DE1927945C3

DE1927945C3 - Pneumatische Setzvorrichtung

Info

Publication number: DE1927945C3
Application number: DE19691927945
Authority: DE
Inventors: David Leamington Spa Warwickshire Parsons (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1968-06-04
Filing date: 1969-05-31
Publication date: 1980-09-04
Also published as: DE6921996U; DE1927945A1; GB1221452A; DE1927945B2

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Servovorrichtung mit einem Gehäuse, welches innen durch eine starre Trennwand in zwei Räume unterteilt ist, von denen jeder durch eine bewegliche Wand in zwc Kammern unterteilt ist, wobei die beweglichen Wände durch eine rohrförmige Einrichtung so miteinander verbunden sind, daß Luftdruckdifferenzen zwischen den beiden Kammern eines jeden Raumes eine Schubkraft auf ein das Ausgangsglied bildendes Schubbauteil ausüben, weiterhin mit einer Quelle niedrigen Luftdrucks, insbesondere einer Vakuumquelle, deren Druck in der unbetätigten Stellung der Servovorrichtung in allen Kammern vorhanden ist, ferner mit einem im Gehäuse angeordneten Doppelsitzventil auf der dem

ίο Ausgang des Schubbauteils entgegengesetzten Gehäuseseite, wobei durch Betätigen des Doppelsitzventils die ihm zugewandte Kammer jedes Raumes mit einer Lieferquelle für höheren Luftdruck verbunden wird und die beiden anderen Kammern unter dem niedrigen

'S Druck verbleiben, außerdem mit einer elastisch verformbaren, mechanischen Verbindungseinrichtung, die die Schubkraft von der dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand auf das Schubbauteil überträgt, sowie mit einem innerhalb dieser bewegli chen Wand gleitend gelagerten Reaktionskolben, der zum einen als Teil des Doppelsitzventils den für die Zuführung des höheren Luftdrucks dienenden Ventilsitz trägt und der zum anderen mit der elastisch verformbaren Verbindungseinrichtung so zusammen wirkt, daß auf ihn eine am Betätigungsglied des Doppelsitzventils fühlbare Reaktionskraft vom Schubbauteil übertragen wird.

Der Nachteil einer derartigen durch die US-PS 32 89 547 bekannten pneumatischen Servovorrichtung ist in der raumaufwendigen Ausbildung und Anordnung der Mittel zur Steuerung und Führung der Luft zu sehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servovorrichtung der eingangs genannten Art so zu

verbessern, daß die Mittel zur Steuerung und Führung der Luft raumsparender ausgebildet und angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die rohrförmige Einrichtung ein äußeres und konzentrisch dazu ein inneres Rohr aufweist, daß der Ringraum zwischen dem inneren und äußeren Rohr die beiden mit dem höheren Luftdruck beaufschlagbaren Kammern verbindet, während das innere Rohr die Verbindung für den niedrigen Luftdruck der beiden anderen Kammern herstellt, daß das innere Rohr unmittelbar an der dem Ausgang des Schubbauteils benachbarten beweglichen Wand und das äußere Rohr unmittelbar an der anderen, dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand befestigt ist und daß das äußere Rohr relativ zum inneren Rohr beweglich ist.

Ό·ύ erfindungsgemäße Servovorrichtung zeichnet sich gegenüber bekannten Servomotoren durch eine wesentlich einfachere und kompaktere Bauweise aus, die durch eine zentrale Anordnung der Luftführungskanäle um die durch das Schubbauteil und das Betäti- gungsglied gebildete Hauptachse erreicht wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung trägt das innere Rohr eine Platte als Teil der elastisch verformbaren Verbindungseinrichtung, wobei die Platte über einen elastisch verformbaren Ring mit einer am Reaktionskolben sich abstützenden Hebeleinrichtung zusammenwirkt und ist die Hebeleinrichtung an der dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand angelenkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachste-

hend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Servovorrichtung weist ein Gehäuse auf, das aus zwei becherförmigen Gehäuseteilen 10, 11 mit unterschiedlichen Tiefen zusammengeselzt ist. Die öffnun-

gen der Gehäuseteile 10, 11, die beispielsweise als Metall-Preßteile hergestellt sind, sind durch Ringflansche 12, 13 eingefaßt, zwischen welchen ein drittes becherförmiges, vorzugsweise als Metall-Preßteil gefertigtes Gehäusebauteil 14 mit einem Ringflansch 15 an seinem offenen Ende gehalten ist, wobei das Gehäusebauteil 14 in den tieferen Gehäuseteil 10 hineinragt

