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Die Erfindung betrifft einen kraftbetätigten hydraulischen Druckgeber
mit einer Druckluft-Servoeinrichtung, insbesondere für die hydraulische Betätigung
von Kraftfahrzeugkupplungen, mit einem mit einem Betätigungsglied gekoppelten, längsverschieblichen
Stößel, der bei seiner Verschiebung eine Volumenänderung in einem Hydraulikzylinder
bewirkt, einem mit einer den Stößel umgebenden, bei ihrer Verschiebung ebenfalls
eine Volumenänderung im Hydraulikzylinder bewirkenden Hülse gekoppelten Druckluftkolben
und einem vom Stößel und von der Hülse entsprechend deren relativer Lage zueinander
gesteuerten Doppelventil, welches die Druckbeaufschlagung des Druckluftkolbens überwacht.
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Es sind bereits hydraulische Druckgeber mit nur einem Hydraulikkolben
bekannt. Der Hydraulikkolben ist dabei mit dem Servokolben verbunden, und das Betätigungsglied
steuert bei seinen Bewegungen lediglich die Druckbeaufschlagung des Servokolbens.
Nur bei Ausfall der Servokraft wird der Hydraulikkolben mechanisch mit dem Betätigungsglied
gekoppelt. Dies hat zur Folge, daß lediglich der den Servokolben beaufschlagende
Hilfsdruck, nicht aber der Hydraulikdruck selbst zur Rückmeldung der Tätigkeit des
Druckgebers mittels eines anwachsenden, das Betätigungsglied in Betätigungsrichtung
hemmenden Widerstandes herangezogen werden kann. Es hat sich erwiesen, daß durch
diese Art der Rückmeldung infolge der im Druckgeber vorhandenen Widerstände und
Hysteresen nur eine verhältnismäßig grobe und ; am Bedienungsglied nur mangelhaft
fühlbare Steuerung des hydraulischen Druckes möglich ist.
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Zum Beheben dieses den vorstehend beschriebenen Druckgebern prinzipiell
anhaftenden Mangels sind bereits Druckgeber gemäß den eingangs angegebenen Merkmalen
bekannt geworden. Diese Druckgeber beinhalten einen kleinen, ständig mechanisch
mit dem Betätigungsglied verbundenen HydrauIikkolben und einen ringförmig um diesen
angeordneten und mit dem Servokolben verbundenen, weiteren Hydraulikkolben. Bei
dieser Anordnung kann also der hydraulische Druck über den erstgenannten Hydraulikkolben
unmittelbar auf das Betätigungsglied zurückwirken. Damit ist die Voraussetzung für
eine feinfühlige Einstellung des hydraulischen Drukkes erfüllt.
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Bei den bisher bekannten Bauarten derartiger Druckgeber konnte die
Ventileinrichtung für die Überwachung des den Servokolben beaufschlagenden Druckes
nur derart angeordnet werden, daß zu ; ihrem Ausbau der ganze Druckgeber zerlegt
werden mußte. Bei einer Bauart dieser Druckgeber befinden sich beispielsweise die
Dichtflächen der als Kolbenschieber ausgebildeten Ventileinrichtung am Stößel, am
Gehäusedeckel und an einem mit dem Servokolben starr verbundenen Kolbenstangenrohr,
so daß zur Überholung dieser Dichtflächen alle genannten Teile demontiert werden
müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Druckgeber
der eingangs genannten Art zu schaffen, der es einerseits erlaubt, die Ventileinrichtung
in der für Druckgeber der einfachen Bauart bereits bekannten für Wartungsarbeiten
vorteilhaften Art anzuordnen und der andererseits die den vorstehend beschriebenen
Druckgebern mit zwei Hydraulikkolben eigene genaue und am Bedienungsglied gut fühlbare
Steuerung des hydraulischen Druckes aufweist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung
dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Stößel einen auf der Seite des
Betätigungsgliedes durch einen abnehmbaren Deckel druckdicht verschlossenen Hohlraum
aufweist, der ständig mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht und in welchem
in ebenfalls an sich bekannter Weise ein federbelasteter Doppeldichtkegel angeordnet
ist, dessen radial äußere Dichtfläche zusammen mit einem von der Innenwand des Hohlraumes
vorspringenden Ventilsitz ein sich entgegen der Betätigungsrichtung öffnendes Einlaßventil
zu einem ständig mit einem in Betätigungsrichtung vom Druckluftkolben begrenzten
Zylinderraum in Verbindung stehenden Zwischenraum bildet und dessen radial innere
Dichtfläche zusammen mit einem Ventilsitz, der sich an einem an der Wandung des
Zwischenraumes abgedichtet verschieblich geführten Teil befindet, ein die Verbindung
vom Zwischenraum zu einem über Querbohrungen im Stößel und in der Hülse ständig
mit Atmosphärendruck beaufschlagten, sich an den Zwischenraum anschließenden Entlüftungsraum
überwachendes Ausiaßventil bildet, wobei die Querbohrungen im Stößel von in dessen
Achsrichtung die Summe der öffnungshubweiten des Ein- und des Auslaßventils übersteigendes
Spiel aufweisenden Mitnehmern durchragt sind, welcher die Hülse spielfrei mit dem
den Ventilsitz des Auslaßventils aufweisenden Teil verbinden.
