CN101813106B - 气动工作缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气动工作缸，尤其用于发动机的排气门，具有一圆柱形壳体和一可在壳体中运动的带有活塞杆的活塞，活塞杆在壳体一端伸出。在活塞两侧各形成缸室，其中的一个缸室可通过连接通道由压力源供气并且为了逆着复位弹簧作用的方向的推出操作而可被置于工作压力下。两个缸室通过通道连接，该通过被阀控制，该阀具有阀元件，阀元件在工作压力下可逆着阀弹簧的作用运动到截止该通道的关闭位置。阀元件由可在保持架中运动的球构成。保持架具有一用于关闭位置中的球的闭塞座以及一与闭塞座相对置的、用于打开位置中的球的防失落保护装置。该保持架是活塞杆的整体组成部分。该球作为阀元件特别简单。

Description

气动工作缸

技术领域

本发明涉及一种气动工作缸。

背景技术

已知一种这类型的气动工作缸，其中活塞由多个同心的活塞件组成。内部的活塞件具有用于控制通道的阀，该通道根据阀元件的位置将两个缸室相连接或截止它们之间的连接。该通道处于中央活塞件中并且从该活塞件穿过活塞杆延续。该阀结构复杂。阀室处在中央活塞件的接收孔内。在阀室中可运动地安置一倒罐状的物体作为阀元件，它可用端侧密封圈逆着阀室端面上的阀弹簧的作用密封。柱状壳体关于驶出的活塞杆相对于该活塞杆密封和封闭。在工作缸驶出时，处于面向活塞杆的活塞侧上的空气在外部在壳体和活塞之间转移到处于工作压力下的缸室中。当活塞向缩回位置运动时，两个缸室之间应通过由阀控制的通道进行压力平衡。这种气动工作缸是费事的，因为它需要大量的单个构件。在驶出时需要相对较高的工作压力以克服复位弹簧以及存在于活塞另一侧的背压。该背压还对相对于活塞杆的壳体侧密封产生这样的危险：密封较快地损坏并且通过向缩回位置运动时产生的负压而在壳体和活塞杆之间从外面吸入可能带有脏物的空气。这导致工作缸较快变脏并且由此导致迅速磨损。工作缸的寿命缩短。

发明内容

本发明的任务是，提供一种开始所述类型的气动工作缸，它轻便、成本有利而且紧凑，仅由少量构件组成并且功能可靠，保证长的使用寿命。

按照本发明，对于开始所述类型的气动工作缸，该任务的解决方案是，一种气动工作缸，尤其用于发动机的排气门，该气动工作缸具有圆柱形的壳体和可在该壳体中移动的活塞，一活塞杆作用在该活塞上，该活塞杆在壳体的一端伸出，其中，在活塞的两侧在该活塞和与各活塞侧对应的壳体区段之间分别形成缸室，这些缸室中的一个缸室可通过一连接通道由压力源供气并且为了向逆着复位弹簧作用的方向的推出操作而可被置于工作压力下，该气动工作缸还具有连接两个缸室的至少一个通道，所述通道被阀控制，所述阀具有阀元件，所述阀元件可在工作压力下逆着阀弹簧的作用运动到将通道截止的关闭位置，其中，阀元件由一可在保持架中运动的球构成，保持架具有一用于关闭位置中的球的闭塞座以及一与闭塞座相对置的、处于打开位置中的球的防失落保护装置。

阀元件由一个可在保持架中运动的球构成，该保持架具有用于处于关闭位置的球的闭塞座以及与该闭塞座相对置的、用于处于打开位置的球的防失落保护装置，由此，控制通道的阀在只需少量构件的情况下简单而且运行可靠。该球在以工作压力加载时保证可靠的关闭位置，以关闭通道。

气动工作缸的其它的特别的发明特征以及方案在扩展技术方案中给出。由于活塞杆在其中延伸的缸室的借助于至少一个止回阀排气，可减小与驶出反向的、作用在活塞上的力，使得也能够以较低的工作压力工作。由此还可以吹走在活塞杆和壳体之间的区域中可能已经积聚的可能的脏物颗粒。在密封方面达到较长的寿命，在驶回缩回位置时避免由于负压而使空气连同脏物颗粒可从外界环境进入工作缸内部的危险。由此进一步提高工作寿命。该工作缸在寿命长的情况下无故障地工作并且可以为这样的目和在这些领域内应用：存在湿气和脏物。

