasser geschmiert wird. Man verwendet hierfür beispielsweise Lager
aus mit Kunstharz durchsetztem Tuch.
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Gegebenenfalls kann die Rinne auch in den Lagern 34 und 35 oder in
der Hülse 33 ausgespart werden. Auch kann die Ausströmleitung als in der Welle 13
ausgesparte Bohrung ausgeführt werden.
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Zweckmäßig wird der Zapfen 37 der Rolle 36, die das Kolbenpaar 5,
6, 7 führt und trägt, über den Außenkörper des Motors hinaus verlängert, - wie in
_ Fig. 3 dargestellt ist: Auf diese Weise wird ein Ansatz geschaffen, der zum Festlegen
des Motoraufbaues an der Anbringungsstelle herangezogen werden kann.
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Im Vergleich zu bekannten Einrichtungen, bei denen eine Stirnfläche
des beweglichen Differentialteiles dauernd dem Speisedruck ausgesetzt ist und die
Luftverteilung mit Hilfe eines Hilfskolbens durchgeführt wird, . bietet die Anordnung
den Vorteil einer größeren Einfachheit, Leichtigkeit und Wirtschaftlichkeit. Auch
gegenüber ähnlichen Einrichtungen, bei denen die Druckluft dauernd im Raum zwischen
beiden Differentialkolben wirkt und die Steuerung durch.ein Ventil erfolgt, das
beweglich in einen der Kolben eingesetzt ist und durch sein Auftreffen auf feststehende
Organe des Außenkörpers der Einrichtung gesteuert wird, erreicht man deli Vorteil,,
daß der ganze tote Raum in Wegfall kommt und daß die Anordnung viel gedrängter und
leichter ist. Die. Anordnung gestattet die Ausbildung, daß die Ventile, die in die
die Kolben kuppelnde Stange verlegt sind, den Durchmesser der Kolben und der Zylinder
herabsetzen. Man hat dazu noch den Vorteil, daß die übertragung zwischen dem beweglichen
Teil und dem von diesem gesteuerten Organ im Zwischenraum der Kolben untergebracht
werden kann, der nicht dicht abgeschlossen zu sein braucht.