DE3438067C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterdruckbetätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Unterdruckbetätigungsvorrichtung ist aus der EP-OS 00 96 408 bekannt, und weist ein Gehäuse mit einer Arbeitsmembrane auf, auf deren einer Seite eine Arbeitsmembrankammer und auf deren gegenüberliegenden Seite eine Leckkammer angeordnet ist. Ferner ist eine Schubstange vorgesehen, die über einen Rahmen fest mit der Arbeitsmembrane verbunden und mit dieser beweglich ist. Eine nicht näher dargestellte Arbeitsunterdruck-Quelle ist mit der Arbeitsmembrankammer verbunden und es ist eine Einrichtung in Form einer Feder vorgesehen, die die Schubstange und die Arbeitsmembrane in Richtung auf die Leckkammer beaufschlagt. Ferner ist eine Einrichtung in Form einer Durchgangsöffnung vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Arbeitsmembrankammer und der Leckkammer bildet. Schließlich ist eine Einrichtung mit einem Ventilelement vorgesehen, das auf einer Steuermembran angeordnet ist und mit der Durchgangsöffnung zusammenwirkt, um die Strömungsverbindung zwischen der Arbeitsmembran- und der Leckkammer zu regeln.

Bei der gattungsgemäßen Unterdruckbetätigungsvorrichtung, wie auch bei ähnlich aufgebauten anderen Vorrichtungen, liegt insofern ein Nachteil vor, als bei wegfallendem Unterdruck in der Steuermembrankammer der mit der Steuermembran bewegliche Ventilsitz den Arbeitsunterdruck-Steuerdurchgang blockiert, so daß eine Abnahme des Unterdrucks in der Arbeitsmembrankammer verhindert wird und die Schubstange sich daher mit der Arbeitsmembrane bis zur Vollhubstellung bewegen kann, in der die Schubstange vollständig ausgefahren ist. Daher weist die gattungsgemäße Unterdruckbetätigungsvorrichtung den Nachteil auf, daß sich die Schubstange bis zu ihrer Vollhubstellung bewegen kann und somit gefährliche Fehlfunktionen ausführen kann, wenn der Unterdruck in der Steuermembrankammer infolge des Versagens der Betätigungseinrichtung selbst, des Abgehens der Steuerunterdruck-Vorderleitung oder des Brechens derselben nicht mehr vorhanden ist.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Unterdruckbetätigungsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß durch Vorsehen einer Selbstschutzeinrichtung zur Erreichung von Ausfallsicherheit bewirkt werden kann, daß sich bei einem Versagen im Grundbetrieb die Schubstange nicht in ihre Vollhubstellung bewegt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß wird das Versagen bzw. eine Störung im Grundbetrieb eines Ventilelementes erfaßt und aufgrund der Erfassung der Störung wird bewirkt, daß im wesentlichen derselbe Druck sowohl in der Arbeitsmembrankammer als auch in der Leckkammer herrscht.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisch leicht vereinfachter Längsschnitt einer Unterdruckbetätigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene, schematisch leicht vereinfachte Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Unterdruckbetätigungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Unterdruckbetätigungsvorrichtung weist eine Arbeitsmembrane 1 und eine Steuermembrane 2 auf, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der Arbeitsmembrane 1. Die Arbeitsmembrane 1 und die Steuermembrane 2 sind in einem Gehäuse angeordnet und arbeiten miteinander unter Bildung einer Leck- oder Atmosphärenkammer 5, die zwischen den Membranen angeordnet ist. Die Arbeitsmembrane 1 bildet auf der gegenüberliegenden Seite der Atmosphärenkammer 5 eine Arbeits- oder Servo- bzw. Verstärkungskammer 3, während die Steuermembrane 2 auf der der Atmosphärenkammer 5 gegenüberliegenden Seite eine Steuermembrankammer 4 begrenzt.