本发明的其它细节和优点从下面的描述中得知。

上面仅为了避免不必要的重复而没有复述权利要求的全文，取而代之，仅通过指出权利要求来引用它们，但由此所有权利要求特征在这里应被认为明确地、有发明实质意义地公开。在这里，所有在上面和下面的说明中述及的特征以及仅可从附图中看出的特征都是本发明的进一步的组成部分，即使它们没有被特别强调，尤其是没有在权利要求中提到。

附图说明

下面参照附图中示出的实施例对本发明详细说明。附图示出：

图1处于缩回位置的气动工作缸的示意性轴向纵剖面；

图2图1中的局部II的放大比例的剖面；

图3处于驶出位置的该工作缸的示意性轴向纵剖面；

图4图3中的局部IV的放大比例的剖面。

具体实施方式

附图中示出气动工作缸10，尤其是压缩空气缸，它尤其用于操作未进一步示出的发动机排气门。工作缸10具有两端封闭的、圆柱形的壳体11和可在壳体中移动的活塞12。工作缸10以附图中的左端部可摆动地安装在未示出的座或类似装置上，一个带有轴承衬套14的孔13用于此。在活塞12的背离孔13的一侧，与活塞12固定连接的活塞杆15作用于该活塞上，该活塞杆穿过壳体11延伸并在图1和3中的右端部上从壳体中伸出。在活塞杆15的自由端部上例如可以通过一个铰链式作用于其上的杠杆安装一未示出的、要操作的元件，例如发动机的排气门。

活塞12在圆周上带有用于密封的活塞环16并且与该活塞环隔开间距地带有环形磁铁17，该环形磁铁是测量活塞12位置的位移传感器18的组成部分。环形磁铁17在轴向上借助弹簧环19固定。在活塞12的轴向两侧，在活塞12与壳体11的与各活塞侧对应的各区段之间，分别形成缸室20和21，其中的在图中处于活塞12左侧的第一缸室20可通过连接通道22由未进一步示出的压力源例如压缩空气源供气并且为了逆着内部复位弹簧23的作用从图1中的缩回位置向图3中的驶出位置的推出操作而可被置于工作压力下。第二缸室21可通过壳体11右端部上的至少一个止回阀24向环境排气。所述至少一个止回阀24在过压情况下打开并且例如由振动阀(Flatterventil)构成。

复位弹簧23包括一圆柱形的螺旋弹簧，该螺旋弹簧以附图中的左端部轴向支撑在活塞12上并以右端部轴向支撑在弹簧座25上。该弹簧座25例如由一带有内部套筒件27的套筒26和通向止回阀24的轴向孔28组成，并且例如是一个一体式的塑料件，它借助于密封装置29和30相对于活塞杆15或壳体11密封。活塞12在面对活塞杆15的轴向侧上具有一个环形接收部31，管状保持架33的端部区域32和复位弹簧23在图1和3中的左端部被接收并支撑在该环形接收部中。保持架33大致呈管状并且与端部区域32隔开轴向距离地通过孔34朝向第二缸室21打开，由此，由保持架33和活塞杆15限界的环形室35与第二缸室21处于连通。管状保持架33构造得用于使复位弹簧23在一个显著的轴向长度上、例如在约一半弹簧长度上被对中和导向，以此防止产生不希望的噪声。复位弹簧23在外面包围保持架33，而复位弹簧23的在图中的右区段在套筒26内部延伸并被该套筒包围。

工作缸10具有至少一个通道36，它将两个缸室20，21相互连接并构造为内部通道。通道36受阀37控制。该阀37具有一阀元件38，它可以在工作压力下逆着阀弹簧39的作用运到闭塞通道36的关闭位置，这在图3和4中示出。阀弹簧39构造为圆柱形的螺旋弹簧，它以其在图中的右端部轴向支撑在通道36的环形面40上。

