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Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr, zumindest zwei axial beab- standeten und relativ zum Zylinderrohr ortsfesten Abdichtwänden, einem Arbeitskolben, der mit zumindest einer Abdichtwand zumindest einen Arbeitsraum definiert und mittels eines Druckfluids zwischen zwei Abdichtwänden verschoben werden kann, welches Druckfluid über zumindest je einen Anschluss pro Arbeitsraum zu- und abgeführt werden kann, und einer mit dem Arbeitskolben verbundenen und durch zumindest eine der Abdichtwände dichtend hindurchgeführte Arbeitskol- benstange.
Für viele Anwendungsfälle, insbesonders auch für die Betätigung von beweglichen Teilen an Fahrzeugen, beispielsweise von Verdeckteilen, Heckklappen, Türen, Verdeckraumklappen od.dgl., sind typischerweise hydraulische Arbeitszylinder bekannt, welche durch zumindest in einer Bewe- gungsrichtung zusätzlich oder allein durch Gasfedern beaufschlagt werden. So ist etwa in der AT 406.289 B eine Betätigungsanordnung mit einem hydraulischen Arbeitszylinder beschrieben, der auf einer Seite mittels Gasdruck soweit vorgespannt ist, dass durch Druckbeaufschlagung mit bzw. ermöglichtem Abströmen des hydraulischen Arbeitsmediums auf der anderen Seite ein Ein- fahren bzw. eine Betätigungsbewegung selbst unter Last erfolgt.
Doch nicht nur auf einer Seite mit Hydraulikmedium beaufschlagte Arbeitszylinder sind bekannt, sondern auch doppeltwirkende Arbeitszylinder, bei welchen die Bewegung zumindest in einer Richtung durch eine Gasfeder unter- stützt wird. Ein Beispiel dafür ist in der US 5,921,604 A offenbart, die ein hydraulisches Türöff- nungssystem zum Gegenstand hat, bei welchem in manchen Ausführungsformen ein Arbeitszylin- der zum Einsatz kommt, bei welchem eine Seite des doppeltwirkenden Arbeitszylinders durch eine verschiebbare Abdichtwand gebildet ist, die durch ein Gasvolumen mit einer Kraft beaufschlagt ist, welche den entsprechenden Arbeitsraum zu verkleinern trachtet.
Nun weisen aber Gasfedern über ihre Lebensdauer eine gewisse Undichtheit auf, so dass bei den bekannten Konstruktionen Gas in den Zylinderraum einströmt und hier in unerwünschter Weise einen dem Fülldruck des Arbeitsraumes entgegenwirkenden Druck aufbaut. Auch bewirkt das in den Zylinderraum eingeströmte Gas eine unerwünschte Weichheit des Systems, das keine exakte Betätigung, insbesonders keine exakte Stopp- und Nothaltefunktion mehr möglich macht.
Das Gas würde auch eine bestimmte Menge an Arbeitsmedium aus dem Zylinder herausdrücken, welche Menge in den Tank aufgenommen werden müsste, was eine Tankentlüftung unabdingbar macht, ebenso wie eine grössere Dimensionierung des Tanks.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher ein einfach aufgebauter und autark einsetz- barer Arbeitszylinder, der wie eingangs angegeben mit gegenüber der Zylinderinnenwandung vollständig dichten, ortsfesten Abdichtwänden für die Arbeitsräume versehen ist und dennoch die Unterstützung der durch das Arbeitsmedium bewirkten Ein- und/oder Ausfahrbewegung des Ar- beitszylinders durch eine Gasfeder ohne die oben angeführten Nachteile ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Arbeitszylinder erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zylinderrohr über eine der ortsfesten Abdichtwände hinaus erstreckt und in diesem verlängerten Abschnitt ein verschiebbarer Bauteil aufgenommen ist, der durch ein im verlängerten Abschnitt des Zylinderrohres eingeschlossenes Gasvolumen, das eine Gasfeder bildet, mit einer Kraft beaufschlagt ist und über eine durch die Abdichtwand des einen Arbeitsraumes dichtend hindurchgeführte Kolbenstange auf den Arbeitskolben einwirkt, und dass zumindest eine Entlüf- tungsöffnung den zwischen dem Gasvolumen und der Abdichtwand des Arbeitsraumes liegenden Raum mit der Umgebung verbindet. Damit ist in einfacher Weise eine Gasfeder gleich in den Arbeitszylinder integriert, so dass externe Gasbehälter und Verbindungen vom Arbeitszylinder dorthin vermieden werden können.
