DE1675367C3 - Kolben für eine blockierbare Vorrichtung zum stufenlosen Verstellen von Klappen oder anderen beweglichen Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine blockierbare Vorrichtung zum stufenlosen Verstellen von Klappen oder anderen beweglichen Teilen, der in einem mit Druckmedium gefüllten Zylinder verschiebbar angeordnet und mit einer aus dessen einem Ende herausgeführten Kolbenstange verbunden ist, und der gegenüber der Zylinderwand mittels einer Dichtung abgedichtet und mit einem diese überbrückenden Verbindungskanal versehen ist, der mit einem von außen über eine Betätigungsstange betätigbaren Ventil-S körper vollständig verschließbar ist.

Aus dem DT-GM 19 60813 ist eine derartige blockierbare Vorrichtung mit einem derartigen Kolben bekannt, bei dem der Ventilkörper miitels der Betätigungsstange geöffnet und durch den if> der

ίο Vorrichtung herrschenden Druck bei entlasteter Betätigungsstange in seiner Schließstellung gehalten wird. Derartige blockierbare Vorrichtungen bilden eine geschlossene Einheit, deren Zylinder einmalig mit einem Druckmedium gefüllt wird. Beim öffnen des Ventils werden zwei durch den Kolben getrennte Gehäuseräume miteinander verbunden, so daß das Druckmedium von einer Seite des Kolbens durch den die Dichtung überbrückenden Verbindungskanal in den anderen Raum strömen kann. Da bei geöffnetem Ventil auf beiden Seiten des Kolbens gleicher Druck herrscht, wirkt auf die Kolbenstange eine resultierende, nach außen gerichtete Kraft, deren Größe gleich dem Produkt aus Kolbenstangenquerschnitt und Druck im Zylinder ist. Wird also von außen auf die Kolbenstange eine geringere Kraft ausgeübt, als dieser Ausschubkraft entspricht, dann wird bei geöffnetem Ventil die Kolbenslange ausgeschoben, während dann, wenn auf die Kolbenstange eine höhere als die von innen wirkende Ausschubkraft ausgeübt wird, die Kclbenstange in den Zylinder hineingeschoben wird. Wird das Ventil geschlossen, so stellt sich der Kolben in einer Gleichgewichtslage ein, bei der die von beiden Seiten auf ihn wirkenden Druckkräfte gleich sind. Die Vorrichtung ist also blockiert. Insbesondere beim Einsatz derartiger Vorrichtungen zum stufenlosen Verstellen von Kraftfahrzeugsitzen werden durch die beim Fahren auftretenden Schwingungen ständig zwischen Zug- und Druckkräften wechselnde Belastungen auf den Kolben ausgeübt, was br: Überschreiten einer gewissen konstruktionsbedingt vorgegebenen Kraft dazu führen kann, daß der Ventilkörper von seiner Ventilsitzfläche losgerissen wird, wodurch also die Blockierung aufgehoben wird. Ein solcher Effekt ist besonders nachteilig bei einem Einsatz einer solchen Vorrichtung zum stufenlosen Verstellen der Neigung eines Automobilsitzes; denn bei einem plötzlichen Bremsen besteht die Gefahr, daß ein rückwärtig sitzender Fahrgast nach vorne geschleudert wird und hierbei die Lehne des Sitzes des vor ihm befindlichen Fahrgastes nach vorne drückt, wenn der auftretende Stoß die zulässige Belastung übersteigt.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der durch den durchgehenden Verbindungskanal im Kolben gebildete innere Ventilraum bei wechselnden Zug- und Druckbelastungen ständig wechselnden Kräften ausgesetzt ist. wobei vor allem bei Zug eine starke Druckerhöhung auftritt. Aufgrund dieser Beanspruchungen ist die in dem Ventilraum angeordnete Dichtung, welche beispielsweise eine nach außen geführte axiale Betätigungsstange oder auch den Ventilkörper selbst abdichtet, einem stärken Verschleiß unterworfen.

