专利名称：具有气动调整缸的装置以及用于控制这种装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的、具有气动调整缸的装置。此外，本发明还涉及一种根据权利要求7的用于控制这种装置的方法。
背景技术：
气动调整缸在各类应用中用作促动器。在商用车辆(载重卡车、公共汽车)技术领域中的有利的应用在于结合自动化变速器换档系统经由气动调整缸实现自动化离合器操作。由此可以减轻驾驶员的负担。换档过程可以完全自动化。因为在商用车辆中原本就提供压缩空气，所以应用气动调整缸比液压调整缸更加有利。在离合器操作中重要的是尤其在离合器压力点的范围中可以借助调整缸来实施 感觉精细的调整运动。通常的车辆离合器具有力/路径特征曲线，其首先大约线性地上升至最大值，该最大值大约位于离合器接合点处。超过该最大值时，特征曲线又或多或少地强烈下降。这产生如下效果，即，为了保持在最大值附近的位置，用于实现力最大值而在调整缸中构建的压力在超过最大值之后过高。迄今为止，在控制调整缸压力时通过相对耗费的调整算法如下地考虑，即，在离合器压力点的范围中也能够进行相对感觉精细的位置调节。备选地，用于调整缸中压力控制的气动阀门以不同的穿流横截面彼此平行地联接，以便借此优化调节的感觉精细性。
发明内容
本发明的任务在于提供一种带有气动调整缸的装置以及控制这种装置的方法，其中，在待由调整缸操作的对象的非线性反作用力变化走向的情况下仍能够以较少的耗费实现调整缸的感觉精细的位置调节。该任务通过权利要求I和7中说明的本发明来解决。从属权利要求说明了本发明的有利的改进方案。本发明优点在于利用易于实现的结构性扩展方案，即，通过设置能随意操作的制动元件来实现在调整缸的定位以及在反作用力的强烈非线性变化走向的情况下的改善的精细调整。可随意操作的制动元件能够以各种不同实施方案实现。所有如下的构件都是可使用的，即，所述构件允许有针对性地制动或者保持调整缸气动活塞的或能随之运动的构件的位置。就此而言，术语“制动元件”除了传统制动器之外还意味着如下所有的其他元件，即，所述元件允许了对这种制动或者调整缸气动活塞或能随之运动的构件的保持，其中，制动元件必须是能随意操作的。借助制动元件可以将气动活塞或能随之运动的构件保持在任意位置。本发明其他优点在于与前面已知的解决方案相比需要更少的用于操作装置的阀门。例如，仅需要一个用于操作调整缸的气动阀门和一个用于操作制动元件的阀门来代替迄今为止的四个气动电磁阀门。根据本发明的有利的改进方案，制动元件具有带有液压活塞的双重作用的液压缸。液压活塞与气动活塞或能借助气动活塞运动的构件机械连接。此外，制动元件在两个液压压力室之间的液压连接管路中具有能随意操作的阀门装置，所述液压压力室在液压活塞的彼此对置的侧上形成。由此，气动调整缸补充了液压调整容积。液压调整容积可以基于液压介质的不可压缩性而相对小地构建。在这种情况中，尤其不需要设置带有泵的昂贵的完整的液压设备，而仅需结构较小的自身封闭的系统。由此可以将制动元件的维护成本保持得较低。补充液压调整容积的优点在于液压系统提供了良好的调整性能，尤其是以如下方式，即，液压介质是不可压缩的进而允许有针对性的制动和气动活塞在随意限定的位置的保持。根据本发明的有利的改进方案，阀门装置具有至少一个将液压压力室连接的打开位置和至少一个将液压压力室彼此阻隔的关闭位置。这允许气动活塞在随意预先给出的位置的限定的保持。根据本发明的有利的改进方案，制动元件具有带有至少一个制动衬片的能随意操
作的制动器，在操作制动器时，所述制动衬片能够向着气动活塞或可借助该气动活塞运动的构件(尤其是活塞杆)运动。这有利地允许应用各种不同结构的制动器。例如，它可以是能液压操作的制动器或能电磁操作的制动器。在本发明的有利的设计方案中应用能气动操作的制动器。由此，用于操作气动调整的压力介质同样可以有利地用于操作制动器。这允许特别成本低廉地实现能随意操作的制动元件。制动器例如可以设计成摩擦制动器。根据本发明的有利的改进方案，气动调整缸构造成用于操作车辆离合器的简单作用离合器操作气缸。这允许仅利用一个气动阀门简单地来操作气动调整缸。