DE4092384C2

DE4092384C2 - 3-Positions-Stellglied

Info

Publication number: DE4092384C2
Application number: DE4092384A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ohkubo
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2010-11-09
Also published as: DE4092384T; WO1991010069A1; JPH03194201A; US5189942A

Description

Die Erfindung betrifft ein 3-Positions-Stellglied nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das durch Fluid linear bewegbar ist.

Ein 3-Positions-Stellglied, das durch Fluid linear be wegbar ist, ist schwierig durch einen einfachen Mecha nismus präzise in seine Neutralposition zu bringen, so daß bisher ein Zylinder mit Doppelstruktur verwendet worden ist.

Die Anordnung, in der der Zylinder mit Doppelstruktur benutzt wird, ist vom Aufbau her kompliziert, so daß sie hohe Herstellungskosten erfordert, große Abmessun gen hat und schwergewichtig ist.

Ein Stellglied der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist aus JP 55-40763 B2 bekannt. Das bekannte Stellglied weist ein zylindrisches Gehäuse auf, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange in Längs richtung verschiebbar angeordnet ist. Die zu beiden Seiten des Kolbens befindlichen Kammern können mit einem Druckmittel beaufschlagt werden, so daß sich der Kolben mit der Kolbenstange entweder zu dem einen Ende oder zu dem anderen Ende des Gehäuses verschiebt. So lange die Kammern drucklos sind, verbleibt der Kolben in einer Neutralstellung zwischen den beiden Endposi tionen. Der Kolben ist in seiner Neutralstellung durch eine Feder fixiert, die zwischen zwei in dem Gehäuse längsverschiebbaren Federsitzen angeordnet ist. Während sich der eine Federsitz in der Neutralstellung des Kol bens an dem rückwärtigen Gehäusedeckel abstützt, stützt sich der andere Federsitz an einem Anschlag der Gehäu sewand ab. Die Federsitze sind bei dem bekannten Stell glied rohrförmig ausgebildet und begrenzen den Hub der Kolbenstange. Nachteilig ist, daß der Hub der Kolben stange in beiden Richtungen durch den axialen Abstand der Anschlagflächen der beiden Federsitze bestimmt wird. Die Kolbenstange übt zu beiden Seiten hin den gleichen Hub aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 3-Posi tions-Stellglied zu schaffen, dessen Kolbenstange zu beiden Seiten hin einen unterschiedlichen Hub ausüben und eine präzise Neutralposition einnehmen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der Erfindung drückt die Feder im neutralen Zustand den an dem einen Ende angeordneten Federsitz gegen den an dem einen Ende angeordneten Anschlag und den an dem anderen Ende angeordneten Federsitz gegen den an dem anderen Ende angeordneten Anschlag. Wenn der an dem einen Ende angeordnete Federsitz den an dem einen Ende angeordneten Anschlag berührt, greift das an dem einen Ende angeordnete Anschlagteil entgegen der Feder an dem an dem einen Ende angeordneten Federsitz an. Wenn der an dem anderen Ende angeordnete Federsitz den an dem anderen Ende angeordneten Anschlag berührt, greift das an dem anderen Ende angeordnete Anschlagteil entgegen der Feder an dem an dem anderen Ende angeordneten Federsitz an.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des 3-Positions-Stell glieds nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 und Fig. 3 sind Schnittansichten zur Erläuterung der Funktion des 3-Positions-Stellglieds.

