DE102011055688A1

DE102011055688A1 - Arretierbares Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102011055688A1
Application number: DE102011055688A
Authority: DE
Inventors: Harald Pooschen
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2031-11-25
Also published as: KR20130057956A; DE102011055688B4; TW201346159A; CN103133586B; CN103133586A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein arretierbares Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder 2, dessen Zylinderinnenraum von einem Kolben 4 in erste Arbeitskammer 5 und eine zweite Arbeitskammer 6 unterteilt ist, die mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt sind. Mit einer Kolbenstange 7, die die erste oder zweite Arbeitskammer 5, 6 durchragt und abgedichtet aus dem Zylinder 2 herausgeführt ist. Mit einem Ventil, durch das die erste Arbeitskammer 5 mit der zweiten Arbeitskammer 6 verbindbar ist, das ein von dem Druck der ersten Arbeitskammer 5 in seine Schließstellung beaufschlagtes Schließglied aufweist, welches von außerhalb des Zylinders 2 durch eine Ventilbetätigungskraft aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar beaufschlagbar ist. Das Schließglied ist mittelbar oder unmittelbar von einer an dem Zylinder 2 oder einem mit dem Zylinder 2 fest verbundenen Bauteil abgestützten, vorgespannten Federelement in Öffnungsrichtung beaufschlagt, dessen Vorspannungskraft geringer ist, als die durch den Druck in der ersten Arbeitskammer 5 auf das Schließglied einwirkende Schließkraft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein arretierbares Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder, dessen Zylinderraum von einem Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, die mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt sind, mit einer Kolbenstange, die die erste oder zweite Arbeitskammer durchragt und abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist, mit einem Ventil, durch das die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer verbindbar ist, das ein von dem Druck der ersten Arbeitskammer in seine Schließstellung beaufschlagtes Schließglied aufweist, welches von außerhalb des Zylinders durch eine Ventilbetätigungskraft aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar beaufschlagbar ist.
Bei derartigen arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregaten wird das Ventilglied des Ventils permanent von dem Druck in der ersten Arbeitskammer in Schließstellung beaufschlagt. Da die wirksam beaufschlagbare Fläche des Schließgliedes nicht beliebig klein ausgebildet werden kann, ist die das Schließglied in Schließrichtung beaufschlagende Kraft relativ hoch.
Zum Öffnen des Ventils, um die Kolbenstange im Zylinder verschieben zu können, muß daher das Schließglied mittelbar oder unmittelbar von einer Kraft in Öffnungsrichtung beaufschlagt werden, die größer ist, als die in Schließrichtung das Schließglied beaufschlagende Kraft.
Diese hohe Kraft ist insbesondere dann, wenn sie manuell aufgebracht werden muß, unkomfortabel.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein arretierbares Kolben-Zylinder-Aggregat der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfachem Aufbau mit einer geringen Ventilbetätigungskraft ein Lösen der Arretierung des Kolbens ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schließglied mittelbar oder unmittelbar von einer an dem Zylinder oder einem mit dem Zylinder fest verbundenen Bauteil abgestützten, vorgespannten Federelement in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, dessen Vorspannungskraft geringer ist, als die durch den Druck in der ersten Arbeitskammer auf das Schließglied einwirkende Schließkraft.
Durch diese Ausbildung ist zum einen Lösen der Arretierung des Kolbens nur etwas mehr als die Differenzkraft zwischen der das Schließglied beaufschlagende Schließkraft und der dazu entgegengesetzt auf das Schließglied einwirkenden Kraft des Federelementes aufzubringen. Diese Differenzkraft kann sehr gering sein. Sie muß nur sicherstellen, daß bei nicht aufgebrachter Ventilbetätigungskraft zum Lösen der Arretierung das Schließglied sicher in seine Schließstellung bewegt und dort gehalten wird.
Das Schließglied kann von einem axial aus dem Zylinder herausgeführten Betätigungselement aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar beaufschlagbar sein.
Dabei kann das Schließglied von einem Aktuator aber auch mittelbar oder unmittelbar manuell aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar antreibbar sein.
In einfacher Ausbildung ist das Betätigungselement vorzugsweise ein Betätigungsstößel.
