DE102004029990B4

DE102004029990B4 - Kolben-Zylinder-Einheit

Info

Publication number: DE102004029990B4
Application number: DE200410029990
Authority: DE
Inventors: Gerrit Staats; Norbert Fortmann
Original assignee: Bosch Rexroth Pneumatics GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: DE102004029990A1

Abstract

Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem Zylindergehäuse (2), in dem ein Kolben (3) mit einer Kolbenstange (4) zwischen Endlagen mittels eines Druckmittels axial beweglich geführt ist, dem zumindest an einer Axialseite eine mit dem Zylindergehäuse (2) verbundene Wand (5, 6) zugewandt ist, mit einer zwischen der Wand (5, 6) und dem Kolben (3) ausgebildeten Druckkammer (7, 8), mit mindestens einer Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b), die ein Dichtelement (9a, 9b) umfasst, das bei Bewegung des Kolbens (3) in eine Endlage eine Druckmittelöffnung (10a, 10b) verschließt, so dass das restliche in der Druckkammer (7, 8) sich befindende Druckmittel durch eine Bypassöffnung (11a, 11b) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die mit mindestens zwei Steifigkeitsbereichen ausgebildete Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) an der Wand (5, 6) angeordnet ist, wobei ein dem Kolben (3) zugewandter erster Bereich (12a, 12b) der Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) eine größere Steifigkeit als ein dem Kolben (3) abgewandter zweiter Bereich...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere einen Pneumatik Zylinder, mit einem Zylindergehäuse, in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange zwischen Endlagen mittels eines Druckmittels axial beweglich geführt ist, dem zumindest an einer Axialseite eine mit dem Zylindergehäuse verbundene Wand zugewandt ist, mit einer zwischen der Wand und dem Kolben ausgebildeten Druckkammer, mit mindestens einer Endlagendämpfungsvorrichtung, die ein Dichtelement umfasst, das bei Bewegung des Kolbens in eine Endlage eine Druckmittelöffnung verschließt, so dass das restliche in der Druckkammer sich befindende Druckmittel durch eine Bypassöffnung strömt.
Bei derartigen Kolben-Zylinder-Einheiten setzt sich die Hubbewegung des Kolbens aus einer normalen, ungebremsten Bewegung und einer sich daran anschließenden Dämpfungsbewegung zusammen. Man erreicht auf diese Weise trotz hoher Kolbengeschwindigkeiten einen gedämpften Aufprall des Kolbens in seiner oder seinen Endlagen. Hierbei sind derartige Kolben-Zylinder-Einheiten als lineare Antriebseinheiten meist in Form von standardisierten Serienprodukten erhältlich. Die im Rahmen dieser Erfindung liegenden Kolben-Zylinder-Einheiten können sowohl hydraulisch als auch pneumatisch betätigt werden. Kolben-Zylinder-Einheiten werden überall dort eingesetzt, wo Maschinen- oder Vorrichtungsteile linear zu verstellen sind, wie beispielsweise bei Textilmaschinen oder Verpackungsanlagen. Kolben-Zylinder-Einheiten der hier interessierenden Art weisen als wesentliche Bestandteile einen Kolben auf, der in einem geschlossenen Zylindergehäuse durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung längs bewegbar ist, um hierüber eine Kraft zu erzeugen. Um die oben genannte Dämpfungsbewegung zu erzielen, sind aus dem Stand der Technik Endlagendämpfungen bekannt, um ein abruptes Auftreffen des Kolbens auf die Wandung der Kolben-Zylinder-Einheit zu vermeiden. Bei einer Endlagendämpfung wird die Geschwindigkeit des Kolbens vor Erreichen einer Endlagenposition durch entsprechende Bauteile abgebremst, die meist im Prinzip eine zusätzliche Drosselstelle bilden, durch welche das aus dem Druckmittelzylinder zu verdrängende Druckmittel hindurchfließen muss, so dass die gewünschte Verzögerung entsteht.