Fig. 4 ist ein Schaubild eines Anwendungsbeispiels des 3-Positions-Stellglieds.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausfüh rungsform des 3-Positions-Stellglieds.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit Fig. 1 bis Fig. 3 erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des 3-Positions-Stell glieds gemäß der Ausführungsform der Erfindung und zeigt dieses im neutralen Zustand. Ein Gehäuse 1 be steht aus einem zylindrischen Gehäusekörper 2, einem in ein Ende des Gehäusekörpers 2 eingeführten Blockierteil 3 und einem in das andere Ende des Gehäusekörpers 2 eingeschraubten Blockierteil 4. Ein den Innenumfang des Gehäusekörpers 2 berührender Dichtring 5 ist auf den Außenumfang des Blockierteils 3 aufgepaßt, und ein den Innenumfang des Gehäusekörpers 2 berührender Dichtring 6 ist auf den Außenumfang des Blockierteils 4 aufge paßt. Ein Sprengring 7 zum Verhindern eines Abgleitens des Blockierteils 3 ist in den Innenumfang des einen Endes des Gehäusekörpers 2 eingepaßt. Im mittleren Teil des Blockierteils 3 ist ein Durchgangsloch (zweiter Durchlaß) 8 in Axial richtung ausgebildet, und an einer Umfangswand des Durchgangslochs 8 ist ein Innengewinde 9 ausgebildet. Ein im wesentlichen L-förmig gekrümmtes Durchgangsloch (erster Durchlaß) 10 ist an dem Blockierteil 4 ausgebildet, und ein In nengewinde 11 ist an einer Umfangswand des Durchgangs lochs 10 ausgebildet. Ein in dem Gehäuse 1 aufgenomme ner bewegbarer Körper 13 besteht aus einem Kolben 15, der gleitend in den Innenumfang des Gehäusekörpers 2 eingepaßt ist und an dessen einem Ende ein Innengewinde 14 ausgebildete sind, und aus einer Kolbenstange 16, die von dem anderen Ende des Kolbens 15 einstückig in Axialrichtung absteht. Das andere Ende der Kolbenstange 16 ragt aus dem Gehäuse 1 heraus, wobei es durch das Blockierteil 4 verläuft, und ein Außengewinde 17 ist an dem Außenumfang des anderen Endes der Kolbenstange 16 ausgebildet. Eine den Innenumfang des Gehäusekörpers 2 berührende ringförmige Dichtpackung 18 ist auf den Außenumfang des Kolbens 15 aufgepaßt, und eine den Außenumfang der Kolbenstange 16 berührende ringförmige Dichtpackung 19 ist in den Innenumfang des Blockier teils 4 eingepaßt. Ein Sprengring 21 ist als erster Anschlag in den Innen umfang des Gehäusekörpers 2 im wesentlichen im Mittel bereich der Axiallänge des Gehäusekörpers eingesetzt, und ringförmige Federsitze 22 und 23 sowie eine Schrau benfeder 24, die ein Beispiel für die Feder darstellt, sind zwischen dem Sprengring 21 und einem Ende 4a des Blockierteils (zweiten Anschlags) 4 angeordnet. Die Federsitze 22 und 23 sind in Axialrichtung bewegbar, und die Schraubenfeder 24 drückt den Federsitz 22 gegen den Sprengring 21 und drückt gleichzeitig den Federsitz 23 gegen das eine Ende 4a des Blockierteils 4. Wenn der Federsitz 22 wie in Fig. 1 gezeigt auf den Sprengring 21 gedrückt ist, greift ein an der Grenze zwischen dem Kolben 15 des bewegbaren Körpers 13 und der Kolbenstange 16 des Kol bens ausgebildetes Stufenteil (Anschlagteil) 25 von einer der Schrau benfeder 24 abgewandten Seite an dem Federsitz 22 an. Der Federsitz 22 drückt nämlich unter Einwirkung der Schraubenfeder 24 auch auf das Stufenteil 25. Auf den Außenumfang der Kolbenstange 16 ist ein Sprengring als Anschlagteil 26 im wesentlichen im Mittelbereich der Axiallänge auf die Kolbenstange aufgepaßt, und wenn der Federsitz 23 wie in Fig. 1 gezeigt auf das eine Ende 4a des Blockier teils 4 gedrückt ist, greift der Sprengring 26 von einer der Schraubenfeder 24 entgegengesetzten Richtung an dem Federsitz 23 an. Der Federsitz 23 wird nämlich durch die Schraubenfeder 24 auch auf den Sprengring 26 gedrückt. Im Inneren des Gehäuses 1 ist eine erste Fluidkammer 27 zwischen dem Kolben 15 und dem Blockier teil 4 ausgebildet, und eine zweite Fluidkammer 28 ist zwischen dem Kolben 15 und dem Blockierteil 3 ausgebil det, wobei die erste Fluidkammer 27 mit dem Durchgangs loch 10 verbunden ist und die zweite Fluidkammer 28 mit dem Durchgangsloch 8 verbunden ist. Das Durchgangsloch 10 bildet einen ersten Durchlaß, um ein Arbeitsfluid, etwa Druckluft oder Drucköl, in die erste Fluidkammer 27 strömen zu lassen, und das Durchgangsloch 8 bildet einen zweiten Durchlaß, um das Fluid in die zweite Fluidkammer 28 strömen zu lassen. Der Sprengring 21 bildet einen Anschlag, der die Bewegung des Federsitzes 22 zu dem einen Ende hin begrenzt, und das eine Ende 4a des Blockierteils 4 bildet einen Anschlag, der die Be wegung des Federsitzes 23 zu dem anderen Ende hin be grenzt. Das Stufenteil 25 bildet ein Anschlagteil, das Bewegung des Federsitzes 22 nur zu dem anderen Ende hin zuläßt, und der Sprengring 26 bildet ein Anschlagteil, das Bewegung des Federsitzes 23 nur zu dem einen Ende hin zuläßt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Stellgliedes beschrieben. In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand erfolgt keine Zufuhr von unter einem bestimmten Druck stehendem Fluid zur ersten Fluidkammer 27 und zur zweiten Fluid kammer 28; der Federsitz 22 wird durch die Schrauben feder 24 gegen den Sprengring 21 gedrückt, und der Federsitz 23 wird durch die Schraubenfeder 24 gegen das eine Ende 4a des Blockierteils 4 gedrückt. Folglich greift das Stufenteil 25 an dem Federsitz 22 an, und der Sprengring 26 greift an dem Federsitz 23 an, so daß der bewegbare Körper 13 seine Neutralposition einnimmt.