Der Boden 20 des Gehäusebauteils 14 bildet eine Trennwand, die das Gehäuseinnere in zwei Räume aufteilt, von denen jeder durch eine bewegliche Wand 16 bzw. 17 in zwei Kammern 24,25 und 26,27 unterteilt ist An den beweglichen Wänden 16,17 ist jeweils eine elastische Membran 18 und 19 angeordnet, die an ihrem Außenumfang Wülste 21 und 22 aufweist Die beiden elastischen Membranen 18 und 19 sind an ihrer gemeinsamen Stoßstelle durch den Ringflansch 15 des Gehäusebauteils 14 getrennt und werden durch die Ringflansche 12,13 der beiden anderen Gehäusebauteile 10,11 zusammengehalten, die wiederum durch einen Klemmring 23 gegeneinander verspannt sind.

Die Membran 19 liegt mit einem an ihrem Innenumfang angeordneten Wulst 28 an dem Winkel an, der zwischen einer zylindrischen Oberfläche 29 und einer tellerförmigen Oberfläche 31 der beweglichen Wand 17 gebildet ist Die bewegliche Wand 17 weist einen zylindrischen Ansatz 32 auf, der konzentrisch zur Gehäuselängsachse angeordnet ist und sich durch eine öffnung im Boden des Gehäuseteils 11 erstreckt Der Ansatz 32 der beweglichen Wand 17 ist durch einen Lagerring 33 in der Bodenöffnung des Gehäuseteils 11 abgestützt und gegen diesen durch einen Dichtungsring 33a abgedichtet, der durch den Lagerring 33 gehalten ist und das Eindringen atmosphärischer Luft in die mit höherem Luftdruck beaufschlagte Kammer 27 des Gehäuses verhindert

Die bewegliche Wand 17 weist eine zur Gehäuselängsachse konzentrische Aussparung 34 auf, die dem Boden 20 des Gehäusebauteils 14 zugewandt ist. An der beweglichen Wand 17 ist ein äußeres Rohr 35 mittels eines Flansches 36 befestigt das die Aussparung 34 umschließt konzentrisch zur Gehäuselängsachse angeordnet ist und sich durch eine zentrale öffnung im Boden 20 des Gehäusebauteils 14 erstreckt Ein Dichtungsring 37 dient zur Abdichtung des äußeren Rohres 35 im Boden 20.

Im äußeren Rohr 35 ist konzentrisch zu diesem ein inneres Rohr 38 angeordnet derart daß zwischen Außen- und Innenrohr ein Ringraum 45 gebildet ist. Das innere Rohr 38 sitzt mit seinem einen Ende, das im Durchmesser reduziert ist und eine Anschlagschulter 39 bildet in einer zentrischen öffnung der beweglichen Wand 16. Eine Hülse 41, die zur Distanzierung und gegenseitigen Führung der relativ zueinander beweglichen Rohre 35,38 dient liegt mit einem !nnenflansch 42 an der Anschlagschulter 39 des inneren ilohres 38 an. Die an der beweglichen Wand 16 befestigte Membran 18 weist eine zentrische Bohrung zur Aufnahme des reduzierten Endes des inneren Rohres 38 auf, und die Aufnahmebohrung ist durch einen Ringwulst eingefaßt, der zwischen dem innenteil der beweglichen Wand 16 und der Hülse 41 festgek!?^mt ist, wobei die bewegliche Wand 16, die Membra·. Io sowie die der Führung und Distanzeinhaltung dienende Hülse 41 mittels einer auf das reduzierte Ende des inneren Rohres 38 aufgeschraubten Mutter 43 gegen die Anschlagschulter 39 verspannt sind.