阀元件38由球41形成，该球可运动地被接收在保持架42中。该保持架42具有一用于关闭位置中的球41的、环形的闭塞座43以及一防失落保护装置44，该防失落保护装置带有轴向距离与闭塞座43相对置并且防止球41在图1和2所示的阀37打开位置中掉出来。保持架42与通道36处于连接并且设置在通道36的图中的左端部上。通道36通向闭塞座43。阀弹簧39在图1和2所示的球41打开位置中穿过闭塞座43并伸入到保持架42中，其中，球41借助于阀弹簧39压向防失落保护装置44。防失落保护装置44具有至少一个径向向内伸出的凸出部45，球41在打开位置中可轴向贴靠在该凸出部上。在所示实施例中设置有多个这样的凸出部45，它们在圆周方向上隔开间距地彼此相随并且例如由齿或类似物组成。在图3和4中示出球41的关闭位置，在该位置中，球41在缸室20中的工作压力下逆着阀弹簧39的作用运动离开防失落保护装置44并压到闭塞座43上，由此，通道36闭塞，从而两个缸室20和21之间的连接闭塞。保持架42的闭塞座43具有一用于球41的锥形座面，该座面这样确定尺寸：使得在球41的按照图3和4的关闭位置中通过球41贴靠在闭塞座43上而实现通道36的可靠关闭。

在轴向上在闭塞座43和防失落保护装置44之间，保持架42具有一个具有用于球41的圆柱形接收部46的区段，该接收部呈钻孔的形式。该圆柱形接收部46的直径至少略大于球41的直径，其中，接收部46在闭塞座43和防失落保护装置44之间的轴向延伸度也选择得大于球直径，使得球41可以在闭塞座43和防失落保护装置44之间自由运动。保持架42是活塞杆15的一部分并且设置在活塞杆的内端部上。特别有利的是，保持架42是活塞杆15的整体组成部分并在该活塞杆上构成。通道36在活塞杆15的内部延伸并且例如由中心的钻孔47和至少一个与该钻孔连接的径向钻孔48构成，径向钻孔在活塞12的右端部旁边露出通到环形室35中。如果球41按照图1和2处于阀37打开位置，则第一缸室20通过保持架42、通道36和环形室35以及孔34与第二缸室21连通。保持架42可以相对于活塞12在附图中的左边端面缩回或者以该端面终止或者取而代之，如未示出的那样，突出于活塞12的该端面伸入到对应的第一缸室20中。第一缸室20在中心并在阀37的高度上包含一个凹陷49。球41的直径和通道36的直径这样不同地确定尺寸：使得在两个缸室20，21之间可产生一压力差。阀弹簧39在其弹簧力方面这样确定大小：使得该弹簧力相当于在第一缸室20中存在最小工作压力的40至60％时的前述压力差与通道36圆面积乘积。

位移传感器18在传感器壳体51中包含一个未进一步示出的电子式的接触的位置发送器，它紧邻活塞12上的环形磁铁17。传感器壳体51大致呈槽形并且紧密地、固定地直接装在壳体11的外侧面上。在一端例如借助软管箍52固定，在相对置的另一端用螺钉固定。

如果工作缸10要从按照图1和2的初始状态出发驶出并通过它特别是操作一个未示出的排气门，则由压力源通过连接通道22在第一缸室20建立工作压力，该工作压力例如可在2巴到7巴之间的数量级。先前还打开的阀37在相应高的工作压力下这样关闭：使得球41在保持架42中逆着阀弹簧39的作用离开防失落保护装置44在图1和2中向右压到闭塞座43上，由此闭塞通道36，从而闭塞与第二缸室21的连接。然后，第一缸室20中的工作压力使活塞12带着活塞杆15在图1中向右逆着复位弹簧23的作用移动，该复位弹簧此时被压缩。这时，处于第二缸室21中的空气通过所述至少一个止回阀24被从缸室21压出。图3和4示出由此达到的工作缸10驶出位置。该位置可以通过在缸室20中保持相应的工作压力来维持。

如果工作缸10又要移回到按照图1和2的缩回位置并且通过活塞杆15相应地调节尤其是排气门，则使缸室20中的压力下降。这时，活塞12连同活塞杆15通过逐渐松弛的复位弹簧23的力在图1和2中向左移动，例如接近按照图1的位置。尽管在缸室21中出现可能的负压，但通过止回阀24可避免环境空气带着可能的脏物颗粒侵入工作缸10内部。只有当缸室20中的压力降到这种程度，例如达到约2巴，使得阀弹簧39能够使球41从按照图3和4的关闭位置移动到按照图1和2的打开位置，以致闭塞座43被球41释放从而通道36打开，两个缸室20，21之间才可能通过通道36平衡压力。该工作缸10紧凑并且有利地仅由少量构件组成。它轻便并且成本有利。工作缸10的内部被可靠密封，防止脏物等从外部侵入。传感器壳体51也是这种情况，使得位移传感器18也受到可靠保护防止从外部加载脏物、湿气等。在工作缸10中只有工作介质例如空气，它通过连接通道22馈入内部。可靠地排除了有时还参有脏物颗粒的环境空气的侵入。因此，工作缸10在可靠运行的情况下具有长的寿命。