Weiters ist dieser damit sehr einfach aufgebaute und kompakte Arbeitszylinder in einer Weise mit der Gasfeder gekoppelt, bei welcher die Arbeitsräume des Arbeitszylinders vom Gasvolumen der Gasfeder durch einen in die Umgebung entlüfteten Raum getrennt sind, aus welchem das aufgrund der Undichtheit der Gasfeder austretende Gas in die Umgebung abströmen kann und nicht in das System des Arbeitsfluids des Arbeitszylinders gelan- gen kann. Vorteilhafterweise ist dabei der Arbeitszylinder doppeltwirkend ausgeführt und sind Anschlüsse für das Druckfluid auf beiden Seiten des Arbeitskolbens vorgesehen, wodurch der Arbeitszylinder für eine grössere Zahl von Anwendungsmöglichkeiten geeignet ist und seine Aus- und/oder Einfahrbewegung durch zumindest eine Gasfeder unterstützt werden kann.
Eine einfache und sehr kompakte Konstruktion des Arbeitszylinders bei Erhaltung aller oben genannten Vorteile kann mit einer Ausführungsform der Erfindung erzielt werden, bei welcher das
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verlängerte Zylinderrohr durch eine weitere ortsfeste Abdichtwand dicht abgeschlossen ist, dass zwischen dieser weiteren Abdichtwand und der Abdichtwand des Arbeitsraumes der Arbeitszylin- ders ein Gasfederkolben verschiebbar geführt und durch ein zwischen der weiteren Abdichtwand und dem Gasfederkolben eingeschlossenes Gasvolumen mit einer Kraft beaufschlagt ist. Damit ist eine Konstruktion mit lediglich drei Abdichtwänden gegeben, wobei der in die Umgebung entlüftete Raum jener zwischen dem verschiebbaren Gasfederkolben und der Abdichtwand des nächstlie- genden Arbeitsraumes ist.
Selbstverständlich ist in diesem Fall die Entlüftungsöffnung an einer Stelle angeordnet, welche vom Gasfederkolben in keiner seiner möglichen Stellungen überfahren wird.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das verlängerte Zylinderrohr durch eine weitere ortsfeste Abdichtwand dicht abgeschlossen ist, dass es über diese weitere ortsfeste Abdichtwand noch weiter hinaus verlängert und durch einen Boden oder Anschlag für den Gasfederkolben abgeschlossen ist, wobei die zumindest eine Entlüftungs- öffnung den von der Abdichtwand des Arbeitsraumes und der weiteren ortsfesten Abdichtwand definierten Raum mit der Umgebung verbindet. Damit ist eine voll funktionsfähige Gasfeder in den erfindungsgemässen Zylinder in einer Weise integriert, dass durch deren Undichtheit jegliche negati- ve Beeinflussung des hydraulischen Systems verhindert wird. Diese Konstruktion bietet aber auch die Möglichkeit, die Gasfeder auch auf der Stangenseite des Arbeitszylinders anzuordnen.
Einen sehr geringen Herstellungsaufwand und gute Eigenschaften bezüglich der Abdichtung des Gasvolumens bietet eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der zwischen der weiteren ortsfesten Abdichtwand und dem Boden verschiebbare Bauteil allein eine Gasfeder- kolbenstange mit im wesentlichen über die gesamte, zwischen Abdichtwand und Boden verschieb- bare Länge gleichem Querschnitt ist.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist eine baulich sehr einfache Ausführungsform möglich, bei welcher die Gasfederkolbenstange fix mit der Arbeitskolbenstange verbunden ist, vorzugsweise einstückig damit ausgeführt ist.
