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Druckmittel-Steuereinrichtung für Schaltbewegungen Die Erfindung betrifft
eine Steuereinrichtung, durch die der Druck eines Mediums in einer Leitung abhängig
von der zwischen zwei Körpern vorhandenen Relativbewegung selbsttätig beeinfluBt
werden kann, und zwar derart, daB der Druck einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet,
wenn ein Bewegungsunterschied zwischen einem zu überwachenden Körper und einem vom
Steuerventil beeinfluBten Glied vorhanden ist, -dagegen den möglichen Höchstdruck
erreicht, wenn dieser Bewegungsunterschied nicht besteht. Insbesondere dient die
Steuereinrichtung dazu, das Anwachsen des Druckes zu verhindern, wenn eine Welle,
gegen die ein Tastglied gedrückt werden kann, sich dreht: Ein bevorzugtes -Anwendungsgebiet
derartiger Ventile sind durch Druckmittel betätigte mechanische Schalteinrichtungen
in Kraftübertragungsanlagen (Getrieben).
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Es ist ein Steuerventil bekannt, das mit Hilfe eines Tastgliedes die
Durchführung eines Schaltvorganges an einem Getriebe nicht zuläBt, wenn die überwachte
Welle umläuft. Wenn die Vorbedingungen für eine Schaltbewegung nicht vorhanden sind
und daher die Weiterleitung von Druckmittel zu dem Betätigungskölben verhindert
wird, muB der Bedienende einen weiteren Impuls geben, um
das Tastglied
erneut zu betätigen. Eine zwangläufige, selbsttätige intermittierende Bewegung des
Tastgliedes wird mit diesem Steuerventil zwar angestrebt; jedoch wird dies nicht
mit Sicherheit erreicht, vielmehr besteht bei ihm die Gefahr, daß der mit dem Tastglied
verbundene Kolben in einer Zwischenstellung stehenbleibt und dann die gewollten
Schaltungen ausbleiben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Steuerventil so auszubilden,
daß mit Sicherheit erreicht wird, daß nach Einschaltung des Druckmittelkreises,
z. B. über ein Anstellventil, der mit einem Tastglied verbundene Steuerkolben sich
selbsttätig solange auf und ab bewegt und dadurch ein Druckanstieg über eine vorbestimmte
Höhe in der abgehenden Leitung verhindert wird, wie der Hub des Steuerkolbens durch
das Tastglied nicht begrenzt wird.
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Erfindungsgemäß liegt bei einer Druckmittel-Steuereinrichtung für
Schaltbewegungen mit einem Steuerkolben, an dem ein Tastglied angebracht ist, das
je nach dem Bewegungszustand eines der zu schaltenden Körper, z. B. einer Welle,
eine verschieden große Verstellung des Steuerkolbens zuläßt, wodurch der Druck des
die Schaltbewegungen steuernden Druckmittels verschieden hoch eingestellt wird,
zwischen dem Steuerkolben und den beiden Druckmittelanschlüssen ein Schaltkolben,
der bei größerer Verstellung des Steuerkolbens mit Druckmittel beaufschlagt wird,
so daß er umsteuert und dadurch der Steuerkolben druckentlastet wird, worauf der
Steuerkolben zurückgeht und bei Erreichung seiner Ausgangsstellung der Schaltkolben
druckentlastet wird, der daraufhin ebenfalls zurückgeht, so daß der ursprüngliche
Zustand wiederhergestellt wird und das beschriebene Spiel sich wiederholt, solange
Druckmittel zugeführt wird und das Tastglied die größere Verstellung des Steuerkolbens
zuläßt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung verbindet der Steuerkolben
die eine Stirnseite des Schaltkolbens in seiner Ausgangsstellung mit der Außenluft
und nach durch das Tastglied zugelassener größerer Verstellung mit dem Druckmittelanschluß,
während der Schaltkolben in seiner Ausgangsstellung die eine Stirnseite des Steuerkolbens
mit dem Druckmittelanschluß und nach seiner Umsteuerung mit der Außenluft verbindet.
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Beim Erfindungsgegenstand wird eine intermittfierende Wirkung des
Steuerkolbens und des an ihn angeschlossenen Tastgliedes selbsttätig bewirkt. Einzelheiten
des Aufbaues und der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes sind dem nachfolgend
beschriebenen, mit Druckluft arbeitenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen, bei dem
ein Tastglied mit einer hinsichtlich ihrer Drehbewegung zu überwachenden Welle zusammenarbeitet.
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Mittelschnitt durch das Steuerventil.
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Mit dem Ventilgehäuse i ist ein Gehäuseteil :2 verbunden, in dem eine
finit der zu überwachenden Welle gekuppelte Welle 3 gelagert ist. An einem Kolben
4 ist ein Tastglied 5 seitlich schwenkbar. angeschlossen, das durch eine Feder 6
in seiner Mittellage gehalten wird.. Das Tastglied 5 kann in bekannter Weise mit
dem Bund 7 der Welle 3 zusammenwirken. Auf den Kolben 4 wird von einer Feder 8 ständig
eine Kraft ausgeübt, die ihn in seiner in der Zeichnung wiedergegebenen oberen Stellung
hält, so daß der Kolbenboden an der Gehäusezwischenwand 9 anliegt und das Tastglied
5 die Mantelfläche des Wellenbundes 7 nicht berührt.
