AT406289B - Hydraulische betätigungsanordnung - Google Patents

Description

AT 406 289 B

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsanordnung mit einem hydraulischen Arbeitszylinder.

Anordnungen der genannten Art werden in verschiedensten Zusammenhängen verwendet und dienen meist dazu, Maschinenelemente oder dergleichen in jeweils gewünschte Stellungen zu bewegen, wobei die bekannten Vorteile der Hydraulik, wie große Betätigungskräfte bei relativ kleinen Abmessungen, ein relativ günstiges Preis/Leistungsverhältnis, einfache Installation und dergleichen zum Tragen kommen. Speziell beispielsweise bei der Verwendung der genannten Anordnungen in Fahrzeugen werden heutzutage beispielsweise Cabrio-Verdecke von derartigen Anordnungen betätigt, da die früher in diesem Zusammenhang oft verwendeten Elektromotoren zumeist insgesamt zu teuer, zu groß oder auch zu laut waren.

Nachteilig ist bei diesen Betätigungsanordnungen zumindest nur der Umstand, dass abhängig von der aufzubringenden Kraft bzw. auch den Betätigungswegen oft relativ große Mengen an Hydraulikmedium mit entsprechendem Druck bewegt werden müssen, was insbesondere bei nur für die jeweilige Betätigung erforderlichem Druck- und Steueraggregat oft Probleme hinsichtlich der Unterbringung macht und sich auch negativ auf die Kosten der Gesamtanordnung und damit die allgemeine Anwendbarkeit auswirkt.

So zeigt die DD-PS 238 090 eine Steuerung für einen pneumatischen Linearantrieb, der parallel mit einem Hydraulikzylinder angeordnet ist und wobei beide Zylinder über ihre Kolbenstangen gekoppelt sind. Durch Drosselung oder Unterbinden bzw. Freigeben der Strömung der Hydraulikflüssigkeit wird die Bewegung des Pneumatikzylinders bezüglich der Geschwindigkeit und auch der Haltepunkte gesteuert. Die hydraulische Steuerung und eine hydraulische Rückführung in die Ausgangslage als auch die pneumatische Betätigung ist hier nicht in einem einzigen Zylinder vereint, sondern durch eine aufwendige Anordnung vieler Bauteile verwirklicht.

Auch in der DD-PS 238 090 sind zwei parallele Zylinder mit jeweils symmetrischem Aufbau beschrieben. Der sogenannte "hydraulische Arbeitszylinder” dient nicht der aktiven Betätigung eines Kolbens, sondern nur der passiven Bremsung oder Sperre.

Beim hydropneumatischen Kolbenspeicher des Federungssystems der DE-OS 42 34 217 steht die Hydraulikseite dieses Kolbenspeichers mit einem hydraulischen Federbein in hydraulischer Verbindung, wobei ein schwimmend gelagerter Trennungskolben diese hydraulische Seite von der einseitig abgeschlossenen Gasfederseite trennt, welche die Federungswirkung hervorruft. Diese Anordnung weist keinen hydraulischen Arbeitszylinder auf und auch die Pneumatikseite dient nicht in Form eines Linearantriebs zum Bewegen einer Last Die Kolbenstange dient lediglich zur Führung des Trennungskolbens und nicht als Betätigungsbewegung zur Kraftübertragung des pneumatischen Systems auf eine außerhalb des Kolbens befindliche Last. Weiters dient der Druck auf der Hydraulikseite auch nicht zur Steuerung der Bewegung des Kolbens, sondern lediglich zur Übertragung der Bewegung des gefederten Rades zur Pneumatikseite. Sowohl die Pneumatik- als auch die Hydraulikseite des Federungssystems wirken gleichsinnig.

Die SU 1791626 zeigt einen Pneumohydro- Zylinder mit symmetrischem Aufbau in beiden Bewegungsrichtungen, wobei Pneumatik- und Hydraulik-Teil auf beiden Seiten des Zylinders wiederum in symmetrischer Kombination vorhanden sind. Eine axiale Kraftübertragung nach außen hin mittels einer Kolbenstange ist nicht erlaubt da die Hydraulikzuleitungen in dieser Richtung erfolgen müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betätigungsanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden, und dass insbesondere mit relativ einfachen und kostengünstigen Elementen das Auslangen gefunden wird, welche insgesamt einen möglichst gedrängten und damit unauffällig unterzubringenden Aufbau ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelüst, dass der Arbeitszylinder einseitig abgeschlossen und auf dieser Seite (Gasseite) mittels Gasdruck soweit vorgespannt ist, dass bei auf der anderen Seite (Hydraulikseite) ermöglichtem Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums eine Betätigungsbewegung unter Belastung erfolgt. Damit ist also mit sehr einfachen konstruktiven Mitteln erreicht, dass die Verstellung des Arbeitszylinders bzw. die über die Kolbenstange herausgeleitete Kolbenbewegung nur einseitig über den Hydraulikdruck erfolgt, wobei die Bewegung in der anderen Richtung bei ermöglichtem Abströmen des Arbeitsmediums von der Hydraulikseite unter relativer Entspannung der vorgespannten Gasseite erfolgt. Während der Arbeitszylinder hydraulisch durch Zuführung des Arbeitsmediums auf die Hydraulikseite verstellt wird, wird die Gasseite über den dabei bewegten Kolben wiederum vorgespannt, sodass in sehr vorteilhafter Weise eine später wiederum durch den Gasdruck eingeleitete Bewegung ohne separate Energiezufuhr und ohne neuerliche Einschaltung der 2

