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DE10214596B4 - Führungssystem mit pneumatischer Verzögerungsvorrichtung - Google Patents

Führungssystem mit pneumatischer Verzögerungsvorrichtung Download PDF

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DE10214596B4
DE10214596B4 DE10214596A DE10214596A DE10214596B4 DE 10214596 B4 DE10214596 B4 DE 10214596B4 DE 10214596 A DE10214596 A DE 10214596A DE 10214596 A DE10214596 A DE 10214596A DE 10214596 B4 DE10214596 B4 DE 10214596B4
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Abstract

Führungssystem mit einer pneumatischen Verzögerungsvorrichtung, die eine, der Hubbewegung eines in einem Zylinder mittels einer durch interne und externe Kräfte belasteten Kolbenstange axial geführten, mit mindestens einem Kolbendichtelement ausgestatteten, einen Verdrängungsraum gegen die Umgebung abgrenzenden Kolbens entgegengerichtete Kraft aufbaut, wobei der Leckagestrom zwischen dem Verdrängungsraum und der Umgebung zumindest hubrichtungsabhängig ist und das Kolbendichtelement die Zylinderinnenwandung zumindest bei Lage des Kolbens in der dem Verdrängungsraum abgewandten Endlage im drucklosen Zustand kontaktiert, dadurch gekennzeichnet,
– dass sich der Querschnitt des Zylinderinnenraumes (25) entlang des Kolbenhubes zumindest bereichsweise stetig aufweitet, wobei der größte Querschnitt am Ende des Verdrängungsraumes (15) liegt,
– dass das Kolbendichtelement (61) zumindest in der verdrängungsraumseitigen Endlage des Kolbens (51, 43, 54, 58) nicht an der Zylinderinnenwandung (27) abdichtend anliegt, und
– dass ab einer definierten Hubstellung des Kolbens (51, 43, 54, 58) die Kolbenstange (41) mit einem vorgespannten Energiespeicher verrastet und diesen entspannt, so dass...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Führungssystem mit einer pneumatischen Verzögerungsvorrichtung, die eine, der Hubbewegung eines in einem Zylinder mittels einer durch interne und externe Kräfte belasteten Kolbenstange axial geführten, mit mindestens einem Kolbendichtelement ausgestatteten, einen Verdrängungsraum gegen die Umgebung abgrenzenden Kolben entgegengerichtete Kraft aufbaut, wobei der Leckagestrom zwischen dem Verdrängungsraum und der Umgebung zumindest hubrichtungsabhängig ist und das Kolbendichtelement die Zylinderinnenwandung zumindest bei Lage des Kolbens in der dem Verdrängungsraum abgewandten Endlage im drucklosen Zustand kontaktiert.
  • Mittels eines Führungssystems werden Gegenstände, z.B. Schubladen, Türen, etc. auf geometrisch bestimmten Bahnen begrenzter Länge geführt. Um die Massen dieser Gegenstände zu bewegen, werden diese mittels externer und interner Kräfte beschleunigt.
  • Die internen Kräfte werden durch Speicher potentieller Energie freigesetzt, deren Energiegehalt lage- und/oder spannungsabhängig ist. Vom Speicher abgegebene Energie wird wieder aufgenommen, wenn die ursprüngliche Lage z.B. einer Masse wieder eingenommen wird. Derartige Energiepotentiale sind z.B. ein Schwerepotential oder ein Federpotential. Auf dem geschlossenen Weg wird alle verrichtete Arbeit zurückgewonnen.
  • Die externen Kräfte sind beispielsweise durch einen Bediener aufgebrachte Kräfte.
  • Vor Erreichen z.B. der geschlossenen Endlage einer Schublade werden die bewegten Massen mittels einer Verzögerungsvorrich tung abgebremst, um u.a. zum einen Beschädigungen der Führungs-, der Umgebungs- und der geführten Bauteile und zum anderen Geräusche – z.B. Besteckgeklapper in der Schublade – zu vermeiden.
  • Um die bewegte Masse zu verzögern, wird in einer pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit aus einem durch den Kolben begrenzten Verdrängungsraum Luft gedrosselt in die Umgebung verdrängt.
  • Elemente des Anmeldegegenstandes sind aus der DE 100 21 762 A1 bekannt. In der Verzögerungseinrichtung wird beim Einfahren des Kolbens die aus dem Verdrängungsraum verdrängte Luft über einen im Kolben angeordneten Kanal abgeführt. Die Verzögerung eines derartigen Systems ist konstant niedrig über den zurückgelegten Hub. Je nach aufgebrachter Energie bleibt der Kolben vor dem Erreichen seiner Endlage stehen oder er prallt bei Erreichen der Endlage u.a. aufgrund der Federeigenschaft der komprimierten Restluft im Zylinder zurück.
  • Aus der GB 643,505 ist ein Zeitschaltglied zur Anwendung im Modellbau bekannt. Dieses ist ein Führungssystem mit einer pneumatischen Verzögerungseinrichtung, die einen Zylinder und eine durch interne und externe Kräfte belastete Kolbenstange umfasst. Die Kolbenstange wird entlang des Hubes beschleunigt. Am Ende des Hubes bewirkt die Aufweitung des Zylinders unter Federwirkung ein abruptes Beschleunigen des Kolbens in die Endlage, wodurch z.B. die sprungartige Kontakttrennung der Versorgung einer Treibstoffpumpe sichergestellt wird.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, ein auf Dauer betriebssicheres Führungssystem mit einer pneumatischen Verzögerungsvorrichtung zu entwickeln, das bei Erreichen der Endlage ohne Rückprall und/oder harten Anschlag stehen bleibt.
  • Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu weitet sich der Querschnitt des Zylinderin nenraumes entlang des Kolbenhubes zumindest bereichsweise stetig auf, wobei der größte Querschnitt am Ende des Verdrängungsraumes liegt. Das Kolbendichtelement liegt zumindest in der verdrängungsraumseitigen Endlage des Kolbens nicht an der Zylinderinnenwandung abdichtend an. Ab einer definierten Hubstellung des Kolbens verrastet die Kolbenstange mit einem vorgespannten Energiespeicher und entspannt diesen, so dass die freigesetzte Kraft der aufgebrachten externen Kraft gleichgerichtet ist.
  • Beispielsweise beim schnellen Einfahren des Kolbens in den Zylinder wird die im Luft im Verdrängungsraum komprimiert. Die Luft, deren Volumen verkleinert wird, kann nicht entweichen. Der Druck im Verdrängungsraum erhöht sich. Hierdurch wird eine der Hubbewegung entgegengerichtete Kraft aufgebaut. Die Hubbewegung des Kolbens wird verzögert.
  • Schon bei einer ersten Kompression im Verdrängungsraum legt sich das Kolbendichtelement an die Innenwandung des Zylinders an.
  • Mit zunehmendem Hub des Kolbens weitet sich der Innenquerschnitt des Zylinders auf. Der Außendurchmesser des Kolbendichtelements folgt beispielsweise zu Beginn des Hubes dem Querschnitt. Bei Erreichen der verdrängungsraumseitigen Endlage des Kolbenhubes kann z.B. wegen der starken Querschnittsaufweitung des Zylinderinnenraumes das Kolbendichtelement der Zylinderinnenwandung nicht mehr folgen. Die im Verdrängungsraum komprimierte Luft verformt das Kolbendichtelement. Dessen Dichtwirkung an der Zylinderinnenwandung lässt nach und die Luft strömt z.B. schlagartig aus dem Verdrängungsraum in die Umgebung ab. Dies führt zu einer Angleichung des Luftdruckes zwischen dem Verdrängungsraum und der Umgebung. Durch den großen Druckverlust wirkt jetzt keine selbsthelfende Kraft mehr auf das Kolbendichtelement. Es nimmt wieder seine Ausgangsposition auf dem Kolben ein. Die Schublade fährt mit einem minimalen Restschwung in ihre beispielsweise nur wenige Millimeter entfernte Endlage.
  • Hierdurch ist das Führungssystem auch bei vielfachem Einsatz betriebssicher.
  • Beim Ausfahren des Kolbens strömt Luft aus der Umgebung ggf. unter Verformung des Kolbendichtelementes in den Verdrängungsraum. Die Ausfahrbewegung wird nur wenig verzögert.
  • Derartige Verzögerungsvorrichtungen können sowohl zur Verzögerung eines einfahrenden als auch zur Verzögerung eines ausfahrenden Kolbens eingesetzt werden. Der Zylinderinnenraum ist dann jeweils in Richtung der zu verzögernden Bewegung aufgeweitet.
  • Zumindest in der die Zylinderinnenwandung kontaktierenden Oberfläche des Kolbendichtelements können grundwerkstoffsfremde Werkstoffe chemisch gebunden oder physikalisch eingelagert sein.
  • Die grundwerkstoffsfremden Werkstoffe, z.B. Halogene, in der Oberfläche des Kolbendichtelementes verhindern u.a. ein Anhaften des Kolbendichtelements an der Zylinderinnenwandung. Die veredelte Oberfläche verhindert außerdem eine Beschädigung des Kolbendichtelements beim Überfahren unstetiger Bereiche des Zylinderquerschnittes. Auch löst sich das Kolbendichtelement problemlos von der Zylinderinnenwandung. Die Änderung der Verzögerung in diesem Bereich ist hierdurch auf Dauer zuverlässig wiederholbar.
  • Am Kolbendichtelement kann auch die gesamte Oberfläche halogenisiert sein. So wird dann zusätzlich z.B. ein Verkleben des Kolbendichtelementes mit dem Kolben verhindert.
  • Der Zylinderinnenraum kann sich zum Beispiel kegelstumpfförmig aufweiten. Die Steigung des Innenkegels kann beispielsweise 1:50 bis 1:250 betragen. Ggf. können in der Zylinderinnenwandung längsgerichtete Nuten angeordnet sein, mittels derer der Querschnitt des Zylinderinnenraumes zusätzlich vergrößert wird.
    •
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
  • 1: Führungssystem mit Verzögerungsvorrichtung;
  • 2: Verzögerungsvorrichtung;
  • 3: Zylindermantel mit Kopfteil zu 2;
  • 4: Kolbenstange zu 2;
  • 5: Kolbenteil zu 2;
  • 6: Verzögerungsvorrichtung mit Schnappkupplung und zusätzlichem Dichtelement;
  • 7: Kolbenteil zu 6
  • 8: Kolbenstange zu 6;
  • 9: Längsschnitt eines Dichtelements zu 6;
  • 10: Querschnitt zu 8;
  • 11: Führungsschiene mit Haken im verrasteten Zustand;
  • 12: 11 im entrasteten Zustand.
  • In der 1 ist vereinfacht ein halbseitiges Führungssystem mit einer Verzögerungsvorrichtung (10) dargestellt, das beispielsweise eine Schublade (1) in einem hier nicht dargestellten Möbelstück führt und trägt.