根据本发明的有利的改进方案设置有如下特征a)气动调整缸具有工作侧和背向该工作侧的背侧；b)气动活塞的调整运动在工作侧能输出到处于周边环境中的构件上；c)制动元件布置在背侧上。这允许依据本发明的装置的特别紧凑的结构，从而依据本发明的装置轻松地与现有应用相整合。在用于控制前述类型的装置的有利方法中规定如下a)如果气动活塞应当移出，则以压缩空气加载气动调整缸的压缩空气室，其中，不操作制动元件；b)如果气动活塞应当移入，则从压缩空气室排放压缩空气，其中，不操作制动元件；c)如果气动活塞应当不运动，则操作制动元件。与前面已知的方法相比，这种方法的优点在于，关于气动调整缸的控制仅需要一种预控制方案。本身的准确的定位可以通过操作制动元件来实现。因此，通过压缩空气仅提供用于使调整缸运动的(例如用于断开离合器)的力。根据本发明的有利的改进方案，在气动活塞或能借助气动活塞操作的构件即将达到或达到预设位置时操作制动元件。由此可以实现可靠和安全的定位。尤其是通过在即将达到预设位置时操作制动元件可以补偿对于制动元件而言固有的延迟反应。该方法例如可以通过控制制动元件的电子控制系统的相应软件程序来实现。
根据本发明的有利的改进方案，借助气动调整缸能够操作车辆离合器。在达到车辆离合器的分离位置时操作制动元件。
下面根据实施例在结合附图的情况下详细阐释本发明。其中，图I示出带有气动调整缸的装置的第一实施方式；图2示出带有气动调整缸的装置的第二实施方式。
具体实施例方式在图中，彼此相应的元件使用相同的附图标记。
在图I中可辨识出气动的调整缸1，其具有气动活塞2。活塞杆3与气动活塞2连接，该活塞杆3在根据图I的图示中在右侧由调整缸I伸出并且用于操作外部对象。根据实施例规定如下，即，借助活塞杆3操作车辆离合器。车辆离合器在图示中通过箭头4表示，该箭头表示车辆离合器施加到活塞杆3上的反作用力F的作用方向。调整缸I具有压缩空气室10。压缩空气室10经由气动阀门例如构造为两位三通换向阀门形式的能电磁式操作的阀门5与压缩空气源6连接。代替示出的具有两个位置的阀门5也可以应用三位阀门，该三位阀门除了在示出的阀门5中设置的切换位置之外还具有压力保持位置。借助阀门5可以将压缩空气源6的压缩空气馈入压缩空气室10或者将其从压缩空气室10输出到大气中。通过相应地调节压缩空气室10中的压力，经由气动活塞2和活塞杆3向车辆离合器4施加相应的力，经由该力可以沿分离方向操作车辆离合器。在其背向活塞杆3的一侧上，气动活塞2具有后方活塞杆7，该活塞杆从调整缸I的壳体伸出。同样地，在背侧17上，也就是说在调整缸I背向活塞杆3的侧16上布置有制动元件15，该制动元件具有双重作用的液压缸8。液压缸8例如拧紧或者法兰连接在气动调整缸I的壳体上。液压缸8具有液压活塞9，该液压活塞与后方活塞杆7连接。通过与后方活塞杆7的连接，气动活塞2和液压活塞9总是实施相同的运动。在液压活塞9的一侧上布置有第一液压压力室11，并且在液压活塞9的另一侧上布置有第二液压压力室12。液压压力室11、12经由液压管路与液压阀门13连接。液压阀门13具有两个切换位置，S卩，将液压压力室11、12连接的打开位置和将液压压力室11、12彼此阻隔的关闭位置。液压阀门13例如可以构造成能电磁式操作的两位两通换向阀门。通过操作液压阀门13的电磁体可以选择性地触发打开位置或关闭位置。在液压阀门13和液压压力室11之间的连接管路中附加地布置有节流阀门14。通过节流阀门14能够将液压压力室11、12之间的流量调节至所期望的值。图2示出带有气动调整缸的装置的第二实施方式，其中，关于调整缸I、气动阀门5和压缩空气源6，相同的阐释适用于根据图I的实施方式。根据图2的制动元件具有能气动操作的制动器。该制动器具有气动调整缸20。气动调整缸20具有气动活塞21和活塞杆22，该活塞杆与第一制动衬片23连接。通过调整缸20的压缩空气室27的压缩空气操作，制动衬片23能够经由气动活塞21和活塞杆22压向后方活塞杆7。作为相对弟一制动衬片23的反支承件，弟_■制动衬片24布直在后方活塞杆7的对置的侧上。第二制动衬片24支撑在反支承块25上，该反支承块25经由连接板26与调整缸20连接。制动衬片23、24例如能够以摩擦制动器的形式对后方活塞杆7产生作用并且制动和保持该后方活塞杆。为了改善制动效果，后方活塞杆7也可以粗糙化或者设有限定的纹路或沟槽。调整缸20的压缩空气室27可经由能电磁式操作的第二气动阀门28选择性地与 压缩空气源6或与大气连接。由此可以随意构建或者降低压缩空气室27中的压力并且因此可以随意操作制动器。
