DE3609838A1 - Stellzylinder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stellzylinder nach der Gattung des Patentanspruchs. Durch die Zeitschrift "Ingenieurs de l'Automobile", Octobre 1984, Seite 115 ist ein Stellzylinder bekannt, der in ein Gestänge ein­ gebaut ist, das sich zwischen einem Pedal und einem Ver­ stellhebel einer Dieseleinspritzpumpe befindet. Ein Kol­ ben des Stellzylinders wird entgegen der Kraft einer vor­ gespannten Druckfeder dann automatisch beispielsweise mit Druckluft beaufschlagt, wenn an Antriebsrädern eines zu­ geordneten Kraftfahrzeugs ein unzulässiger Antriebsschlupf erreicht wird. Durch die Beaufschlagung des Kolbens wird die Druckfeder teilweise zusammengedrückt, so daß sich die Länge des Gestänges ändert mit der Folge einer Verringe­ rung der Einspritzmengen, die die Dieseleinspritzpumpe ei­ nem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs zuführt. Wird die Beaufschlagung des Kolbens so erhöht, daß die Druckfeder nahezu vollständig zusammengedrückt wird, so schaltet der Kolben die Dieseleinspritzpumpe ab und stoppt die Brenn­ stoffzufuhr zum Antriebsmotor. Es wurde erkannt, daß zur feinfühligen Regulierung von Antriebsschlupf eine harte Druckfeder günstig ist. Diese hat aber den Nachteil, daß sie das Abstellen der Dieseleinspritzpumpe unnötig er­ schwert, weswegen entweder ein hoher Beaufschlagungsdruck für den Kolben oder aber ein großer Kolbendurchmesser be­ nötigt wird, der mehr Bauraum beansprucht und höhere Her­ stellungskosten verursacht.

Durch die DE-PS 33 23 563 ist eine Steuereinrichtung be­ kannt zur Drehzahl- und Geschwindigkeitsbegrenzung eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs. Diese Steuereinrich­ tung verstellt ebenfalls über einen Stellzylinder, der einen Kolben und eine vorgespannte Druckfeder enthält, und ein Gestänge einer Dieseleinspritzpumpe im Sinne ei­ ner Verminderung der Kraftstoffeinspritzmengen. Auch die­ ser Stellzylinder wird zum Abschalten der Dieseleinspritz­ pumpe eingesetzt. Der Stellzylinder und eine ihm vorgeord­ nete Ventilanordnung, die Bestandteil der Steuereinrich­ tung ist, kann ebenfalls zur Verminderung der Brennstoff­ zufuhr und damit von Antriebsschlupf verwendet werden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stellzylinder mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß er ei­ nerseits eine feine Drehzahlregulierung beispielsweise im Antriebsschlupfschutzfall ermöglicht und andererseits für das Abschalten der Dieseleinspritzpumpe eine nur unwesent­ lich stärkere Beaufschlagung seines Kolbens erfordert. Da­ durch kann bei einem vorgegebenen höchstmöglichen Beauf­ schlagungsdruck, der durch eine in das Kraftfahrzeug ein­ gebaute Pumpe vorgegeben ist, der Kolbendurchmesser rela­ tiv klein gewählt werden, wodurch der Einbau in das Kraft­ fahrzeug erleichtert wird und weniger Kosten verursacht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen des im Hauptanspruch angegebenen Stellzylinders möglich. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 geben ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für den beweglichen Anschlag an. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 geben ein vorteilhaftes Ausführungs­ beispiel an für den fest mit dem Stellzylinder verei­ nigten Anschlag. Die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 4 haben den Vorteil, daß die Druckfedern vor unzulässiger Zusammendrückung und Beschädigung ge­ schützt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stellzy­ linders ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stellzylinder und

Fig. 2 ei­ ne Weg-Kraft-Kennlinie einer in den Stellzylinder gemäß der Fig. 1 eingebauten Federkombination.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der erfindungsgemäße Stellzylinder 2 gemäß der Fig. 1 ist an eine Ventilkombination 3 angeschlossen, die aus einem von einer Pumpe 4 ladbaren Speicher 5 versorgt wird. Dabei kann die Pumpe 4 diejenige Pumpe sein, die zur Versorgung einer Druckluftbremsanlage bestimmt ist. Die Ventilkombination 3 kann in einer in der Zeitschrift "Ingenieurs de l'Automobile", 1984, Seite 115 offenbarten Weise ausgebildet und von einem dort beschriebenen An­ triebsschlupfregler 6 gesteuert werden. Anstelle des in dieser Zeitschrift offenbarten 3/2-Wegeventils kann auch eine in der DE-PS 33 23 563 beschriebene Ventilkombination verwendet werden, mittels der der Druckmittelverbrauch vermindert werden kann.