Der Ringraum 45 zwischen den beiden Rohren 35,38 ist über einen Schlitz 44 in der Hülse 41 mit der Kammer 25 verbunden. Ein Stopfen 46 sitzt in dem der beweglichen Wand 17 zugewandten Ende des inneren Rohres 38, und an dem Stopfen 4S ist eine runde Platte 47 befestigt die mit ihrem Außenumfang in der konzentrischen Aussparung 34 der beweglichen Wand 17 sitzt und sich gegen einen Ring 48 aus einem elastischen Material abstützt Der Außenumfang der Platte 47 wird durch einen Klemmring 49 gegen den elastisch verformbaren Ring 48 gedruckt

Der Innenraum des Rohres 38 ist über Durchgänge 51 im Stopfen 46 mit dem Bereich der Aussparung 34 zwischen der Platte 47 und dem Grund dieser Aussparung verbunden, und dieser Bereich der Aussparung 34 ist über einen Durchgang 52 in der beweglichen Wand 17 an die Kammer 26 zwischen dem Boden 20 des Gehäusebauteils 14 und der beweglichen Wand 17 angeschlossen. Die Kammern 24 und 26 stehen über das innere Rohr 38 sowie die Aussparung 34 und den Durchgang 52 in dauernder Verbindung.

Die Kammern 25 und 27 stehen über den Ringraum 45 zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr 35 und 38, den Teil der Aussparung 34 in der beweglichen Wand 17 zwischen der Platte 47 und dem äußeren Rohr 35 sowie einen Durchgang 53 in der Wand 17 gleichfalls in dauernder Verbindung.

Eine gerundete Ausnehmung in dem im inneren Rohr 38 sitzenden Ende des Stopfens 46 dient als Widerlager für ein Schubbauteil 54, das sich durch das innere Rohr 38 hindurch und durch eine öffnung in dem Boden des Gehäusebauteils 10 nach außen erstreckt Das Schubbauteil 54 ist mittels einer Dichtung 55 in der Bodenöffnung des Gehäusebauteils 10 abgedichtet. Die Länge des Schubbauteils 54 ist durch eine Verschraubung 61 einstellbar.

Die Bohrung des zylindrischen Ansatzes 32 der beweglichen Wand 17 ist über einen Durchgang 62 mit der Aussparung 34 verbunden, die koaxial zum Durchgang 62 angeordnet ist In dem Durchgang 62 ist ein durch eine Dichtung 64 abgedichteter Reaktionskolben 63 verschiebbar gelagert in dessen dem Innenraum des Ansatzes 32 der beweglichen Wand 17 zugewandten Ende eine Kugelpfanne zur Aufnahme eines Kugelkopfes 65 einer Schubstange 66 angeordnet ist, die sich durch die Bohrung des Ansatzes 32 aus dem Gehäuse der Servovorrichtung nach außen erstreckt und mit einem nicht dargestellten Pedal oder einem anderen Steuerbauteil zum Betätigen der Servovorrichtung verbunden ist Das innere Ende des Reaktionskolbens 63 steht mit den inneren Enden einer Vielzahl von Hebeln einer Hebeleinrichtung 67 in Wirkverbindung, die radial zur Längsachse der Servovorrichtung in der Aussparung 34 der beweglichen Wand 17 eingebaut und in dieser durch den elastisch verformbaren Ring 48 gehalten sind.

Der Ansatz 32 der beweglichen Wand 17 ist als Ventilgehäuse ausgebildet das ein Doppelsitzventil aufnimmt.