权利要求
1.具有气动调整缸(I)的装置，其中，所述调整缸(I)具有至少一个气动活塞(2)，其特征在于，所述装置具有能随意操作的制动元件(15),所述制动元件(15)与所述气动活塞 (2)或与能借助所述气动活塞(2)运动的构件(3、7)相连接，其中，所述气动活塞(2)的运动能通过操作所述制动元件(15)得到制动或抑制。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述制动元件(15)具有带有液压活塞(9) 的双重作用的液压缸(8)，所述液压活塞(9)与所述气动活塞(2)或与能借助所述气动活塞运动的构件(3、7)机械连接，并且所述制动元件(15)在两个液压压力室(11、12)之间的液压连接管路中具有能随意操作的阀门装置(13)，其中，所述液压压力室(11、12)在所述液压活塞(9)的彼此对置的侧上形成。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述阀门装置(13)具有至少一个将所述液压压力室(11、12)连接的打开位置和至少一个将所述液压压力室(11、12)彼此阻隔的关闭位置。
4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述制动元件(15)具有带有至少一个制动衬片(23、24)的能随意操作的制动器(29)，在操作所述制动器(29)时，所述制动衬片(23、24)能够向着所述气动活塞(2)或者向着能借助所述气动活塞运动的构件(3、7) 运动，尤其是向着活塞杆运动。
5.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述气动调整缸(I)构造成用于操作车辆离合器(4)的简单作用的离合器操作气缸。
6.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于下列特征a)所述气动调整缸(I)具有工作侧(16)和背向所述工作侧(16)的背侧(17);b)所述气动活塞(2)的调整运动在所述工作侧(16)能输出到处于周边环境中的构件 ⑷上；c)所述制动元件(15)布置在所述背侧(17)上。
7.用于控制根据权利要求I所述的装置的方法，其特征在于下列特征a)如果所述气动活塞(2)应当移出，则以压缩空气加载所述气动调整缸(I)的压缩空气室(10)，其中，不操作所述制动元件(15)；b)如果所述气动活塞应当移入，则从所述压缩空气室(10)排放压缩空气，其中，不操作所述制动元件(15)；c)如果所述气动活塞(2)应当不运动，则操作所述制动元件(15)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述气动活塞(2)或能借助所述气动活塞(2)运动的构件(3、7)即将达到或达到预设位置时，操作所述制动元件(15)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，借助所述气动调整缸(I)能够操作车辆离合器(4)，并且在达到所述车辆离合器(4)的分离位置时，操作所述制动元件(15)。
全文摘要
本发明涉及一种具有气动调整缸(1)的装置，其中，调整缸(1)具有至少一个气动活塞(2)以及能随意操作的制动元件(15)，该制动元件(15)与气动活塞(2)或能借助气动活塞(2)运动的构件(3、7)连接，其中，气动活塞(2)的运动能通过操作制动元件(15)制动或抑制。此外，本发明还涉及一种用于控制这种装置的方法。
文档编号F15B15/26GK102933858SQ201180027641
公开日2013年2月13日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年6月4日
发明者阿明·布罗施, 德特勒夫·施米特, 延斯·维尔姆斯 申请人:威伯科有限公司