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Um auch die Ventilsitze des Doppelventils leicht zugänglich anzuordnen,
kann der Druckgeber nach der weiteren Erfindung derart ausgebildet sein, daß der
Ventilsitz des Einlaßventils an einem durch eine sich gegen den Deckel abstützende
Feder dicht gegen eine Anschlagfläche im Stößel gedrückten Ring angeordnet ist und/oder
daß die Mitnehmer durch einen zur Achsrichtung des Stößels senkrechten Stift gebildet
sind, der Starr in die Hülse eingesetzt ist und an welchen das den Ventilsitz des
Auslaßventils aufweisende Teil in Betätigungsrichtung durch eine Feder angedrückt
ist.
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Weiterhin kann nach der Erfindung der Stößel eine vom Druck der Druckluftquelle
in Wirkungsrichtung eines Schließens des Einlaßventils beaufschlagte Kolbenfläche
aufweisen. Hierdurch läßt sich durch Einsparung einer besonderen Rückholfeder die
Baulänge des Druckgebers sehr klein halten.
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Um die Stellung des Betätigungsgliedes im unbetätigten Zustand und/oder
das Volumen der bei einer Betätigung aus dem Hydraulikzylinder zu verdrängenden
Flüssigkeit und damit den abzugebenden Druck einstellen zu können, kann nach der
weiteren Erfindung das Betätigungsglied über ein in seiner Länge einstellbares Zwischenglied
mit dem Stößel gekoppelt sein und es können einstellbare Anschläge vorgesehen sein,
an welchen das Betätigungsglied in seiner unbetätigten und in seiner betätigten
Stellung anschlägt.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Druckgeber
im Schnitt dargestellt. In einem Gehäuse 1, das beispielsweise am Fahrzeugboden
zu befestigen ist, ist ein Druckluftkolben 3 angeordnet, der eine nach abwärts ragende
Hülse 5 trägt. Die Hülse 5 ragt abgedichtet verschieblich in einen Hydraulikzylinder
7, an welchen über einen Rohranschluß 9 eine zu einem beispielsweise eine Kraftfahrzeugkupplung
mechanisch betätigenden Arbeitszylinder führende, nicht dargestellte Druckleitung
angeschlossen ist. Eine das untere Ende der
Hülse 5 bildende Manschette
11 befindet sich mit ihrer Dichtlippe in der oberen Stellung des Druckluftkolbens
3 dicht oberhalb der Einmündung 13 eines mit einem nicht dargestellten
Hydraulik-Vorratsbehälter in Verbindung stehenden Rohranschlusses 15 in den Hydraulikzylinder
7. Die Hülse 5 ist abgedichtet verschieblich von einem ebenfalls in
den Hydraulikzylinder 7 ragenden Stößel 17 durchsetzt. Oberhalb des Druckluftkolbens
3 ist der Stößel 17
an zwei Dichtstellen 19 und 21, die einen
den maximalen Hub des Stößels 17 übersteigenden Abstand zueinander haben
und von welchen die obere Dichtstelle 19 zur Bildung einer Kolbenfläche
23 einen größeren Durchmesser als die untere Dichtstelle 21
aufweist,
im Gehäuse 1 verschieblich geführt. Der von den Dichtstellen 19 und
21 sowie dem Stößel 17
und dem Gehäuse 1 begrenzte Ringspalt
25 ist über einen Luftführungskanal 27 mit einem im Gehäuse
1
befindlichen Rohranschluß 29 verbunden, an welchen eine zu einer nicht dargestellten
Druckluftquelle führende Rohrleitung anzuschließen ist. Vom Ringspalt 25 führt eine
Querbohrung 31 zu einem im Stößel 17 angeordneten Hohlraum 33, der auf seiner Oberseite
durch einen in den Stößel 17 eingesetzten, leicht abnehmbaren Deckel
35 dicht verschlossen ist. Im Hohlraum 33 befindet sich ein Doppeldichtkegel
37, der von einer sich gegen den Deckel 35 abstützenden Feder 39 mit
seiner radial äußeren Dichtfläche gegen einen Ventilsitz 41 gedrückt wird
und zusammen mit diesem ein Einlaßventil 37, 41 bildet. Der Ventilsitz
41 befindet sich an einem Ring 43, der von einer sich ebenfalls gegen
den Deckel 35 abstützenden Feder 45 unter Zwischenlage eines Dichtringes
gegen eine ringförmige Anschlagfläche 47 im Stößel 17 angedrückt wird.
