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Saugluftmotor, vorzugsweise für Scheibenwischer von Kraftfahrzeugen
Diese Erfindung bezieht sich auf Luftmotoren mit hin und her gehendem Kolben bzw.
mit Schwingklappen, in denen ein Luftdruckgefälle durch ein von einem beweglichen
Teil des Motors betätigtes Umsteuerventil abwechselnd auf die entgegengesetzten
Seiten der Schwingklappen oder des hin und her gehenden Kolbens arbeitet.
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Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein für solche Motoren benutztes
Ventilgestänge.
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Der Luftmotor kann zum .Antrieb jeder dafür geeigneten Vorrichtung
benutzt werden. Das Ventilgestänge der Erfindung eignet sich aber speziell für die
Steuerung eines Motors zur Betätigung eines Scheibenwischers, gegebenenfalls mit
Scheibenwaschvorrichtung.
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Gemäß der Erfindung ist der Querschnitt der Öffnungen im Zylinder,
in dem der Kolben oder die Klappe durch ein abwechselnd beiderseitig aufgebrachtes
Druckgefälle gesteuert- wird, durch leichtes Verschieben des Umsteuerventils zu
verkleinern, so daß sich die Bewegung des Kolbens oder der Klappe kurz vor der Umsteuerung
verlangsamt. Dadurch wird eine Beschädigung oder Überbeanspruchung von Teilen des
Motors oder des Ventilgestänges auch bei größeren Geschwindigkeiten verringert.
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Zur Verlangsamung der Klappen- oder Kolbenbewegung gegen Ende des
Hubs kann das Umsteuerventil durch einen Regler in Form eines federbelasteten Hebels
betätigt werden, von dem ein Ende durch Stift und Nut mit der Kolbenstange verbunden
ist und das andere Ende nach dem Ventil hin gedreht wird. Der Regler bewegt sich
zwischen zwei einstellbaren Anschlägen, die bewirken, daß
er gegen
das Ende jedes Hubs zunächst das Ventil leicht verschiebt, den Durchgang teilweise
verschließt, durch den der Druck oder Sog mit einem Ende des Zylinders in Verbindung
steht, und dadurch die Klappen- oder Kolbengeschwindigkeit herabsetzt. Danach geht
der Reglerhebel durch eine Totpunktstellung, wodurch die Feder das Ventil schnell
in eine seiner Endstellungen einschnappen läßt, um das Druckgefälle umzusteuern.
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Das freie Ende des federbelasteten Betätigungshebels ist vorteilhafterweise
unmittelbar mittels eines Zapfens am Umsteuerventil angelenkt. Möglich ist es auch,
daß das freie Ende des Hebels sich um einen Stift dreht, der in eine vom Umsteuerventil
ausgehende Gabel eingreift und um den auch ein Ende eines Gliedes drehbar ist, dessen
anderes Ende um einen festen Punkt gedreht werden kann. Der Stift kann auch fest
auf dem freien Ende des Hebels sitzen; dann muß das mit ihm verbundene Zwischenglied
um einen Drehzapfen für das Ventil drehbar sein.
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Die Einstellbarkeit der Anschläge für den Betätigungshebel empfiehlt
sich deshalb, weil dadurch der Kolbenhub beliebig eingestellt werden kann. Damit
kann auch der Arbeitskreis eines Scheibenwischers eingestellt werden, der an den
Motor gemäß der Erfindung angeschlossen ist.
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Der Wischer muß mitunter an einer bestimmten Stelle außerhalb seiner
normalen Bewegung festgestellt werden; z. B. am Rand der Windschutzscheibe. Die
Erfindung schafft die Möglichkeit, ihn langsam in diese Ruhestellung zu bringen,
so daß er nicht hart gegen die Karosserie oder den Rahmen der Windschutzscheibe
schlägt, und die Feststelllage genau zu bestimmen.