Wenn unter einem bestimmten Druck stehendes Fluid durch das Durchgangsloch 10 der ersten Fluidkammer 27 zuge führt wird, wird der Kolben 15 zu dem einen Ende hin gedrückt (zur rechten Seite in der Figur), so daß der bewegbare Körper 13 gegen die Druckkraft der Schrauben feder 24 zu der an dem einen Ende hin gedrückt wird. Dabei wird nämlich der bewegbare Körper 13, wenn der Sprengring 26 an dem Federsitz 23 angreift, in Bewegung versetzt, und dadurch wird die Schraubenfeder 24 zusam mengedrückt. Der bewegbare Körper 13 wird angehalten durch Berührung seines einen Endes mit dem Blockierteil 3, wie Fig. 2 zeigt. Wenn in der ersten Fluidkammer 27 befindliches Fluid abgelassen wird, kehrt der bewegbare Körper 13 durch die Druckkraft der Schraubenfeder 24 in seine Neutralposition zurück.

Wenn unter einem bestimmten Druck stehendes Fluid durch das Durchgangsloch 8 der zweiten Fluidkammer 28 zuge führt wird, wird der Kolben 15 zu dem anderen Ende hin gedrückt (zur linken Seite in der Figur), so daß der bewegbare Körper 13 gegen die Druckkraft der Schrau benfeder 24 zu dem anderen Ende hin gedrückt wird. Da bei wird nämlich der bewegbare Körper 13, wenn das Stu fenteil 25 an dem Federsitz 22 angreift, in Bewegung versetzt, und dadurch wird die Schraubenfeder 24 zusam mengedrückt. Der bewegbare Körper 13 wird angehalten durch Berührung des Vorsprungs 15a des Kolbens 15 mit dem Sprengring 21, wie Fig. 3 zeigt. Wenn in der zwei ten Fluidkammer 28 befindliche Fluid abgelassen wird, kehrt der bewegbare Körper 13 durch die Druckkraft der Schraubenfeder 24 in seine Neutralposition zurück.

Wie oben beschrieben ist, wird durch die Schraubenfeder 24 der Federsitz 22 gegen den Sprengring 21 und gleich zeitig der Federsitz 23 gegen das eine Ende 4a des Blockierteils 4 gedrückt, und der Federsitz 22 wird in Anlage an das Stufenteil 25 und gleichzeitig der Feder sitz 23 in Anlage an den Sprengring 26 gebracht, so daß der bewegbare Körper 13 seine Neutralposition einnimmt. Somit kann selbst ein Stellglied, das vom Aufbau her so einfach ist wie das herkömmliche 2-Positions-Stell glied, den bewegbaren Körper präzise in seine Neutral position zu versetzen, und ermöglicht gleichzeitig eine Verringerung der Herstellungskosten und eine Reduzie rung von Abmessungen sowie Gewicht.