  • Das in 1 dargestellte Führungssystem umfasst Führungselemente (2, 3) mit dazwischenliegenden, symbolisch dargestellten Wälzkörpern, beispielsweise eine in einer Führungsschiene (92) geführte Feder (5) mit einem Haken (91), vgl. auch die 11 und 12, und die Verzögerungsvorrichtung (10). In der in 1 dargestellten Position der Schublade (1) ist diese in einer mittleren Hubstellung, z.B. halb eingefahren. Beispielsweise an der Schublade (1) ist in einem Adapter (8) die Verzögerungsvorrichtung (10) befestigt. Dies ist z.B. eine Zylinder-Kolbeneinheit, deren Kolbenstange (41) ausgefahren ist und beispielsweise frei in Hubrichtung über den Rand der Schublade (1) übersteht. In den 11 und 12 ist die Führungsschiene (92) mit der in ihr geführten Feder (5) dargestellt. In 11 ist die Feder (5), z.B. eine Zugfeder, gedehnt. Ein Ende der Feder (5) ist am Führungselement (3) befestigt, das andere z.B. mit einem Haken (91) in der Führungsschiene (92) beispielsweise verrastet.
  • Wird die Schublade (1) weiter geschlossen, kommt die Kolbenstange (41) mit einem auf dieser angeordnetem Mitnahmeelement (12) zur Anlage an ein Anschlagelement (4) der Gegenführung (3). Bei Fortsetzung des Schließhubes der Schublade (1) greift z.B. ein an der Unterseite der Schublade (1) angeordneter Bolzen (6) in den Haken (91) ein und schiebt diesen aus seiner Verrastung. Hierbei schwenkt der Haken (91) beispielsweise um den Bolzen (6) und umgreift diesen. Die nun entsperrte Feder (5) zieht die Schublade (1) weiter in Richtung der Schließstellung, vgl. 12. Bei der Fortsetzung der Hubbewegung der Schublade (1) wird deren Bewegung mittels der Verzögerungsvorrichtung (10) verzögert.
  • Die Verzögerungsvorrichtung (10), vgl. 2, umfasst einen Zylinder (20), in dem ein Kolben (51, 43, 54, 58) mit Kolbenstange (41) und einem Kolbendichtelement (61) geführt ist. Das nach außen gerichtete Ende der Kolbenstange (41) trägt das Mitnahmeelement (12).
  • Der Zylinder (20), vgl. auch 3, besteht u.a. aus einem Mantel (26), einem Bodenteil (28) und einem Kopfteil (21). Letzteres ist hier beispielsweise als Flansch (21) ausgebildet.
  • Die 3 zeigt den Zylindermantel (26) mit dem Kopfteil (21), die hier beispielsweise als Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff, z.B. Polyoximethylen, hergestellt sind. Der Zylindermantel (26) ist z.B. auf seiner Außenseite zylindrisch. Seine Länge beträgt beispielsweise etwa das fünfeinhalbfache des Durchmessers. Die nichtzylindrische Zylinderinnenwandung (27) ist z.B. in Form eines Kegelstunipfmantels ausgebildet. Die kleinere Querschnittsfläche dieses Kegelstumpfmantels befindet sich am Kopfteil (21) des Zylinders, die größere Querschnittsfläche am Bodenende (29) des Zylindermantels (26). Die letztgenannte Querschnittsfläche beträgt z.B. etwa 100 mm2. Die Steigung dieses Kegels beträgt etwa 1:140. Die Innenwandung (27) ist ggf. poliert. Die minimale Wandstärke des Zylindermantels (26) beträgt etwa 6% seines Außendurchmessers.
  • In der Zylinderinnenwandung (27) ist weiterhin eine Längsnut (32) vorhanden. Ihre Länge beträgt etwa 70% der Zylinderlänge und endet am Bodenende (29) des Zylindermantels (26). Ihre Breite beträgt etwa 2% des größeren Durchmessers der Zylinderinnenwandung (27). Die Tiefe der Nut (32) beträgt etwa ein Viertel ihrer Breite. Sie ist zur Innenwandung (27) hin scharfkantig, der Nutauslauf hat beispielsweise eine Steigung von 45°. Statt einer einzelnen Nut (32) können auch mehrere Nuten (32) an der Innenwandung (27) angeordnet sein. Auch kön nen sich diese z.B. schraubenlinienförmig an der Innenwandung (27) des Zylindermantels (26) entlangwinden.
  • Am Bodenende (29) befindet sich eine weitere Längsnut (33) in der Zylinderinnenwandung (27). Diese Längsnut (33), sie ist z.B. um 180° versetzt zur Nut (32), ist beispielsweise doppelt so breit wie die Nut (32), ihre Länge beträgt etwa 15% der Zylinderlänge. Die Tiefe dieser Nut (33) beträgt etwa ein Achtel ihrer Breite. Auch diese Nut (33) ist zur Zylinderinnenwandung (27) hin scharfkantig und hat z.B. eine Auslaufschräge von 45°.
  • Jede dieser Nuten (32, 33) vergrößert den Querschnitt des Zylinderinnenraumes (25).
  • Zum Einsetzen des Bodenteils (28) verfügt das Bodenende (29) über eine zweistufige rotationssymmetrische Einkerbung (36, 37). Der Durchmesser der kleineren Einkerbung (37) beträgt etwa 90% der größeren (36). Zur Luftverdrängung bei der Mantage des Bodens (28) weist die größere Einsenkung eine Hinterschneidung (38) auf, während von der kleineren Einkerbung (37) aus die Luft in den Innenraum (25) des Zylinders (20) verdrängt wird.
