DE2841129A1

DE2841129A1 - Fluidmotor

Info

Publication number: DE2841129A1
Application number: DE19782841129
Authority: DE
Inventors: Benjamin C Benjamin
Original assignee: Schmelzer Corp
Current assignee: Schmelzer Corp
Priority date: 1977-09-21
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1979-03-29
Also published as: CA1083445A; JPS5447931A; US4154146A; FR2404125A1

Description

Dipl.-ing. η. MiTscHERLicH d-sooo mdnchen 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. re r. η at. W. KÖRBER ® (039) * 29 66 84

D ipl.-l ng. J. SCHMIDT-EVERS _5_

PATENTANWÄLTE 2 8 A 1 1 .2

SCHMELZER CORPORATION
2o1 Vinewood

Durana, Michigan 48429
V.St.A.

Fluid-Motor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluid-Motor bzw. einen Unterdruck-Unterbrecher nach dem Oberbegriff des Anspruches Allgemein bezieht sich die Erfindung auf Auflade-Einrichtungen (Vergaser, Einspritzanlagen) von Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere auf die Steuermittel für das Öffnen der Choke-Klappe nach dem Anlassen der Maschine. Bei Aufladesystemen für Verbrennungskraftmaschinen werden Vakuum-Unterbrechungen in der Form von vakuumbetätigten Servomotoren dazu benutzt, die Choke-Klappe zu öffnen,nachdem der Motor gestartet wurde. In den meistenFällen werden zumindest zwei Unterdruck-Unterbrecher benötigt, von denen beide entsprechend dem speziellen Motormodell und entsprechend dem Kraftfahrzeug ausgebildet sein müssen, für welches sie verwendet werden sollen. Dies macht es nicht nur erforderlich, zwei Unterdruck-Unterbrecher für jedes Fahrzeug vorzusehen, sondern erfordert auch eine Vielzahl von Unterdruckunterbrecher-Typen für die verschiedenen Motor- und Fahrzeugmodelle.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen einzigen Unterdruck-Unterbrecher vorzusehen, welcher zwei Betriebszustände hat, wodurch die Anordnung eines Paares von Unterbrechern vermieden wird.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Un4e3:arüc!k^ *« Unterbrecher mit zwei Betriebszuständen vorzusehen, durch welche die'Gestängeverbindungen zwischen dem Vergaser und dem Unterdruck-ünterbrecher vereinfacht werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen zweistufigen Unterdruck-ünterbrecher vorzusehen, bei welchem die beiden Betriebsbereiche oder Stufen verzögert werden können und die Verzögerung auch leicht modifiziert werden kann, um unterschiedliche Zeitverzögerungen zu erhalten.

Als Lösung wird ein zweistufiger Vakuum-Unterbrecher oder Fluid-Motor mit einem Gehäuse vorgeschlagen, welches ein Hilfsgehäuse enthält. Das Hilfsgehäuse wird mittels eines Diaphragmas gehalten, so daß sich das Diaphragma und das Hilfsgehäuse bei Auftreten eines Unterdrucks im Inneren des Gehäuses als Einheit in eine erste Stufe bewegen, bis das Hilfsgehäuse mit dem erstgenannten Gehäuse in Eingriff tritt. Danach wird das Hilfsgehäuse von der Vakuumquelle mit Unterdruck beaufschlagt, während der Rest des Gehäuses davon getrennt wird, wodurch das Hilfsgehäuse zusammenschrumpft und einen Abtriebsstößel in eine zweite Stellung schiebt. Die Zufuhr eines variablen Druckes oder Unterdruckes in der ersten Stufe der Bewegung des Stößels wird gesteuert durch ein erstes Zeitverzögerungsventil, und die Zufuhr von Unterdruck zu der schrumpfbaren Kammer in der zweiten Bewegungsstufe wird durch ein zweites Zeitverzögerungsventil gesteuert. Die zwei Zeitverzögerungsventile verzögern die Bewegung in der ersten und der zweiten Stufe und erlauben eine im wesentlichen unverzögerte Bewegung in der entgegengesetzten Richtung.

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines zweistufigen Unterdruck-Unterbrechers nach der Erfindung in seiner Zuordnung zu einem Vergaser und einem Ansaugrohr;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Unterdruckunterbrechers in vergrössertem Maßstab;

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 in einem anderen Betriebszustand des Unterdruck-Unterbrechers und

Fig. 4 eine Ansicht eines der Ventilelemente in den Fig. 2 und 3.

