DE3913351A1

DE3913351A1 - Vorrichtung zur hilfsdruckerzeugung

Info

Publication number: DE3913351A1
Application number: DE19893913351
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Vogel
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-04-22
Filing date: 1989-04-22
Publication date: 1990-10-25
Also published as: FR2646211A1; GB2233048A; FR2646211B1; GB2233048B; US5137436A; JPH0361675A; GB9007226D0

Description

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Hilfsdrucker zeugung, insbesondere für Kraftfahrzeuge aus, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE OS 32 34 182 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist vorgesehen, durch die Hin- und Herbewegung eines hydraulisch betätigten Differentialkolbens einen Pumpenkolben anzutreiben, der Druckmittel aus einem Tank zu einem Verbraucher fördert. Hierzu wird ein für das zyklische Umsteuern benötigtes Um steuerventil hydraulisch oder pneumatisch über den Differentialkolben betätigt, so daß der Atmosphärendruck oder das Vakuum einer Vakuumquelle am Differentialkolben wirksam ist, um die oszillierende Pumpbewegung des Differentialkolbens zu stimulieren.

Die geschilderte Auslegung des Differentialkolbens als Steuerorgan für die hydraulische oder pneumatische An steuerung des Umsteuerventiles hat den Nachteil einer aus gesprochen aufwendigen Konstruktion durch das Erfordernis eines mittelbar, eventuell sogar separat angeordneten Um steuerventiles, eines hülsenförmigen, mit Ausnehmungen versehenenen Differentialkolbens, wie auch das zwangsläu fig erforderliche Leitungssystem zur Aktivierung des Um steuerventiles. Ferner besteht die Gefahr der Funktions störung beispielsweise bei bereits geringen Leckagemengen, die sich durch die bekannten Fertigungs- und Dichtigkeits probleme im Betrieb bei Ausführung des Differentialkolbens bzw. des Betätigungskolbens als Steuerschieber ergeben. Insbesondere der Kostenfaktor bringt erhebliche Nachteile des bekannten Systemes mit sich. Des weiteren besteht die Gefahr, daß bei unstetigen Steuerströmen der Differential kolben in einer Stellung zwischen den beiden Totpunktlagen stehenbleibt, und damit ein Umschalten des Steuerventiles unterbleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zum Antrieb eines Hilfsdruckerzeugers der ein gangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß ei ne erhöhte Funktionssicherheit unter Verwendung ein fachster Konstruktionsmittel unabhängig von fertigungs- und einsatzbedingten nachteiligem Material und Konstruk tionserscheinungen gewährleistet ist und damit gleichzei tig eine kostenminimierte Herstellung ermöglicht ist.

Die Aufgabe wird durch die den Patentanspruch 1 kennzeich nenden Merkmale gelöst.

Hierdurch ist eine Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung ge schaffen, die durch ihre erfinderische Kombination und der Verwendung einfachster mechanischer Mittel eine funktions sichere sowie ökonomisch sinnvolle Ausnutzung der zur Ver fügung stehenden Energiequellen ermöglicht.

Um eine einwandfreie Abdichtung der Steuerkanäle gegenüber den Steuerventilen zu erreichen, ist bei einer vorteilhaf ten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, die Steuerventile als Sitzventile auszuführen, die über an den Stirnseiten durch Ausnehmungen gebildeten schmalen, ringförmigen Sitzflächen die Steuerkammern an den Steuer kanälen druckmitteldicht trennen.

Zum Zwecke der Leistungserhöhung ist der im Arbeitszylin der angeordnete Pumpkolben auf beiden Stirnflächen druck mittelbeaufschlagbar, so daß eine maßgebliche Hilfsdruck steigerung infolge des doppelt wirkenden Kolbens gegeben ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschrei bung eines Ausführungsbeispieles hervor.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt schematisch skizziert ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung. Die Vorrichtung besteht aus einem als Umschaltventil ausgebildeten Steuerorgan, dessen Steuer stange 10 im Steuergehäuse 1 das Steuerorgan koaxial durchdringt und über Steuerventile 2 zugehörige Steuer kanäle 4 zwischen drei Steuerdruckkammern 3 im Steuerge häuse 1 öffnet bzw. verschließt. Die Steuerdruckkammern 3 sind abhängig von der Stellung eines jeweils in einer Steuerdruckkammer 3 wirksamen Steuerventiles 2 vorzugs weise mit Atmosphärendruck oder von einer Vakuumquelle druckbeaufschlagt, die über zwei Anschlußleitungen 16 ei nen mittels Servokolben 6 in zwei Arbeitskammern 17 und 18 unterteilten Servozylinder 19 mit einer Vakuumquelle und der Atmosphärendruckquelle verbinden. Unter Einwirkung der pneumatischen Verstellkraft am Servokolben 6 nimmt die Steuerstange 10 in Abhängigkeit der den Umschaltpunkt be stimmenden Federblocklänge im Steuerkopf 12 eine defi nierte Stellung im Steuerorgan ein. Die im Steuerkopf 12 als elastisches Mittel 11 angeordneten Federn sind derart ausgebildet, das bei Erreichen der Federblocklänge das Produkt aus Federsteifigkeit und Federweg vom Betrag her gerade noch kleiner ist als die über die Steuerstange 10 entgegengesetzt wirkende pneumatische Druckkraft an den Steuerventilen 2 des Steuerorganes, so daß der Umschalt punkt zum Umsteuern der Bewegungsrichtung der Steuerstange 10 erst durch die direkte Kraftübertragung vom Servoglied 9 über die sodann als steifer Zylinder wirkende, in der Abbildung rechts gezeigte Feder 11 auf das Steuerkopfteil 12 ermöglicht ist.