  • Das Kopfteil (21) umfasst die Kolbenstangendurchführung (22). Diese ist eine Bohrung (22) mit beispielsweise fünf z.B. längsgerichteten steg- oder noppenförmigen Erhebungen (231. Der freie Bohrungsdurchmesser beträgt etwa 75% des größeren Innendurchmessers des Zylindermantels (26). Zwischen den einzelnen Erhebungen (23), deren Höhe z.B. etwa 1% des freien Bohrungsdurchmessers beträgt, sind so nach der Montage der Kolbenstange Durchlasskanäle (24) angeordnet, vgl. 2.
  • Die 4 zeigt die Kolbenstange (41) mit einem angeformten Teil des Kolbens. Die z.B. zylindrische Kolbestange (41) hat etwa die Länge des Zylinders (20), ihr Durchmesser beträgt etwa 75% des größeren Innendurchmessers des Zylindermantels (26), so dass die Kolbenstange im eingebauten Zustand an den Erhebungen (23) der Kolbenstangendurchführung (22) anliegt. Das vordere, hier rechte Ende der Kolbenstange (41) hat beispielsweise eine Aufnahmebohrung (44) für das Mitnahmeelement (12), beispielsweise einen Magneten oder ein anderes Kupplungsteil. Zur Zentrierung des Mitnahmeelementes (12) hat die Aufnahmebohrung (44) z.B. drei jeweils um 120° versetzte längsgerichtete steg- oder noppenförmige Erhebungen (49).
  • Das andere Ende der Kolbenstange (41) ist beispielsweise als Stützfläche (43) ausgebildet. Der Durchmesser der Stützfläche (43) entspricht etwa 98% des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20). Auch auf der Seite der Stützfläche (43) verfügt die Kolbenstange (41) über eine Aufnahmeausnehmung (46). Diese ist beispielsweise kegelförmig und nimmt ein Kolbenteil (51) auf. Das Kolbenteil (51), vgl. 5, hat beispielsweise gestufte Durchmesserbereiche (52, 53). Mit einem Einsteckbereich (52) sitzt das Kolbenteil (51) nach der Montage in der Aufnahmeausnehmung (46) der Kolbenstange (41). Der Durchmesser des nachfolgenden zylindrischen Bereiches (53) beträgt etwa 60% des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20), seine Länge etwa 35% dieses Durchmessers.
  • An diesen zylindrischen Bereich grenzt ein Anlageflansch (54) an. Der Außendurchmesser dieses Anlageflansches (54) beträgt etwa 98% des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20). Der Anlageflansch (54) hat z.B. zwei Kerben (58), deren Nutgrund in zylindrischen Bereich (53) übergeht.
  • Bei der Montage der beiden Kolbenteile (41, 51) wird zwischen diese das Kolbendichtelement (61) eingesetzt, vgl. 2. Dieses ist z.B. ein Dichtring (61), dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Bereiches (53) und dessen Außendurchmesser mindestens so groß ist wie der kleinste Innendurchmesser des Zylinders (20). Der Dichtring (61) besteht beispielsweise aus Nitril-Butadien-Kautschuk. Seine Oberfläche ist quasi gehärtet. Bei dieser sogenannten Härtung werden in die Oberfläche des Werkstoffs Halogene eingelagert. Diese Oberflächenbehandlung vermindert das Anhaften der Kolbendichtelement (61) an der Zylinderinnenwandung (27) sowie am Kolben (51, 43, 54, 58) und somit den Verschleiß.
  • Nach der Montage des Kolbens (51, 43, 54, 58) im Zylinder (20), vgl. 2, begrenzt innerhalb des Zylinderinnenraumes (25) beispielsweise der Kolben (51, 43, 54, 58) mit dem Zylinderboden (28) einen Verdrängungsraum (15), während der durch die kolbenstangenseitige Seite des Kolbens (51, 43, 54, 58) und den Zylinderkopf (21) begrenzte Raum mit der Umgebung über die Durchlasskanäle (24) kommuniziert. Ist der Kolben (51, 43, 54, 58) des Zylinders (20) ausgefahren, befindet sich dieser im Bereich des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20). Er liegt hierbei außerhalb der Nut (32). Die Innenwandung (27) des Zylinders (20) ist in diesem Bereich glatt.
  • Beispielsweise beim manuellen Schließen der Schublade (1), vgl. 1, kuppeln die Mitnahmeelemente (4, 12) miteinander sowie der Haken (91) der Feder (5) mit dem Bolzen (6). Sobald der Haken (91) mit dem Bolzen (6) gekuppelt ist, zieht die Feder (5) die Schublade (1) mittels dieser Elemente (91, 6) mit. Hierbei wird in der Verzögerungsvorrichtung (10) die Kolbenstange (41) in den Zylinder (20) eingefahren.