AT 406 289 B

Hydraulikpumpe erfolgen kann, soferne nur das beschriebene Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums von der Hydraulikseite ermöglicht wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Hydraulikseite parallel zur Zuströmleitung mit der im eingeschalteten Zustand zufördernden Hydraulikpumpe in der Abströmleitung ein Regelventil angeordnet ist, welches das Abströmen des Hydraulikmediums regelt. Es kann sich hiebei entweder um ein reines Auf/Zu-Schaltelement mit einer die Abströmleitung abschließenden Schließstellung und einer diese vorzugsweise gedrosselt freigebenden Offenstellung handeln, oder aber auch beispielsweise um ein mehrere Zwischenstellungen mit verschiedenen Drosselgraden aulweisendes Ventil oder dergleichen bzw. sogar um ein eine quasi kontinuierliche Regelung des Abströmquerschnittes ermöglichendes Regelorgan, wie beispielsweise ein Proportionalventil. Möglich wäre auch die Anwendung eines druckgesteuerten Ventils. In der Schließstellung ist das Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums von der Hydraulikseite des Arbeitszylinders unterbunden, sodass dessen Kolben zwischen abgesperrtem Hydraulikmedium und Gasdruck eingesperrt in der jeweiligen Stellung stehen bleibt. Durch die beschriebenen Varianten des Regelventiles können auch verschiedene Bereiche der Betätigungsbewegung des Arbeitszylinders leicht realisiert werden, in denen beispielsweise mit unterschiedlicher Kraft oder Geschwindigkeit gefahren werden kann.

In der Abströmleitung von der Hydraulikseite kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine vorzugsweise einstellbare Drossel angeordnet sein, welches unabhängig vom erwähnten Regelventil die Abströmung und damit die von der Gasseite imitierte Bewegung des Arbeitszylinders beeinflusst.

Um auch bei im nichtfördemden Zustand nicht völlig dichter Hydraulikpumpe eine sichere Feststellung der Betätigungsanordnung bzw. des Arbeitszylinders zu ermöglichen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der Zuströmleitung von der Hydraulikpumpe zur Hydraulikseite des Arbeitszylinders ein bei nichtfördernder Hydraulikpumpe geschlossenes Sperrventil angeordnet sein. Dieses kann im einfachsten Falle ein entsprechend angeordnetes Rückschlagventil sein · möglich wäre beispielsweise aber auch ein Magnetventil, welches bei stromlosem Antrieb der Hydraulikpumpe geschlossen Ist.

In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass parallel zur Zuströmleitung ein bei nicht fördernder Hydraulikpumpe ein Nachsaugen von Hydraulikmedium aus dem Tank zur Hydraulikseite ermöglichendes Rückschlagventil angeordnet ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine sogenannte Notbetätigung der Betätigungsanordnung von Hand aus zumindest in die Bewegungsrichtung des Arbeitszylinders, bei der die Gasseite vorgespannt wird, sodass das jeweils zu betätigende Element beispielsweise auch bei Stromausfall an der in den meisten Fällen elektrisch betätigten Hydraulikpumpe per Hand in eine sichere Endstellung bewegt werden kann, wobei sichergestellt ist, dass die Hydraulikseite ölgefüllt bleibt.

Im letztgenannten Zusammenhang ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, gemäß welcher tankseitig vor dem Rückschlagventil ein Vorspanndruck angelegt ist bzw. im Hydraulikmedium herrscht, da damit ein Nachsaugen in den Arbeitsraum auf der Hydraulikseite des Arbeitszylinders auch bei längeren und dünneren Leitungen möglich wird.

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest einseitig eine Endlagendämpfung im Arbeitszylinder vorgesehen, was insbesondere deshalb wichtig sein kann, da sonst beispielsweise bei einer Leckage auf der Hydraulikseite die Betätigungsanordnung praktisch ungehindert unter der Wirkung der expandierenden Gasseite sich bis zu einem entweder durch den Arbeitszylinder selbst oder durch die sonstige Konstruktion bedingten Endanschlag bewegen könnte, was für manche Anwendungsfälle unerwünscht oder gefährlich sein kann. Ähnliche Nachteile könnten ansonsten auch bei relativ großen schnell bewegten Massen auftreten.

