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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.
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Pressure medium drive for setting tools
The invention relates to a pressure medium drive for actuating tools, in particular on fuel injection pumps for internal combustion engines of motor vehicles, with a control valve arranged at the operator's station and a working cylinder located at a great distance therefrom, with the actuating tool, whose piston is to be moved by a gaseous pressure medium from a pressure medium source is connected by a linkage, In known devices of this type, the outlet of the control valve is connected directly to the working cylinder by a line.
Any arbitrary change in the setting of the control valve therefore has a pressure-dependent effect directly on the drive piston of the actuating tool. Sensitive operation of the setting tool is possible - especially if the resistance of the setting tool changes, only with extreme care, which can usually not be expected from the operating personnel.
The present invention is based on the idea of avoiding this disadvantage and creating a linkage-free remote actuation with which a very specific path of the drive piston can be carried out by the control valve with every specific pressure change, so that the actuating tool itself can be moved precisely by the smallest adjustment paths. Therefore, according to the invention, the working chamber of the cylinder bypassing the control valve is connected directly to the pressure medium source by means of a pressure line and an auxiliary valve is provided in this pressure line, the actuator, z. B. piston or membrane, is directly connected to the control valve via a line and is connected to the drive piston for the actuating tool via a resilient member.
The drawing shows a pneumatic remote control as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, partly in section.
On an air reservoir labeled 1, which is kept at the same pressure by an air compressor coupled to the internal combustion engine of a vehicle (both machines are not shown) with the usual means (pressure regulator) during operation of the internal combustion engine, there is a step plate valve2 known from compressed air braking systems connected, which depending on the position of its step plate 3 sets a certain pressure in the connected line 4, which leads to a connection hole 5 of a two-part housing 7, 8.
The two housing parts 7 and 8 each have a recess 9 and 10 on the mutually facing sides. The recess 9 of the housing part 7 is connected to the connection channel 5, whereas a bore 11 leads from the recess 10 in the housing part 8 to the outside. An annular diaphragm 12 is inserted into the recess 9. This membrane has raised edges 13, 14, which are designed as sealing lips facing the space 9 and are supported in a known manner by helical springs. The middle section of the membrane is pushed onto a rod 15 that is axially displaceable in the two housing parts 7 and 8. A disk 19 resting on a shoulder 18 of the rod 15 supports the membrane 12 up to its outer edge, which is seated on a projection 20 running around the recess 10 in the lower housing part 8.
The rod 15 has a shoulder 22 above the seat of the membrane 12, which at the bottom of the recess 9 determines the upper end position of the rod. Above this shoulder, a sealing ring 24 is located in a groove 23 of the rod. A nut 25 for a spring plate 27 is screwed on the threaded end of the rod 15 at the top. The lower end of the rod 15 has a blind bore 28 and a transverse bore 30 located in the region of the recess 10 and below the shoulder 18. The on
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the lower end face 29 adjoining part of the rod 15 has a smaller diameter than the adjoining section guided in a bore 32 of the housing part 8, on which a sealing ring 34 is let into an annular groove 33. The bore 32 opens into a chamber 35 in the housing part 8.
This chamber is closed by a screw plug 38 provided with a sealing ring 37. A bore 39 opening laterally into the chamber 35 has a connection for a line 40 which is connected to the air container 1. Where the bore 32 opens into the chamber 35 is a narrow, annular housing projection 42. A spring 43 tends to press a valve disk 44 against the projection 42.
The housing part 7 has an extension 45, in the cylindrical bore 46 of which a sleeve-shaped working piston 47 is guided, which is sealed by a sleeve 49 pressed against the cylinder wall 46 with a spring 48, the sleeve being secured by an annular disk 50 and a snap ring 52 Working piston 47 is secured. In the interior of the working piston 47, a spring plate 53 rests on a snap ring 54. A spring 55 is clamped between the spring plates 27 and 53 and strives to hold the working piston 47 in the inner end position shown, which is determined by stops, not shown. A fork head 57 is screwed into the open end of the working piston, to which, for example, the schematically indicated control rod 58 of a fuel injection pump can be articulated.
The extension 45 carries a cover 60 from which the working piston 47 protrudes. The working chamber 62 below the piston 47/49 is connected to the section of the bore 32 adjoining the annular projection 42 by a channel 63 bypassing the recesses 9 and 10.
The drawing shows the remote control in its rest position, i. H. the line 4 is without pressure and the working space 62 is connected to the outside air via the channel 63, the blind hole 28, the transverse bore 30, the recess 10 and the outlet 11. The chamber 35 is closed off from the bore 32 by the valve disk 44. As soon as the step plate 3 of the control valve 2 is depressed, a pressure dependent on the position of the step plate occurs in the line 4 and the recess 9, which acts on the membrane 12 and moves the rod 15 in the direction of the valve disk 44. The rod 15 first rests with its edge 29 against the valve disk 44 and separates the bore 32 from the outside air.
The rod 15 then lifts the valve disk 44 from its seat 42 so that compressed air flows from the container 1 via the line 40, the chamber 35, the bore 32 and the channel 63 into the working chamber 62 and presses against the working piston 47 from below .
In the opposite direction, the resistance of the control rod 58 and the resistance of the preloaded spring 55 act on the working piston 47. If the resistance of the control rod 58 is small, the piston 47 moves upwards after a slight increase in pressure in the working chamber 62. The spring 55 is compressed until the correspondingly increased spring tension reaches the oppositely directed compressed air load on the membrane 12 of the rod 15. In accordance with the spring characteristic, there is a very specific spring travel and therefore also a very specific piston travel that can be calculated in advance. When the forces are balanced, the rod 15 goes up so far that the valve disk 44 lies on the seat 42, but the edge 29 of the rod 15 does not yet lift off the valve disk 44.
The middle position in the auxiliary valve is thus reached and the working space 62 of the drive cylinder 45 including the adjoining duct 63 is separated from both the compressed air supply chamber 35 and the outside air chamber 10. If the control rod 58 is to be displaced even more, the pressure in the recess 9 must be further increased by the control valve 2, so that the membrane 12 is pressed down a little again and the process already mentioned takes place again. With the device described it is thus possible, depending on the pressure increase from the control valve 2, to achieve a control path on the actuating rod 58 that corresponds to this pressure increase.
The control travel is always the same regardless of the resistance that acts on the piston 47 via the control rod, because it results from the spring travel when the spring 55 is compressed until the forces are balanced against the compressed air load on the diaphragm 12. Accordingly, the Pressures in the control chamber 9 of the auxiliary valve 29, 44, 42 and in the working chamber 62 of the drive cylinder 45 may be of different magnitudes depending on the resistance of the actuating tool. The control travel on the actuating tool depends on the characteristics of the spring 55.
The control according to the invention is dealt with in connection with the injection pump of an internal combustion engine in the exemplary embodiment. However, it is also important for other actuating systems, especially those where the smallest and precise paths are important, such as ship controls, clutches, etc. . like