Daneben sind auch erfindungsgemässe Konstruktionen möglich, bei welchen der Arbeitszylin- der und die Gasfeder getrennte Kolbenstangen haben, d. h. die Gasfederkolbenstange und die Arbeitskolbenstange getrennte Bauteile sind. Durch die Wirkung des Gasvolumens wird die durch eine Abdichtwand hindurchgeführte Gasfederkolbenstange in bestimmten Relativstellungen von Arbeitskolben und Gasfederkolben am Arbeitskolben anliegen und diesen mit einer Kraft in einer seiner Bewegungsrichtung beaufschlagen
Besonders einfach ist der Aufbau des Arbeitszylinders bei einer Ausführungsform, bei welcher die zumindest eine Entlüftungsöffnung im Zylinderrohr ausgearbeitet ist.
Vorteilhafterweise ist die weitere Abdichtwand auf der der Arbeitskolbenstange gegenüberlie- genden Seite des Arbeitskolbens vorgesehen und bildet vorzugsweise gleichzeitig den Boden des Arbeitszylinders.
In einer anderen Variante kann auch vorgesehen sein, dass die weitere Abdichtwand auf der von der Arbeitsseite der Arbeitskolbenstange abgewandten Seite vorgesehen ist.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand von vier speziellen, in den beige- fügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in nicht einschränkender Weise näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Fig. 1 einen erfindungsgemässen Arbeitszylinder mit bodenseitig integrierter Gasfeder mit Gasfederkolben im Längsschnitt, Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Arbeits- zylinder mit stangenseitiger Gasfeder und einstückiger Kolbenstange. Fig 3 ist ein Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit stangenseitiger Gasfeder, jedoch getrennten Kolbenstangen, und die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit wiederum bodenseitiger Gasfe- der und einstückiger Kolbenstange, jedoch ohne Gasfederkolben.
Der vorzugsweise hydraulische Arbeitszylinder der Fig. 1 besteht aus einem Zylinderrohr 1, einem Boden 2 und einem Deckel 3. Der Boden 2 dient zur Anlenkung des Arbeitszylinders an einem ersten Anlenkpunkt und weist dazu beispielsweise eine Bohrung 4 auf. Der Deckel 3 wiederum bildet einen Anschlag für den im Zylinderrohr 1 verschiebbar gelagerten Arbeitskolben 5, mit welchem eine Arbeitskolbenstange 6 verbunden und durch den Deckel 3 abgedichtet hinausge- führt ist, welche Arbeitskolbenstange 6 mit ihrem Stangenkopf 7 zur Verbindung des Arbeitszylin- ders mit einem zweiten Anlenkpunkt vorgesehen ist, beispielsweise ebenfalls über eine Bohrung 4.
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Zwischen dem Boden 2 und dem Arbeitskolben 5 ist in das Zylinderrohr 1 eine Abdichtwand 8 dichtend eingesetzt, welche den eigentlichen Arbeitszylinder begrenzt. Der Arbeitskolben 5 ist somit zwischen der Abdichtwand 8 und dem Deckel 3 durch die Wirkung eines Hydraulikmediums verschiebbar, welches den zwischen der Abdichtwand 8, dem Arbeitskolben 5 und dem Deckel 3 definierten Arbeitsräumen 9 über Anschlüsse 10 zugeführt bzw. aus diesen abgeleitet wird.
Zwischen der im wesentlichen in der Längsmitte des Zylinderrohres 1 ortsfest eingesetzten Abdichtwand 8 und dem ebenfalls ortsfesten Boden 2 des Arbeitszylinders ist ein Gasfederkolben 11 verschiebbar eingesetzt, welcher durch ein zwischen diesem Gasfederkolben 11 und dem Boden 2 eingeschlossenes Gasvolumen im Raum 12 beaufschlagt wird und derart eine Kraft in Richtung des Ausfahrens der Arbeitskolbenstange 6 ausübt.
Diese Kraft wird mittels der mit dem Gasfederkolben 11 verbundenen Gasfederkolbenstange 13 auf den Arbeitskolben 5 bzw. die Arbeitskolbenstange 6 übertragen Zu diesem Zweck ist die Gasfederkolbenstange 13 dichtend durch die Abdichtwand 8 hindurch in den zwischen Abdichtwand 8 und Arbeitskolben 5 definierten Arbeitsraum 9 des Arbeitszylinders hineingeführt und drückt - zumindest in bestimmten Relativstel- lungen von Arbeitskolben 5 und Gasfederkolben 11 - gegen den Arbeitskolben 5 bzw. die Arbeits- kolbenstange 6.