Gemäß der DE 39 20 293 A1 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, die eine Einrichtung zur fluidischen Endlagendämpfung des Kolbens aufweist. Im Bereich einer Kolbenseite befindet sich ein mit dem Kolben verbundenes Verschlussglied. Es wird mit dem Kolben mitbewegt. Bei Erreichen einer Dämpfungsposition verschließt es einen Abströmkanal, der in einer Abschlusswand der Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Das im zugeordneten Zylinderraum (Druckkammer) befindliche Fluid muss jetzt durch einen verringerten Abströmquerschnitt abströmen, was eine Dämpfung bewirkt. Während der Dämpfungsbewegung behält das Verschlussglied seine Dämpfungsposition bei und führt im Bezug zum Kolben eine Relativbewegung aus.
Aus der DE 101 58 123 A1 ist ein Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse, in dem ein Kolben axial bewegbar untergebracht ist, bekannt, wobei mindestens eine der hierdurch gebildeten Druckkammern mit Mitteln für eine Endlagendämpfung ausgerüstet sind. Hierbei umfassen die Mittel zur Endlagendämpfung ein am Kolben axial beabstandet angebrachtes und gegenüber diesem axial verschiebbares Dichtelement, das bei Bewegung des Kolbens in eine Endlage ab Erreichen eines durch die axiale Beabstandung des Dichtelements vom Kolben definierten Dämpfungsabstandes X eine im zugeordneten Zylinderdeckel angeordnete korrespondierende Druckmittelöffnung verschließt, so dass für das restliche aus der Druckkammer entweichende Druckmittel nur der durch eine zweite Bypassöffnung zur Verfügung gestellte verminderte Strömungsquerschnitt verbleibt.
Einer der Nachteile der oben genannten Vorrichtungen ist, dass das Verschlussglied beziehungsweise das Dichtelement am verschiebbaren Kolben angeordnet ist, wodurch eine entsprechende Aufnahme für das Verschlussglied beziehungsweise das Dichtelement am Kolben notwendig ist. Nachteiligerweise kann folglich der Kolben in seiner geometrischen Größe nicht beliebig weit verkleinert werden. Des Weiteren erweist es sich als aufwändig, in einer Endlage des Kolbens die Druckmittelöffnung beziehungsweise den Abströmkanal zuverlässig abzudichten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, mit der die oben genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere eine einfache, kostengünstige und kompakte Einheit entsteht, mit der eine zuverlässig funktionierende Endlagendämpfung möglich ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mit mindestens zwei Steifigkeitsbereichen ausgebildete Endlagendämpfungsvorrichtung an der Wand angeordnet ist, wobei der dem Kolben zugewandte Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung eine größere Steifigkeit als der dem Kolben abgewandte zweite Bereich aufweist. Während eines Betriebszustandes der Kolben-Zylinder-Einheit weist der Kolben einen Abstand zur Endlagendämpfungsvorrichtung auf. Durch eine Beaufschlagung eines entsprechenden Druckes in der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit bewegt sich der Kolben axial innerhalb des Zylindergehäuses in Richtung einer Wand. In einer festgelegten Position trifft der Kolben auf einen dem Kolben zugewandten ersten Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung auf, der eine größere Steifigkeit als ein dem Kolben abgewandter – beispielsweise als Dichtelement ausgestalteter – zweiter Bereich aufweist. Aufgrund der durch den Kolben auf die Endlagendämpfungsvorrichtung wirkenden Kraft wird der zweite Bereich zusammengedrückt, wobei in einer Endlage das Dichtelement die Druckmittelöffnung verschließt. Bevor das Dichtelement diese beschriebene Endlage erreicht, strömt das in der Druckkammer sich befindende Druckmittel in einem Bereich