Claims (23)

1.气动工作缸(10)，该气动工作缸具有圆柱形的壳体(11)和可在该壳体中移动的活塞(12)，一活塞杆(15)作用在该活塞上，该活塞杆在壳体(11)的一端伸出，其中，在活塞(12)的两侧在该活塞和与各活塞侧对应的壳体区段之间分别形成缸室(20，21)，这些缸室中的一个第一缸室(20)可通过一连接通道(22)由压力源供气并且为了向逆着复位弹簧(23)作用的方向的推出操作而可被置于工作压力下，该气动工作缸还具有连接两个缸室(20，21)的至少一个通道(36)，所述通道被阀(37)控制，所述阀(37)具有阀元件(38)，所述阀元件可在工作压力下逆着阀弹簧(39)的作用运动到将通道(36)截止的关闭位置，其特征在于，

阀元件(38)由一可在第一保持架(42)中运动的球(41)构成，第一保持架(42)具有一用于关闭位置中的球(41)的闭塞座(43)以及一与闭塞座(43)相对置的、处于打开位置中的球(41)的防失落保护装置(44)，

活塞(12)在朝向活塞杆(15)的轴向侧具有一环形接收部，管状的第二保持架(33)以端部区域(32)被接收在其中并且复位弹簧(23)被接收在其中。

2.按照权利要求1的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)与通道(36)处于连接。

3.按照权利要求1或2的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)设置在通道(36)的端部上。

4.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，通道(36)通向闭塞座(43)。

5.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，阀弹簧(39)在球(41)处于打开位置时穿过闭塞座(43)并伸入第一保持架(42)中。

6.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，球(41)借助阀弹簧(39)压到防失落保护装置(44)上。

7.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，球(41)在工作压力下逆着阀弹簧(39)的作用运动离开防失落保护装置(44)并压到闭塞座(43)上。

8.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)的闭塞座(43)具有用于球(41)的锥形座面。

9.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)的防失落保护装置(44)具有至少一个径向向内伸出的凸出部(45)，球(41)在打开位置中能够轴向贴靠在所述凸出部上。

10.按照权利要求9的气动工作缸，其特征在于，防失落保护装置(44)具有多个在圆周方向上彼此隔开间距地相随的凸出部(45)。

11.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)在轴向上在闭塞座(43)和防失落保护装置(44)之间具有一个具有用于球(41)的圆柱形接收部(46)的区段，所述区段的直径至少略大于球(41)的直径。

12.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)是活塞杆(15)的一部分并设置在活塞杆的内端部上。

13.按照权利要求12的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)是活塞杆(15)的整体组成部分并在活塞杆上构成。

14.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，第一保持架(42)突出于活塞(12)的对应端面伸入所面对的第一缸室(20)中，或者相对于该端面轴向缩回。

15.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于，球(41)的直径和通道(36)的直径这样不同地确定：使得在两个缸室(20，21)之间可产生压力差。

16.按照权利要求15的气动工作缸，其特征在于，阀弹簧(39)在其弹簧力方面这样确定大小：使得该弹簧力相当于最小工作压力的40至60％时的压力差和圆面积乘积。

17.按照权利要求1的气动工作缸，其特征在于，复位弹簧(23)在一轴向长度上在一大致呈管状的第二保持架(33)上被对中和导向。

18.按照权利要求17的气动工作缸，其特征在于，第二保持架(33)包围活塞杆(15)。

19.按照权利要求17至18之一的气动工作缸，其特征在于，第二保持架(33)包含通到第二缸室(21)的孔(34)。

20.按照权利要求1至2之一的气动工作缸，其特征在于一个感测活塞(12)的当时位置的位移传感器(18)，该位移传感器具有一个在活塞(12)上的环形磁铁(17)和一个对应配置的、处于密封地保持在壳体(11)上的传感器壳体(51)中的电子式的无接触的位置发送器。

21.按照权利要求1的气动工作缸，其特征在于，气动工作缸用于发动机的排气门。

22.按照权利要求9的气动工作缸，其特征在于，防失落保护装置(44)具有多个在圆周方向上彼此隔开间距地相随的齿。

23.按照权利要求1的气动工作缸，其特征在于，复位弹簧(23)在一半弹簧长度上在一大致呈管状的第二保持架(33)上被对中和导向。