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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlußventil
für Kolben von selbsteinstellenden, hydraulischen
Einrichtungen, insbesondere zur Verwendung in
selbsteinstellenden, hydraulischen Einrichtungen, welche zur
permanenten, automatischen Einstellung der Länge von Steuerzügen
ausgestaltet sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Selbsteinstellende, hydraulische Einrichtungen für die
permanente, automatische Einstellung der Länge von
Steuerzügen sind weit bekannt und bestehen im allgemeinen aus
Stahlzügen, die mit einer Schutzhülle versehen und an
einem Betätigungsmechanismus, wie beispielsweise einem
Pedal, befestigt sind, mit einem damit verbundenen
Mechanismus, wie beispielsweise der Kupplung eines Fahrzeugs.
Diese selbsteinstellenden Einrichtungen führen eine
Einstellung unabhängig von der ursprünglichen Einstellung
der Länge des Steuerzuges aus, was normalerweise
ausgeführt wird, wenn der Zug mit Hilfe von Einrichtungen
angepaßt wird, die ausgestaltet sind zum Zwecke, nur
während des anfänglichen Einstellvorgangs betrieben zu
werden.
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Das spanische Patent P 9002014 (entspricht EP-A-0494276)
beschreibt eine selbsteinstellende, hydraulische
Einrichtung, welche grundsätzlich aus einem zylindrischen
Hauptkörper besteht, der mit dem zu betätigendem Mechanismus
verbunden ist und einer Einstellstange, deren eines Ende
- das äußere Ende - an dem Steuerzug befestigt ist,
während das andere Ende - das innere Ende - einen Kolben
aufweist, der mit einem Verschlußventil versehen ist. Der
Kolben definiert zwei Halbkammern innerhalb des
Hauptkörpers, zwischen denen das hydraulische Fluid fließen kann.
Des weiteren weist diese Einrichtung eine Einstellfeder
sowie volumetrische Kompensationsmittel auf. Die
Einrichtung arbeitet derart, daß die erforderliche Längenzunahme
des Steuerzuges als Folge der mechanischen
Beanspruchungen, die dem von ihm betätigtem Mechanismus auferlegt
werden (beispielsweise die fortschreitende Abnutzung der
Fläche auf der Kupplungsscheibe eines Fahrzeugs)
vorgesehen wird durch die Längenzunahme des Abschnitts der
Einstellstange, der aus dem Hauptkörper der
selbsteinstellenden Einrichtung hervorragt.
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Eines der Verschlußventile für derartige
selbsteinstellende, hydraulische Einrichtungen, das durch das Patent P
9002014 beschrieben ist, umfaßt ein Durchgangselement,
ein Verschlußelement und eine Öffnungsfeder, die in
Kompression arbeitet, wobei diese Elemente koaxial zu der
Einstellstange angeordnet sind. Zweck der Öffnungsfeder
ist es, das Verschlußventil offen zu halten, so daß das
flüssige Fluid zwischen den zwei Halbkammern des
Hauptkörpers fließen kann, wenn die Einstellstange nicht durch
den Steuerzug gezogen ist. Das Verschlußventil stellt die
hydraulische Kommunikation zwischen den zwei Halbkammern
her, und zwar mit Hilfe des engen Sitzes bzw. der engen
Passung zwischen dem Verschlußelement des Ventils und der
Innenwand des Hauptkörpers.
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Dieses durch das spanische Patent P 9002014 beschriebene
Verschlußventil leidet jedoch unter dem Nachteil, daß es
aus einer großen Anzahl von Komponenten besteht, was die
Kosten für die Herstellung des Ventils wie auch für
dessen Zusammenbau erhöht. Insbesondere bewirkt die
permanent öffnende Feder bei dem Verschlußelement (oder
Abschlußelement), daß sich das Verschlußelement von dem
Durchgangselement (oder Durchlaßelement) trennt, wenn die
Einstellstange nicht länger betätigt wird. Dieser Aufbau
führt zu erheblichen Schwierigkeiten für die Flüssigkeit
innerhalb des Hauptkörpers, wenn diese von dem Bereich
einerseits des Verschlußelementes zu dem Bereich
andererseits des Verschlußelementes fließt, wenn die Kupplung
geringfügig (und hauptsächlich unfreiwillig) von dem
Fahrer gedrückt wird. In derartigen Fällen zwingt die Feder
nach dem Stand der Technik den Kolben dazu, sich zu
bewegen und aus diesem Grunde wird die Einstellung des
Kupplungszuges negativ beeinflußt. Um diesem Problem Herr zu
werden, ist es notwendig, die Feder wegzulassen und den
Fluß des flüssigen Fluids von einer Seite des
Verschlußelementes zu der anderen Seite zu vereinfachen.