Fig. 4 ist ein Schaubild eines Anwendungsbeispiels des erläuterten 3-Positions-Stellglieds. Bei einem Fahr zeug, etwa einem Bus, in dem die Schaltung und ein automatisches Getriebe mechanisch nicht direkt mitein ander verbunden werden können, wird ein Umschaltventil 34 durch Betätigung von Druck-Knöpfen 31, 32 und 33 so umgeschaltet, daß eine korrekte Wahl eines Durchlasses für Druckluft erfolgt, die von einem Akkumulator 35 einem Stellglied 37 eines automatischen Getriebes 36 zugeführt wird, und somit kann die Betriebsart gewählt werden. Durch Benutzung des erläuterten 3-Positions- Stellglieds als Stellglied 37, zum Beispiel wenn der Druck-Knopf 31 für Vorwärtsantrieb gedrückt wird, wird das Umschaltventil 34 so umgeschaltet, daß in dem Akku mulator 35 befindliche Druckluft der ersten Fluidkammer 27 zugeführt wird und der bewegbare Körper 13 zu einer an einem Ende befindlichen Hubbegrenzung bewegt wird, so daß das automatische Getriebe 36 in die Vorwärts- Betriebsart gebracht wird. Wenn der Druck-Knopf 33 für Rückwärtsantrieb gedrückt wird, wird das Umschaltventil 34 so umgeschaltet, daß in dem Akkumulator 35 befind liche Druckluft der zweiten Fluidkammer 28 zugeführt wird und der bewegbare Körper 13 zu der an dem anderen Ende befindlichen Hubbegrenzung bewegt wird, so daß das automatische Getriebe 36 in die Rückwärts-Betriebsart gebracht wird. Wenn der Druck-Knopf 32 für die Neutral position gedrückt wird, wird das Umschaltventil so um geschaltet, daß in dem Akkumulator 35 befindliche Druckluft weder der ersten Fluidkammer 27 noch der zweiten Fluidkammer 28 zugeführt wird und der bewegbare Körper 13 seine Neutralposition einnimmt, so daß das automatische Getriebe 36 in die neutrale Betriebsart gebracht wird. Wie erläutert ist die Verwendung des beschriebenen 3-Positions-Stellgliedes als Stellglied 37 vom Sicherheitsgesichtspunkt vorzuziehen, da der bewegbare Körper 13 präzise in seine Neutralposition versetzt wird, so daß das automatische Getriebe 36 in die neutrale Betriebsart gebracht wird, selbst wenn, beispielsweise bei abgeschaltetem Motor, vom Akkumu lator 35 keine Druckluft zugeführt wird. Die Druck- Knöpfe für die ersten und zweiten Geschwindigkeits bereiche sind in Fig. 4 fortgelassen; wenn jedoch diese Druck-Knöpfe gedrückt werden, wird das Umschaltventil in gleicher Weise verstellt wie in dem Fall, in dem der Druck-Knopf 31 für den Vorwärtsantrieb gedrückt wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die Vorrich tung kann in der dargestellten Weise ausgebildet sein, wobei ein Außengewinde 41 an dem Außenumfang so an einem Ende der Kolbenstange 16 angeordnet und in den Kolben 15 eingeschraubt ist, daß der Kolben 15 durch eine Schraube 42 befestigt wird. Die Hubstrecke des bewegbaren Körpers 13 zu dem einen Ende hin kann durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung beliebig einge stellt werden. Bei dieser Ausführungsform bildet die Kolbenstange 16 den eigentlichen bewegbaren Körper, und der Kolben 15 bildet ein Stellteil.

Bei den erläuterten Ausführungsformen ist die Hubbe grenzung des bewegbaren Körpers 13 zu dem einen Ende hin gebildet durch Berührung des einen Endes des beweg baren Körpers 13 mit dem Blockierteil 3, und die Hubbe grenzung des bewegbaren Körpers 13 zu dem anderen Ende hin ist gebildet durch Berührung des Vorsprungs 15a des Kolbens 15 mit dem Sprengring 21. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau begrenzt; vielmehr kön nen diese Begrenzungen durch unterschiedliche Einrich tungen an den gewünschten Positionen erzielt werden.