Aus der US-PS 24 03 325 ist eine hydraulische Verstellvorrichtung bekannt, bei der in einem Zylinder ein abdichtend an dessen Innenwand geführter Kolben angeordnet ist, der auf einer beidseitig aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange befestigt ist. Diese hydraulische Verstellvorrichtung ist beidseitig über jeweils an den beiden Eiden in den Zylinder mündende

Leitungen mit einem Druckmedium beaufschlagbar, wodurch jeweils eine Verschiebung des Kolbens und damit der Kolbenstange erfolgt. Im Kolben ist ein durchgehender Verbindungskanal angeordnet, an dessen beiden Enden zwei einander entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile vorgesehen sind, bei denen es sich um federbelastete Kugelventile handelt. An den beiden Kugeln sind jeweils nach außen über die Kolbenfläche hinausragende, kurze Betätigungsstifte angebracht, die beim Anschlag des Kolbens am jeweiligen Zylinderende die zugeordnete Kugel von ihrem Sitz abheben, so daß der Verbindungskanal geöffnet wird und eine Druckentlastung zwischen den beiden durch den Kolben getrennten Gehäuseräumen eintritt. Diese Rückschlagventile haben also die Funktion eines Endschalters. Während der Verstellbewegung des Kolbens muß jeweils mindestens ein Rückschlagventil geschlossen sein.

Eine funktionell gleichartige Verstellvorrichtung ist auch aus dem DT-GM 19 34 391 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für eine blockierbare Vorrichtung der e.ngangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß eine absolut zuverlässige Blockierung auch bei wechselnden Belastungen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbindungskanal zwei radial gerichtete Austrittsöffnungen aufweist, die mit je einem mittels der Betätigungsstange gemeinsam betätigbaren Ventilkörper verschließbar sind. Aufgrund der Absperrung beider Austrittsöffnungen des Verbindungskanals, der die Kolbenvorderseite mit der Kolbenrückseite verbindet, durch je einen gesonderten Ventilkörper wird der Verschleiß der Dichtungen erheblich reduziert. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß sowohl bei Zug- als auch bei Druckkräften die Ventilkörper gegen ihren Sitz gedrückt werden, d. h. keinen wechselnden Kräften unterworfen sind. Die Innenbohrung des Kolbens, die den Verstellkörper aufnimmt, ist bei geschlossenen Xustrittsöffnungen vollständig von dem Druckmedium im übrigen Teil des Zylinders getrennt. Die Auslöse- und Betätigungskraft zur Betätigung des Verstellkörpers läßt sich somit unter der Voraussetzung, daß das in den Zylinder eintretende zusätzliche Volumen der Kolbenstange klein ist, gegenüber dem gesamten Volumen des Zylinders a'i.ein durch den Druck des Druckmediums bestimmen und unterliegt sonst keinen Veränderungen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß einerseits eine feste Blockierung des Kolbens und andererseits aber eine sehr geringe und weiche Auslösekraft erreicht wird.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Vorrichtungen mit dem erfindungsgemäßen Kolben sind Rückenlehnen, insbesondere von Automobil- und Flugzeugsitzen, Klappen und anderen beweglichen Teilen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. I einen Längs-Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 einen Längs-Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In einem mit einem Druckmedium gefüllten Zylinder 1 ist ein Kolben 2 axial verschieblich angeordnet, der mit einer Kolbenstange 3 ve.-'junden ist, die aus dem Zylinder an dem einen Ende desselben herausragt. Die Verbindung der Kolbenstange 3 mit dem Kolben 2 erfolgt durch zwei zylindrische Halbschalen 4,4', die mit einem schulterförmigen Ansatz und einer Ringnut versehen sind und mit einem entsprechenden Ansatz bzw. einer entsprechenden Nut in dem Kolben 2 und der Kolbenstange 3 im Eingriff stehen. Hierdurch sind die Kolbenstange 3 und der Kolben 2 axial unverschieblich miteinander verbunden. Ein Auseinanderklaffen der beiden Halbschalen 4, 4' wird durch einen ungeteilten Ring 5, der auf die beiden Halbschalen 4 und 4' aufgeschoben wird, verhindert.