entlang des Dichtelementes zur Druckmittelöffnung und gleichzeitig durch die Bypassöffnung. Je näher sich das Dichtelement der Druckmittelöffnung nähert, desto geringer ist der Druckmittelstrom, der durch die Druckmittelöffnung strömt. Während der Annäherung des Kolbens an die Wand entsteht eine wirkungsvolle Dämpfung des Kolbens, wobei der wesentliche Betrag an Dämpfung durch den ersten, eine größere Steifigkeit aufweisenden Bereich bewirkt wird. Nachdem der zweite Bereich (Dichtelement) auf der Druckmittelöffnung abdichtend aufliegt, strömt das Druckmittel in Richtung Bypassöffnung, wobei ein Aufbau eines Luftpolsters in der sich verengenden Druckkammer entsteht und folglich die Bewegung des Kolbens verlangsamt wird. Beim Belüften der verbleibenden Druckkammer (Kolben befindet sich in Endlage) bewirkt das Dichtelement aufgrund seiner Elastizität, dass die Druckmittelöffnung geöffnet wird, das heißt, dass das Dichtelement aus dem Sitz der Druckmittelöffnung abhebt, wodurch ein ungedrosseltes Befüllen der Kolben-Zylinder-Einheit mit dem Druckmittel ermöglicht wird. Aufgrund des geringen Hubes des zweiten Bereiches dichtet das Dichtelement auch zuverlässig ohne Führung immer an derselben Stelle ab, welches einer der wesentlichen Vorteile dieser Erfindung ist. Da das Dichtelement an der Wand erfindungsgemäß angeordnet ist, ist der Dichtsitz zwischen Dichtelement und Druckmittelöffnung einfach herzustellen, wodurch gleichzeitig eine kurzbauende Endlagendämpfung erzielt werden kann. Die Steifigkeit ist hierbei dem Widerstand des jeweiligen Bereiches gegen Krafteinwirkungen gleichzusetzen, wobei die Steifigkeit durch die Federkonstante beschrieben werden kann. Bei dem Druckmittel kann es sich selbstverständlich auch um ein flüssiges Medium – beispielsweise Hydrauliköl – handeln.
Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig unmittelbar oder mittelbar an der Wand befestigt. In einer Alternative der Erfindung ist das Dichtelement mittels eines Presssitzes an der Wand angeordnet. Hierbei kann der dem Kolben abgewandte zweite Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung einen in einer Endlage des Kolbens die Druckmittelöffnung verschließenden Abdichtbereich aufweisen. Durch die wirkende Kraft des Kolbens wird der Abdichtbereich des Dichtelementes, der vorzugsweise aus einem Elastomer besteht, derart gegen die Druckmittelöffnung gedrückt, dass ausschließlich das Druckmittel durch die Bypassöffnung strömen kann.
Zweckmäßigerweise ist die Wand mit einer kreisförmigen und/oder ringförmigen Aufnahme ausgebildet, in der das Dichtelement befestigt ist. Hierbei kann die Aufnahme mit der Druckmittelöffnung ausgebildet sein. Selbstverständlich sind jedoch in weiteren Ausführungsformen andere geometrische Formen der Aufnahme möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass die Aufnahme zum Einen zur Befestigung des Dichtelementes dient und zum Anderen mit der Druckmittelöffnung ausgeführt ist, welches eine kompakte Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Einheit begünstigt.
Damit eine zuverlässige Abdichtung der Druckmittelöffnung in einer Endlage des Kolbens erzielt werden kann, weist die Wand eine zum Abdichtbereich korrespondierende Abdichtfläche auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdichtfläche vorsprungartig ausgebildet, so dass in der Endlage des Kolbens der Abdichtbereich des Dichtelementes zuverlässig an der Abdichtfläche anliegt und somit die Druckmittelöffnung wirkungsvoll verschließt. Alternativ dazu ist der Abdichtbereich sowie die Abdichtfläche der Kolben-Zylinder-Einheit aus der Sicht der axialen Erstreckung des Zylindergehäuses kreisförmig ausgeführt.