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Zum Stillsetzen des Wischers ist ein handbetätigtes Regelventil vorgesehen,
durch das die Druck- oder Saugleitung an der einen Seite des Kolbens mit dem Zylinder
in Verbindung gebracht werden und das entgegengesetzte Ende des Zylinders zur Außenluft
hin geöffnet werden kann, während das Umkehrventil unwirksam gemacht ist, so daß
der Kolben nach einem längeren als dem normalen Arbeitshub stillgesetzt wird. Dabei
weist das Regelventil vorteilhafterweise einen Schlitz oder Durchlaß engeren Querschnitts
als der normale Durchgang des Antriebsmittels auf, so daß die Bewegung des Kolbens
vor seiner Stillsetzung verlangsamt wird. Dementsprechend kommt auch der Wischer
allmählich zur Ruhe.
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Für die Einstellung der Ruhestellung ist ein verstellbarer Anschlag
vorgesehen, der in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist und gegen den das Kolbenende
stößt, wenn der Kolben in Ruhestellung geht.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß -das Ventilgestänge
mit Vorrichtungen versehen ist, durch die der Scheibenwischer Flüssigkeit in den
Arbeitskreis des Wischers auf der Windschutzscheibe spritzt.
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Zur Betätigung des Scheibenwäschers wird das Umsteuerventil in eine
Stellung gebracht, in der die zur Saug-Druck-Leitung und zum Zylinder führenden
Schlitze abgesperrt werden und die Saug-Druck-Leitung an den Schutzscheibenwäscher
einer bekannten, membranbetätigten Art angeschlossen wird.
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In den Zeichnungen sind verschiedene erfindungsgemäße Ventilgestänge
als Beispiele dargestellt. Dabei ist Fig. i ein Längsschnitt durch die Mitte des
Motors mit dem Kolben in Ruhestellung, Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. i mit abgenommenen
Ventilkammerdeckeln, Fig. 3 eine Unterseitenansicht der Ventilkammergrundplatte,
Fig. q.. eine_ Ansicht von Fig. i, zum Teil im Querschnitt, Fig. 5, 6 und
7 je ein Teilquerschnitt mit dem Steuerungsventil in normaler Arbeitsstellung, in
Ruhestellung bzw. in der Lage zur Betätigung des Schutzscheibenwäschers, Fig. 8
ein Teillängsschnitt durch die Mitte des Motors und Fig. 9 ein Teilquerschnitt,
der eine abgeänderte Ausführung des Ventilgestänges zeigt, Fig. io eine perspektivische
Ansicht der Teile des Ventilgestänges aus Fig. 8 und 9; Fig. i i und 12 sind ähnliche
Schnitte wie Fig. 8 und 9 mit einer Abwandlung des Ventilgestänges; Fig. 13 ist
eine Unterseitenansicht der Ventilkammer des Motors aus Fig. ii und i2; Fig. 14
bis 16 sind ähnliche Ansichten wie Fig. 5, 6 und 7 mit dem Umsteuerventil in Arbeits-,
Ruhe-und Waschstellung.
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Der Motor besteht aus einer zylindrischen Kammer i mit einem auf einer
hohlen Kolbenstange 3 montierten Kolben 2, der auf einem in die Kammer i hineinragenden
Rohr q. gleitet. Eine Stopfbüchse 5 ist zwischen der Kolbenstange 3 und dem Rohr
q. angebracht und ein Verschlußring 6 in einer Nut im Kolbenumfang angeordnet. Ein
Kolbenstangenende ragt aus der Motorkammer i in eine Ventilkammer 7, die durch einen
luftdurchlässigen Filz oder Filter 8 mit der Außenluft in Verbindung steht. Ein
biegsames Kabel 9 geht durch das Rohr 3 in den Hohlkolben q.. Der Kabelkern io ist
durch eine Klemmschraube ii am Kolbenstangenende verankert. Die Hülle 12 des Kabels
ist mittels Klemmschraube 13 verankert, die in das aufgeweitete Ende des Rohrs q.
eingeschraubt wird.