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Das Patentdokument GB-A-2008716 betrifft einen
teleskopischen Stoßdämpfer und beschreibt Drosselbohrungen, deren
Funktion vollkommen unterschiedlich zu denjenigen Mitteln
ist, die von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden.
Die Bohrungen sind dazu vorgesehen, den Durchgang relativ
großer Mengen an flüssigem Fluid zum Zwecke des Dämpfens
von Stößen zu gestatten. Im Gegensatz dazu betrifft die
vorliegende Erfindung eine selbsteinstellende,
hydraulische Einrichtung, bei der die Mengen an entlang
fließendem flüssigen Fluid nahezu unberechenbar sind.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Um einen neuen Typ von Verschlußventil vorzusehen, der
eine Lösung für den oben genannten Nachteil bietet, wird
ein Verschlußventil für Kolben von selbsteinstellenden,
hydraulischen Einrichtungen offenbart, das einen neuen
Aufbau und eine hohe betriebsmäßige Zuverlässigkeit hat.
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Das erfindungsgemäße Verschlußventil bildet den Körper
des Kolbens einer selbsteinstellenden, hydraulischen
Einrichtung, wie diejenige, die oben beschrieben ist, d. h.,
eine selbsteinstellende, hydraulische Einrichtung, welche
die folgenden bekannten Elemente umfaßt: einen
Hauptkörper, der zylindrisch, länglich und hohl ist und ein
flüssiges Fluid beinhaltet; eine Einstellstange, deren eines
Ende, nämlich das innere Ende, mit dem Kolben
zusammenpaßt, während das andere Ende, nämlich das äußere Ende,
um einen variablen Betrag aus dem Hauptkörper hervorragt
und an dem entsprechenden Ende des Steuerzugs befestigt
ist; eine Einstellfeder, die innerhalb des Hauptkörpers,
koaxial zur Stange verlaufend angeordnet ist, wobei die
Feder fortwährend in Kompression arbeitet und eines ihrer
Enden an dem Ende des Hauptkörper ruht, von dem aus die
Stange hervorragt und ihr anderes Ende an dem inneren
Ende der Stange über eine transversale Stützschulter ruht,
die mit der Stange verbunden ist, derart, daß die Feder
dazu veranlaßt ist, fortwährend bzw. konstant die Stange
in Richtung des Inneren des Hauptkörpers zu drücken.
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Das erfindungsgemäße Verschlußventil besteht aus einem
Durchgangselement und einem Verschlußelement. Das
Durchgangselement ist derart an dem inneren Ende der
Einstellstange befestigt, daß es einen integralen Teil von diesem
ausbildet. Das Verschlußelement ist derart koaxial zu der
Einstellstange angeordnet, daß es an diesem entlang über
eine Länge gleiten kann, welche bestimmt wird durch den
Abstand zwischen dem Durchgangselement und der
transversalen Stützschulter der Stange.
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Das Durchgangselement hat eine im wesentlichen
zylindrische Form und ist mit mehreren longitudinalen
Durchgangslöchern versehen, durch welche das innerhalb des
Hauptkörpers beinhaltete flüssige Fluid fließen kann. Das
Durchgangselement ist zudem mit einer Umfangsnut
versehen, die zu der Einstellstange koaxial ist, wobei die
Größe der Nut derart ist, daß sie mit einem Dichtring
versehbar ist, der durch elastische Reaktion fortwährend
gegen die Innenfläche der Wand des Hauptkörpers drückt
und dabei verhindert, daß flüssiges Fluid über den
Festsitz bzw. engen Sitz zwischen die Wand und das Dichtglied
gelangen kann.
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Das das Ziel der vorliegenden Erfindung bildende
Verschlußelement des Ventils hat im wesentliche zylindrische
Form sowie ein zentrales Durchgangsloch, durch das die
Einstellstange mit einem Festsitz gelangt. Das Ende des
Verschlußelementes, das dem Durchgangselement
gegenüberliegt, weist eine koaxiale Vordernut auf, in die ein
Verschlußglied eingepaßt ist, wobei die Größe des
Verschlußgliedes derart ist, daß es die Durchgangslöcher des
Durchgangselementes blockiert und ein Fließen des
flüssigen Fluides verhindert, wenn sich das Ventil in
geschlossener Stellung befindet.