Gemäß den Zeichnungen ist der Unterdruck-Unterbrecher gemäß der Erfindung insgesamt mit 1o bezeichnet. Er ist so ausgebildet, daß er an einem Vergaser 12 angebracht werden kann. Der Unterdruck-Unterbrecher 1o besteht aus einem Gehäuse 14, von welchem ein beweglicher Stößel 16 vorsteht. Der Stößel 16 ist so ausgebildet, daß er für die Verbindung mit einem Steuergestänge, welches mit 18 bezeichnet ist, und die Choke-Ventile 2o von ihrer geschlossenen in ihre offene Stellung bringt, geeignet ist.

Unter näherer Bezugnahme auf Fig. 2 schließt das Gehäuse 14 des Unterdruck-Unterbrechers 1o einen vorderen Gehäusebereich oder Deckel 22 und einen hinteren Gehäusebereich oder Deckel ein. Innerhalb des Gehäuses 14 erstreckt sich eine Diaphragma-Anordnung 26, welche aus einer flexiblen Membran 28 aus einem elastomeren Material mit einem äußeren Ringflansch 3o, eingeklemmt zwischen Ringflanschen 32 und 34 des vorderen und hinteren Deckels 22 bzw. 24 besteht. Der Flansch 32 ist mit einem mit 36 bezeichneten Bereich über den Flansch 34

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gefaltet, tun ein fluiddichtes Gehäuse 14 zu bilden.

Die hintere Deckelanordnung 24 schließt eine feste innere Wand 38 ein, welche einen äußeren Ringflansch 4o aufweist, der mit einer inneren Ringwand des hinteren Deckels 24 in Eingriff steht. Die Wand 38 trägt ein Filterelement 42 und hält es in einer relativen Lage zu einer ringförmigen Endwand 44. Ein großer O-Ring 46 ist zwischen dem Filterelement 42 und der Wand 38 angeordnet, um eine fluiddichte Dichtung zu bilden. Die hintere Deckelanordnung 24 bildet eine axial versetzte Kammer 46, in welcher ein weiteres Filterelement 48 durch eine Kappe 5o in seiner Lage gehalten wird. Die Wand 38 trägt eine Ventilanordnung 52, welche den Fluid-Strom zwischen einer Einlaßkammer 54, die auf einer Seite der Wand 38 gebildet ist, und einer Steuer- und Betätigungskammer 56 auf der anderen Seite der Wand 38 steuert.

Durch eine schmale Öffnung 58 ist die Einlaßkammer 54 mit der Außenluft verbunden. Mittels eines Einlaßrohrelementes 6o über eine Leitung 61 ist die Einlaßkammer 54 mit einer Vakuumquelle, wie beispielsweise dem Ansaugrohr 59 einer Verbrennungskraftmaschine verbunden, um in der Kammer 54 einen Unterdruck wirksam zu machen.

Der Luftstrom von dem Vakuum-Einlaßrohr 6o zu der Steuerkammer 56 wird durch die Ventilanordnung 52 gesteuert. Die Ventilanordnung 52 schließt ein Ventilgehäuse 62 ein, welches in einem rohrförmigen Bereich 54 gehalten ist, der sich von der Wand 38 erstreckt und eine ringförmige, sich radial erstreckende Wand 65 aufweist. Das Ventilgehäuse hat einen sich axial erstreckenden Luftdurchlass 66, welcher einen Ventilraum 68 und das Ventilgehäuse 62 mit der Einlaßkammer 54 verbindet. Um den Luftdurchlass 66 ist ein in dem Ventilgehäuse 62 sitzender O-Ring 7o angeordnet. Mit einer Stirnseite des O-Ringes 17 kann ein scheibenförmiges Ventilschließ-

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glied 72 in Eingriff kommen, welches mit einem axialen Vorsprung 74 versehen ist, auf welchen eine Blattfeder 76 aus Kunststoff oder dgl. wirkt, die in ihrer Lage relativ zum Ventilgehäuse 62 durch einen Ring 78 gehalten ist. Das Ventilschließglied 72 ist mit einer mit 8o bezeichneten, sehr kleinen sich radial erstreckenden Ausnehmung versehen, welche einen verkleinerten Durchlaß für Luft bildet, wenn das Ventilschließelement 72 auf dem O-Ring 7o aufsitzt. Unter bestimmten Betriebsbedingungen trennt sich das Ventilschließelement 72 von dem O-Ring 7o,wie später beschrieben wird.