Der Stellzylinder 2 besitzt zwei gleichachsig ausgerichte­ te zueinander abgestufte Bohrungen 7 und 8, einen Kolben 9, eine Kolbenstange 10, eine erste, für den Antriebsschlupf­ regelbetrieb bestimmte Druckfeder 11, eine zweite Druckfe­ der 12, einen axial verschiebbaren Anschlag 13 und einen Zylinderboden 14.

Die Bohrung 7 ist als eine Sackbohrung ausgebildet und bil­ det die eigentliche Zylinderbohrung, die über eine Anschluß­ bohrung 15 und eine flexible Leitung 16 an die Ventilkombi­ nation 3 angeschlossen ist. In der Verlängerung der Bohrung 7 ist an einem geschlossenen Ende 17 von außen her ein Ge­ windeloch 18 eingebohrt. In dieses Gewindeloch 18 wird ein nicht dargestelltes Teil eines Gestänges, das sich zwischen einem Gaspedal 27 und einer Dieseleinspritzpumpe 28 oder einem anderen verstellbaren Brennstoffzuführsystem befin­ det, eingeschraubt. Der Kolben 9 ist auf den Durchmesser der Bohrung 7 abgestimmt und besitzt zur Abdichtung rela­ tiv zu dieser Bohrung 7 einen Dichtring 19. An die Bohrung 7 schließt sich anschließend an einen Durchmessersprung 20 in Richtung eines offenen Endes 21 des Stellzylinders 2 die Bohrung 8 an. Die Bohrung 8 hat einen größeren Durch­ messer als die Bohrung 7. Beim offenen Ende 21 ist ein Si­ cherungsring 22 angeordnet, der den Zylinderboden 14 im Stellzylinder 2 hält. Der Zylinderboden 14 hat koaxial zum Stellzylinder 2 eine Führungsbuchse 23 für die Kolbenstan­ ge 10, die aus dem Stellzylinder 2 herausragt und beispiels­ weise ein Anschlußgewinde 24 besitzt.

Der Durchmessersprung 20 bildet eine Ringfläche, die im Rahmen der Erfindung als ein starr mit dem Stellzylinder 2 verbundener Axialanschlag dient. Der axial verschieb­ bare Anschlag 13 ist diesem starren Axialanschlag 20 zu­ geordnet und hat einen Durchmesser, der größer als der­ jenige der Bohrung 7, jedoch kleiner als der der Bohrung 8 ist. Der axial verschiebbare Anschlag 13 ist beispiels­ weise im wesentlichen nach Art einer Ringscheibe ausge­ bildet und weist in Richtung zum Kolben 9 eine angeformte Buchse 25 auf. Zwischen den axial verschiebbaren Anschlag 13 und den Zylinderboden 14 ist die Druckfeder 12 einge­ setzt. Sie drückt den axial verschiebbaren Anschlag 13 gegen den Axialanschlag 20. Die Druckfeder 11 ist zwi­ schen den axial verschiebbaren Anschlag 13 und den Kol­ ben 9 eingesetzt und umgibt die Kolbenstange 10 und auch die Buchse 25 mit radialem Spiel. In der dargestellten Endstellung des Kolbens 9, in der ein Ansatz 26 des Kol­ bens 9 an dem Ende 17 des Stellzylinders 2 anliegt, be­ findet sich zwischen diesem Kolben 9 und der Buchse 25 ein Abstand A. Beim Anschlußgewinde 24 ist der Kolbenstan­ ge 10 ein weganzeigender Pfeil W zugeordnet.