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Die Grundplatte der Ventilkammer 7 enthält drei Schlitze 1q., 15 und
16, die gerade durch die Grundplatte hindurchgehen, sowie einen weiteren Schlitz
15' (Fig. ¢, 5 bis 7), der in direkter Verbindung mit einem zum Anschluß an die
Saugleitung geeigneten Nippel 17 steht. Die Schlitze 15 und 15' stehen normalerweise
durch ein Regelventil 32 in Verbindung. Ein Umkehrventil 18 in Blockform
mit einer Aussparung i9 an der Unterseite gleitet über die Schlitze 1q., 15, 16,
gegebenenfalls in Rollenlagern. Das Ventil wird durch eine leichte Feder 2o mit
der die Schlitze enthaltenden Fläche in Verbindung gehalten. Am Zapfen 21 im Ventilblock
18 ist ein Ende eines Stabes 22 drehbar gelagert,
dessen entgegengesetztes
Ende mit einer Nut versehen ist, in die ein Antriebsstift 23 an der Kolbenstange
3 eingreift. Der Stab 22 ist von einer Schraubenfeder umgeben, von der ein Ende
gegen den Stift 23 und das entgegengesetzte Ende gegen einen verbreiterten Kopf
25 an der Stange drückt. Zwei Anschläge 26 und 27, die durch Stellschrauben 28 eingestellt
werden, sind in der Grundplatte der Ventilkammer befestigt, und zwar j e einer an
jeder Seite des Kopfes 25. Die Bewegungen des Ventils 18 werden an jedem Ende durch
Anschläge 29 gedämpft, von denen jeder vorzugsweise in der Form eines ölgetränkten
Filzes ausgebildet ist, dessen Öl aus dem Filz 8 ergänzt werden kann. Nur einer
dieser Anschläge ist in Fig. 2 sichtbar.
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Wie bereits erwähnt, gehen die drei Schlitze 14, 15 und 16 durch die
Grundplatte der Ventilkammer hindurch und sind an der Unterseite der Grundplatte
offen. Zwei weitere Schlitze 30 und 31 stehen mit Leitungen in Verbindung,
die zu den entgegengesetzten Enden der Motorkammer i führen. Diese Schlitze gehen
aber nicht durch die Innenseite der Grundplatte hindurch. Ein Regelventil 32, das
durch Fernsteuerung oder Bowdenzug 33 betätigt wird, arbeitet mit sechs Schlitzen
14, 15, i5', 16, 30 und 31 und wird durch einen Gurt 34 an der Ventilbasis
gehalten.
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Das Regelventil hat die Form einer Platte, z. B. aus Gummi, mit sechs
Aussparungen an der Oberfläche, von denen die Aussparungen 35 und 4o an einem Ende
nach der Außenluft hin offen sind. Wenn das Steuerventil sich in der in Fig. 5 gezeigten
Stellung befindet, stehen die Schlitze 14 und 16 mit den entsprechenden Schlitzen
30 und 31 und so mit den entgegengesetzten Enden des Zylinders in Verbindung.
Die Schlitze 15 und 15' stehen auch untereinander in Verbindung. Damit steht der
Motor für normalen Betrieb bei voller Geschwindigkeit bereit.
