DE3230432A1

DE3230432A1 - Hydraulische servoeinrichtung

Info

Publication number: DE3230432A1
Application number: DE19823230432
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1984-02-16

Description

Hydraulische Servoeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Servoeinrichtung zur wenigstens kurzzeitigen Erzeugung eines Drucksitteldruckes gemäß dem Oberbegriff des P.atentanspruchs 1.
Um den Kraftstoffverbrauch v.on Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere im Teillastbereich, drastisch zu reduzieren, ist es bekannt, bei mehrzylindrigen Eubkolben-Motoren eine mechanische Zu- bzw. Abschaltung einzelner Zylindergruppen vorzunehmen (z-. B. DE-OS.
28 28 298). Dabei ist für den Ab- oder Zuschaltvorgang kurzfristig ein rel.ativ großer Energieaufwand zur Betätigung der Umschaltelemente erforderlich. So erfordert beispielsweise eine bekannte hydraulisch betätigte Trennkupplung in der Xurbelwelle zwischen zwei Zylindergruppen für ihre Betätigung zumindest kurzfristig einen höheren Betätigungsöldruck in der Größenordnung von ca. 25 bar.
Auch wenn die Zylinderabschaltung durch eine hydraulische Ventilstillegung erreicht wird, benötigt man für eine schnell Umschaltung gewisse Mindestöldrücke.
pa eine den Hubkolbenmotoren üblicherweise zugeordnete Motorölpumpe diese Öl drücke nicht oder zumindest nicht in allen Betriebsbereichen aufzubringen vermag, müßten bei Zylinderabschaltkonze-pten zusätzliche Hydraulikvorrichtungen, wie eine Hochdfuckölpumpe oder ein hydraulischer Druckspeicher, installiert werden, die den Öldruck in der benötigten Höhle und Menge bereitstellen können.
Während a'ber eine Hochdruckölpumpe ein relativ aufwendiges Zusatzbauteil darstellt und wegen der von dem Fahrzeugmotor abzuzweigendet Antriebsleistung eine Wirkungsgradverschlechterung des Motors bey wirkt, würde ein Öldruckspeicher, der ja nur den im Betrieb auftrewenden Motoröldruck für Umschaltzwecke bereitstellen könate, eventuell nicht zur Lieferung eines genügend hohen Öldruckes ausreichen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine hydraulische Servoeinrichtung zu schaffen, die wenigstens kurzzeitig den beispielsweise für Motorabschaltkonzepte erforderlichen hohen 01-druck mit möglichst geringem Aufwand und in ausreichender Menge zur Verfügung stellen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also der geforderte Druckmitteldruck durch einen federbelasteten Kolben bereitgestellt, der durch Unterdruckbeaufschlagung seiner von der Feder belasteten Stirnfläche in Betriebsstellung gebracht wird.
ZwecEmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der-Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung,. bei der mit 1 ein Gehäuse bezeichnet ist, in dem ein von einer Kolbenfeder 3 belasteter Arbeitskolben 2 verschiebbar gehalten ist. Dieser Arbeitskolben 2 ist als Stufenkolben mit einer ersten Kolbenfläche 2a und einer dieser gegenüber größeren zweiten Kolbenfläche 2b ausgebildet.
Der ersten Kobenfläche 2a ist ein erster Arbeitsraum 8 zugeordnet, der über eine Leitung 21,24 mit einem Drucknittelverbraucher 11 verbunden ist. An die Leitung 21 angeschlossen ist auch eine'Druckmittelzuführungsleitung 19, die zu einer Druckmittelpumpe 9 führt und in der ein Rückschlagventil 20 eingeschaltet ist.
Vor dem Druckmi ttelverbraucher 11 ist ein Dreiwegeventil 10 angeordnet, das über einen Elektromagneten 23 betätigbar ist und das die zu dem Druckmi~ttelverbraucher 11 führende Leitung 24 wahlweise mit der zu dem ersten Arbeitsraum 8 der Servoeinrichtung führenden Leitung 21 oder mit einer zur Atmosphäre führenden Leitung 22 verbindet.
Der zweiten, größeren Kolbenstirnfläche 2b des.trbeitskolbens 2 ist ein zweiter Arbeitsraum 4 zugeordnet, der über eine Leitung t4 mit einem zweiten Dreiwegeventil 5 verbunden ist, das, durch einen Elektromagneten 17 betätigt wahlweise eine Verbindung mit einer zu einer Unterdruckquelle führenden Leitung 15 oder mit einer zur Atmos.phäre führenden Leitung 16 herstellt.
Die Unterdruckquelle wird hier durch ein Ansaugrohr 7 einerbeispielsweise gemischverdichtenden 3rennkraftmaschine gebildet und die Anschlußstelle der Leitung 15 befindet sich dabei in Strömungsrichtung des Gemisches unterhalb einer Drosselklappe, die hier mit 25 angedeutet isf, In der Leitung 15 ist noch ein Rückschlagventil 6 vorgesehen, das nur dann eine Verbindung zu der Unterdruckentnahmesteile herstellt, wenn der Unterdruck dort gröer als in dem zweiten hrbeitsraum 4 ist.