Ein Ventilsitz ist durch eine Schulter 68 gebildet, die an der Verbindungsstelle der Innenbohrung des Ansatzes 32 und des Durchgangs 62 angeordnet ist Ein Durchgang 69 in der beweglichen Want! 17, der dicht an der Schulter 68 in die Innenbohrung des Ansatzes 32 eintritt, verbindet diese mit dem Bereich der Aussparung zwischen der Platte 47 und dem Grund der Aussparung. Der Durchgang 71, der vom Durchgang 62 in der Nähe der Schulter 68 ausgeht, führt in die Kammer 27.

Eine elastische Ventilscheibe 72. die durch eine starre

Scheibe 73 versteift ist, sitzt in der Bohrung des Ansatzes 32 und weist eine Durchgangsbohrung für die Schubstange 66 auf. Die Ventilscheibe 72 steht über eine Lippe 74 mit der Wand der Innenbohrung des Ansatzes 32 in Strömungsmitteldichter Wirkverbindung. Die Ventilscheibe 72 wird durch eine Feder 75 in Richtung auf den Reaktionskolben 63 gedrückt. Die Feder 75 stützt sich an der Schubstange 66 ab, die durch eine Feder 76 aus dem Gehäuse gedruckt wird. Die Auswärtsbewegung der Schubstange 66 ist durch die Auswärtsbewegung des Reaktionskolbens 63 begrenzt durch einen als Anschlag wirkenden Federring 77 auf dem inneren Ende desselben, der mit dem Grund der Aussparung 34 zusammenwirkt

Wenn die Servovorrichtung außer Betrieb ist, werden die beweglichen Wände 16, 17 durch die Rückstellfeder 56 in der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung gehalten und die Ventilscheibe "2 schließt einen Ventilsitz 78 am äußeren Ende des Reaktionskolbens 63 und wird durch die Rückstellfeder 56 von dem Ventilsitz 68 auf Abstand gehalten. Das geschlossene Ventil mit Ventilscheibe 72 und Ventilsitz 78 verhindert den Eintritt von atmosphärischer Luft vom offenen Ende der Bohrung des Ansatzes 32 in die Kammern 26 und 27 des Gehäuses. Alle vier Kammern 24, 25, 26, 27 der Servovorrichtung sind über einen Anschluß 79 im Boden des Gehäuseteils 10 mit einer Vakuumquelle verbunden, wobei die Kammer 26 an die Vakuumquelle über das innere Rohr 38, den Teil der Aussparung 34 in der beweglichen Wand 17 zwischen der Platte 47 und dem Grund der Aussparung sowie den Durchgang 52 in der beweglichen Wand 17 angeschlossen ist. Die Kammer 25 ist mit der Kammer 27 über den luftdurchlassenden Schlitz 44 der die Distanz und Führung gewährleistende Hülse 41, den Ringraum 45 zwischen dem inneren Rohr 38 und dem äußeren Rohr 35 sowie den Durchgang 53 verbunden, und die Kammer 27 ist an die Kammer 26 über die Durchgänge 69 und 71 in der beweglichen Wand 17 angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Servovorrichtung ist folgende:

Bei Betätigung der Schubstange 66 wird der Reaktionskolben 63 in Richtung auf das Schubbauteil 54 bewegt, wobei die Ventilscheibe 72 dem Reaktionskolben 63 folgt, bis sie den Ventilsitz 68 schließt, so daß die Kammern 25 und 27 von den Kammern 24 und 26 getrennt werden. Bei einer weiteren Einwärtsbewegung der Schubstange 66 wird der Ventilsitz 78 des Reaktionskolbens 63 von der Ventilscheibe 72 abgehoben, so daß atmosphärische Luft über den Durchgang 71 in die Kammer 27 und von dort über den Durchgang 53 in der beweglichen Wand 17 und den Ringraum 45 in die Kammer 25 gelangen kann, so daß eine Luftdruckdifferenz jeweils zwischen den Kammern 27, 26 und 25, 24 entsteht, durch die eine Schubkraft über die beiden beweglichen Wände 16, 17 auf das Schubbauteil 54 ausgeübt wird.