Ein Arbeitszylinder zur Verwendung in einer Betätigungsanordnung der genannten Art ist gemäß der Erfindung so ausgeblldet, dass der eine Zylinderraum (Gasseite) abgeschlossen und mittels Gasdruck vorgespannt ist und dass der andere Zylinderraum (Hydraulikseite) einen Hydraulikanschluss zur Verbindung mit einer steuerbaren Druckquelle aufweist. Es handelt sich dabei also um ein sehr einfach ausgebildetes konstruktives Element, welches den bekannten sogenannten Gasfedem sehr ähnlich ist und sich im wesentlichen von diesen nur durch den einseitigen Hydraulikanschluss zur Verbindung mit der steuerbaren Druckquelle unterscheidet. Es können in diesem Zusammenhang herkömmliche, wohlbekannte Konstruktionen beispielsweise für die Führung und Abdichtung von Kolben und Kolbenstange verwendet werden.

Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß die Verwendung einer Betätigungsanordnung der genannten Art zur Betätigung von Abdeckanordnungen an Fahrzeugen, vorzugsweise von 3

AT 406 289 B

Heckklappen oder Cabrioverdecken, da insbesondere in diesen Fällen die ermöglichten Vereinfachungen betreffend Aggregatgrüße, Unterbringung, Leitungsführung, Energieversorgung, und dergleichen, voll zum Tragen kommen, weil ja bekanntermaßen in Fahrzeugen eher sparsam beispielsweise mit verbautem Platz, Gewicht usw. umzugehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dargestellte Betätigungsanordnung weist einen hydraulischen Arbeitszylinder 1 auf, der einseitig abgeschlossen und auf dieser Seite (Gasseite 2) mittels Gasdruck so weit vorgespannt ist, dass bei auf der anderen Seite (Hydraulikseite 3) ermöglichtem Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums eine Betätigungsbewegung unter Belastung erfolgt. Das zu betätigende Element ist hier nicht dargestellt - dessen Rückwirkung bzw. die Belastung des Arbeitszylinders 1 ist durch die Kraft wirkend in Richtung des Pfeiles F symbolisiert.

Auf der Hydraulikseite 3 ist parallel zur Zuströmleitung 4 mit der im eingeschalteten Zustand zufördemden Hydraulikpumpe 5 in der Abströmleitung 6 ein Regelelement, vorzugsweise ein Regelventil 7, angeordnet, welches das Abströmen des Hydraulikmediums regelt. Das Regelventil 7 ist in der Darstellung stromlos offen und gibt damit die Abströmleitung 6 gedrosselt über eine Drossel 8 frei. In der nicht dargestellten bestromten Schließstellung wird die Abströmleitung 6 abgeschlossen.

In der Zuströmleitung 4 von der Hydraulikpumpe 5 zur Hydraulikseite 3 des Arbeitszylinders 11 ist ein bei nichtfördernder Hydraulikpumpe 5 geschlossenes Sperrelement in Form eines Sperrventiles 9 angeordnet, welches hier als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist. Mittels dieses Sperrventiles 9 ist bei geschlossenem Regelventil 7 sichergestellt, dass die Hydraulikseite 3 des Arbeitszylinders 1 gesperrt ist und die Betätigungsanordnung damit festgesetzt wird.

Parallel zur Zuströmleitung 4 ist ein bei nichtfördernder Hydraulikpumpe 5 ein Nachsaugen von Hydraulikmedium aus dem Tank 10 zur Hydraulikseite 3 ermöglichendes Rückschlagelement 11 angeordnet, welches hier ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist. Bei nichtfördernder Hydraulikpumpe 5 und Nothandbetätigung in Richtung des Pfeiles F auf die Kolbenstange 12 kann der Kolben 13 damit in die in der Darstellung linke Position verschoben werden, wobei über das dabei aufgesaugte Rückschlagventil 11 ein Befüllen der Hydraulikseite 3 des Arbeitszylinders 1 mit Hydraulikmedium vom Tank 10 her möglich ist.