Mit 12 ist noch ein dritter Arbeitsraum angedeutet,der der Differenzfläche der beiden Eolbenstirnflächen 28 rund 2b zugeordnet ist. Dieser Arbeitsråum steht über eine Gehäuseöffnung 13, ständig mit der Atmosphäre in Verbindung.
Um nun die in der Zeichnung gezeigte Servoeinrichtung 1 in Betriebsstellung zu bringen, muß das Dreiwegeventil 5 in die in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung verstellt werden, in der der zweite Arbeitsraum 4 über die Leitungen 14 und 15 mit der von einer 4pterdruckquelle verbunden ist. Steht nun in dem Saugrohr 7 ein Unter, druck an, dann öffnet das Rückschlagventil 6, so daß der zweite Art beitsraum 4 evakuiert werden kann. Der Stufenkolben 2 wird infolge der Unterdruckbeaufschlagung seiner größeren zweiten Kolbenstirnfläche 2b in der Zeichnung nach links verstellt, bis der an dem Kolben thtebrachte Anschlag 18 an der linken Gehäusewand zur Anlage kommt. Bei dieser Verstellung wird der erste Arbeitsraum 8 mit Druckmittel, das von der Druckmittelpumpe 9 über das sich öffnende Rückschlågventil 20 gefördert wird, gefüllt. Benötigt nun der Druckmittelverbraucher 11, der.beispielsweise durch eine hydraulische Zylinderabschaltvorrichtung,, wie beispielsweise eine hydraulisch betätigbare Trennkupplung oder eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zur Ventilstillegung, gebildet sein mag, Druckmittel mit einen Druck der höher liegt als der Förderdruck der Druckmittelpumpe 9, dann wird zur Aktivierung der erfindungsgemäSen Servoeinrichtung zunächst das Dreiwegeventil 5 in die mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung umgeschaltet, so daß der zweite Arbeitsraum 4 über die Leitung 14 mit der zu der Atmosphäre führenden Leitung 16 verbunden ist. Auf diese Weise wird der Arbeitsraum 4 belüftet und die Feder 3 kann über die kleinere Kolbenstirnfläche 2a des Stufenkolbens 2 ihre Wirkung in dem ersten Arbeitsraum 8 zeitigen..
Die Kraft der Kolbenfeder 3 erzeugt dabei in dem Arbeitsraum 8 und in dem mit diesem verbundenen Rydrauliksystem einen deutlich über dem Förderdruck der Druckaittelpumpe 9 liegenden Druck, so daß zum Beispiel ein schnelles Einkuppeln einer Kurbelwellentrennkupplung gewährleistet ist. Da die Servoeinrichtung wegen der in dem Druckmittelverbraucher 11 auftretenden Leckagen nur für eine begrenzte Zeit den hohen Öldruck erzeugen kann, nämlich nur so lange, bis aufgrund der Leckagen der Arbeitskolben 2 an der rechten Stirnseite des Gehäuses zur Anlage kommt, muß der hydraulische Druckmittelverbraucer 11 so konzipiert sein, daß der über das Rückschlagventil 20 zugeführte Förderdruck der Druckmittelpumpe 9 als Haltedru.ck beispielsweise für eine hydraulische Zylinderabschaltung ausreichend ist. Die Servoeinrichtung liefert dagegen nur den für den Umschaltvorgang direkt'benötigten höheren Druckmitteldruck.
Nach 3beendigung dieses Vorgangs zur Lieferung des höheren Druckmitteldruckes kann das Dreiwegeventil 5 wieder in die in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung umgeschaltet werden, bei der der zweite Arbeitsraum 4 mit Unterdruck von der Unterdruckentnahmestelle des Saugrohres 7 beaufschlagt wird, wodurch die Kölbenfeder 3 für einen erneuten Einkuppelvorgang gespannt wird. Während des Rücklaufs des Arbeitskolbens 2 bleibt-der Druck in dem ersten Arbeitsraum 8, in dem mit diesem verbundenen Leitungssystem 21, 24 sowie in dem Druckmittelverbraucher 11 auf dem von der Druckmittelpumpe 9 gelieferten Druckniveau. Bei dem gewählten Beispiel einer hydraulischen Zylinderabschaltung würden al'so auch die dort vorgesehenen hydraulischen Betätigung8einrichtungen unbeeinflußt bleiben. Erst ein Ansteuern des Dreiwegeventils 10 zur Umschaltung in die in-der Zeichnung mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung führt zu einem Druckabfall in dem Druckmittelverbraucher 11 infolge der Verbindung der Leitung 24 mit der zur Atmosphäre führenden Leutung 22. Bei dem gewählten Beispiel einer hydraulischen Kurbelwellenkupplung würde erst jetzt die Kupplung zum Ausrücken veranlaßt werden.
Die erfindungsgemäße Servoeinrichtung bietet also auf relativ einfache Weise die Möglichkeit, für kurze Zeit einen wesentlich über dem von der herkömmlichen Förderpumpe gelieferten Druckniveau liegenden Öldruck bereitzustellen, wobei die Höhe des.gelieferten Druckmitteldurckes von der.durch Unterdruck spannbaren Eolbenfede-r 3-und der dem ersten Arbeitsraum 8 zugeordneten.tolbenfläche 2a bestimmt wird.
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Claims