Bei der Erfindung wird durch die Feder der eine Feder sitz gegen den einen Anschlag und gleichzeitig der andere Federsitz gegen den anderen Anschlag gedrückt, und es wird der eine Federsitz in Anlage gegen das eine Anschlagteil und gleichzeitig der andere Federsitz in Anlage gegen das andere Anschlagteil gebracht, so daß der bewegbare Körper seine Neutralposition einnimmt. Somit kann selbst ein Stellglied, das so einfach auf gebaut ist wie das herkömmliche 2-Positions-Stellglied, den bewegbaren Körper präzise in seine Neutralposition versetzen, und erzielt gleichzeitig eine Verringerung der Herstellungskosten und eine Reduzierung von Abmes sungen sowie Gewicht.

Zudem kann, wenn der bewegbare Körper aus dem eigent lichen bewegbaren Körper und dem in ein Ende des eigentlichen bewegbaren Körpers geschraubten Verstell teil besteht, die Bewegungsstrecke des bewegbaren Kör pers zu einem Ende hin beliebig eingestellt werden.

Wie oben erläutert, läßt sich das 3-Positions-Stell glied der Erfindung nutzbringend verwenden, um bei der Ceschwindigkeitsbereichsänderung von Fahrzeugen, etwa von Bussen etc., einen Wechsel zwischen drei Betriebs arten durchzuführen.

Claims

1. 3-Positions-Stellglied mit
einem bewegbaren Körper (13), der einen in einem Gehäuse (1) in Axialrichtung gleitend hin- und herbewegbaren Kolben (15) und eine Kolbenstange (16) aufweist, die sich einstückig mit dem Kolben (15) bewegt und von der ein Teil aus dem Gehäuse (1) ragt, wobei der bewegbare Körper (13) aus der ersten, neutralen Position (Fig. 1) zu einem Ende des Gehäuses (1) hin in die zweite Position (Fig. 2) bewegt wird, wenn Fluid durch einen an dem Ge häuse (1) ausgebildeten ersten Durchlaß (10) in eine erste Fluidkammer (27) strömt und der beweg bare Körper (13) zu dem anderen Ende des Gehäuses (1) hin in die dritte Position (Fig. 3) bewegt wird, wenn Fluid durch einen an dem Gehäuse (1) ausgebildeten zweiten Durchlaß (8) in eine zweite Fluidkammer (28) strömt,
einem ersten und zweiten an dem Gehäuse angeord neten Anschlag (21, 4a), von denen der erste An schlag (21) dem einen und der zweite Anschlag (4a) dem anderen Gehäuseende zugewandt ist,
einem ersten und zweiten in dem Gehäuse in Axial richtung verschiebbar angeordneten Federsitz (22, 23), von denen der erste Federsitz (22) dem einen und der zweite Federsitz (23) dem anderen Gehäuseende zugewandt ist, wobei zwischen den Federsitzen (22, 23) eine Feder (24) derart ange ordnet ist, daß der erste Federsitz (22) gegen den ersten Anschlag (21) und der zweite Federsitz (23) gegen den zweiten Anschlag (4a) drückt,
einem ersten und zweiten an dem bewegbaren Körper (13) angeordneten Anschlagteil (25, 26), von denen das erste Anschlagteil (25) dem einen und der zweite Anschlagteil (26) dem anderen Gehäuseende zugewandt ist, wobei die Anschlagteile (25, 26) in Axialrichtung in einem bestimmten Abstand zuein ander derart angeordnet sind, daß in der ersten Position (Fig. 1) der erste Anschlagteil (25) ent gegen der Feder (24) an dem ersten Federsitz (22) angreift, wenn der erste Federsitz (22) den ersten Anschlag (21) berührt, und daß das zweite An schlagteil (26) entgegen der Feder (24) an den zweiten Federsitz (23) angreift, wenn der zweite Federsitz (23) den zweiten Anschlag (4a) berührt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und zweite Federsitz (22, 23) ring förmig ausgebildet sind,
daß an dem einen Gehäuseende ein das Gehäuse (1) verschließendes Blockierteil (3) vorgesehen ist,
und daß der Kolben (15) in der zweiten Position (Fig. 2) an dem Blockierteil (3) anschlägt und in der dritten Position (Fig. 3) an dem ersten An schlag (21) anschlägt.

2. 3-Positions-Stellglied nach Anspruch 1, bei dem der bewegbare Körper aus dem eigentlichen bewegbaren Körper und einem an ein Ende des eigentlichen bewegbaren Körpers geschraubten Verstellteil besteht, und die Bewegungsstrecke des bewegbaren Körpers zu dem einen Ende hin einstellbar ist.