EP0298964B1

EP0298964B1 - Stellzylinder

Info

Publication number: EP0298964B1
Application number: EP87901355A
Authority: EP
Inventors: Ortwin Engfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1987-02-26
Publication date: 1990-11-28
Anticipated expiration: 2007-02-26
Also published as: JPH01501884A; WO1987005660A1; EP0298964A1; US4972819A; DE3609838A1; DE3766496D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Stellzylinder zum Verändern von einem Fahrzeugantriebsmotor zugeführten Brennstoffmengen.
Durch die Zeitschrift "Ingenieurs de l'Automobile", Octobre 1984, Seite 115 ist ein Stellzylinder bekannt, der in ein Gestänge eingebaut ist, das sich zwischen einem Pedal und einem Verstellhebel einer Dieseleinspritzpumpe befindet. Ein Kolben des Stellzylinders wird entgegen der Kraft einer vorgespannten Druckfeder dann automatisch beispielsweise mit Druckluft beaufschlagt, wenn an Antriebsrädern eines zugeordneten 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 Verringerung der Einspritzmengen, die die Dieseleinspritzpumpe einem 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 Brennstoffzufuhr 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 erschwert, weswegen entweder ein hoher Beaufschlagungsdruck für den Kolben oder aber ein großer Kolbendurchmesser benötigt wird, der mehr Bauraum beansprucht und höhere Herstellungskosten verursacht.
Durch die DE-PS 33 23 563 ist eine Steuereinrichtung bekannt zur Drehzahl- und Geschwindigkeitsbegrenzung eines Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs. Diese Steuereinrichtung verstellt ebenfalls über einen Stellzylinder, der einen Kolben und eine vorgespannte Druckfeder enthält, und eine Gestänge eine Dieseleinspritzpumpe im Sinne einer Verminderung der Kraftstoffeinspritzmengen. Auch dieser Stellzylinder wird zum Abschalten der Dieseleinspritzpumpe eingesetzt. Der Stellzylinder und eine ihm vorgeordnete Ventilanordnung, die Bestandteil der Steuereinrichtung ist, kann ebenfalls zur Verminderung der Brennstoffzufuhr und damit von Antriebsschlupf verwendet werden.
Durch die DE-A-3 122 666 ist eine in eine Gestänge eingebaute Stellzylinderanordnung bekannt, die einen äußeren Zylinder mit einem Ringkolben, einen in diesem Ringkolben angeordneten inneren Zylinder und einen in diesem verschiebbaren zweiten Kolben aufweist. Es sind zwei Druckfedern in vorgespanntem Zustand so eingebaut, daß die eine Druckfeder den Ringkolben relativ zum außeren Zylinder in Richtung einer Ausgangsstellung und die andere Druckfeder den Kolben zweiten in Richtung einer Ausgangsstellung relativ zum inneren Zylinder belastet. Der äußere Zylinder hat zwei Steueranschlüsse für zwei gegeneinander abgedichtete Beaufschlagungskammern, von denen die eine dem Ringkolben und die andere dem innenliegenden zweiten Kolben zugeordnet ist. Eine Beaufschlagung des Ringkolbens verkürzt das Gestänge und schaltet dadurch die Einspritzpumpe ab. Eine Beaufschlagung des im inneren Zylinder befindlichen Kolbens über ein mittels eines Fahrpedals steuerbares Ventil und eine nachgeordnete Drossel bewirkt eine allmähliche Zusammendrückung der zugeordneten Druckfeder und dadurch eine nur allmählich ansteigende Vergrößerung von Einspritzmengen zum geräuscharmen Beschleunigen des Fahrzeugs. Demgemäß lehrt die DE-A-3 122 666, wie man zwei unabhängig voneinander arbeitende Kombinationen aus je einem Zylinder, einem Kolben und einer Druckfeder zu einer Bauerinheit integrieren kann.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stellzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß er einerseits eine feine Drehzahlregelierung beispielsweise im Antriebsschlupfschutzfall ermöglicht und andererseits für das Abschalten der Dieseleinspritzpumpe eine nur unwesentlich stärkere Beaufschlagung seines Kolbens erfordert. Dadurch kann bei einem vorgegebenen höchstmöglichen Beaufschlagungsdruck, der durch eine in das Kraftfahrzeug eingebaute Pumpe vorgegeben ist, der Kolbendurchmesser relativ klein gewählt werden, wodurch der Einbau in das Kraftfahrzeug erleichtert wird und weniger Kosten verursacht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen 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 Ausführungsbeispiel an für den fest mit dem Stellzylinder vereinigten Anschlag. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 haben den Vorteil, daß die Druckfedern vor unzulässiger Zusammendrückung und Beschädigung geschützt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellzylinders ist in der Zeichung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stellzylinder und Figur 2 eine Weg-Kraft-Kennlinie einer in den Stellzylinder gemäß der Figur 1 eingebauten Federkombination.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der erfindungsgemäße Stellzylinder 2 gemäß der Figur 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 Antriebsschlupfregler 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 ausgerichtete zueinander abgestufte Bohrungen 7 und 8, einen Kolben 9, eine Kolbenstange 10, eine erste, für den Antriebsschlupfregelbetrieb bestimmte Druckfeder 11, eine zweite Druckfeder 12, einen axial verschiebbaren Anschlag 13 und eine Zylinderboden 14.