Damit ist eine sehr genaue Einstellung des Umschaltpunktes möglich, da die Toleranzfeldbreite der Federkraft über der Federlänge sehr viel größer ist als die der Federblocklänge.

Die gespeicherte Federarbeit dient zum sicheren Überwinden des Schaltweges der Steuerventile.

Durch die feste Anknüpfung des Druckkolbens 8 am Servo glied 9 erfolgt eine von der pneumatischen Verstellkraft abhängige Bewegung des Servokolbens 6, wobei jeweils eine der beiden im Steuerkolben 12 gelagerten Federn bis zum Erreichen der den Umsteuerpunkt bestimmenden Federblock länge zusammengedrückt werden kann, so daß durch die Ein spannung der Federn zwischen dem Steuerkopf 12 und dem Servoglied 9 eine Reaktionskraft auf den Steuerkopf über tragbar ist, die zum Verschieben der Steuerstange 10 und damit zum Umsteuern des am Servokolben 6 anliegenden Differenzdruckes über die Ventile 2 im Steuerorgan führt. Da die Druckbeaufschlagung und die daraus resultierende Bewegungsrichtung des Servokolbens 6 im Servozylinder 19 umgekehrt ist, erfährt auch der doppelt wirkende Pumpkol ben 8 im Arbeitszylinder 7 eine Umkehrung der Bewegungs richtung.

Die nachfolgende Funktionsbeschreibung zeigt gemäß Fig. 1 die Steuerstange 10 in einer Position, in der vorzugsweise der abgezweigte Unterdruck am Ansaugkrümmer eines Otto-Mo tors als Energiequelle 5 über das geöffnete Steuerventil 2 gemäß der in der Abbildung links dargestellten Steuer druckkammer 3 und in der ersten Anschlußleitung 16 des Servozylinders 19 wirksam ist, während der atmosphärische Druck über einen offenen Steuerkanal 2 von der mittleren Steuerdruckkammer 3 zur in der Zeichnung rechts darge stellten Steuerdruckkammer 3 gelangt und sich in die zweite Anschlußleitung 16 fortpflanzen kann. Folglich herrscht in den durch den Servokolben 6 getrennten Ar beitskammern 17 und 18 ein Differenzdruck, der unter gleichzeitiger Erhöhung bzw. Absenkung der entgegengesetzt wirkenden Federvorspannkräfte im Steuerkopf 12 das Servo glied 9 mit dem angefügten Pumpkolben 8 in die beschrie bene Stellung verschiebt. Bei Erreichen der Federblocklän ge, wie dies an der in der Abbildung rechts gezeigten Fe der vorliegt, wirkt die Kraft des Servokolbens direkt auf die Steuerstange und es überwiegt die Differenzdruckkraft an den Steuerventilen der mittleren und rechten Steuer druckkammer 3, so daß ein Verschieben der Steuerstange 10 in die entgegengesetzte Richtung erfolgt. Dabei übt die zwischen dem Servoglied 9 und dem Steuerkopf 12 auf Block länge vorgespannte Feder eine Reaktionskraft aus, die aus reichend groß ist, um den Totweg der Steuerventile 2 bis zur Anlage an den entgegengesetzten Flächen der Steuer druckkammer 3 zu überbrücken. Folglich wird durch die Um kehrung der Bewegungsrichtung die Öffnungs- bzw. Schließ funktion der Steuerkanäle vertauscht, so daß auch der Ser vokolben 6 über die beiden Anschlußleitungen 16 eine ent gegengesetzt geltende Druckbeaufschlagung erfährt, die entgegen der den Steuerventilen 2 nächstgelegenen zweiten Feder wirkt, und diese bis zum Erreichen der Federblock länge und entsprechend dem Ventilumsteuerpunkt vorspannt. Danach beginnt wieder ein neuer Arbeitszyklus, wie bereits beschrieben. Aufgrund der oszillierenden Arbeitsweise eig net sich ein doppelt wirkender Kolben 8 zur Erhöhung der Förderleistung, der über Rückschlagventile ein Medium, beispielsweise von einem Vorratsbehälter zu einem Druck speicher zuführt.