  • Bei einer schnellen Schließbewegung der Schublade (1), beispielsweise durch einen Bediener verursacht, ist die Volumen änderung des Verdrängungsraum (15) größer als die Luftvolumenänderung durch Abströmen über die Spalte am Kolbendichtelement (61). Das Gas im Verdrängungsraum (15) wird komprimiert, der Druck dort steigt an. Dieser Druck wirkt von der Seite des Verdrängungsraumes (15) auf das Kolbendichtelement (61) und drückt dieses ggf. mit einer Durchmesservergrößerung nach außen gegen die Zylinderinnenwandung (27). Gleichzeitig wird das Kolbendichtelement (61) an die Stützfläche (43) gedrückt. Die im Verdrängungsraum (15) komprimierte Luft kann nicht entweichen. Sie erzeugt eine Gegenkraft gegen die Vortriebskraft der Hubbewegung. Die Hubbewegung wird verzögert. Hierbei wird beispielsweise der Kunststoffzylinder (20) elastisch aufgeweitet.
  • Entweicht ein geringer Luftvolumenstrom zwischen dem Kolbendichtelement (61) und der kegelstumpfmantelförmigen Innenwand (27), wird der Luftdruck im Verdrängungsraum (15) verringert und die Gegenkraft gegen die Vortriebskraft der Hubbewegung nimmt ab. U.a. die Restschwungkraft schiebt den Kolben (51, 43, 54, 58) in den Bereich des Drosselkanals (32). Sobald das Kolbendichtelement (61) den hinteren Rand des Drosselkanals (32) passiert hat, überströmt die Luft das Kolbendichtelement (61) durch den Drosselkanal (32). Der Luftdruck im Verdrängungsraum (15) wird geringfügig vermindert. Das Kolbendichtelement (61) gleitet hierbei entlang der sich aufweitenden z.B. kegelstumpfmantelförmigen Innenwandung (27). Sobald der Kolben (51, 43, 54, 58) den hinteren Rand der zweiten, kürzeren Nut (33) passiert hat, wird der aus dem Verdrängungsraum (15) abströmende Volumenstrom weiter erhöht. Diese zweite Nut (33) wirkt nun ebenfalls als Drosselkanal. Die im Verdrängungsraum (15) eingeschlossene Luft kann i.d.R. nicht weiter komprimiert werden. Die Volumenänderung ist etwa gleich dem Volumenverlust. Der Druck im Verdrängungsraum (15) nähert sich dem Umgebungsdruck an. Das Kolbendichtelement (61) entspannt sich. Es löst sich fast vollständig von der kegel stumpfmantelförmigen Innenwand (27) des Zylinders (20). Die Bewegungsenergie und damit Geschwindigkeit der Schublade (1) ist dabei soweit herabgesetzt, dass die Schublade (1) sich langsam bis in die Endlage bewegt und dort stehen bleibt.
  • Wird der Kolben (51, 43, 54, 58) aus dem Zylinder (20) ausgefahren, strömt Luft aus der Umgebung um das Kolbendichtelement (61) und durch die Kerben (58) in den Verdrängungsraum (15). Über den Kolben (51, 43, 54, 58) wird keine Druckdifferenz aufgebaut. Das Kolbendichtelement (61) wird nicht gedehnt. Der Kolben (51, 53, 54, 58) kann – bis auf die Restreibung z.B. in der Kolbenstangendurchführung (22) – frei bewegt werden.
  • Der Kolben (51, 43, 54, 58) trägt also eine Art entsperrbares Kolbendichtelement-Rückschlagventil (61), das durch den Kolbenhub gesteuert wird. Beim Einfahren des Kolbens (51, 43, 54, 58) in den Zylinder (20) sperrt das Rückschlagventil (61), beim Ausfahren wird es entsperrt.
  • Die 6 zeigt eine Variante einer Verzögerungsvorrichtung mit einem Kolbendichtelement (61) und einem hierzu in Reihe geschalteten Dichtelement (62) sowie einer Mitnahmevorrichtung (12) in Form einer Schnappkupplung (70). Bei dieser Variante ist beispielsweise die Verzögerungsvorrichtung (10) am Führungselement (3) und das Gegenelement (4) an der Schublade (1) angeordnet, vgl. 1.
  • Der Zylinder (20) hat auch hier eine innenkegelstumpfmantelförmige Innenwandung (27), die sich in Einschubsrichtung der Kolbenstange (41) aufweitet sowie z.B. zwei Drosselkanäle (32, 33) unterschiedlicher Länge. Die Kolbenstangendurchführung (22) ist beispielsweise ringförmig.
  • Die Kolbenstange (41), vgl. 8, hat z.B. die Querschnittsform eines Kreisabschnitts mit einem Zentriwinkel größer als 180°. Der zum Kreisvollschnitt fehlende Querschnittsbereich bildet einen Luftdurchlasskanal (24).
  • Das kolbenseitige Ende der Kolbenstange weist auf der Stützfläche (43) eine Ringnut (42) auf.
  • Am freien Ende der Kolbenstange (41) sitzt die Schnappkupplung (70), die in das entsprechende Gegenelement (4), z.B. einen Bolzen (7) der Schublade (1) eingreift, vgl. 6.
  • Die Schnappkupplung (70) verfügt hierfür über einen Einzugsbereich (71), einen Haltebereich (74) und einen flexiblen Biegebereich (76). Der Einzugsbereich (71) hat einen obere (72) und eine untere Gleitfläche (73), die zusammen – zur Bildung eines Einführkeils – einen spitzen Winkel einschließen. Im Haltebereich (74) gehen die obere (72) und die untere Gleitfläche (73) in jeweils eine Halbschale (75) über, deren Öffnungen zueinander zeigen. Im Biegebereich (76) ist der obere (77) und der untere Teil (78) der Schnappkupplung (70) durch einen parallelen Spalt (79) getrennt. Die Wandstärke der Schnappkiupplung (70) ist hier geringer als in den vorgenannten Bereichen (71, 74). Der Spalt (75) endet zur Vermeidung von Kerbspannungen in einer Kerbbohrung.