Um nun das Entweichen von Gas aus dem Raum 12 zwischen Boden 2 und Gasfederkolben 11, welches Gas aufgrund der inherenten Undichtigkeit jeder Gasfeder am Gasfe- derkolben 11 vorbei gelangt, in die Umgebung zu ermöglichen und nicht in das hydraulische System des Arbeitszylinders gelangen zu lassen, ist im Zylinderrohr 1 zumindest eine Entlüftungs- öffnung 14 ausgearbeitet, die den Raum 15 zwischen dem Gasfederkolben 11 und der mittleren, ortsfesten Abdichtwand 8 mit der Umgebung des Arbeitszylinders verbindet. Die Länge des Zylin- derrohres 1 zwischen Boden 2 und Abdichtwand 8 sowie die Lage jeder Entlüftungsöffnung 14 ist selbstverständlich derart gewählt, dass der Gasfederkolben 11in keiner Stellung diese Entlüftungs- öffnungen 14 überfahren kann.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Arbeitszylinders zeigt die Fig. 2. Hier ist nun, im Gegensatz zur bodenseitigen Gasfeder der Fig 1, die Gasfederanordnung mit den nachfolgend erläuterten Abänderungen auf der Stangenseite des Arbeitszylinders vorgesehen.
Die Arbeitsräume 9 des Arbeitszylinders sind zwischen dem Boden 2 und einer ortsfesten, im mittleren Längsbereich des Zylinderrohres 1 angeordneten Abdichtwand 8 definiert, zwischen welchen Begrenzungen der Arbeitskolben 5 verschiebbar geführt ist. Die Arbeitskolbenstange 6 ist dichtend durch die Abdichtwand 8 hindurchgeführt und auch durch den Deckel 3 des Arbeitszylin- ders hindurch, welcher Deckel 3 aber nun lediglich einen ortsfesten Anschlag für den Gasfederkol- ben 11darstellt.
Dieser Gasfederkolben 11sitzt ortsfest auf der Arbeitskolbenstange 6, welche in diesem Fall gleichzeitig auch die Gasfederkolbenstange darstellt und beaufschlagt diese Arbeits- kolbenstange 6 mit einer Kraft, welche vom Gasvolumen bewirkt wird, das in einem Raum 12 zwischen dem Gasfederkolben 11 und einer weiteren, ortsfesten Abdichtwand 16 eingeschlossen ist Die Arbeits- und gleichzeitig Gasfederkolbenstange 6 ist dichtend auch durch die weitere Ab- dichtwand 16 hindurchgeführt, wobei diese Abdichtwand 16 von der ersten ortsfesten Abdichtwand 8 etwas beabstandet ist. Zwischen diesen Abdichtwänden 8 und 16 ist der in die Umgebung über zumindest eine Öffnung 14 entlüftete Raum 15 definiert, in welchen aus der Gasfederanordnung austretendes Gas unmittelbar gelangt.
Damit kein Gegendruck zur Wirkung der Gasfederanord- nung aufgebaut wird, wenn Gas aus dem Raum 12 der Gasfederanordnung am Gasfederkolben 11 vorbei stangenseitig austritt, ist auch der Raum 17 zwischen dem Gasfederkolben 11 und dem Deckel 3 des Arbeitszylinders mittels zumindest einer Entlüftungsöffnung 14a mit der Umgebung verbunden.
Die Fig. 3 zeigt einen der Fig. 2 sehr ähnlich aufgebauten Arbeitszylinder mit integrierter Gas- feder, wobei aber nun keine einstückige Kolbenstange für Arbeitszylinder und Gasfeder vorhanden ist, sondern diese beiden Teile separate Teile sind. Der wiederum stangenseitig angeordnete Gasfederkolben 11 ist mit einer Gasfederkolbenstange 13 verbunden, welche durch den Deckel 3, wiederum auch als Anschlag für den Gasfederkolben 11 wirkend, hindurchgeführt und mit dem Stangenkopf 7 zur Anlenkung an einem Anlenkpunkt versehen ist.