Drähte, aus denen die Druckfedern 11 und 12 gewickelt sind, haben beispielsweise gleiche Drahtdurchmesser. Un­ terschiedlich sind jedoch die Wickelradien der beiden Druckfedern 11 und 12. Die Druckfeder 12 hat beispiels­ weise etwa doppelt so viele Windungen wie die Druckfeder 11. Beide Druckfedern 11 und 12 sind in vorgespanntem Zustand in den Stellzylinder 2 eingebaut. Im Weg-Kraft- Diagramm gemäß der Fig. 2 ist über dem Weg W der Ver­ lauf der Kräfte F der beiden Druckfedern 11 und 12 dar­ gestellt. Die Druckfeder 11 hat eine Vorspannung V 1. Bei einer Beaufschlagung des Kolbens 9 mit einem sehr kleinen Druck, beispielsweise Luftdruck, verbleibt der Kolben 9 zunächst in der dargestellten Grundstellung. Erst wenn die Beaufschlagung eine Stärke erreicht hat, die die Kraft V 1 der vorgespannten Druckfeder 11 überwindet, wird diese zusammengedrückt, wobei der Kolben 9 die Kolbenstan­ ge 10 in Richtung des Pfeiles W bewegt. Dabei setzt die Druckfeder 11 dem Kolben 9 eine ansteigende Kraft entge­ gen. Die qualitative Abhängigkeit des Anstiegs der Kraft F bei größer werdendem Weg W der Kolbenstange ist in der Fig. 1 mittels einer ansteigenden Geraden C 1 dargestellt. Die Gerade C 1 endet an einem Punkt P 1. Bis dahin hat der Kolben 9 in Richtung der Buchse 25 den Weg A durchlaufen. Die Buchse 25 begrenzt die Zusammendrückbarkeit der Druck­ feder 11.

Die Druckfeder 12 ist vorgespannt mit einer Kraft V 2, die in dem Diagramm gemäß der Fig. 2 bei einem Punkt P 2 liegt, der sich senkrecht über dem Punkt P 1 befindet. Dies hat zur Folge, daß nach dem Anschlagen des Kolbens 9 an der Buchse 25 eine weitere Steigerung der Beaufschlagung des Kolbens 9 notwendig ist, um die Kraft V 2 der Feder 12 zu überwinden. Bei weiterer Steigerung der Beaufschlagung verschiebt der Kolben 9 über die Buchse 25 den axial verschiebbaren An­ schlag 13 gegen die Kraft der Druckfeder 12. Das dabei er­ folgende Anwachsen der Kraft der Druckfeder 12 als Funktion des Weges W ist ebenfalls in Form einer Geraden mit der Be­ zeichung C 2 dargestellt. Die Neigung der Geraden C 2 ist ge­ ringer als die der Geraden C 1. Zeichnet man in einer Ver­ längerung der Geraden C 1 eine Gerade C 1 a ein, so schneiden sich die Geraden C 2 und C 1 a in einem Punkt P 3. Rechts neben dem Punkt P 3 divergieren die Geraden C 2 und C 1 a. Das Dia­ gramm stellt also dar, daß zum Verschieben der Kolbenstange 10 zunächst ein steiler Anstieg der Beaufschlagung des Kol­ bens 9 notwendig ist, wogegen später eine relativ wenig an­ steigende Beaufschlagung des Kolbens 9 relativ große Ver­ schiebungen der Kolbenstange 10 bewirkt.

Der Abstand A wird vorzugsweise so gewählt, daß eine Ver­ schiebung der Kolbenstange 10 relativ zum Stellzylinder 2 eine Reduzierung von Vollasteinspritzmengen bis im wesent­ lichen auf Leerlaufeinspritzmengen ergibt für den Fall, daß der Stellzylinder 2 sich zwischen einem voll durchge­ tretenen Pedal und einer zugeordneten Dieseleinspritzpum­ pe befindet. Die Verstellmöglichkeit bis zur Größe A steht zur Verfügung zum Begrenzen oder Vermindern von Antriebs­ schlupf. Deshalb kann man die Druckfeder 11 auch als Dreh­ zahlregulierfeder bezeichnen. Wie bereits eingangs ange­ deutet, ist zum Zwecke einer feinfühligen Regelung von An­ triebsschlupf diese Drehzahlregulierfeder 11 relativ steif ausgebildet.