Um auch bei unter Umständen relativ langer Verbindungsleitung 14 zwischen dem hier strichpunktiert umrandeten Hydraulikaggregat 15 und dem Arbeitszylinder 1 ein luftfreies Nachsaugen von Hydraulikmedium zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass tankseitig vor dem Rückschlagventil 11 ein Vorspanndruck angelegt ist, sodass dieser das Nachsaugen von der Hydraulikseite 3 her aktiv unterstützt

Schematisch ist auf der linken Seite des Arbeitszylinders 1 auch eine Endlagendämpfung 16 angedeutet, welche mit einem eintauchenden Ansatz 17 am Kolben 13 zusammenwirkt, wobei hier an sich jede beliebige derartige Konstruktion zum Einsatz kommen kann. Damit wird beim Einfahren des Kolbens 13 gemäß Darstellung ein weiches auf Anschlag fahren des Zylinders ermöglicht, was beispielsweise im Zusammenhang mit größeren zu bewegenden Massen bzw. größeren Bewegungsgeschwindigkeiten vorteilhaft ist

Abgesehen von der dargestellten einseitigen Anordnung einer Endlagendämpfung 16 könnte eine derartige bzw. zumindest funktionell gleichwertige Anordnung natürlich auch auf der in der Darstellung rechten Seite des Arbeitszylinders vorgesehen sein, womit auch die Ausfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 entsprechend begrenzt wird.

Wie aus der Darstellung zu ersehen ist ergibt diese Ausbildung der Betätigungsanordnung einerseits um eine wesentliche Verkleinerung des Bauraumes des Hydraulikaggregats 15 wobei auch der wegfallende zweite Hydraulikanschluss (zur Gasseite 2) vorteilhaft ist. Der Arbeitszylinder 1 baut insgesamt relativ klein und kann insbesondere beispielsweise bei der Verwendung etwa zum Offnen einer Heckklappe oder eines Fahrzeugverdeckes leicht in die sonst für die bekannten Gasfedem bzw. Zylindern vorgesehenen Räume eingebaut werden. Bei der Auslegung des Hydraulikaggregats 15 ist eine geringere Leistungsaufnahme des Arbeitszylinders 1 zugrunde zu legen, da dieser ohne weiteres so in die Betätigungsanordnung eingebaut werden kann, dass das zu öffnende Element beim Schließen unter Wirkung der Schwerkraft die Vorspannung der Gasseite 2 unterstützt - in üblichen Zusammenhängen beispielsweise mit den genannten Anwendungen in Fahrzeugen kann davon ausgegangen werden, dass die Fahrzeugbatterie etwa 50 bis 60 % 4

Claims (10)

1. AT 406 289 B weniger Leistung abgeben muss als bei zweiseitig hydraulisch betätigten Arbeitszylindern für den gleichen Anwendungszweck. Patentansprüche: 1. Betätigungsanordnung mit einem hydraulischen Arbeitszylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (1) einseitig abgeschlossen und auf dieser Seite (Gasseite 2) mittels Gasdruck soweit vorgespannt ist, dass bei auf der anderen Seite (Hydraulikseite 3) ermöglichtem Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums eine Betätigungsbewegung unter Belastung F erfolgt.
2. 2. Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hydraulikseite (3) parallel zur Zuströmleitung (4) mit der im eingeschalteten Zustand zufördemden Hydraulikpumpe (5) in der Abströmleitung (6) ein Regelventil (7) angeordnet ist, welches das Abströmen des Hydraulikmediums regelt.
3. 3. Betätigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (7) in an sich bekannter Weise eine die Abströmleitung (6) abschließende Schließstellung und eine diese vorzugsweise gedrosselt ffeigebende Offenstellung aufweist.
4. 4. Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abströmleitung (6) von der Hydraulikseite (3) eine vorzugsweise einstellbare Drossel (8) angeordnet ist.
5. 5. Betätigungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuströmleitung (4) von der Hydraulikpumpe (5) zur Hydraulikseite (3) des Arbeitszylinders (1) ein bei nicht-fördemder Hydraulikpumpe (5) geschlossenes Sperrventil (9) angeordnet ist.
6. 6. Betätigungsanordnung nach einein oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Zuströmleitung (4) ein bei nichtfördernder Hydraulikpumpe (5) ein Nachsaugen von Hydraulikmedium aus dem Tank (10) zur Hydraulikseite (3) ermöglichendes Rückschlagventil (11) angeordnet ist.
7. 7. Betätigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass tankseitig vor dem Rückschlagventil (11) ein Vorspanndruck angelegt ist.
8. 8. Betätigungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einseitig eine Endlagendämpfung (16) im Arbeitszylinder (1) vorgesehen ist.
9. 9. Arbeitszylinder zur Verwendung in einer Betätigungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zylinderraum (Gasseite 2) abgeschlossen und mittels Gasdruck vorgespannt ist und dass der andere Zylinderraum (Hydraulikseite 3) einen Hydraulikanschluss zur Verbindung mit einer steuerbaren Druckquelle (15) aufweist.
10. 10. Verwendung einer Betätigungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Betätigung von Abdeckanordnungen an Fahrzeugen, vorzugsweise von Heckklappen oder Cabrioverdecken. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5