Die Diaphragma-Anordnung 26 trägt ein zusammenschiebbares Gehäuse 82. Das Gehäuse 82 schließt einen äußeren Gehäusekörper 84 und einen inneren Gehäusekorper 86 ein, welcher in den äußeren Gehäusekorper 84 teleskopisch verschiebbar ist. Der äußere Gehäusekorper 84 ist mit einem Ringflansch 88 versehen, welcher sich radial einwärts erstreckt. Der innere Gehäusekorper 86 ist mit- einem Ringflansch 9o versehen, welcher sich radial auswärts erstreckt. Die Ringflansche 88 und 9o sind in Eingriff gehalten durch eine Feder 92, welche die inneren und äußeren Gehäusekorper 84 und 86 auseinanderdrückt. Das eine Ende der Feder 92 stützt sich auf einer schalenförmig vertieften Endwand 94 des äusseren Gehäusekörpers 84 ab. Die Endwand 94 liegt auf einer Seite an der Membrane an, während die andere Seite der Membrane an einer Haltescheibe 96 anliegt. Die Endwand 94 und die Haltescheibe 96 halten die Membrane 28 klemmend zueinander mittels eines Quetschfusses 98, der sich durch die Endwand 94 und die Haltescheibe 96 hindurch erstreckt und an seinem Ende 99 wie eine Niete aufgewölbt ist, um die Wand und die Haltescheibe relativ zu der Membrane zu halten. Der Fuß 98 bildet ein Ende des Stössels 16, welches sich durch eine Öffnung to2 in dem vorderen Deckel 122 erstreckt.

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Das Innere des susaminenschiebbaren Gehäuses 82 bildet eine
Kammer 1o4, welche mit der Steuerkammer 56 durch einen
Luftdurchlass 1o6 in Verbindung steht. Der Durchlaß 1o6 wird gesteuert durch eine Ventilanordnung 11o_p welche mit dem
Ventil 52 übereinstimmt _t in dem es ebenfalls einen O-Ring einschließt, ein Ventilschließelement 114 und eine Blattfeder 116. Die Ventilscheibe bzw. das Ventilschließelement hat eine Ausnehmung 118, welche sich in ihrer Querschnittsgrösse von der entsprechenden Ausnehmung 8o im Ventil 52
unterscheiden kann.

Der innere Gehäusekörper 86 hat einen axialen Stößelbereich 12o, welcher einen Ring 122 aus elastomerem Material trägt. Mit der Hin- und Herbewegung der Diaphragma-Anordnung 26 kommt der Ring 122 mit der Ringwand 65 am Ende des rohrförmigen
Bereiches 64 in Eingriff und sitzt auf diesem auf, wie aus
Fig. 3 am besten ersichtlich.

Die Diaphragma-Einrichtung 26 wird, wie aus den Zeichnungen ersichtlich,, durch die Feder 124 nach rechts vorgespannt,, wobei die Feder 124 derart wirkt, daß sie die Haltescheibe 96 in
Anlage an die innere Wand des vorderen Deckels 22 hält» Die öffnung 1o2, welche den Stößel 16 aufnimmt, verbindet gleichzeitig das Äußere des Gehäuses mit einer Kammer 1o3, welche innerhalb des vorderen Deckels 22 auf einer Seite der Membran gebildet ist. Diese Kammer ist ständig in Verbindung mit der Atmosphäre.

Mit dem Anlegen eines Vakuums an das Einlaßrohr 6o, was beim Anlassen des Motors, dessen Ansaugrohr im vorliegenden Fall die Vakuumquelle bildet, geschieht, steht ein Vakuum an dem Iruftdurchlass 66 an. Als Folge wird Luft aus der Kammer 56
durch die Ausnehmung 8o und den Luftdurchlass 66 abgesaugt.

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Da ein Druckunterschied zwischen der Kammer 56 und der mit der Atmosphäre verbundenen Kammer 1o3 entsteht, bewegt die Diaphragma-Anordnung 26 den Stössel 16 nach links gemäß den Zeichnungen gegen die-Wirkung der Feder 124, bis der Ring 122 an der Ringwand 65 am Ende des rohrförmigen Bereiches 64 anliegt. Dies dient zur Unterbrechung der weiteren Verbindung zwischen dem Luftdurchlass 66 und der Kammer 56. Jedoch erfolgt eine Evakuierung von Luft aus der Kammer 1o4 durch die Ausnehmung 118 in der Ventilanordnung 11o. Als Folge bewegt sich der äußere Gehäusekörper 84 relativ zum inneren Gehäusekörper 86, der seinerseits feststehend gegen die Ringwand 65 gehalten ist. Diese Bewegung setzt sich fort, bis die Endwand 94 in Anlage an den Ringflansch 9o des inneren Gehäusekörpers 86 kommt.