Die Bohrung 7 ist als eine Sackbohrung ausgebildet und bildet die eigentliche Zylinderbohrung, die über eine Anschlußbohrung 15 und eine flexible Leitung 16 an die Ventilkombination 3 angeschlossen ist. In der Verlängerung der Bohrung 7 ist an einem geschlossenen Ende 17 von außen her ein Gewindeloch 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 befindet, eingeschraubt. Der Kolben 9 ist auf den Durchmesser der Bohrung 7 abgestimmt und besitzt zur Abdichtung relativ 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 Durchmesser als die Bohrung 7. Beim offenen Ende 21 ist ein Sicherungsring 22 angeordnet, der den Zylinderboden 14 im Stellzylinder 2 hält. Der Zylinderboden 14 hat koaxial zum Stellzylinder 2 eine Führungsbuchse 23 für die Kolbenstange 10, die aus dem Stellzylinder 2 herausragt und beispielsweise 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 verschiebbare Anschlag 13 ist diesem starren Axialanschlag 20 zugeordnet und hat einen Durchmesser, der größer als derjenige der Bohrung 7, jedoch kleiner als der der Bohrung 8 ist. Der axial verschiebbare Anschlag 13 ist beispielsweise im wesentlichen nach Art einer Ringscheibe ausgebildet und weist in Richtung zum Kolben 9 eine angeformte Buchse 25 auf. Zwischen den axial verscheibbaren Anschlag 13 und den Zylinderboden 14 ist die Druckfeder 12 eingesetzt. Sie drückt den axial verschiebbaren Anschlag 13 gegen den Axialanschlag 20. Dem Druckfeder 11 ist zwischen den axial verschiebbaren Anschlag 13 und den Kolben 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 Kolbens 9 an dem Ende 17 des Stellzylinders 2 anliegt, befindet sich zwischen diesem Kolben 9 und der Buchse 25 ein Abstand A. Beim Anschlußgewinde 24 ist der Kolbenstande 10 ein weganzeigender Pfeil W zugeordnet.
Drähte, aus den die Druckfedern 11 und 12 gewickelt sind, haben beispielsweise gleiche Drahtdurchmesser. Unterschiedlich sind jedoch die Wickelradien der beiden Druckfedern 11 und 12. Die Druckfeder 12 hat beispielsweise 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 Figur 2 ist über dem Web W der Verlauf der Kräfte F der beiden Druckfedern 11 und 12 dargestellt. Die Druckfeder 11 hat eine Vorspannung V1. 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 V1 der vorgespannten Druckfeder 11 überwindet, wird diese zusammengedrückt, wobei der Kolben 9 die Kolbenstange 10 in Richtung es Pfeiles W bewegt. Dabei setzt die Druckfeder 11 dem Kolben 9 eine ansteigende Kraft entgegen. Die qualitative Abhängigkeit des Anstiegs der Kraft F bei größer werdendem Weg W der Kolbenstange ist in der Figur 1 mittels einer ansteigenden Geraden C1 dargestellt. Die Gerade C1 endet an einem Punkt P1. Bis dahin hat der Kolben 9 in Richtung der Buchse 25 dem Weg A durchlaufen. Die Büchse 25 begrenzt die Zusammendrückbarkeit der Druckfeder 11.
Die Druckfeder 12 ist vorgespannt mit einer Kraft V2, die in dem Diagramm gemäß der Figur 2 bei einem Punkt P2 liegt, de sich senkrecht über dem Punkt P1 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 V2 der Feder 12 zu überwinden. Beit weiterer Steigerung der Beaufschlagung verschiebt der Kolben 9 über die Buchse 25 den axial verschiebbaren Anschlag 13 gegen die Kraft der Druckfeder 12. Das dabei erfolgende Anwachsen der Kraft der Druckfeder 12 als Funktion des Weges W ist ebenfalls in Form einer Geraden mit der Bezeichung C2 dargestellt. Die Neigung der Geraden C2 ist geringer als die der Geraden C1. Zeichnet man in einer Verlängerung der Geraden C1 eine Gerade C1 a ein, so schnieden sich die Geraden C2 und C1a in einem Punkt P3. Rechts neben dem Punkt P3 divergieren die Geraden C2 und C1a. Das Diagramm stellt also dar, daß zum Verschieben der Kolbenstange 10 zunächst ein steiler Anstieg der Beaufschlagung des Kolbens 9 notwendig ist, wogegen später eine relativ wenig ansteigende Beaufschlagung des Kolbens 9 relativ große Verschiebungen der Kolbenstange 10 bewirkt.
Der Abstand A wird vorzugsweise so gewählt, daß eine Verschiebung der Kolbenstange 10 relativ zum Stellzylinder 2 einer Reduzierung von Vollasteinspritzmengen bis im wesentlichen auf Leerlaufeinspritzmengen ergibt für den Fall, daß der Stellzylinder 2 sich zwischen einem voll durchgetretenen Pedal und einer zugeordneten Dieseleinspritzpumpe befindet. Die .Verstellmöglichkeit bis zur Größe A steht zur Verfügung zum Begrenzen oder Vermindern von Antriebsschlupf. Deshalb kann man die Druckfeder 11 auch als Drehzahlregulierfeder bezeichnen. Wie bereits eingangs angedeutet, ist zum Zwecke einer feinfühligen Regelung von Antriebsschlupf diese Drehzahlregulierfeder 11 relativ steif ausgebildet.
Zum Abschalten der Dieseleinspritzpumpe werden, wie bereits 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 Dieseleinspritzpumpe muß also die Beaufschlagung des Kolbens 9 so weit gesteigert werden, daß mindestens die infolge von Vorspannung vorhandene Kraft V2 der Druckfeder 12 überwunden wird. Es ist also erkennbar, daß lediglich ein Beaufschlagungsüberschuß, der auf den Kolben 9 wirkt, diejenigen Kräfte an der Kolbenstange 10 erzeugt, die zur Abschaltung der Dieseleinspritzpumpe nutzbar sind. Infolge der Ausgestaltung der Druckfeder 12 mit der Kennlinie C2 sind die zum Abschalten der Dieseleinspritzpumpe zur Verfügung stehenden Kräfte ersichtlich größer als bei Verwendung von nur einer Druckfeder mit einer für die Antriebsschlupfregelung günstigen Kennlinie. Der angesprochene Unterschied ist deutlich erkennbar an dem bereits angesprochenen Divergieren der Geraden C1a, die die Verlängerung der Geraden C1 bildet, und der Geraden C2 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 eine Vergaser in Kombination mit dem beschriebenen Stellzylinder verwendet werden kann. Der Stellzylinder 2 dient in diesem Fall ebenfalls dem Einregulieren eines Antriebsmoments eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs auf eine solche Größe, daß ein optimaler Antriebsschlupf nicht oder nicht wesentlich überschritten wird. Infolgedessen ist bei ausreichender Spurhaltung des angetriebenen Fahrzeugs eine größtmögliche Beschleunigung erreichbar. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Stellzylinder 2 in Verbindung mit Benzineinspritzpumpen oder Vergasern bietet sich an für leichte Fahrzeuge wie Kleinlastwagen, Kleinbusse und Personenkraftwagen. Weil in solchen Fahrzeugen gelegentlich anstelle einer Druckluftpumpe eine Hydraulikpumpe zur Verfügung steht, kann bedarfsweise der Durchmesser des Kolbens 9 kleiner gewählt werden als bei Beaufschlagung mittels Druckluft.