Ein nur geringer Bauraumbedarf ist erforderlich, wenn das Federelement eine das Schließglied oder das Betätigungselement mit Abstand umschließende Schraubendruckfeder ist, die mit ihrem einen Ende an einem mit dem Zylinder fest verbundenen Bauteil abgestützt ist und mit ihrem anderen Ende das Schließglied oder das Betätigungselement beaufschlagt.
Damit kann auch das gesamte Kolben-Zylinder-Aggregat mit geringer Baugröße ausgebildet sein.
Außerdem ist eine Schraubendruckfeder ein einfaches und kostengünstiges Bauelement.
Um eine Betätigung durch Hand oder durch einen Aktuator quer zur Längsachse des Zylinders zu ermöglichen, kann die Stirnseite des aus dem Zylinder herausragenden Endes des Schließglieds oder des Betätigungselements von dem ersten Arm eines um eine sich quer zur Längsachse des Zylinders erstreckende, mit dem Zylinder fest verbundenen Schwenkachse schwenkbaren zweiarmigen Hebels beaufschlagbar sein, der von dem Federelement den ersten Arm gegen die Stirnseite des Schließglieds oder Betätigungselements einwirkend beaufschlagt ist und dessen zweiter Arm von der Ventilbetätigungskraft beaufschlagbar ist.
Dabei kann das Federelement eine an dem Zylinder oder an einem mit dem Zylinder verbundenen Bauteil abgestützte Zugfeder sein und ist in einfacher Ausbildung eine den zweiten Arm des Hebelarms sowie das mit dem Zylinder verbundene Bauteil umschließende Wurmfeder.
Das Ventil kann entweder ein Sitzventil oder ein Schieberventil sein. Eine Ausbildung besteht darin, daß das Ventil in einem den Zylinder in einem Endbereich verschließenden Ventilkörper angeordnet ist.
Ein solches Kolben-Zylinder-Aggregat ist vorteilhaft bei einer Objektträgersäule wie einer Stuhlsäule oder Tischsäule zur Höhenverstellung der Sitzfläche oder Tischplatte anwendbar.
In einer anderen Ausbildung kann das Ventil in dem Kolben angeordnet sein.
Eine solche Ausbildung kann vorzugsweise zum Arretieren von Klappen und Deckeln, die ein hohes Eigengewicht haben, aber auch bei anderen Anwendungen, die ein Halten in unterschiedlichen Positionen erfordern, vorteilhaft angewandt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregats im Längsschnitt
2 einen Endbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels eines arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregats im Längsschnitt
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregats im Längsschnitt
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregats im Längsschnitt.
Die in den 1 bis 3 dargestellten arretierbaren Kolben-Zylinder-Aggregate weisen ein Gehäuserohr 1 auf, auf dem koaxial ein Zylinder 2 angeordnet ist. Zwischen dem Gehäuserohr 1 und dem Zylinder 2 ist aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser ein einen Strömungsweg bildender Ringspalt 3 gebildet.
In dem Zylinder 2 ist ein Kolben 4 axial verschiebbar angeordnet, der den Kolben 4 in eine erste Arbeitskammer 5 und eine zweite Arbeitskammer 6 unterteilt.
Eine mit ihrem einen Ende mit dem Kolben 4 verbundene Kolbenstange 7 ist durch die zweite Arbeitskammer 6 hindurch und durch Kolbenstangenführungen 8 abgedichtet nach außen geführt.
In dem den Kolbenstangenführungen 8 nahen Endbereich ist die zweite Arbeitskammer 6 über eine Radialöffnung 9 mit dem Ringspalt 3 verbunden.
In das den Kolbenstangenführungen 8 entgegengesetzte Ende des Zylinders 2 ist ein Ventilkörper 10 eingesetzt, der mit seinem aus dem Zylinder 2 herausragenden Ende abgedichtet an der Innenwand des Gehäuserohrs 1 anliegt.
Zwischen dem Ventilkörper 10 und dem oberen Ende des Gehäuserohres 1 befindet sich ein Distanzstück 11, das an seinem dem Ventilkörper 10 entgegengesetzten Ende von einer Umbördelung des Endes des Gehäuserohres 1 umgriffen ist.
In dem Distanzstück 11 ist eine stufige koaxiale Führungsbohrung 13 ausgebildet, deren große Stufe 12 dem Ventilkörper 10 zugewandt ist.
In der kleinen Stufe 15 der Führungsbohrung 13 ist ein Betätigungsstößel 14 verschiebbar geführt, dessen eines Ende aus der Führungsbohrung 13 nach außen herausragt und manuell mit einer axial nach innen gerichteten Ventilbetätigungskraft beaufschlagbar ist.