Mit der Arbeitsmembrane 1 ist fest eine Schubstange 6 verbunden, die mittels Lagern 7 und 8 gelagert ist und sich durch eine Luftdichtung 9 erstreckt. Die Schubstange 6 ist mit einem Arbeitsunterdrückungssteuerdurchgang 10 versehen, der sich von einem offenen Ende 10 a derselben nach innen erstreckt, in Verbindung mit der Leckkammer 5 steht und in einer Radialöffnung endet, die mit der Arbeitsmembrankammer 3 in Verbindung steht. In der Arbeitsmembrankammer 3 ist eine Arbeitsmembranfeder 11 angeordnet, die die Arbeitsmembran 1 gemäß der in Fig. 1 gewählten Darstellung nach links vorspannt und somit die Schubstange 6 in Richtung einer Einrückstellung oder einer eingezogenen Stellung beaufschlagt. Die Arbeitsmembrankammer 3 weist ein Verbindungsstück 12 auf, das mit einer Arbeitsdruck-Förderleitung 13 verbunden ist, die von einer Arbeitsunterdruck-Quelle (beispielsweise einer Einlaßhauptleitung einer Brennkraftmaschine) aus verläuft. Für die Leckkammer 5 ist eine Zuleitung für Atmosphärenluft oder ein Unterdruckleck-Verbindungsstück 14 vorgesehen, das mit einer Atmosphärenluft-Förderleitung 15 verbunden ist, die von einer Atmosphärenluft-Quelle, wie einem Luftreiniger, aus verläuft und sich zur Umgebung öffnet.

Ein Ventilelement bzw. Ventilsitz 6 ist fest mit der Steuermembran 2 verbunden. Dieser Ventilsitz 16 ist dem offenen Ende der Schubstange 6 gegenüberliegend angeordnet. In der Steuermembrankammer 4 ist eine Steuermembranfeder 17 angeordnet, die die Steuermembran 2 gemäß der in Fig. 1 gewählten Darstellung nach rechts und ihrerseits den Ventilsitz 16 in Richtung auf das offene Ende 10 a der Schubstange 6 vorspannt. Für die Steuermembran 4 ist ein Verbindungsstück 18 vorgesehen, das mit einer Steuerunterdruck-Förderleitung 19 verbunden ist, die von einer Steuerunterdruck-Quelle abgeht.

In die Steuermembrankammer 4 öffnet sich ein Steuer­ unterdruck-Detektionsanschlußstück 20, das mit einem Ende mit einer Unterdruckdetektierleitung 21 verbun­ den ist. Das gegenüberliegende Ende der Unterdruckde­ tektierleitung 21 ist mit einer Druck- oder Unterdruck­ kammer einer Einrichtung zum Detektieren einer Störung in Form eines druckempfindlichen Schalters 22 verbunden. Der druckempfindliche Schalter 22 ist von üblicher Bau­ art und ist derart beschaffen und ausgelegt, daß er geschlossen wird, wenn der der Unterdruckkammer zuge­ leitete Unterdruck kleiner als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise Null) ist.

Es ist ein Arbeitsunterdruck-Schwächungsanschlußstück 23 vorgesehen, das mit der Arbeitsmembrankammer 3 in Verbindung steht. Mit diesem Anschlußstück 23 ist ein Ende einer Arbeitsunterdruck-Schwächungsleitung 24 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Arbeitsunter­ druck-Schwächungsleitung 24 ist über ein im Grund­ zustand geschlossenes Magnetventil 25 mit einer Atmosphä­ renluft-Zuleitungsleitung 26 verbunden.

Das Magnetventil 25 ist über den druckempfindlichen Schalter 22 mit einer elektrischen Stromquelle geschal­ tet. Mit 28 ist eine Eingangsleitung, mit 29 eine Aus­ gangsleitung und mit 30 eine Erdungsleitung bezeichnet.

Wenn der Unterdruck in der Steuermembrankammer 4 in­ folge des Entfernens der Steuerunterdruck-Förderlei­ tung 19 oder ein Brechen derselben abnimmt und nicht mehr vorhanden ist, wird diese Unterdruckabnahme auf den druckempfindlichen Schalter 22 über das Steuerdruck- Detektieranschlußstück 20 und die Leitung 21 übertragen, und es wird bewirkt, daß der druckempfindliche Schalter 22 geschlossen wird, da der druckempfindliche Schalter 22 derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er in Ab­ hängigkeit davon geschlossen wird, daß ein Unterdruck unterhalb des vorbestimmten Wertes ist. Das Schließen des unterdruckempfindlichen Schalters 22 bewirkt, daß der elektrische Strom von der elektrischen Stromquelle 27 durch das Magnetventil 25 über die Eingangsleitung 28 und die Ausgangsleitung 29 geht. Somit wird das Magnetventil 25 in seinen Öffnungszustand gedrückt. Hierdurch wird bewirkt, daß der Unterdruck in der Ar­ beitsmembrankammer 3 durch die Abschwächung der Atmosphä­ renluft reduziert wird, die über die Atmosphärenluft- Zuleitungsleitung 26, die Arbeitsunterdruckabschwächungs­ verbindung 23, die Leitung 24 und das Magnetventil 25 zugeleitet wird. Somit wird der Unterdruck in der Ar­ beitsmembrankammer 3 abgebaut, und er wird gleich jenem in der Leckkammer 5. Als Folge hiervon wird die Schub­ stange 6 nach innen durch die Arbeitsmembranfeder 11 zurückgezogen, so daß man eine Sicherung dagegen hat, daß die Schubstange 6 sich in ihre Vollhubstellung be­ wegt.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Steuermembranfeder 17 vorgesehen, deren eines Ende gegen die Steuermem­ brane 2 anliegt und deren anderes Ende von einem Feder­ halter 32 erhalten wird, der an einem vorderen Ende einer Stellschraube 31 angebracht ist, die in Gewinde­ eingriff mit einer Wand eines Gehäuses einer Betäti­ gungseinrichtung ist. Mit 33 ist ein O-Ring bezeichnet.