Vorzugsweise besteht das Zylindergehäuse und/oder die Wand aus einem Metall, beispielsweise aus einem Druckguss aus Aluminium. Selbstverständlich kann das Zylindergehäuse und/oder die Wand aus einem Kunststoffbestehen.
In einer möglichen Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Einheit umfasst die Endlagendämpfungsvorrichtung einen Faltenbalg, der einstückig mit dem Dichtelement ausgebildet ist und ausgehend von der Aufnahme sich in die Druckkammer erstreckt. Hierbei entspricht der in die Druckkammer ragende Bereich des Faltenbalgs dem ersten Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung mit der größeren Steifigkeit. Vorzugsweise ist der Faltenbalg im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet. Entlang der Erstreckung des Faltenbalges in Richtung Kolben weist die Mantelfläche einen im Wesentlichen V-förmigen Verlauf auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung des Faltenbalges entstehen an der Mantelfläche mehrere zueinander beabstandete Falten. Trifft der Kolben auf den Faltenbalg, wird dieser entlang der Falten zusammengedrückt, wobei der innerhalb des Faltenbalges angeordnete Abdichtbereich gegen die Abdichtfläche in einer Endlage des Kolbens stößt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Faltenbalg an der Mantelfläche mehrere Druckausgleichsöffnungen aufweisen.
In einer weiteren Alternative der Erfindung kann die Endlagendämpfungsvorrichtung eine Art Druckfeder aufweisen, die an einer Seite an dem Dichtelement befestigt ist und ausgehend vom Dichtelement sich in die Druckkammer erstreckt. Die Druckfeder weist hierbei den ersten Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung mit der größeren Steifigkeit auf. Wie bereits bei dem Faltenbalg beschrieben, wird während der Hubbewegung des Kolbens zunächst das Dichtelement aufgrund seiner geringeren Steifigkeit zusammengedrückt bis das Dichtelement an der Druckmittelöffnung anliegt. Anschließend erfolgt eine stärkere Dämpfung der Kolbenbewegung aufgrund der Feder. Vorzugsweise umfasst das Dichtelement eine Nut, in der die eine Seite der Druckfeder aufgenommen ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsalternative kann die Endlagendämpfungsvorrichtung einen Hohlzylinder aus Schaumstoff aufweisen, der an dem Dichtelement befestigt ist und ausgehend vom Dichtelement sich in die Druckkammer erstreckt. Der Hohlzylinder kann beispielsweise auf das Dichtelement aufgeklebt sein. Einer der Vorteile eines Hohlzylinders aus Schaumstoff ist, dass durch seine Hohlraumstruktur dieser im verpressten Zustand nur einen sehr kleinen Bauraum benötigt.
Die Endlagendämpfungsvorrichtung kann ebenfalls einen Magneten aufweisen, der der Druckkammer zugewandt ist. Der Magnet kann beispielsweise auf das Dichtelement angespritzt, aufgesteckt oder angeklebt sein. In einer weiteren Ausführungsalternative kann das Dichtelement und der Magnet einstückig aus einem elastomeren Magneten bestehen. Ebenfalls ist es denkbar, den Magneten als elektrische Spule auszubilden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist der Kolben ebenfalls einen Magneten auf, wobei der Magnet am Dichtelement entgegengesetzt gepolt ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung der Kolben-Zylinder-Einheit,
2 eine vergrößerte Darstellung der Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Endlagendämpfungsvorrichtung, die eine Faltenbalg aufweist,
3 eine weitere Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Endlagendämpfungsvorrichtung, die eine Druckfeder aufweist,
4 eine alternative Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Endlagendämpfungsvorrichtung, die einen Hohlzylinder aus Schaumstoff umfasst und
5 eine weitere alternative Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Endlagendämpfungsvorrichtung, die einen Magneten aufweist.