An dem Betätigungsstößel 14 eine Sicherungsscheibe 16 angeordnet (1). Durch diese Sicherungsscheibe wird ein fertigungsgerechter und prozeßsicherer Zusammenbau unterstützt.
Alternativ kann der Betätigungsstößel 14 auch eine radial hervorstehende Nase 14 mit der gleichen Funktion aufweisen (2).
An seinem zum Ventilkörper 10 gerichteten Ende ist der Betätigungsstößel 14 an einem ein Schließglied bildenden Ventilschieber 18 eines Sitzventils 19 in Anlage.
Der Ventilschieber 18 ist in einer axial durchgehenden, in die erste Arbeitskammer 5 mündenden Ausnehmung 20 des Ventilkörpers 10 verschiebbar angeordnet und besitzt an seinem der ersten Arbeitskammer 5 zugewandten Ende eine flanschartige Erweiterung 21, die in Ausfahrrichtung an einem an dem Ventilkörper 10 angeordneten Ventilsitz bildenden Dichtungsring 22 anlegbar ist.
Innerhalb des Ventilkörpers 10 weist der Ventilschieber 18 einen Bereich 23 reduzierten Durchmessers auf. Eine radiale Bohrung 24 im Ventilkörper 10 verbindet die Ausnehmung 20 in dem von dem Bereich 23 reduzierten Durchmessers des Ventilschiebers 18 überdeckten Bereich mit dem Ringspalt 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist in dem aus dem Gehäuserohr 1 herausragenden Bereich des Distanzstücks 11 ein zweiarmiger Hebel 25 um eine sich quer zur Längsachse 26 des Zylinders 2 sich erstreckende Schwenkachse 27 schwenkbar gelagert.
Der erste Arm 28 des zweiarmigen Hebels 25 liegt an der äußeren Stirnseite des Betätigungsstößels 14 an, während der zweite Arm 29 sich annähernd parallel zur Längsachse 26 erstreckt und an seinem freien Ende ein Anschlußstück 30 aufweist, an dem eine Ventilbetätigungskraft quer zur Längsachse 26 angreifen kann.
Durch eine den zweiten Arm 29 und ein parallel zur Längsachse 26 sich erstreckendes Teil 31 des Distanzstücks 11 umschlingende, vorgespannte Wurmfeder 32 ist der erste Arm 28 mit einer entsprechenden Vorspannung an dem Betätigungsstößel 14 in Anlage und beaufschlagt über den Betätigungsstößel 14 den Ventilschieber 18 in Abheberichtung der flanschartigen Erweiterung 21 von dem Dichtungsring 22.
Bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 ist im Bereich der großen Stufe 12 der Führungsbohrung 13 der Betätigungsstößel 14 von einer vorgespannten Schraubendruckfeder 33 umschlossen, die sich mit ihrem einen Ende an der Schulter zwischen großer Stufe 12 und kleiner Stufe 15 der Führungsbohrung 13 und mit ihrem anderen Ende an der flanschartigen Erweiterung 21 des Betätigungsstößels 14 abstützt und über den Betätigungsstößel 14 den Ventilschieber 18 in Abheberichtung der flanschartigen Erweiterung 21 von dem Dichtring 22 beaufschlagt.
Die beiden Arbeitskammern 5 und 6 sind mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt.
Dieser Gasdruck in der ersten Arbeitskammer 5 wirkt auch auf die flanschartige Erweiterung 21 des Ventilschiebers 18 und drückt diese gegen den Dichtungsring 22.
Damit wird ein Strömungsdurchgang von der ersten Arbeitskammer 5 durch die Ausnehmung 20 und die radiale Bohrung 24 sowie den Ringspalt 3 und die Radialöffnung 9 zur zweiten Arbeitskammer 6 geschlossen gehalten.
Die den Betätigungsstößel 14 in Ventilschließrichtung beaufschlagende Kraft der Wurmfeder 32 bzw. der Schraubendruckfeder 33 ist geringer als die durch den Gasdruck in der ersten Arbeitskammer 5 auf den Ventilschieber 18 in Ventilschließrichtung einwirkende Kraft.
Dadurch wird die flanschartige Erweiterung in Anlage an den Dichtungsring 22 und damit der Ventildurchgang geschlossen gehalten.