Zum Abschalten der Dieseleinspritzpumpe werden, wie be­ reits angedeutet, Wege W der Kolbenstange benötigt, die größer sind als der Weg A, den der Kolben 9 relativ zur Buchse 25 zurücklegen kann. Zum Abschalten der Dieselein­ spritzpumpe muß also die Beaufschlagung des Kolbens 9 so weit gesteigert werden, daß mindestens die infolge von Vorspannung vorhandene Kraft V 2 der Druckfeder 12 über­ wunden wird. Es ist also erkennbar, daß lediglich ein Be­ aufschlagungsüberschuß, der auf den Kolben 9 wirkt, die­ jenigen Kräfte an der Kolbenstange 10 erzeugt, die zur Abschaltung der Dieseleinspritzpumpe nutzbar sind. In­ folge der Ausgestaltung der Druckfeder 12 mit der Kenn­ linie C 2 sind die zum Abschalten der Dieseleinspritzpumpe zur Verfügung stehenden Kräfte ersichtlich größer als bei Verwendung von nur einer Druckfeder mit einer für die An­ triebsschlupfregelung günstigen Kennlinie. Der angespro­ chene Unterschied ist deutlich erkennbar an dem bereits angesprochenen Divergieren der Geraden C 1 a, die die Ver­ längerung der Geraden C 1 bildet, und der Geraden C 2 der zweiten Druckfeder 12, die zusammen mit der Druckfeder 11 die erfindungsgemäße Federkombination bildet.

Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß anstelle der angesprochenen Dieseleinspritzpumpe beispielsweise auch eine Benzineinspritzpumpe oder ein Vergaser in Kombination mit dem beschriebenen Stellzylinder verwendet werden kann. Der Stellzylinder 2 dient in diesem Fall ebenfalls dem Ein­ regulieren eines Antriebsmoments eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs auf eine solche Größe, daß ein optimaler Antriebs­ schlupf nicht oder nicht wesentlich überschritten wird. In­ folgedessen ist bei ausreichender Spurhaltung des angetrie­ benen Fahrzeugs eine größtmögliche Beschleunigung erreich­ bar. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Stellzylinders 2 in Verbindung mit Benzineinspritzpumpen oder Vergasern bie­ tet sich an für leichte Fahrzeuge wie Kleinlastwagen, Klein­ busse und Personenkraftwagen. Weil in solchen Fahrzeugen ge­ legentlich anstelle einer Druckluftpumpe eine Hydraulikpumpe zur Verfügung steht, kann bedarfsweise der Durchmesser des Kolbens 9 kleiner gewählt werden als bei Beaufschlagung mit­ tels Druckluft.

Claims (4)

1. Stellzylinder zum Verändern von einem Fahrzeugantriebs­ motor zugeführten Brennstoffmengen, mit einem Kolben und einer gegen diesen wirkenden Druckfeder, die mit Vorspan­ nung eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ feder (11) als eine steife Drehzahlregulierfeder ausgebil­ det und an einem relativ zum Stellzylinder axial verschieb­ baren Anschlag (13) abgestützt ist und daß eine zweite Druckfeder (12), die weniger steif als die Drehzahlregu­ lierfeder (11) ausgebildet ist, mit einer Vorspannung (V 2), die größer ist als die größte Arbeitskraft (P 1) der Dreh­ zahlregulierfeder (11), so eingebaut ist, daß sie entgegen der Wirkung der Drehzahlregulierfeder (11) den verschieb­ baren Anschlag (13) gegen einen starr mit dem Stellzylinder (2) verbundenen zweiten Anschlag (20) wirkt, derart, daß der bewegliche Anschlag (13) zum Abschalten einer Brenn­ stoffzuführeinrichtung (28) vom starr angeordneten An­ schlag (20) wegbewegbar ist.

2. Stellzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Anschlag (13) als eine Ringscheibe ausgebildet ist, die eine Kolbenstange (10) mit radialem Spiel umgibt.

3. Stellzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (2) in gleichachsiger Ausrichtung zwei Bohrungen (7, 8) besitzt und daß ein zwischen diesen Bohrungen befindlicher Durchmessersprung (20) einen star­ ren Anschlag für den axial beweglichen Anschlag (13) bil­ det.

4. Stellzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den als Ringscheibe ausgebildeten axial verschieb­ baren Anschlag (13) wenigstens eine Buchse (25) angeformt ist, die die Zusammendrückbarkeit wenigstens einer der Druckfedern (11, 12) begrenzt.