Der Kolben 2 ist gegenüber der Innenwand des Zylinders 1 durch eine bekannte Dichtung, z. B. durch einen O-Ring 6, abgedichtet. Der Kolben 2 ist mit einem Verbindungskanal 7 versehen, der die Kolbenvorderseite mit der Kolbenrückseite verbindet und somit den O-Ring 6 überbrückt. Der Verbindungskanal 7 weist somit zwei Austrittsöffnungen 8 und 8' auf, von denen die eine vor dem O-Ring 6 und die andere dahinter liegt.

Jede der beiden Austrittsöffnungen 8 *nd 8' ist durch einen gesonderten Ventilkörper verbchlossen. Die beiden Ventilkörper sind vorzugsweise als Kugeln 9 und 9' ausgebildet, die jeweils durch einen Federrring !O bzw. 10' gegen ihren im Kolben angeordneten Sitz in Schließste'lung gedrückt werden. In einer zentralen Innenbohrung Π des Kolbens 2 ist ein Verstellkörper 12 axial verschieblich angeordnet, der mit zwei ringförmigen Wülsten 13 und 13' versehen ist. Bei einer Axialverschiebung des Verstellkörpers 12 kommen die beiden ringförmigen Wülste 13 und 13' mit den beiden Kugeln 9 und 9' in Eingriff, so daß letztere gegen Wirkung der zugeordneten Federringe 10 und 10' von ihren zugeordneten Sitzen abgehoben werden.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 der Zeichnung befinden sich die beiden Kugeln 9 und 9' in Schließstellung. Wird nun der Verstellkörper von links nach rechts bis zu dem Ende der Innenbohrung 11, die einen Anschlag bildet, /erschoben, so werden die beiden Kugeln 9 und 9' von ihren Sitzen abgehoben, so daß ein freier Durchtritt des Druckmediums von der einen Kolbe iseite auf die andere möglich ist. Hierdurch wird die Blockierung, die bei der Schließstellung der Kugeln 9 und 9' vorhanden ist, aufgehoben und die Kolbenstange 3 und der Zylinder 1, die jeweils mit den beiden gegeneinander zu verschiebenden Teilen bzw. Platten verbunden sind, können gegeneinander verschoben werden.

Die Axialverschiebung des Verstellkörpers 12 erfolgt durch eine mit ihm verbundene, in einer Innenbohrung der Kolbenstange 3 angeordnete Betätigungsstange 14, die von außen her betätigt werden kann. Durch eine als Manschette 15 ausgebildete Dichtung, sowie durch eine weitere Dichtung, die als O-Ring 16 ausgebildet ist, wird ein etwaiges Austreten des Druckmediums aus dem Zylinder 1 durch die hohle Kolbenstange 3 mit Sicherheit vermieden.

Die Ausführungsform nach Fig.2 der Zeichnung unterscheidet sich vor allem dadurch von der nach Fig. 1, daß die Beta.igung der Kugeln 9 und 9' nicht durch eine ar.iale Verschiebung, sondern durch ein Verdrehen eines Verstellkörpers 12a erfolgt. Der Verstellkörper 12a ist axial unverschieblich angeordnet und wird von außen her verdreht, wobei die Kugeln 9 und 9' durch gegenüberliegende Nocken 13a und 13a' von ihrem jeweiligen Ventilsitz abgehoben werden. Die Verdrehung des Verstellkörpers 12a erfolgt entweder durch eine Verdrehung der drehfest mit ihm verbundenen Kolbenstange 3, die in diesem Fall mit dem Kolben

2 drehbar, aber axial iinversehieblich verbunden ist. oder aber durch eine gesonderte Betätigungsstange, die in der sodann hohl ausgebildeten Kolbenstange drehbar angeordnet und drehfest mit dem Vcrstellkörper \2» verbunden ist. Im ersten Fall dient also die Kolbenstange 3 als Betätigungsstange für den Verstellkörper 12,7.