ANSPRÜCHE 1 . Servoeinrichtung zur wenigstens kurzzeitigen Erzeugung eines Druckmitteldruckes, der oberhalb des Förderdruckes einer das Druckmittel liefernden Druckmittelpumpe liegt, insbesondere für eine Zylinderabschaltung von Brenn-kraftmaschinen bewirkende Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Feder (3) belasteterArbeitsko1ben (2) vorgesehen ist, dem ein erster mit der Drucknittelpumpe (9) und mit dem Druckmittelverbraucher (11) verbindbarer Arbeitsraum (8) sowie ein zweiter, mit einer Unterdruckquelle (7) verbindbarer und die Feder (3) aufweisender Arbeitsraum (4) zugeordnet sind.
2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (2) als Stufenkolben ausgebildet ist, dessen dem ersten Arbeitsraum (8) zugeordnete Kolbenfläche (2a) kleiner als die dem zweiten Arbeitsraum (4) zugeordnete Kolbenfläche (2b) ist.
3. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder'2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitsraum (8) mit der Drucksi'ttelpumpe (9) über ein Rückschlagventil (20) verbunden ist.
4. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu dem Druckmittelverbraucher (ii) führenden Leitung (21,24) ein erstes Steuerventil (10) eingeschaltet ist, das den Druckmittelverbraucher wahlweise mit dem ersten Arbeitsraum (8) oder mit einer zur Atmosphäre führenden Leitung (22) verbindet.
.5. Servo.einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,. daß dem zweiten Arbeitsraum (4)'ein zweites Steuerventil (5) vorgeschaltet ist, das den Arbeitsraum wahlweise mit einer an eine Unterdruckquelle (7) angeschlossenen Leitung (15) oder mit einer zur Atmosphäre führenden Leitung (16) verbindet.
6. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß die Unterdruckquelle'durch ein zumindest zeitweise Unterdruck führendes Ansaugrohr (7) einer Brennkraftmaschine gebildet ist.
'7. Servoeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu einer Unterdruckentnahmestelle des Ansaugrohres (7) führenden Leitung (15) ein Rückschlagventil (6) eingeschaltet ist.
8. Servoeinrichtung'nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (5, 10) elektromagnetische Betätigungsantriebe (17, 23) aufweisen.