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Im Betrieb steht der Sog durch die Schlitze 15 und 15' durch das Umsteuerventil
18 abwechselnd mit dem einen oder anderen der Schlitze 14 und 16 in Verbindung und
dadurch durch Schlitze 3o oder 3 i mit dem einen oder anderen Ende der Kammer i,
während der andere Schlitz 16 oder 14 nach der Außenluft hin geöffnet ist. Während
der Kolben nach einer Seite unter der Saugwirkung und nach der anderen Seite unter
atmosphärischem Druck arbeitet, wird die Stange 22 um den Drehzapfen 21 gedreht,
und der Kopf 25 stößt kurz vor Ende des Hubs gegen den einen oder anderen der Anschläge
26 oder 27, so daß die Stange gezwungen wird, sich um den Anschlag zu drehen. Dadurch
wird das Ventil 18 etwas bewegt und nimmt eine Stellung ein, in der die Ventilaussparung
ig den Schlitz 15 und den einen oder anderen der Schlitze 14 und 16 nicht ganz freilegt,
so daß die wirksame Ouerschnittsfläche der Schlitze etwas kleiner und die Geschwindigkeit
des Motors herabgesetzt wird. Nach dieser Herabsetzung der Geschwindigkeit geht
die Stange durch einen Totpunkt, und das Ventil 18 schnappt dann durch die Feder
24 und die Stange 22 in seine entgegengesetzte Endstellung, d. h. in eine Stellung,
in der die Anschlüsse der Schlitze 14 und 16 an den Ansaugschlitz 15 und an die
Außenluft umgekehrt angelegt worden sind. Durch Veränderung der Stellungen der Anschläge
26 und 27 kann der Hub des Motors und demnach auch der Arbeitskreis eines durch
den Motor betätigten Scheibenwischers eingestellt werden.
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Um die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors zu verringern, wird das Ventil
32 leicht durch den Bowdenzug 33 bewegt, so daß die Aussparungen darin die
Schlitze 14, 15, 16, 30 und 31 nicht ganz freilegen und die wirksame Fläche
der Schlitze verkleinert wird. Durch Ändern der Bewegungen des Steuerventils 32
kann jede gewünschte Herabsetzung der Geschwindigkeit erreicht werden.
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Um den Scheibenwischer stillzulegen, wird das Steuerventil 32 in die
in Fig. 6 gezeigte Lage gebracht, in der die Ansaugschlitze 15, 15' mit dem Schlitz
31 in Verbindung stehen, der durch eine beschränkte Ausweitung 36' der Aussparung
36 des Steuerventils zu einem Ende der Motorkammer führt. Der Schlitz 3o, der zum
entgegengesetzten Ende des Zylinders führt, steht dabei durch die Aussparung 35
der Spindel 32 mit der Außenluft in Verbindung, während die übrigen Schlitze durch
das Regelventil abgesperrt werden. Der Kolben bewegt sich demnach mit reduzierter
Geschwindigkeit und wird an einem Ende der Motorkammer in seiner Ruhestellung festgehalten,
nachdem er einen längeren als normalen Weg gemacht hat, da das Ventil 18 unwirksam
geworden ist.
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Um den Motor wieder anzulassen, wird das Regelventil 32 in seine in
Fig. 5 gezeigte normale Stellung zurückgeführt. Das Ende der Motorkammer, das durch
die Schlitze 30 und die Aussparung 35 mit der Außenluft in Verbindung stand,
wird dabei durch das Ventil 18 mit den Ansaugschlitzen 15, 15' in Verbindung gebracht
und das gegenüberliegende Ende der Motorkammer zur Außenluft hin durch die Schlitze
16 und 31 geÖffnet, so daß der Motor zu arbeiten beginnt.
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In der Ruhestellung stößt das Ende der Kolbenstange 3 gegen einen
einstellbaren Anschlag 41, der in das Ende der Ventilkammer eingeschraubt ist, so
daß bei Regulierung des Anschlags die Ruhestellung des Wischerflügels geändert werden
kann.
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Falls der Motor auch zur Betätigung eines Schutzscheibenwäschers verwendet
werden soll, wird die Grundplatte der Ventilkammer mit einem weiteren Schlitz 42
versehen, der sich an der Unterseite des Ventilgehäuses öffnet und mit einem Nippel
43 in Verbindung steht, der zum Anschluß an einen Schutzscheibenwäscher geeignet
ist. Um den Wäscher zu betätigen, wird das Steuerventil 32= in die in Fig. 7 gezeigte
Position gebracht vermittels einer Feder 44, die gegen einen Vorsprung 45 am Ventil
32 drückt, wenn das Ventil sich in Ruhestellung befindet.