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Im Ventilgehäuse i ist außerdem ein Schaltkolben io angeordnet, auf
den eine Feder ii einwirkt, die ihn in seiner linken Endlage zu halten sucht. Innerhalb
des Schaltkolbens io sind Kanäle 12 und 13 angebracht. Das Ventilgehäuse
i besitzt zwei Druckluftanschlüsse. Mit dem Anschluß 14 ist eine Leitung verbunden,
die willkürlich be- und entlüftet werden kann. Der Anschluß 15 führt zu einem Arbeitszylinder,
der mit Druckluft nur dann voll beaufschlagt werden soll, wenn die Welle 3 sich
nicht dreht. Über eine einstellbare Drossel 16 kann eine Verbindung zur Außenluft
hergestellt werden.
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Die Wirkungsweise des Steuerventils wird ausgehend von der in der
Zeichnung wiedergegebenen Ruhestellung der beiden Kolben beschrieben. Druckluft,
die über den Anschluß 14 dem Ventil zugeführt werden kann, strömt durch die Kanäle
12 und 13 zu dem Arabchluß 15 und gleichzeitig durch den Ringkanal 17 auch in den
Raum 18 oberhalb des Steuerkolbens 4. Wenn der Druck im Raum 18 so weit gestiegen
ist, daß der Kolben 4. die Kraft der Feder 8 überwindet, bewegt sich der Kolben
4. abwärts. Die Spannung der Feder 8 ist so bemessen, daß ein Druck, der wesentliclj
unter dem Arbeitsdruck eines hinter dem Anschluß 15 angeordneten Zylinders liegt,
ausreicht, um den Kolben 4 abwärts zu bewegen. Das Tastglied 5 trifft dann auf die
Mantelfläche des Wellenbundes 7.
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Wenn die Welle 3 sich dreht, wird das Tastglied beim Auftreffen von
dem Wellenbund mitgenommen und schwenkt um den Drehzapfen i9. Der Kolben 4 kann
bei seitlich verschwenktem Tastglied 5 seinen unteren Anschlag im Gehäuse erreichen.
In dieser Stellung des Kolbens 4 hat das Dichtungsglied 2o die seitliche. Bohrung
2i in der Gehäusewand überschliffen, so daß der Raum 18 auf diesem Wege über den
Kanal 22 mit dem Raum 23 links vom Schaltkolben io verbunden ist. Gegen die Spannung
der Feder ii wird der Kolben io von der Druckluft in seine rechte Endlage bewegt.
Die Öffnungen der Kanäle 12 befinden sich bei dieser Stelluüg des Schaltkolbens
io auf der anderen Seite des Dichtungsgliedes 24 und münden in einer mit der Drossel
16 verbundenen Ringkammer 25. Die Druckluftzufuhr über den Anschluß 14 ist damit
beendet: Über den Ringkanal 17 haben jedoch weiterhin der Anschluß 15 sowie auch
der Raum i8 Verbindung mit den Kanälen 13 und 12, so daß die in ihnen befindliche
Luft durch die Drossel 16 ins Freie entweicht. Die Federn 8 und i i und die Querschnitte
der Kolben und Kanäle sind so bemessen, daß vor der Schaltbewegung, die den Kolben
io in seine rechte Endlage bringt, der Druck in
dem bei 15 angeschlossenen
Betätigungszylinder nur eine Höhe erreicht hat, die wesentlich unter dem Arbeitsdruck
dieses Zylinders liegt.
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Die Entlüftung des Raumes i8 hat eine Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens
4 unter der Wirkung der Feder 8 zur Folge. Durch die Feder 6 wird das Tastglied
wieder in seine Mittellage zurückgeführt. Wenn der Kolben 4 wieder seine obere Stellung
eingenommen hat, steht die Bohrung 21 einer Querbohrung 26 des Kolbens 4 gegenüber.
Auf diesem Wege wird der Raum 23 entlüftet, und der Schaltkolben io wird von der
Feder ii in seine linke Ausgangsstellung zurückbewegt. Damit ist für alle beweglichen
Teile des Steuerventils die Ausgangslage wiederhergestellt.
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Das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich, wenn der Anschluß 14
belüftet ist, solange die Welle 3 umläuft.
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Wenn dagegen das Tastglied 5 bei Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens
4 auf die stehende Welle 3 trifft, wird es von der Feder 6 in seiner Mittelstellung
in gerader Verlängerung der Kolbenstange gehalten und verhindert eine Weiterbewegung
des Kolbens 4. Es findet dann kein Umsteuervorgang statt. Über die KanlP 12 und
13 wird der Anschluß 15 voll belüftet, so daß der dort angeschlossene Zylinder seinen
Arbeitsdruck erhält.
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Sobald die Welle 3 sich zu drehen beginnt, wird das Tastglied 5 seitlich
verschwenkt, und der Kolben 4 wird unter der Wirkung des im Raum 18 herrschenden
Druckes in seine untere Endlage gestoßen. Damit ist der oben beschriebene Umsteuervorgang
eingeleitet, der die Entlüftung des Anschlusses 15 bewirkt.
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Ein mit Vakuum arbeitendes Steuerventil der gleichen Gattung läßt
sich unter Verwendung von Bauteilen, die denen dieses Ausführungsbeispieles entsprechen,
herstellen. Wegen der geringeren zur Verfügung stehenden Druckdifferenzen benötigen
die Kolben dann größere Durchmesser. Um die Reibungswiderstände dennoch klein zu
halten, sind die Steuerkanäle in mit den Vakuumkolben in Wirkungsverbindung stehenden
kleinen Vorsteuerschiebern angeordnet.