Die eigentliche steuerbare Betätigungskraft auf den Stangenkopf 7 wird aber durch den Arbeitskolben 5 erzeugt, welcher zwischen dem Boden 2 und der ersten ortsfesten mittleren Ab- dichtwand 8 durch ein Hydraulikmedium verschiebbar ist. Die Bewegung des Arbeitskolbens 5 wird über die mit diesem Kolben 5 verbundene Arbeitskolbenstange 6 auf den Gasfederkolben 11bzw.
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die Gasfederkolbenstange 13 übertragen, wobei die Arbeitskolbenstange dichtend durch die mittle- re ortsfeste Abdichtwand 8 und auch die weitere ortsfeste Abdichtwand 16 hindurchgeführt ist. In bestimmten Relativstellungen von Arbeitskolben 5 und Gasfederkolben 11addieren sich dann die Wirkungen der Gasfüllung im Raum 12 und die des Hydraulikmediums im bodenseitigen Arbeits- raum 9.
Wenngleich sie auch nicht dargestellt sind, können selbstverständlich auch in dieser Ausführungsform sowohl Entlüftungsöffnungen 14 für den Raum 15 zwischen den beiden mittleren ortsfesten Abdichtwänden 8 und 16 als auch für den Raum 17 zwischen Gasfederkolben 11 und Deckel 3 vorhanden sein.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ähnelt wiederum der Fig. 1 und weist ebenfalls eine boden- seitig angeordnete Gasfeder auf. Allerdings ist kein Gasfederkolben 11 vorhanden, sondern die Arbeitskolbenstange 6 über den Arbeitskolben 5 hinaus in Richtung des Bodens 2 soweit verlän- gert, dass sie dichtend durch die ortsfeste Abdichtwand 8 und eine weitere ortsfeste Abdichtwand 16 hindurch geführt werden kann und in den zwischen Boden 2 und weiterer Abdichtwand 16 definierten Raum 12 hineinragt Dieser Raum 12 beinhaltet das Gasvolumen, welches die Stirn- fläche der Kolbenstange 6 mit der die hydraulische Bewegung der Kolbenstange 6 unterstützenden Gasfederkraft beaufschlagt.
Der zwischen den beiden Abdichtwänden 8 und 16 definierte Raum ist über zumindest eine Entlüftungsöffnung 14 mit der Umgebung verbunden, so dass durch die Ab- dichtwand 16 austretendes Gas in die Umgebung abströmen kann und nicht in das hydraulische System des Arbeitszylinders gelangen kann.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Arbeitszylinder, mit einem Zylinderrohr (1), zumindest zwei axial beabstandeten und relativ zum Zylinderrohr ortsfesten Abdichtwänden (8 und 2 bzw. 3), einem Arbeitskolben (5), der mit den Abdichtwänden je einen Arbeitsraum (9) auf jeder Seite des Arbeitskolbens (5) definiert und mittels eines Druckfluids zwischen diesen Abdichtwänden verschoben wer- den kann, welches Druckfluid über zumindest je einen Anschluss (10) pro Arbeitsraum zu- und abgeführt werden kann, und einer mit dem Arbeitskolben (5) verbundenen und durch zumindest eine der Abdichtwände dichtend hindurchgeführte Arbeitskolbenstange (6), dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zylinderrohr (1) über eine der ortsfesten Abdicht- wände (8) hinaus erstreckt und in diesem verlängerten Abschnitt ein verschiebbarer Bau- teil (6,11) aufgenommen ist,
der durch ein im verlängerten Abschnitt des Zylinderrohres eingeschlossenes Gasvolumen (12), das eine Gasfeder bildet, mit einer Kraft beaufschlagt ist und über eine durch die Abdichtwand (8) des einen Arbeitsraumes (9) dichtend hin- durchgeführte Kolbenstange (6, 13) auf den Arbeitskolben (5) einwirkt, und dass zumindest eine Entlüftungsöffnung (14) den zwischen dem Gasvolumen (12) und der Abdichtwand (8) des Arbeitsraumes (9) liegenden Raum (15) mit der Umgebung verbindet.