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In dieser Stellung wird der Wäscherschlitz 42 mit dem Ansaugschlitz
15' durch die Aussparung 37 und durch eine Aussparung 15" verbunden, die sich vom
Schlitz aus erstreckt. Wenn das Regelventil entspannt wird, springt es in die Ruhestellung
zurück.
Wenn das Regelventil 32 in die Stellung gemäß Fig. 5 zurückgeführt wird,
kommt der Wäscher durch die Ventilaussparung 40 in Verbindung mit der Außenluft,
wodurch der Wäscher die Flüssigkeit wie üblich ausspritzt.
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Der in den Fig. 8 bis io dargestellte Motor gleicht dem früher beschriebenen,
mit der einzigen Ausnahme, daß das Umsteuerventil 18 durch eine über dem Mittelpunkt
liegende Hebelanordnung betätigt wird und das Ventil sich um einen feststehenden
Drehzapfen dreht, anstatt eine Hinundherbewegung zu machen.
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Gemäß Fig. 8 bis io arbeitet das Ventil 18 wie vorher mit drei Schlitzen
14, 15 und 16 und wird durch einen Stift 23 betätigt, der an dem Kolben 3 befestigt
ist und in eine Nut 46 in der Stange 22 eingreift. Die Feder 24 umspannt die Stange
und drückt an einem Ende gegen den Stift 23 und am gegenüberliegenden Ende gegen
den Kopf 25. Anstatt wie in dem vorherigen Beispiel direkt mit dem Ventil verbunden
zu sein, ist die Stange 22 drehbar um einen Stift 47 montiert, der in eine vom Ventil
18 ausgehende Gabel 48 eingreift. Drehbar um den Stift 47 ist auch ein Glied 49,
von dem das andere Ende an einem feststehenden Drehzapfen 5o befestigt ist, wobei
ein Wäscher 51 zwischen dem Glied und dem Gehäuse, in das der Drehzapfen eingeschraubt
ist, eingeschaltet ist. Das Ventil 18 kann um den Drehzapfen 52 pendeln, der ebenfalls
in dem Gehäuse befestigt ist.
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Im Betrieb bewegt beim Hinundhergang des Kolbens der Stift 23 die
Stange 22, bis der Kopf 25 gegen den einen oder andern der einstellbaren Anschläge
26 oder 27 stößt. Dadurch wird das Ventil 18 leicht gedreht, so daß die Schlitze
14 und 16 teilweise geschlossen werden und der Motor langsamer arbeitet. Danach
wird, sobald die Stange 22 und das Glied 49 eine Totpunktstellung passiert haben,
das Ventil durch die Feder 24 in die gegenüberliegende Position gebracht, in der
es den Mittelschlitz 15 an die Schlitze 14 und 16 anschließt, die zum entgegengesetzten
Ende des Zylinders führen, wobei der Schlitz 16 oder 14 zur .Außenluft hin geöffnet
wird. Die Arbeit gleicht der in früheren Abhandlungen beschriebenen, aber das Ventil
steht nicht unter Druck. Ein Regelventil, das dem früher beschriebenen gleicht,
ist ebenfalls vorgesehen.
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In dem Motor gemäß Fig.8 bis io steht der Schlitz 15 in direkter Verbindung
mit der Ansaugleitung, der Schlitz 15' der Fig. i bis 7 ist weggelassen worden.
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Der Motor nach Fig. i i bis 14 gleicht wiederum den früher beschriebenen.
Der Hauptunterschied liegt in dem Ventilbetätigungsmechanismus, für den eine Zugfeder
statt einer Druckfeder benutzt wird, um das Ventil einschnappen zu lassen. Außerdem
besteht das Regelventil statt der Gleitplatte in der früher beschriebenen Konstruktion
aus einem rotierenden Ventilteller.
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Gemäß Fig. i i bis 14 wird das Ventil 18 wiederum durch die Kolbenstange
3 vermittels eines Stiftes 23 betätigt, der in eine Nut 46 in der Stange 22 eingreift.