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Das das Ziel der vorliegenden Erfindung bildende
Verschlußventil ist dadurch gekennzeichnet, daß sich
zwischen dem Verschlußelement und dem Durchgangselement
keine Feder befindet, d. h., bei geöffnetem Verschlußventil
wird das Verschlußelement ausschließlich durch das
flüssige Fluid in Öffnungsrichtung gedrückt. Zudem ist es
dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement eine
umfangsmäßige Verdickung aufweist, in der mehrere
longitudinale Kanäle angeordnet sind, durch welche das, innerhalb
des Hauptkörpers beinhaltete flüssige Fluid frei fließen
kann, wobei die Verdickung eine koaxiale Nut aufweist,
die ein Dichtglied oder einen Ring beinhaltet, das bzw.
der durch elastische Reaktion fortwährend bzw. konstant
gegen die Innenfläche der Wand des Hauptkörpers drückt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen stellen das Verschlußventil
für Kolben von stelbsteinstellenden, hydraulischen
Einrichtungen dar, das das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist.
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In den Zeichnungen sind:
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Fig. 1 und 2 Teilschnittansichten in Darstellung des
erfindungsgemäßen Ventils, eingepaßt in eine
selbsteinstellende, hydraulische Einrichtung, wobei sich das Ventil in
der offenen bzw. geschlossenen Stellung befindet.
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie
111/111 der Fig. 1.
BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Das das Ziel der vorliegenden Erfindung bildende
Verschluß- bzw. Abschlußventil VC für Kolben von
selbsteinstellenden, hydraulischen Einrichtungen und das hier
beispielhaft anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wird, ist an der in den Fig. 1 und 2
gezeigten, selbsteinstellenden Einrichtung 1 befestigt,
wobei die Einrichtung 1 so ausgestaltet ist, daß sie die
fortwährende automatische Einstellung der Länge eines
Steuerzuges übernimmt, was zum Zwecke besserer Klarheit
nicht in den Zeichnungen dargestellt ist. Wie schon
gesagt, ist es selbstverständlich, daß der Steuerzug Teil
jeglichen Mechanismus bilden kann, dessen Betrieb es
erforderlich macht, daß die Länge des Zuges fortwährend
eingestellt werden muß, wie beispielsweise im Fall des
Steuerzuges, der an dem Pedal befestigt ist, das die
Kupplung eines Fahrzeuges betätigt. Die in den
Zeichnungen dargestellte, selbsteinstellende Einrichtung 1 ist
daher lediglich ein darstellendes Beispiel und kann
jegliche andere Ausgestaltung annehmen, die geeignet ist für
eine spezielle Anwendung, ohne daß das Grundkonzept der
Erfindung beeinflußt wird.
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Die selbsteinstellende Einrichtung 1 umfaßt einen
Hauptkörper 2, der das flüssige Fluid F beinhaltet, eine
Einstellstange 3, eine Einstellfeder 4 und einen Kolben 5,
wobei der Kolben 5 zwei Halbkammern 6 und 7 - vorne bzw.
hinten - innerhalb des Hauptkörpers 2 definiert.
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Die Diagramme zeigen, daß der Hauptkörper 2 eine
längliche, hohle, im wesentlichen zylindrische Form aufweist,
wobei an seinem vorderen Ende A eine axiale Verlängerung
8 ausgebildet ist, über welche die Einrichtung 1 an einem
Festpunkt 9 befestigt werden kann, und an dessen hinterem
Ende ein Verschlußdeckel 10 vorgesehen ist, der
volumetrische Kompensationsmittel aufweisen kann, die aus den
gleichen, zuvor beschriebenen Gründen in den Zeichnungen
nicht dargestellt sind.
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Fig. 1 und 2 zeigen, daß das vordere oder äußere Ende
11 der Einstellstange 3 über ein Durchgangsloch 12 derart
aus dem Hauptkörper 2 hervorragt, daß es im Festsitz
gleiten kann, wobei das Loch 12 mit Dichtmitteln 13
versehen ist, die das Lecken oder Austreten der Flüssigkeit
F nach außen verhindern. Der Kolben 5 ist am hinteren
oder inneren Ende 14 der Stange 3 angeordnet, wobei der
Kolben das das Ziel der vorliegenden Erfindung bildende
Verschlußventil VC umfaßt.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß die Einstellfeder 4
schraubenartig ist, im wesentlichen Kegelstumpfform hat
und zur Einstellstange koaxial angeordnet ist. Die Feder
4 arbeitet fortwährend bzw. konstant in Kompression,
wobei ihr größerer Durchmesser an einer Stufe 15 über eine
Abdichtscheibe 16 ruht, welche das Loch 12 in dem
vorderen Ende A des Hauptkörpers definiert. Der kleinere
Durchmesser der Feder 4 ruht an der transversalen
Stützschulter 17, die an dem inneren Ende 14 der
Einstellstange 3 befestigt ist. Auf diese Weise führt die elastische
Reaktion der Einstellfeder 4 dazu, den vorstehenden
Abschnitt der Einstellstange 3 fortwährend in Richtung des
Inneren des Hauptkörpers 2 zu zwingen.