Erst, wenn der Betätigungsstößel 14 in Ventilöffnungsrichtung von einer zusätzlichen Ventilbetätigungskraft beaufschlagt wird, die in Summe mit der durch die Wurmfeder 32 bzw. die Schraubendruckfeder 33 auf den Betätigungsstößel 14 einwirkende Kraft größer ist als die den Ventilschieber 18 in Schließrichtung beaufschlagende Kraft, wird der Ventilschieber 18 verschoben und der Ventildurchgang geöffnet.
Damit kann der Kolben 4 in den Zylinder 2 und mit ihm die Kolbenstange 7 verschoben werden.
Bei Beendigung der Beaufschlagung durch die Ventilbetätigungskraft wird der Ventildurchgang wieder geschlossen und der Kolben 4 wird in seiner eingenommenen Stellung arretiert.
Das Ausführungsbeispiel der 4 hat weitgehend einen gleichen Aufbau wie die Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 und ist entsprechend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zu den 1 bis 3 ist das Sitzventil 19 nicht in einem Ventilkörper sondern in dem Kolben 4 angeordnet.
Bei geöffnetem Ventildurchgang ist die erste Arbeitskammer 5 über die Ausnehmung 20 und die radiale Bohrung 24 mit der zweiten Arbeitskammer 6 verbunden.
Der Betätigungsstößel 14 ist durch die Führungsbohrung 13 in der Kolbenstange 7 hindurchgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuserohr
2: Zylinder
3: Ringspalt
4: Kolben
5: erste Arbeitskammer
6: zweite Arbeitskammer
7: Kolbenstange
8: Kolbenstangenführungen
9: Radialöffnung
10: Ventilkörper
11: Distanzstück
12: große Stufe
13: Führungsbohrung
14: Betätigungsstößel
15: kleine Stufe
16: Sicherungsscheibe
17: Nase
18: Ventilschieber
19: Sitzventil
20: Ausnehmung
21: flanschartige Erweiterung
22: Dichtungsring
23: Bereich
24: radiale Bohrung
25: Hebel
26: Längsachse
27: Schwenkachse
28: erster Arm
29: zweiter Arm
30: Anschlußstück
31: Teil
32: Wurmfeder
33: Schraubendruckfeder

Claims

Arretierbares Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder, dessen Zylinderraum von einem Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, die mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt sind, mit einer Kolbenstange, die die erste oder zweite Arbeitskammer durchragt und abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist, mit einem Ventil, durch das die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer verbindbar ist, das ein von dem Druck der ersten Arbeitskammer in seine Schließstellung beaufschlagtes Schließglied aufweist, welches von außerhalb des Zylinders durch eine Ventilbetätigungskraft aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied mittelbar oder unmittelbar von einer an dem Zylinder (2) oder einem mit dem Zylinder (2) fest verbundenen Bauteil abgestützten, vorgespannten Federelement in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist, dessen Vorspannungskraft geringer ist, als die durch den Druck in der ersten Arbeitskammer (5) auf das Schließglied einwirkende Schließkraft.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied von einem axial aus dem Zylinder (2) herausgeführten Betätigungselement aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar beaufschlagbar ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied mittelbar oder unmittelbar manuell aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegbar antreibbar ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Betätigungsstößel (14) ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine das Schließglied oder das Betätigungselement mit Abstand umschließende Schraubendruckfeder (33) ist, die mit ihrem einen Ende an einem mit dem Zylinder (2) fest verbundenen Bauteil abgestützt ist und mit ihrem anderen Ende das Schließglied oder das Betätigungselement beaufschlagt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des aus dem Zylinder (2) herausragenden Endes des Schließglieds oder des Betätigungselements von dem ersten Arm (28) eines um eine sich quer zur Längsachse (26) des Zylinders (2) erstreckende, mit dem Zylinder (2) fest verbundenen Schwenkachse (27) schwenkbaren zweiarmigen Hebels (25) beaufschlagbar ist, der von dem Federelement den ersten Arm (28) gegen die Stirnseite des Schließglieds oder Betätigungselements einwirkend beaufschlagt ist und dessen zweiter Arm (29) von der Ventilbetätigungskraft beaufschlagbar ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Sitzventil (19) ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Schieberventil ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in einem den Zylinder (2) in einem Endbereich verschließenden Ventilkörper (10) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in dem Kolben (4) angeordnet ist.