Claims

1. Stellzylinder zum Verändern von eine Fahrzeugantriebsmotor zugeführten Brennstoffmengen mit einem verschiebbaren Kolben (9), der innerhalb des Stellzylinders (2) einen Beaufschlagungsraum begrenzt, und mit einer unter Vorspannung eingebauten Federanordnung, die gegenüberliegend zum Beaufschlagungsraum beim Kolben (9) angeordnet ist und diesen in Richtung einer Ausgangsstellung belastet und aus einer ersten gegen den Kolben (9) drückenden Druckfeder (11), die eine Drehzahlregulierfeder bildet, einem in Längsrichtung des Stellzylinders (2) verschiebbaren Anschlag (13), an dem sich die erste Druckfeder (11) abstützt, einer zweiten Druckfeder (12), die einerseits an diesem verschiebbaren Anschlag (13) angreift und andererseits sich an einem mit dem Stellzylinder (2) fest verbundenen Bauteil (14) abstützt und zum Abschalten der Brennstoffzufuhr zusammendrückbar ist, und einem starr am Stellzylinder (2) angeordneten Anschlag (20) besteht, gegen den der bewegliche Anschlag (13) mittels der zweiten Druckfeder (12) anlegbar ist, wobei die zweite Druckfeder (12) weniger steif ausgebildet ist als die Drehzahlregulierfeder (11) und wobei die zweite Druckfeder (12) mit einer Vorspannung (V2) eingebaut ist, die größer ist als die größte Arbeitskraft der Drehzahlregulierfeder (11).

2. Stellzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Anschlag (13) als eine Ringschiebe 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 starren Anschlag für den axial beweglichen Anschlag (13) bildet.

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