Die Stange 22 ist drehbar um einen Stift 53 gelagert, welcher in eine vom Ventil
18 ausgehende Gabel eingreift, die sich ihrerseits um einen feststehenden Stift
65 dreht und durch eine leichte Feststellfeder 66 in Stellung gehalten wird. Der
Stift 53 ist an einem Glied 67 befestigt, das sich um den Stift 65 dreht. Eine Zugfeder
68 ist an einer Seite an den Stift 23 und an dem gegenüberliegenden Ende an den
Stift 53 angeschlossen. Wie in den vorherigen Konstruktionen hat die Stange 22 an
einem Ende einen vergrößerten Kopf 25, der sich zwischen zwei einstellbaren Anschlägen
26 und 27 bewegt. Im Betrieb berührt beim Hinundhergang des Kolbens der Kopf 25
zuerst einen der Anschläge 26 oder 27 und bewegt dabei leicht das Ventil, so daß
der Schlitz 15 und einer der Schlitze 14 und 16 teilweise geschlossen werden und
die Bewegung des Kolbens verlangsamt wird. Nachdem die Stange 22 eine Totpunktstellung
passiert hat, springt sie vermittels der Feder 68 in die entgegengesetzte Lage,
und das Ventil 18 wird um seinen Drehzapfen 65 gedreht, um so das auf den Kolben
wirkende Druckgefälle umzusteuern.
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Das Regelventil 54 gleicht dem Regelventil 32
mit der Ausnahme,
daß es, statt in der Längsrichtung verstellbar zu sein, drehbar angeordnet ist.
Es besteht aus einem Teller, der in einer seiner Flächen zwei Aussparungen 55 und
56 der gezeigten Form sowie eine weitere Aussparung 57 hat, die am Tellerrand offen
ist.
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In der in Fig. 14 dargestellten Normalstellung stehen die beiden Schlitze
14 und 16 durch die Aussparungen 55 bzw. 56 mit den Schlitzen 3o und 31 in Verbindung,
die zu den entgegengesetzt liegenden Enden des Zylinders führen. Dadurch wird die
mit dem Schlitz 15 in Verbindung stehende Saugleitung durch das Ventil 18 abwechselnd
mit den entgegengesetzten Enden des Zylinders verbunden, während das andere Ende
des Zylinders nach der Außenluft hin geöffnet wird. Um den Kolben stillzusetzen,
wird das Ventil in die in Fig. 15 gezeigte Stellung gedreht, in welcher der Schlitz
3o, der zu einem Ende des Zylinders führt, durch die Aussparung 55 im Steuerungsventil
und die Nut 58 in der Grundplatte der Ventilkammer mit der Atmosphäre und der Ansaugschlitz
15 durch die Aussparung 56 mit dem Schlitz 31, der zum entgegengesetzten Ende des
Zylinders führt, in Verbindung gebracht wird. Die beiden Schlitze 14 und 16 werden
durch das Ventil abgesperrt, so daß der Saugdruck nur auf ein Ende des Zylinders
wirken kann und der Kolben dadurch an einem Ende des Zylinders zur Ruhe kommt, da
er infolge des verengten Saugdruckdurchgangs verlangsamt wird.
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Um den Schutzscheibenwäscher zu betätigen, wird das Steuerungsventil
in die in Fig. 16 gezeigte Position gebracht. In dieser Lage kommt der Wäscherschlitz
42 in Verbindung mit der Saugleitung durch die Ventilaussparung 56, wobei die Schlitze
14 und 16 geschlossen werden. Um den Wäscher zu betätigen, wird das Ventil aus der
Stellung gemäß Fig. 16 in die in Fig. 14 gezeichnete Stellung zurückgedreht, wodurch
der Wäscherschlitz
14 durch die Aussparung 57 nach der Außenluft
hin geöffnet und die Flüssigkeit durch den Wäscher auf die Scheibe gespritzt wird.