Beim Verdrehen der Stellschraube 31 wird daher bewirkt, daß die Lage des Federhalters 32 relativ zur Steuer­ membran 2 eingestellt wird. Hierdurch wird eine leichte Einstellung einer vorbestimmten Beaufschlagung der Steuermembranfeder 17 ermöglicht. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die Vorgabebelastung der Steuermembranfeder 17 von einem Erzeugnis zum anderen infolge von Abweichungen sich ändert, die sich während der Herstellung ergeben können. Da somit die Vorgabe­ belastung ohne Schwierigkeiten veränderbar und einstell­ bar ist, lassen sich Änderungen bezüglich des Hubs der Schubstange 6 und des Steuerunterdrucks kompensieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird eine zweite bevor­ zugte Ausführungsform erläutert. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich. Sie unterscheidet sich von der­ selben dadurch, daß bei der Detektierung einer Störung während des Erzeugens eines Steuerunterdrucks ein Ar­ beitsunterdruck in einer Leckkammer erzeugt wird.

Mit einem Atmosphärenluft-Zuleitungsanschlußstück 14, das in Verbindung mit einer Leckkammer 5 steht, ist eine Leitung 35 von einem Dreiweg-Magnetventil 34 ver­ bunden. Mit dem Dreiweg-Magnetventil 34 ist eine Atmosphä­ renluft-Förderleitung 15 verbunden, die mit einer Atmosphä­ ren-Quelle in Verbindung steht. Mit dem Dreiweg-Magnet­ ventil 34 ist ebenfalls eine Zweigleitung 37 an einem Dreiweg- oder T-förmigen Verbindungsstück 36 verbunden, das zwischen einer Arbeitsunterdruck-Förderleitung 13 angeordnet ist, die von einer Arbeitsdruck-Quelle ab­ geht. Wenn das Magnetventil nicht erregt ist, verbin­ det das Dreiweg-Magnetventil 34 nur die Leitung 36 mit der Leitung 15, um Atmosphärenluft der Leckkammer 5 zu­ zuleiten. Wenn das Magnetventil hingegen erregt ist, verbindet es die Leitung 35 nur mit dem Zweigdurchgang 37, der sich von der Arbeitsunterdruck-Förderleitung 13 erstreckt, um Arbeitsunterdruck der Leckkammer 5 zuzu­ leiten. Das Dreiweg-Magnetventil 34 ist mit einem unter­ druckempfindlichen Schalter 22 geschaltet.

Wenn der Unterdruck in der Steuermembrankammer 4 infolge des Entfernens der Steuerunterdruck-Förderleitung 19 oder des Brechens derselben abfällt und der unterdruck­ ansprechende Schalter 22 geschlossen wird, wird der elektrische Strom dem Dreiweg-Magnetventil 34 zugeführt. Dann sperrt das Dreiweg-Magnetventil 34 die Verbindung der Leitung 35 mit der Atmosphärenluft-Zuleitungslei­ tung 15 ab und stellt die Verbindung der Leitung 35 mit der Zweigleitung 37 her, die von der Arbeitsunterdruck- Förderleitung 13 abgeht. Als Folge hiervon herrschen in der Arbeitsmembrankammer 3 und der Leckkammer 5 im we­ sentlichen dieselben Drücke, da der Arbeitsunterdruck der Leckkammer 5 auch von der Arbeitsunterdruckförder­ leitung 13 über das Dreiweg-Verbindungsstück 36, die Zweigleitung 37, das Magnetventil 34 und die Leitung 35 zugeführt wird. Aus diesem Grunde ist die Schubstange 6 daran gehindert, daß sie sich in ihre Vollhubstellung bewegt, so daß man diesbezüglich eine Sicherheit ge­ währleisten kann. Bei dieser Ausführungsform nimmt die Schubstange 6 eine Gleichgewichtsstellung ein, da der der Leckkammer 5 zugeleitete Unterdruck auf die Steuer­ membrane 2 wirkt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Schubstange daran gehindert wird, sich in ihre Vollhubstellung zu bewegen, in der sie vollständig ausgefahren ist, da bei der Feststellung einer Stö­ rung während des Erzeugens des Steuerunterdrucks in der Steuerkammer sowohl der Leckkammer als auch der Arbeitsmembrankammer im wesentlichen derselbe Druck zugeführt wird.