Das Einlaßventil 37,41 überwacht die Verbindung des Hohlraumes 33 mit einem Zwischenraum
49, der über eine in einen Ringspalt 51 mündende Querbohrung 53 ständig mit einem
den Druckluftkolben 3 auf seiner Oberseite beaufschlagenden Zylinderraum
55 in Verbindung steht. Der Ringspalt 51 ist von der Dichtstelle
21 und von einer zwischen der Hülse 5 und dem Stößel 17 angeordneten
Dichtung 57 begrenzt. An der Wandung des Zwischenraumes 49 ist abgedichtet
verschieblich ein einen Ventilsitz 59 aufweisenden Teil 60 geführt, wobei der Ventilsitz
59 mit der radial inneren Dichtfläche des Doppeldichtkegels 37 ein die Verbindung
des Zwischenraumes 49 mit einem Entlüftungsraum 61 überwachendes Auslaßventil
37, 59 bildet. In der Höhe des Entlüftungsraumes 61 ist der
Stößel 17 mit einer weiten Querbohrung 63 versehen, die mit einem die Summe
der öffnungshubweiten des Ein- und des Auslaßventils 37, 41 und 37, 59 übersteigenden
Spiel von einem in die Hülse 5 senkrecht zu deren Längsrichtung starr eingesetzten
Stift 65 durchragt ist. Das den Ventilsitz 59 aufweisende Teil 60 wird durch
eine sich gegen den Ring 43 abstützende Feder 67
mit seinem unteren
Ende gegen den den Entlüftungsraum 61 durchragenden Stift 65 angedrückt. Die Querbohrung
63 mündet in einem Ringspalt 69 zwischen dem Stößel 17 und der Hülse 5, der von
der Dichtung 57 und einer weiteren Dichtung 71 begrenzt ist und der
über eine Querbohrung 73 in der Hülse 5 mit einem die Unterseite des
Druckluftkolbens 3 beaufschlagenden, über ein Filter 75 ständig mit der Atmosphäre
in Verbindung stehenden Raum 77 verbunden ist. Im Raum 77 befindet sich eine den
Druckluftkolben 3 belastende Feder 79. Zwischen den Stößel 17 und die Hülse
5 ist eine durch Absätze gebildete, in Betätigungsrichtung wirksame und ein
das Spiel des Stiftes 65 in der Querbohrung 63 geringfügig unterschreitendes
Spiel aufweisende Anschlagkupplung 80 eingeschaltet. Der Deckel
35 weist auf seiner Oberseite eine Ausnehmung auf, in welcher ein aus zwei
ineinander gesteckten Teilen bestehender Stift 81 aufsteht. Die Länge des
Stiftes 81 ist durch die Anzahl von zwischen seine beiden Teile eingelegten
Scheiben 83 einstellbar. Das obere Ende des Stiftes 81 liegt in einer
entsprechenden Ausnehmung an der Unterseite einer Trittplatte 85 an, die
über Lagerböcke 87 und einen Querbolzen 89 schwenkbar am Gehäuse
1 angelenkt ist. Am Gehäuse 1 sind zwei durch Verschraubungen in ihrer
Höhe einstellbare Anschläge 91 und 93 angeordnet, an welchen die Trittplatte
85 in ihren Endlagen bei unbetätigtem bzw. betätigtem Druckgeber anliegt.
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Im unbetätigten Zustand nehmen die Teile des Druckgebers die dargestellten
Lagen ein. Die Trittplatte 85 liegt am Anschlag 91 an und hält über
den Stift 81 den auf der Kolbenfläche 23 vom Druck der den Hohlraum
33 druckbeaufschlagenden Druckluftquelle belasteten Stößel 17 in der
oberen Endlage. Die Feder 79 hält den Dnickluftkolben 3 in der oberen, dargestellten
Endlage. Das Einlaßventil37, 41 ist geschlossen und das Auslaßventil
37, 59 ist geöffnet, so daß der Zylinderraum 55 über die Querbohrung
53, den Zwischenraum 49, das Auslaßventil 37, 59, den Entlüftungsraum
61, die Querbohrungen 63 und 73, den Raum 77 und das Filter 75 in die Atmosphäre
entlüftet ist. Die Manschette 11 gibt die Einmündung 13 frei und der
Hydraulikvorratsbehälter steht mit dem Hydraulikzylinder 7 in Verbindung,
so daß dieser ganz mit Flüssigkeit gefüllt bleibt.