Nach dem Ausführungsbeispiel arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer pneumatischen Energieversorgung. Ebenso ist es möglich, unter Wahrung des erforderlichen Druckgefälles einen hydraulischen Energieträger anzu schließen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung kann auf herkömmliche elektromagne tisch gesteuerte Ventile verzichtet werden und es können die bekannten Funktionsmittel auf ein Minimum einge schränkt werden. Eine ökonomische Ausnutzung der zur Ver fügung stehenden Energiequellen ist durch das vorhanden sein einer Atmosphärendruckquelle beispielsweise in Ver bindung mit einer Vakuumquelle eine Brennkraftmaschine mit Drosselregelung erfüllt.

Weiterhin zeigt sich als vorteilhafte, unkomplizierte An steuerung der Steuerventile, die durch die Integration eines Federpaketes zwischen Steuerstange und dem Servo glied begünstigt ist. Hierdurch können maßgebliche Funk tonsstörungen und aufwendige Funktionsmechanismen vermie den werden.

Bezugszeichenliste

1 Steuergehäuse
2 Steuerventile
3 Steuerdruckkammern
4 Steuerkanäle
5 Energieversorgung
6 Servokolben
7 Arbeitszylinder
8 Druckkolben
9 Servoglied
10 Steuerstange
11 Elastisches Mittel
12 Steuerkopfteil
13 Abschnitt
14 Ausnehmungen
15 Dichtringflächen
16 Anschlußleitungen
17 Arbeitskammer
18 Arbeitskammer
19 Servozylinder

Claims

1. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit in einem Steuergehäuse eines Steuerorganes angeordneten Steuerventilen, die ab hängig von ihrer Stellung mehrere Steuerdruckkammern durchdringende Steuerkanäle betätigen, so daß abhän gig von der Stellung der Steuerventile eine Verbin dung zwischen einer Energiequelle an einem feder kraftbeaufschlagten Servokolben herstellbar ist, der über einen angrenzenden, gegenüber dem Servokolben abgedichteten Arbeitszylinder ein Medium mit nied rigem Druckniveau mittels Pumpkolben auf ein Ener gieniveau hohen Druckes fördert, dadurch ge kennzeichnet, daß der Servokolben (6) ein den Umschaltpunkt der Steuerventile (2) beein flussendes, elastisches Mittel (11) aufweist, das zwischen einem am Servokolben (6) angeordneten Ser voglied (9) und einer in das Steuerorgan eingreifen den Steuerstange (10) zur Umschaltung der Steuerven tile (2) einspannbar ist.

2. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ela stische Mittel (11) vorzugsweise aus zwei in Reihe geschalteten Schraubenfedern gebildet ist, wobei je weils ein erstes Federende der Federn das Servoglied (9) kontaktiert, wähend jeweils das zweite Federende in einem hohlzylinderförmig gestalteten Steuerkopf (12) an der Steuerstange (10) abstützend gehalten ist.

3. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Servoglied (9) durch einen in die Öffnung des hohlzylinderförmig gestalteten Steuerkopfes (12) eingreifenden Schaft axial verschiebbar und radial über einen kolbenförmigen Abschnitt (13) geführt ist.

4. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß sich abhängig von der Axial bewegung des Servogliedes (9) die Vorspannkräfte des elastischen Mittels (11) der in Reihe geschalteten Federn reziprok proportional zueinander verhalten.

5. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Federvorspannkraft bei Federblocklänge vom Betrag her größer und entgegen gesetzt gerichtet ist wie die an den Steuerventilen (2) wirksamen Steuerdruckkräfte.

6. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagten Stirnflächen an den Steuerven tilen (2) kleiner sind, als die vom Differenzdruck derselben Energiequelle (5) zur beaufschlagten Stirnfläche am Servokolben (6).

7. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerventile (2) als Sitzventile mit vorzugsweise kreisrunder Gestalt ausgeführt sind, wobei die Sitzventile (2) flächen hafte Ausnehmungen (14) aufweisen, die von radialen Dichtringflächen (15) druckmittelundurchlässig ge schlossen sind.

8. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmungen (14) von einem durch Steuerkanäle (4) sich fortpflanzenden Druck beaufschlagbar sind.

9. Vorrichtung zur Hilfsdruckerzeugung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hilfsdruckerzeugung des vom Servokolben (6) betätigten Arbeitszylinders (7) über einen darin axial verschiebbaren, doppelt wir kenden Pumpenkolben (8) erfolgt, dessen Stirnflächen beidseitig über vorgeschaltete Rückschlagventile druckmittelverbindbar wirken.