Claims (5)

1. Unterdruckbetätigungsvorrichtung mit
einem Gehäuse,
einer Arbeitsmembrane (1), die im Gehäuse angebracht ist und eine Seite hat, die eine Arbeitsmembrankammer (3) be­ grenzt und eine gegenüberliegende Seite hat, die eine Leckkammer (5) begrenzt,
einer Schubstange (6), die fest mit der Arbeitsmembrane (1) verbunden und mit dieser beweglich ist,
einer Arbeitsunterdruck-Quelle, die mit der Arbeitsmem­ brankammer (3) verbunden ist,
einer Einrichtung (11), die die Schubstange (6) und die Arbeitsmembrane (1) in Richtung auf die Leckkammer (5) beaufschlagt,
einer Einrichtung (10), die einen Durchgang bildet, des­ sen eines Ende mit der Arbeitsmembrankammer (3) und des­ sen anderes Ende in Verbindung mit der Leckkammer (5) steht, und
einer Einrichtung (2), die ein Ventilelement (16) ent­ hält, das mit dem Durchgang (10) zusammenarbeitet, um die Strömungsverbindung zwischen der Arbeitsmembrankammer (3) und der Leckkammer (5) zu regeln, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (22) zum Detektieren einer Störung im normalen Betrieb der Strömungsverbindungs-Steuereinrich­ tung (2), die ein Ausgangssignal erzeugt, und
eine Einrichtung (25, 34), die auf das Ausgangssignal an­ spricht, um zu bewirken, daß im wesentlichen derselbe Druck sowohl in der Arbeitsmembrankammer (3) als auch in der Leckkammer (5) herrscht.

2. Unterdruckbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö­ mungsverbindungs-Steuereinrichtung eine Steuermem­ brane (2) enthält, die im Gehäuse angebracht ist und einen Abstand von der Arbeitsmembrane (1) hat sowie mit dieser unter Bildung einer dazwischenlie­ genden Leckkammer (5) zusammenarbeitet, daß die Steuermembrane (2) eine Seite hat, die die Leckkam­ mer (5) begrenzt und eine gegenüberliegende Seite hat, die eine Steuerkammer (4) in dem Gehäuse be­ grenzt, daß eine Steuerunterdruck-Quelle mit der Steuermembrankammer (4) verbunden ist, daß das Ven­ tilelement (16) fest mit der Steuermembrane (2) verbunden ist und in Richtung auf das gegenüberlie­ gende Ende des Durchgangs (10) bewegbar ist, und daß eine Einrichtung (17) das Ventilelement (16) und die Steuermembrane (2) in Richtung auf das ge­ genüberliegende Ende des Durchgangs (10) zum Ab­ sperren desselben beaufschlagt.

3. Unterdruckbetätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Er­ fassungseinrichtung einen druckempfindlichen Schal­ ter (22) enthält, der geschlossen wird, wenn ermit­ telt wird, daß der Steuerunterdruck in der Steuer­ membrankammer (4) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

4. Unterdruckbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Druckausgleich ein Magnetventil (25) enthält, das die Arbeitsmembrankammer (3) mit der Umgebungsatmosphäre verbindet, wenn es erregt ist.

5. Unterdruckbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zum Druckausgleich ein Dreiweg-Magnetventil (34) enthält, das die Verbindung der Leckkammer (5) mit der Umgebungsatmosphäre sperrt und eine Verbin­ dung der Leckkammer (5) mit der Arbeitsmembrankam­ mer (3) herstellt, wenn es erregt ist.