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Zum Betätigen wird die Trittplatte 85 durch Niederdrücken um
den Querbolzen 89 gedreht, bis sie am Anschlag 93 anliegt. Während
des Niederdrükkens wird über den Stift 81 der Stößel 17 abwärts bewegt.
Zu Beginn dieser Bewegung wird der Doppeldichtkegel 37 mitgenommen, bis sich
das Auslaßventil 37,59 schließt und sodann, da der Doppeldichtkegel 37 durch
den Druckluftkolben 3 und den Stift 65 in seiner augenblicklichen Höhenlage
gehalten wird, das Einlaßventil 37,41 öffnet. Aus dem Hohlraum 33 strömt
Druckluft durch den Zwischenraum 49 und die Querbohrung 53 in den
Zylinderraum 55 ein, so daß der Druckluftkolben 3 und damit auch wieder der Doppeldichtkegel
37 alsbald entgegen der Kraft der Feder 79 abgesenkt werden. Dabei überschleift
die Manschette 11 die Einmündung 13 und aus dem Hydraulikzylinder 7 wird
unter Druckaufbau Flüssigkeit durch den Rohranschluß 9
beispielsweise zum
Betätigen der Kraftfahrzeugkupplung verdrängt. Die Absenkgeschwindigkeit des Druckluftkolbens
3 entspricht, da die Anordnung des Ein- und des Auslaßventils 37, 41 und
37, 59 eine Nachlaufsteuerung bewirkt, derjenigen des Stößels 17.
Der anwachsende, auf die untere Stirnfläche des Stößels 17 einwirkende Druck im
Hydraulikzylinder 7 gibt der die Trittplatte bewegenden Person einen Gefühlseindruck
von der Betätigung. Beim Erreichen der voll betätigten Stellung, wenn die Trittplatte
85
am Anschlag 93 anschlägt und der Stößel 17 seine tiefste Lage erreicht
hat, wird der Druckluftkolben 3
in eine Stellung eingesteuert, in welcher
das Ein- und Auslaßventil 37, 41 und 37, 59 geschlossen sind.
Beim
nachfolgenden Freigeben der Trittplatte 85 drückt der auf die Kolbenfläche 23 einwirkende,
pneumatische Druck zusammen mit dem Druck im Hydraulikzylinder 7 den Stößel 17 in
die dargestellte Stellung zurück. Dabei wird das Auslaßventil 37,59
geöffnet,
der Zylinderraum 55 in die Atmosphäre entlüftet und der Druckluftkolben 3 durch
die Kraft der Feder 79 ebenfalls in die dargestellte Lage zurückgebracht. Durch
den Rohranschluß 9 wird währenddessen die vorangehend verdrängte Flüssigkeit wieder
in den Hydraulikzylinder 7 aufgenommen. Sobald alle Teile in die dargestellten Lagen
zurückgekehrt sind, kann durch die Einmündung 13 eventuell verlorengegangene Flüssigkeit
ersetzt werden.
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Bei einem Ausfall der Druckluftquelle kommt beim Absenken des Stößels
17 die Anschlagkupplung 80 zum Eingriff, so daß die Hülse 5 vom Stößel 17 mitgenommen
und ebenfalls abgesenkt wird. Zum Niederdrücken der Trittplatte 85 ist in diesem
Fall allerdings ein beträchtlicher Kraftaufwand erforderlich, da hierbei auch der
auf die untere Stirnfläche der Hülse 5 einwirkende, hydraulische Druck überwunden
werden muß.
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Durch Verändern der Höhenlage der Anschläge 91 und 93 sowie der Länge
des Stiftes 81 kann die Lage der Trittplatte 85 in ihren Endstellungen und die beim
Betätigen aus dem Hydraulikzylinder 7 zu verdrängende Flüssigkeitsmenge eingestellt
werden.
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Falls am Ein- oder Auslaßventil 37,41 oder 37,59
ein Schaden
auftritt, so kann nach einem Herausziehen des Querbolzens 89 und Abheben der Trittplatte
85 der Deckel 35 vom Stößel 17 abgenommen werden. Der Doppeldichtkegel 37, der Ring
43 und das Teil 60 können dann aus dem Stößel 17 ohne völlige Demontage
des Druckgebers herausgenommen und nachgearbeitet oder ersetzt werden.