  • Bei der Annäherung der Schublade (1) an die Verzögerungsverrichtung (10) wird der Bolzen (7) an der Schublade (1) in den Einzugsbereich (71) eingeführt. Der obere (77) und der untere Teil (78) der Schnappkupplung (70) werden auseinandergebogen und der führungsseitige Bolzen (7) verrastet weitgehend geräuschlos im Haltebereich (74) der Schnappkupplung (70). Beim Ausziehen der Schublade (1) biegt der Bolzen (7) das obere (77) und das untere Teil (78) der Schnappkupplung (70) auseinander. Hierdurch wird der Bolzen (7) freigegeben.
  • Zur Befestigung der Schnappkupplung (70) auf der Kolbenstange (41), vgl. die 6 und 8, verfügt letztere z.B. über eine exzentrisch angeordnete Längsnut (47) sowie auf ihrer Ober- und Unterseite über eine halbseitig eingefräste Haltenut (45), vgl. B. In diese Haltenuten (45) greifen Halteklammern (81) der Schnappkupplung (70) ein und verrasten die Schnappkupplung (70) an der Kolbenstange (41).
  • Am anderen Ende der Kolbenstange (41) ist ein Kolbenteil (51) fixiert, vgl. 6 und 7. Dieses hat gestufte Durchmesserbereiche. Ein erster Bereich (52), sein Durchmesser beträgt etwa die Hälfte des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20), ist zu etwa zwei Dritteln seiner Länge in der Kolbenstange (r) befestigt. Der Durchmesser des zentralen Bundes (55) des Kolbenteils (51) beträgt etwa das anderthalbfache dieses Durchmessers. Zur Kolbenstange (41) hin weist die Stirnseite (56) des zentralen Bundes (55) eine Ringnut (57) auf.
  • Der Durchmesser eines weiteren Bereiches des Kolbenteils (51) beträgt etwa 80% des Durchmessers des zentralen Bundes (55). Dieser Bereich wird durch einen Anlageflansch (54) begrenzt.
  • Zwischen der Kolbenstange (41) und dem Kolbenteil (51) sitzt mit einem Einspannbereich (63) formschlüssig in den beiden Ringnuten (57, 42) das z.B. topfförmige Dichtelement (62), vgl. die 9 und 10. Der Außendurchmesser des Dichtelementes (62) entspricht beispielsweise seiner Länge und beträgt z.B. etwa 98% des kleineren Innendurchmessers des Zylinders (20). Seine Wandstärke beträgt etwa 3% seines Außendurchmessers. Auf der zylindrischen Außenfläche sind beispielsweise vier Längsnuten (66) mit einer Tiefe von etwa 3% des Außendurchmessers des Dichtelements (62) angeordnet, so dass diese auf die Innenseite des Dichtelements (62) als Erhebungen (67) überstehen. Das dem Einspannbereich (63) gegenüberliegende Ende des Dichtelements (62) ist als Innenbund (68) ausgebiadet und hat einen Innendurchmesser von etwa 70% des Außendurchmessers des Dichtelements (62). Die axiale Außenseite des Dichtelementes (62) bildet die Anlagefläche (69).
  • Dieses Dichtelement (62) ist beispielsweise aus Nitril-Butadien-Kautschuk mit halogenisierter Oberfläche.
  • Das Dichtelement (62) kann auch ohne Einspannbereich (63) ausgeführt sein. Es hat dann die Form einer Hülse, die z.B. mit einer ihrer Stirnseiten an der Stützfläche (43) anliegt.
  • Zwischen dem Dichtelement (62) und dem Anlageflansch (54) ist das Kolbendichtelement (61) angeordnet. Dieses ist beispielsweise genauso aufgebaut wie das anhand der 2 beschriebene Kolbendichtelement (61). Auch dieses Kolbendichtelement (61) hat radiales Spiel zum Kolbenteil (51).
  • Bei der Montage werden das Dichtelement (62) und das Kolbendichtelement (61) auf das Kolbenteil (51) gesetzt und letzteres in die Kolbenstange (41) eingesetzt und gesichert. Die Öffnung des Dichtelements (62) zeigt hierbei zum Kolbendichtelement (61). Das Dichtelement (62) hat hierbei außer im Einspannbereich (63) radiales Spiel zum Kolbenteil (51), wobei aber die Erhebungen (67) ggf. teilweise aufliegen. Die Erhebungen (67) ermöglichen so eine gleichmäßige Hinterlüftung des Dichtelements (62). Die derart vormontierte Kolbenstange (41) wird dann über die Bodenseite in den Zylinder (20) eingeschoben und der Boden (28) des Zylinders (20) verschlossen. Nach der Montage der Schnappkupplung (70) auf der Kolbenstange (41) wird die gesamte Einheit in das Führungssystem eingebaut.
  • Statt eines Dichtelementes (62) und eines Kolbendichtelements (61) kann auch ein einteiliges Dichtelement eingesetzt werden. Dieses ist dann beispielsweise ähnlich aufgebaut wie das Dichtelement (62), verfügt aber über mindestens eine zusätzliche radial nach außen abstehende Dichtlippe, mit der es die Zylinderinnenwandung (27) kontaktiert.