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Obige Beschreibung der selbsteinstellenden Einrichtung
ist bekannt und wird allgemein verwendet in
selbsteinstellenden Einrichtungen, die ausgestaltet sind, um das
fortwährende, automatische Einstellen der Länge von
Steuerzügen durchzuführen.
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Die Diagramme zeigen, daß das das Ziel der Erfindung
bildende Verschlußventil VC ein Durchgangselement 18 und ein
Verschlußelement 19 aufweist, die vorzugsweise durch
Ein
spritzen eines Leichtmetalllegierungsmaterials, wie
beispielsweise Zamak-Legierungen hergestellt werden.
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Das Durchgangselement 18 hat eine im wesentlichen
zylindrische Form und wird durch Einspritzen auf der Rändelung
ausgebildet, die zu diesem Zweck auf dem inneren Ende 14
der Einstellstange 3 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist
die Rändelung 20 daher innerhalb der Ausnehmung 21 des
Durchgangselementes 18 derart, daß das Durchgangselement
18 einen integralen Teil der Einstellstange 3 bildet. Mit
dieser Anordnung wird verhindert, daß das
Durchgangselement 18 während des Betriebes der Einrichtung 1 seine
Position relativ zu der Einstellstange 3 ändert, d. h. das
Durchgangselement 18 wird daran gehindert, sich um die
Einstellstange 3 zu drehen.
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Das Verschlußelement 19 hat auch eine im wesentlichen
zylindrische Form und ist mit Hilfe des axialen Loches 22
koaxial zu der Einstellstange 3 angeordnet, wobei das
Loch 22 eine Größe hat, so daß das Verschlußelement 19
mit Festsitz auf der Stange 3 über den Abschnitt gleiten
kann, der zwischen dem Durchgangselement 18 und der
transversalen Stützschulter 17 liegt.
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Fig. 1 und 2 zeigen, daß das Durchgangselement 18 mit
Durchgangslöchern 23 versehen ist, durch welche das
flüssige Fluid F fließen kann, wobei die hintere Öffnung der
Löcher 23 einen Kanal 24 aufweist, der so ausgestaltet
ist, daß er den Durchlaßquerschnitt der Flüssigkeit F in
diesem Abschnitt des Loches 23 vergrößert. Das
Durchgangselement 18 ist mit einer Umfangsnut 25 versehen, in
die ein Dichtglied 26 eingepaßt ist, das durch elastische
Reaktion verhindert, daß das flüssige Fluid F über den
Festsitz zwischen das Dichtglied 26 und die Innenfläche
27 des Hauptkörpers 2 gelangen kann.
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Das dem Durchgangselement 18 gegenüberliegende Ende des
Verschlußelementes 19 weist eine Vordernut 28 auf, die
koaxial zu der Einstellstange 3 ist und ein Gehäuse
definiert, in dem ein Dichtglied 29 fest eingepaßt ist.
Seitlich hat das Verschlußelement eine umfangsmäßige
Verdickung 30, die mit drei longitudinalen Kanälen 31 versehen
ist, die in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, und
durch die das flüssige Fluid F frei fließen kann. Die
umfangsmäßige Verdickung 30 hat eine koaxiale Nut 32, in
die ein Dichtglied oder ein Ring 33 fest eingepaßt ist
und das bzw. der mittels elastischer Reaktion fortwährend
bzw. konstant gegen die Innenfläche 27 des Hauptkörpers 2
drückt.
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Mit der selbsteinstellenden Einrichtung 1, die
entsprechend den Erfordernissen jeder spezifischen Anwendung
zusammengebaut ist, gestaltet sich der Betrieb des
erfindungsgemäßen Verschlußventils VC wie folgt:
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In Fig. 1 ist das Verschlußventil VC offen. In dieser
Situation kann das flüssige Fluid F frei zwischen den
beiden Halbkammern, der vorderen 6 und der hinteren 7, des
Hauptkörpers 2 fließen, und zwar über die longitudinalen
Kanäle 31 des Verschlußelementes 19 und die
longitudinalen Durchgangslöcher 23 des Durchgangselementes 18. Das
Verschlußelement 19 hält seine Position relativ zu dem
Durchgangselement 18 aufrecht, und zwar über die
elastische Reaktion seines Dichtgliedes oder seines Ringes 33,
das bzw. der - wie zuvor erwähnt - fortwährend gegen die
Innenfläche 27 des Hauptkörpers 2 drückt.