Bei der Einwärtsbewegung des Reaktionskolbens 63 relativ zur beweglichen Wand 17 werden die Hebel der Hebeieinrichiung 67 um ihre äußeren Enden in Richtung auf eine ringförmige, abgerundete Oberfläche 81 an der Platte 47 geschwenkt. Die Hebel 67 berühren die Oberfläche 81 der Platte 47 erst dann, wenn die Kammern 25 und 27 mit der Atmosphäre verbunden sind und eine ausreichende Schubkraft durch die Servovorrichtung erzeugt wird, durch welche der elastisch verformbare Ring 48 weiter zusammengedrückt wird. Bei jeder weiteren Erhöhung der Schubkraft übt diese über die Hebeleinrichtung 67 eine Reaktionsschubkraft auf den Reaktionskolben 63 aus, die kleiner als die durch die Servovorrichtung ausgeübte Schubkraft und dieser Schubkraft proportional ist Die auf den Reaktionskolben wirkende Reaktionsschubkraft ermöglicht es einer Bedienungsperson, den Servomotor entsprechend dem erforderlichen Kraftbedarf genau zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatische Senkvorrichtung mit einem Gehäuse, welches innen durch eine starre Trennwand in zwei Räume unterteilt ist, von denen jeder durch eine bewegliche Wand in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die beweglichen Wände durch eine rohrförmige Einrichtung so miteinander verbunden sind, daß Luftdruckdifferenzen zwischen den beiden Kammern eines jeden Raumes eine Schubkraft auf ein das Ausgangsglied bildendes Schubbauteil ausüben, weiterhin mit einer Quelle niedrigen Luftdrucks, insbesondere einer .Vakuumquelle, deren Druck in der unbetätigten Stellung der Servovorrichtung in allen Kammern vorhanden ist, ferner mit einem im Gehäuse angeordneten Doppelsitzventil auf der dem Ausgang des Schubbauteiles entgegengesetzten Gehäuseseite, wobei durch Betätigen des Doppelsitzventils die ihm zugewandte Kammer jedes Raumes mit einer Lieferquelle für höheren Luftdruck verbunden wird und die beiden anderen Kammern unter dem niedrigen Druck verbleiben, außerdem mit einer elastisch verformbaren, mechanischen Verbindungseinrichtung, die die Schubkraft von der dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand auf das Schubbauteil überträgt, sowie mit einem innerhalb dieser beweglichen Wand gleitend gelagerten Reaktionskolben, der zum einen als Teil des Doppelsitzventils den für die Zuführung des höheren Luftdrucks dienenden Ventilsitz trägt und der zum anderen mit der elastisch verformbaren Verbindungseinrichtung so zusammenwirkt, daß auf ihn eine am Betätigungsglied des Doppelsitzventils fühlbare Reaktionskraft vom Schubbauteil übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Einrichtung ein äußeres (35) und konzentrisch dazu ein inneres Rohr (38) aufweist, daß der Ringraum (45) zwischen dem inneren und äußeren Rohr (35, 38) die beiden mit dem höheren Luftdruck beaufschlagbaren Kammern (25, 27) verbindet, während das innere Rohr (38) die Verbindung für den niedrigen Luftdruck der beiden anderen Kammern (24, 26) herstellt, daß das innere Rohr (38) unmittelbar an der dem Ausgang des Schubbauteils (54) benachbarten beweglichen Wand (16) und das äußere Rohr (35) unmittelbar an der anderen, dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand (17) befestigt ist und daß das äußere Rohr (35) relativ zum inneren Rohr (38) beweglich ist.

2. Servovorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (38) eine Platte (47) als Teil der elastisch verformbaren Verbindungseinrichtung trägt, wobei die Platte (47) über einen elastisch verformbaren Ring (48) mit einer am Reaktionskolben (63) sich abstützenden Hebeleinrichtung (67) zusammenwirkt, und daß die Hebeleinrichtung (67) an der dem Doppelsitzventil benachbarten beweglichen Wand (17) angelenkt ist.