Wird die Vakuumquelle abgeschaltet oder unterbrochen, was eintritt, wenn der Motor angehalten wird, steigt der Druck im Einlaßrohr 6o auf den Druck der umgebenden Atmosphäre. Wegen des in der Kammer 56 herrschenden Unterdruckes wird ein Differenzdruck über das bzw. zu beiden Seiten des Ventilschließelementes 72 aufgebaut. Dieser veranlasst das Venti.1-schließelement 72, sich von dem O-Ring 7o zu heben und eine vergrösserte öffnung zu bilden, durch welche der Druck in der Kammer56 und in dem Einlaßrohr 6o unverzüglich ausgeglichen werden. In gleicher Weise führt der Aufbau von atmosphärischem Druck in der Kammer 56 zu einer Druckdifferenz über dem Ventilschließelement 11o wegen des in der Kammer 1o4 herrschenden Unterdruckes. Diese Druckdifferenz veranlasst das Ventilschließelement 14o, sich von dem O-Ring 17 zu heben und sofort die Drucke in den Kammern 56 und 1o4 auszugleichen.

Während des Abbaues des Vakuums auf Atmosphärendruck in den Kammern 56 und 1o4 bewegt die Feder 124 die Diaphragma-Anordnung 26 in Rückkehrrichtung, d,h. nach'rechts, und die Feder 92

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bewegt den äußeren und inneren Gehäusekörper 84 und 86 voneinander weg, bis die Flansche 88 und 9o wieder aneinander anliegen. Da die Ventile 52 und 11o geöffnet sind, wird sofort in allen Kammern Atmosphärendruck aufgebaut und der Stössel 6o bewegt sich in einem kontinuierlichen und weichen Vorgang zurück.

Dfe Ausnehmungen 8o und 118 der Ventilanordnungen 52 und 11o steuern die Zeit, die der Unterdruck-Unterbrecher 1o benötigt, um den Stößel 16 durch seine volle Bewegungsweite zu bewegen. Die Dimension der Ausnehmungen 8o und 118 bestimmen die Bewegungsfrequenz des Stößöls 16.

Die volle Bewegungsweite des Stössels 16 erfordert eine Bewegung der Diaphragma-Anordnung in einer ersten Stufe über einen Abstand, welcher durch die Dimension A dargestellt ist. Dies ist der Abstand zwischen dem Ring 112 und der Ringwand 65, Die Bewegung in der zweiten Stufe ist dargestellt durch die Dimension B, welche der Abstand zwischen dem Ringflansch 9o und der Endwand 94 ist. Die Zeit, die für die Bewegung des Stössels 16 in der ersten, auslösenden Stufe benötigt wird, kann unterschiedlich sein von der Zeit, welche benötigt wird, um die Bewegung in der zweiten Stufe auszuführen. Beispielsweise kann die Bewegung A in der ersten Stufe zwei bis vier Sekunden benötigen, während die Zeit für die Bewegung in der zweiten Stufe B so eingestellt sein kann, dass sie vier bis sechs Sekunden beträgt. Sofern gewünscht, kann auch die Ventilanordnung 52 weggelassen werden, so dass der Unterdruck unmittelbar in dem Einlaßrohr 6o gebildet wird. In diesem Falle würde sich die erste Stufe der Bewegung des Stössels ohne Zeitverzögerung abspielen und nur die zweite Stufe der Bewegung würde eine Verzögerung haben, die durch die Dimension der Ausnehmung 118 bestimmt ist.

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Ein zweistufiger Fluid-Motor bzw. ein Unterdruck-Unterbrecher für die Benutzung in einem die Aufladung eines Motors bildenden System ist geschaffen, in welchem eine einzige Diaphragma-Anordnung mit einer einzigen Vakuumquelle verbunden ist und dabei ein Abtriebsglied in zwei Stufen betätigt. In der ersten Stufe kann die Bewegung des Stössels so gesteuert werden, dass die Zeitperiode für die Bewegung dieser ersten Stufe sich von der Zeit für die Bewegung in der zweiten Stufe unterschexdet.