Abgesehen von dem vorstehend dargelegten Unterschied weist die Ausführungsform nach Fig. 2 der Zeichnung keine Besonderheiten im Vergleich zu der nach Fig. I der Zeichnung auf, weshalb die gleichen Teile mit denselben Bezugs/eichen versehen sind und einander entsprechende Teile einen zusätzlichen Index aufweisen.

Als Druckmedium zur Füllung des Zylinders wird in der Regel ein kompressibles Druckmedium, /. H. Druckluft, benutzt. Fs kann in manchen !"allen jedoch midi vorteilhaft sein, den Teil des Zylinders I. in dem der Kolben 2 gleitet, ausschließlich mit einer inkompressib len Flüssigkeit, z. B. mit Öl. zu füllen, während ein anderer Teil des Zylinders I mit Druckluft gefüllt ist.die auf jeden Fall zum Ausgleich des Verdrängervolumens der ein- und ausfahrenden Kolbenstange erforderlich ist.

Fiiηc Trennung von Flüssigkeit und Druckluft erfolgt dabei z. B. durch einen Gleitkolben. Der Vorteil der

to Ausführungsform, bei der der Kolben in Öl gleitet, liegt vor allem darin, daß sich eine gewisse Drosselwirkunp beim Fin- und Ausfahren der Kolbenslange erzielen läßt. el. h. die Vcrstellbewcgung erfolgt gedampft, und daß aufgrund der Flüssigkeitsschmierung die Dichtungen einem geringeren Verschleiß unterworfen sind

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patenonsprüche;

1. Kolben für eine blockierbare Vorrichtung zum stufenlosen Verstellen von Klappen oder anderen beweglichen Teilen, der in einem mit Druckmedium gefüllten Zylinder verschiebbar angeordnet und mit einer aus dessen einem Ende herausgeführten Kolbenstange verbunden ist, und der gegenüber der Zylinderwand mittels einer Dichtung abgedichtet und mit einem diese überbrückenden Verbindungskanal versehen ist, der mit einem von außen über eine Betätigungsstange betätigbaren Ventilkörper vollständig verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (7) zwei radial gerichtete Austrittsöffnungen (8, 8') aufweist, die mit je einem mittels der Betätigungsstange (14) gemeinsam betätigbaren Ventilkörper verschließbar sind.

2. Kolben nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper Kugeln (9, 9') sind, die durch je ein elastisches Federelement gegen eine entsprechende Dichtfläche der zugeordneten Austrittsöffnung (8,8') gedrückt werden.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Federelemente Federringe (10,10') sind.

4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Betätigungsstange (14) ein mit zwei Wulsten (13,13') versehener Verstellkörper (12) axial unverschiebbar angebracht ist, durch dessen axiale Verschiebung die Kugeln (9, 9') gegen die Wirkung der elastischen Fedcrelemente aus der Schließ- in die Offe^tellung drückbar sind.

5. Kolben gemäß einem der A.· »prüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die als Betätigungsstange dienende Kolbenstange (3) mit dem Kolben (2) axial unverschiebbar, aber drehbar und mit einem Verstellkörper (12a^ unverdrehbar verbunden ist, und daß der Verstellkörper (12a^zwei Nocken (13a, \3a') aufweist, die den Ventilkörpern gegenüberliegen.

6. Kolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) eine Innenbohrung aufweist, in der eine mit einem Verstellkörper (\2a) drehfest verbundene Betätigungsstange axial unverschiebbar, aber drehbar angeordnet ist, und daß der Verstellkörper (\2a) zwei Nocken (13a, 13a',} aufweist, die den Ventilkörpern gegenüberliegen.

7. Kolben gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkörper (12, \2a) in einer zentralen Bohrung des Kolbens (2) angeordnet ist.

8. Kolben gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) eine Innenbohrung aufweist, in der die Betätigungsstange (14) axial verschiebbar angeordnet ist.