  • Bei ausgefahrener Kolbenstange (41), vgl. 6, ist das Dichtelement (62) z.B. unverformt und liegt nicht an der Zylinderinnenwandung (27) an. Außerhalb des Einspannbereiches (63) hat es radiales Spiel zum Kolbenteil (51). Der Dichtring (61) liegt beispielsweise axial beweglich zwischen der Anlagefläche (69) und dem Anlageflansch (54) bereichsweise an der Zylinderinnenwandung (27) an.
  • Beim üblichen Einfahren der Kolbenstange (41) in den Zylinder (20) legt sich das Kolbendichtelement (61) an die Zylinderinnenwandung (27) und an das Dichtelement (62) an. Die Luft im Verdrängungsraum (15) wird komprimiert und drückt nach dem Prinzip der Selbsthilfe das Kolbendichtelement (61) und das Dichtelement (62) radial nach außen. Diese pressen sich an die Zylinderinnenwandung (27) an und verzögern durch ihre Reibung an der Zylinderinnenwandung (27) zusätzlich die Hubbewegung der Kolbenstange (41). Sobald das Kolbendichtelement (61) den hinteren Rand des Drosselkanals (32) passiert hat, wird Luft aus dem Verdrängungsraum (15) über den Drosselkanal (32) und die Längsnuten (66) in die Umgebung verdrängt.
  • Mit zunehmendem Hub der Kolbenstange (41) verringert sich die Anlagefläche des Dichtelementes (62) an der Zylinderinnenwandung (27). Die durch den Luftdruck verursachte Normalkraft auf die Zylinderinnenwandung (27) nimmt ab und damit die durch die Reibung bedingte Verzögerung der Hubbewegung. Sobald das Kol– bendichtelement (61) den hinteren Rand des Drosselkanals (33) passiert hat, strömt zusätzlich Luft aus dem Verdrängungsraum (15) über die Drosselkanäle (33, 32, 66, 24) in die Umgebung. Der Druck im Verdrängungsraum (15) fällt z.B. schlagartig ab. Das Kolbendichtelement (61) und das Dichtelement (62) nehmen wieder ihre Ausgangslage vor dem Beginn der Hubbewegung an. Die Schublade (1) fährt nun langsam und mit nur noch geringer Verzögerung in ihre Endlage. Dort bleibt sie ohne Rückprall stehen.
  • Wird die Schublade (1) wieder ausgezogen, strömt Luft aus der Umgebung über die Drosselkanäle (24, 66, 32, 33) in den Verdrängungsraum (15). Das Dichtelement (62) bleibt unverformt und hat keinen Kontakt mit der Zylinderinnenwandung (27). Das Kolbendichtelement (61) legt sich bei der Ausfahrbewegung an den Anlageflansch (54) an, der die Kerben (58) umfasst. Während der Ausfahrbewegung strömt nun die Luft ungehindert aus der Umgebung in den Verdrängungsraum (15). Die Ausfahrbewegung verläuft zumindest annähernd widerstandsfrei.
  • Sobald die Kolbenstange (41) vollständig ausgefahren ist, löst sich die Schnappkupplung (70) weitgehend geräuschlos vom Bolzen (7). Die Verzögerungsvorrichtung (10) kommt außer Eingriff.
  • Der Zylinder (20) der Verzögerungseinrichtung (10) kann statt eines konischen Raumes in Quer- und Längsrichtung auch andere, zumindest bereichsweise stetige Formen aufweisen. So kann z.B. ein konischer Raum mit großer Kegelsteigung in einen Raum mit kleiner Kegelsteigung übergehen. Auch kann sich an den konischen Raum ein polygonförmiger Raum anschließen. So können verschiedene Funktionen der Verzögerung über den Hub des Kolbens (51, 43, 54, 58) erzeugt werden.
  • Die Nuten können statt durchgehender Längsnuten (32, 33) auch unterbrochene Nuten sein, wobei die einzelne Nut z.B. länger ist als die Länge des Kolbens (51, 43, 54, 58). Auch können eine oder mehrere Nuten (32, 33) schraubenlinenförmig an der Innenwandung (27) angeordnet sein. Die Nuten können parallele Flanken aufweisen oder sich z.B. aufweiten. Auch kann beispielsweise die Tiefe der einzelnen Nuten (32, 33) zum Verdrängungsraum (15) hin zunehmen. Anstatt der Nuten kann in der Zylinderinnenwandung (27) z.B. auch eine oder mehrere längsgerichtete Erhebungen angeordnet sein, die dann Drosselkanäle seitlich begrenzen.
  • Die Verzögerung der Verzögerungsvorrichtung kann beispielsweise auch einstellbar sein. So kann z.B. der Querschnitt der Luftdurchführungskanäle (24) veränderlich sein und so der aus dem Verdrängungsraum (15) verdrängte Luftstrom eingestellt werden.
  • Die Feder (5) kann auch innerhalb des Zylinders (20) angeordnet sein. Sie ist dann z.B. eine Druckfeder, die zwischen dem Kopfteil (21) des Zylinders (20) und dem Kolben (51, 43, 54, 58) angeordnet ist. In diesem Fall wird dann beispielsweise die ausgefahrene Kolbenstange (41) mittels einer inner- oder außerhalb des Zylinders (20) angeordneten, z.B. durch die Schublade betätigte Verriegelung ver- und entrastet.