tentanwalt

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Claims

Ansprüche

1)/ Fluidmotor, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (14), ein axial in dem Gehäuse (14) verstellbares Diaphragma (26), das die eine Seite einer Arbeitskammer begrenzt, ein von dem Diaphragma (26) gehaltenes und mit diesem bewegbares Hilfsgehäuse (82), welches eine relativ zu dem Diaphragma (26) verstellbare Wand (86,9o) enthält, die ein Zusammenschrumpfen des Hilfsgehäuses (82) ermöglicht, '" -)"'i- eine Durchtrittsöffnung, die die Arbeitskammer (56) und das Hilfs- · gehäuse (82) miteinander verbindet, wenn sich das Hilfs-' gehäuse in einer Anfangsposition befindet, eine Fluidquelle mit variablem Druck, Verbindungsmittel (59,61,6ο), welche die Fluidquelle mit der Arbeitskammer (56) verbindet, und ein Ausgangselement (16), welches mit dem Diaphragma (26) verbunden ist, wobei das Ausgangselement (16) mit einer ersten Geschwindigkeit in eine erste Stufe bewegbar ist, wenn in der Arbeitskammer (56) zwecks Verschiebung des Hilfsgehäuses (82) ein variabler Druck aufge-

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ORiGlNAL INSPECTED

baut wird und die bewegliche Wand (86,9o) dabei mit dem Hilfsgehäuse (82) am Ende der ersten Stufe unter Zusammenschrumpfen des Hilfsgehäuses (82) in Kontakt tritt, und wobei das Ausgangselement (16) mit einer zweiten Geschwindigkeit in eine zweite Stufe bewegbar ist, wenn in der schrumpfbaren Kammer (1o4) des Hilfsgehäuses (82) ein variabler Druck aufgebaut wird.

2) Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Verbindungsmitteln zwischen der Fluidguelle und der Arbeitskammer (56) eine Drosselöffnung gehört, welche den Fluid-Fluß zwecks Verzögerung der Bewegung des Ausgangselementes (16) in die erste Stufe begrenzt.

3) Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung zwischen der Arbeitskammer (56) und der schrumpfbaren Kammer (1o4) des Hilfsgehäuses (82) in ihrer Größe begrenzt ist, um den Fluid-Fluß zwecks Verzögerung der Verschiebebewegung des Ausgangselementes (16) in die zweite Stellung zu begrenzen.

4) Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ventil (52) vorgesehen ist, welches den Einlaß des Fluid-Mediums in die Arbeitskammer (56) steuert, daß ein zweites Ventil (11o) vorgesehen ist, welches den Einlaß in die schrumpfbare Kammer (1o4) des Hilfsgehäuses (82) steuert, und daß die beiden Ventile (52ΑΛ6) den Durchfluß des Fluid-Mediums in einer Richtung begrenzen., während sie den Fluid-Strom in der entgegengesetzten Richtung frei durchlassen.

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5) Fluidmotor nach Anspruch 1₇ dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgehäuse (82) aus zwei teleskopisch verschiebbaren Teilen (84,88;86,9o) besteht, und daß Spannmittel

(92) vorgesehen sind, welche die teleskopisch verschiebbaren Teile (84,88;9o,86) auseinanderdrücken, tun die schrumpfbare Kammer (Io4) zu bilden.

6) Fluidmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem (86,9o) der teleskopisch verschiebbaren Teile (84,88;86,9o) ein Hilfsventil (11o) vorgesehen ist, über welches die Arbeitskammer (56) in einer ersten Position mit der schrumpfbaren Kammer (1o4) in Verbindung steht, wogegen die Arbeitskammer (56) in einer zweiten Position von der Fluid-Quelle und der schrumpfbaren Kammer (1o4) getrennt ist und letztere in Verbindung mit der Fluid-Quelle steht.

7) Fluidmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bewegung des Diaphragmas (26) in die erste Stufe das erste Ventil (52) direkt in Verbindung mit dem zweiten Ventil (11o) und unabhängig von der Arbeitskammer (56) ist.

8) Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandteil (2 4) des Gehäuses (14) gleichzeitig eine Wand der Arbeitskammer (56) bildet, daß in dieser Wand (24) die Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, welche die Fluid-Quelle mit der Arbeitskammer (56) verbindet, daß das Hilfsgehäuse (82) so bewegbar ist, daß es in Kontakt mit diesem Wandteil (24) treten kann, um die Arbeitskammer (56) von der Durchtrittsöffnung zu isolieren und die schrumpfbare Kammer (1o4) in Verbindung mit dieser Durchtrittsöffnung zu bringen.

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9) Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfsventil an diesem Wandteil (24) und dem

HiIfsgehäuse (82) komplementäre Teile aufweist, die die Durchtrittsöffnung umgeben.

10) Fluidmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Stellung des Ausgangselementes (16) durch einen bestimmten Abstand zwischen dem Wandteil (24) und dem Hilfsgehäuse (82) definiert ist, und daß eine zweite Stellung des Ausgangselementes (16) durch einen bestimmten Abstand·zwischen dem zusammengeschrumpften Hilfsgehäuse

(82) und diesem Wandteil (24) definiert ist.

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