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Wird die Einstellstange 3 mit einer Kraft FU gezogen, die
größer ist als die elastische Reaktion der Einstellstange
4, so werden die Stange 3, zusammen mit dem
Durchgangselement 18 des Verschlußventils VC der Erfindung, das
damit in Verbindung steht, dazu veranlaßt, nach außen zu
gleiten, wobei das Verschlußelement 19 in der Position
verbleibt, in der es war, bevor die Kraft FU ausgeübt
wurde, und zwar aufgrund des Wirkens seines Dichtgliedes
33. Bewegen sich die Stange 3 und das Durchgangselement
18, so wird die Einstellfeder 4 weiter komprimiert und
ein gewisses Volumen flüssigen Fluids F fließt durch die
longitudinalen Kanäle 31 des Verschlußelementes 19 und
die Durchgangslöcher 23 des Durchgangselementes 18. Das
Durchgangselement 18 bewegt sich weiter, bis es auf das
Verschlußelement 19 trifft - wie in Fig. 2 gezeigt - wo
das Dichtglied 29 des Verschlußelementes 19 die Löcher 23
in dem Durchgangselement 18 blockiert und verhindert, daß
das flüssige Fluid F durch diese gelangt. Darauffolgend
bewirkt die Unzusammendrückbarkeit des flüssigen Fluids F
innerhalb der vorderen Halbkammer 6 des Hauptkörpers 2,
daß die Einstellstange 3 mit ihrer Bewegung innerhalb des
Hauptkörpers 2 anhält, und zwar zum gleichen Zeitpunkt,
zu dem die Stange 3, das Durchgangselement 18 und das
Verschlußelement 19 miteinander in Verbindung treten.
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Wenn die auf die Einstellstange 3 ausgeübte Kraft FU zu
wirken aufhört, zwingt die elastische Reaktion der
Einstellfeder 4 die Stange 3 in Richtung des hinteren Endes
P des Hauptkörpers 2 derart, daß das damit in Verbindung
stehende Verschlußelement 18 sich von dem
Verschlußelement 19 trennt. Trennen sich das Durchgangselement 18 und
das Verschlußelement 19, so blockiert das Dichtglied 29
des Verschlußelementes 19 die Durchgangslöcher 23 des
Durchgangselementes 18 nicht mehr länger, so daß das
flüssige Fluid F frei durch diese hindurchzirkulieren
kann. Während des Öffnens des Verschlußventils, d. h.
während der Trennung des Durchgangselementes 18 und des
Verschlußelementes 19 bewirkt die volumetrische
Kompensationsdynamik des sowohl in der vorderen 6 wie auch in der
hinteren 7 Halbkammer enthaltenen flüssigen Fluids F über
die Kanäle 31 des Verschlußelementes 19 und die
Durchgangslöcher 23 des Durchgangselementes 18 unter
Bezwingung der elastischen Reaktion des Dichtgliedes oder des
Ringes 33 des Verschlußelementes 19, daß sich das
Verschlußelement 19 in Richtung des vorderen Endes A des
Hauptkörpers 2 bewegt. Der Betrag dieser Verschiebung des
Verschlußelementes 19 ist eine Funktion der
Längenände
rung des innerhalb des Hauptkörpers 2 enthaltenen
Abschnittes der Einstellstange 3 relativ zu der Länge des
Abschnittes der Stange 3, bevor diese mit der Kraft FU,
die auf ihr vorderes Ende 11 einwirkte, gezogen wurde.
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Auf diese Weise ist das das Ziel der Erfindung bildende
Verschlußventil VC einmal wieder angeordnet, um wie oben
erläutert und in dem vorstehenden Abschnitt beschrieben,
zu arbeiten, wobei das Verschlußelement 19 eine neue
Position relativ zu dem Durchgangselement 18 einnimmt in
Übereinstimmung mit den mechanischen Erfordernissen,
denen die Einstellstange 3 der Einrichtung 1 unterworfen
ist. Neben dem, daß eine verringerte Anzahl an
Komponenten umfaßt ist, was zu einer höheren betriebsmäßigen
Zuverlässigkeit wie auch zu reduzierten Produktionskosten
führt, liefert das das Ziel der Erfindung bildende Ventil
VC eine Lösung in bezug auf die Einschränkungen einiger
bekannter Typen von Verschlußventilen aufgrund des
relativ reduzierten Volumens flüssigen Fluids F, das durch
das Ventil während des Verschlußvorganges fließt, wenn es
durch die Einstellstange, unter Zwang steht.