    • 1
    Schublade
    2
    Führungselemente, Führungsschienen
    3
    Führungselemente, Führungsschienen
    4
    Anschlagelement, Gegenstück zu (12)
    5
    Feder
    6
    Bolzen
    7
    Bolzen
    8
    Adapter für (10)
    10
    Verzögerungsvorrichtung
    12
    Mitnahmeelement, Magnet
    15
    Verdrängungsraum
    20
    Zylinder
    21
    Flansch, Kopfteil
    22
    Kolbenstangendurchführung, Bohrung
    23
    Erhebung
    24
    Luftdurchlasskanäle
    25
    Zylinderinnenraum
    26
    Zylindermantel
    27
    Zylinderinnenwandung
    28
    Bodenteil, Zylinderboden
    29
    Bodenende
    32
    Drosselkanal lang, Nut in (27)
    33
    Drosselkanal kurz, Nut in (27)
    36, 37
    Einkerbungen
    38
    Hinterschneidung
    41
    Kolbenstange
    42
    Ringnut
    43
    Kolbenteil, Stützfläche
    44
    Aufnahmebohrung
    45
    Haltenut
    46
    Aufnahmeausnehmung
    47
    Längsnut
    49
    Erhebungen
    51
    Kolbenteil
    52
    Einsteckbereich
    53
    zylindrischer Bereich
    54
    Anlageflansch verdrängungsraumseitig
    55
    zentraler Bereich
    56
    Stirnseite
    57
    Ringnut
    58
    Kerben
    61
    Kolbendichtelement; Dichtelement, dehnfähig
    62
    Dichtelement, topfförmig
    63
    Einspannbereich
    64
    Außenseite
    66
    Längsnuten
    67
    Erhebungen
    68
    Innenbund
    69
    Anlagefläche
    70
    Schnappkupplung
    71
    Einzugsbereich
    72
    Gleitfläche, oben
    73
    Gleitfläche, unten
    74
    Haltebereich
    75
    Halbschale
    76
    Biegebereich, flexibel
    77
    Oberer Teil von (70)
    78
    Unterer Teil von (70)
    79
    Spalt
    81
    Halteklammern
    91
    Haken
    92
    Führungsschiene

Claims (12)

  1. Führungssystem mit einer pneumatischen Verzögerungsvorrichtung, die eine, der Hubbewegung eines in einem Zylinder mittels einer durch interne und externe Kräfte belasteten Kolbenstange axial geführten, mit mindestens einem Kolbendichtelement ausgestatteten, einen Verdrängungsraum gegen die Umgebung abgrenzenden Kolbens entgegengerichtete Kraft aufbaut, wobei der Leckagestrom zwischen dem Verdrängungsraum und der Umgebung zumindest hubrichtungsabhängig ist und das Kolbendichtelement die Zylinderinnenwandung zumindest bei Lage des Kolbens in der dem Verdrängungsraum abgewandten Endlage im drucklosen Zustand kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, – dass sich der Querschnitt des Zylinderinnenraumes (25) entlang des Kolbenhubes zumindest bereichsweise stetig aufweitet, wobei der größte Querschnitt am Ende des Verdrängungsraumes (15) liegt, – dass das Kolbendichtelement (61) zumindest in der verdrängungsraumseitigen Endlage des Kolbens (51, 43, 54, 58) nicht an der Zylinderinnenwandung (27) abdichtend anliegt, und – dass ab einer definierten Hubstellung des Kolbens (51, 43, 54, 58) die Kolbenstange (41) mit einem vorgespannten Energiespeicher verrastet und diesen entspannt, so dass die freigesetzte Kraft der aufgebrachten externen Kraft gleichgerichtet ist.
  2. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der die Zylinderinnenwandung (27) kontaktierenden Oberfläche des Kolbendichtelements (61) Halogene chemisch gebunden oder physikalisch eingelagert sind.
  3. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungsraum (15) in der der Kolbenstange (41) abgewandten Seite des Zylinders (20) liegt.
  4. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der verdrängungsraumseitigen Endlage des Kolbens (51, 43, 54, 58) im Zylinder (20) in der Zylinderinnenwandung (27) mindestens ein Drosselkanal (33) angeordnet ist, dessen Länge mindestens 5% des Kolbenhubes beträgt.
  5. Führungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser Endlage des Kolbens (51, 43, 54, 58) der Drosselkanal (33) den Verdrängungsraum (15) mit der Umgebung verbindet.
  6. Führungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zylinderinnenwandung (27) außerhalb des kleinsten Querschnittes des Zylinderinnenraumes (25) mindestens ein zweiter, den Verdrängungsraum (15) mit der Umgebung verbindender Drosselkanal (32) angeordnet ist, dessen Länge mindestens 25% des Kolbenhubes beträgt.
  7. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung der Innenwandung (27) des Zylinders (20) kegelförmig ist, wobei die Steigung des Innenkegels zwischen 1:50 und 1:250 liegt.
  8. Führungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbendichtelement ein Dichtring (61) aus Nitril-Butadien-Kautschuk ist, in dessen gesamter Oberfläche Halogene chemisch gebunden sind.
  9. Führungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbendichtelement (61) Teil eines topfförmig ausgebildeten Dichtelementes (62) ist, das am Kolben (51, 43, 54, 58) befestigt ist, wobei die Öffnung des Dichtelementes (62) zum Verdrängungsraum (15) zeigt.
  10. Führungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (62) auf seinem äußeren Umfang mindestens eine Längsnut (66) aufweist.
  11. Führungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Dichtelements (62) mindestens seinem Außendurchmesser entspricht.
  12. Führungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsvorrichtung (10) im Bereich der Kolbenstangendurchführung (22) Luftdurchlasskanäle (24) aufweist.
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