In 1 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 1 dargestellt, die einen Pneumatikzylinder darstellt. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist ein Zylindergehäuse 2 auf, in dem ein Kolben 3 mit einer Kolbenstange 4 zwischen Endlagen mittels eines Druckmittels axial beweglich geführt ist. Das Zylindergehäuse 2 ist an der linken Seite durch einen Boden 5 und an der rechten Seite durch eine Deckel 6 weitestgehend verschlossen. Der Boden 5 ist mit einer Druckmittelöffnung 10a und einer Bypassöffnung drosselbare 11a ausgeführt. Des Weiteren weist der Boden 5 eine Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a auf, die einen ersten Bereich 12a, der dem Kolben 3 zugewandt ist, und einen dem Kolben 3 abgewandten zweiten Bereich 9a aufweist. Der erste Bereich 12a hat erfindungsgemäß eine größere Steifigkeit als der zweite Bereich 9a.
Wie der Boden 5 ist auch der Deckel 6 mit einer Druckmittelöffnung 10b und einer Bypassöffnung 11b ausgebildet. Ferner ist eine zweite Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b am Zylinderdeckel 6 befestigt. Zwischen dem Kolben 3 und dem Boden 5 sowie zwischen dem Kolben 3 und dem Deckel 6 befindet sich jeweils eine Druckkammer 7, 8.
Die Wirkungsweise der Kolben-Zylinder-Einheit 1 beschreibt sich wie folgt: Durch das in der Druckkammer 7, 8 enthaltene Druckmittel kann der Kolben 3 in verschiedene Endlagen axial bewegt werden. Wird durch die entsprechende Druckwahl in den Druckkammern 7 oder 8 der Kolben 3 aus der in 1 dargestellten Lage in Richtung Boden 5 bewegt, trifft der Kolben 3 zunächst auf den ersten Bereich 12a der Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a. Da der erste Bereich 12a eine größere Steifigkeit als der zweite Bereich 9a aufweist, wird zunächst der zweite Bereich 9a aufgrund der wirkenden Kraft zusammengedrückt. Wie in 1 deutlich zu erkennen ist, weist der zweite Bereich 9a ein Dichtelement auf, das als eine Art Platte rein schematisch dargestellt ist. Während der Hubbewegung des Kolbens 3 wird das Dichtelement 9a in Richtung Boden 5 bewegt, wobei es in einer Endlage den Boden 5 beziehungsweise die Druckmittelöffnung 10a abdichtet. Bevor das Dichtelement 9a während der Hubbewegung des Kolbens 3 sich in Schließstellung befindet, strömt das Druckmittel durch die Druckmittelöffnung 10a sowie durch die drosselbare Bypassöffnung 11a. Ist die Druckmittelöffnung 10a durch das Dichtelement 9a verschlossen, gelangt das Druckmittel aus der Druckkammer 7 nur durch die drosselbare Bypassöffnung 11a aus der Kolben-Zylinder-Einheit 1. Während dieses auf der Bodenseite 5 wirkenden Entlüftungsvorganges wird eine wirkungsvolle Endlagendämpfung des Kolbens 3 durch die Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a mittels eines entstehenden Druckluftpolsters erzielt.
Gleichzeitig findet auf der Deckelseite 6 eine Belüftung der Druckkammer 8 statt. Um den Kolben 3 von einer Endlage am Boden 5 zu einer anderen Endlage am Deckel 6 (wie in 1 dargestellt) zu befördern, findet bodenseitig eine Belüftung der Druckkammer 7 und deckelseitig eine Entlüftung der Druckkammer 8 statt. Die Wirkungsweise der Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b (Deckel) entspricht der soeben beschriebenen Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a (Boden), so dass auf eine detaillierte Funktionsweise der Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b nicht näher eingegangen wird.
2 zeigt eine mögliche deckelseitige Ausgestaltung der Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b der Kolben-Zylinder-Einheit 1. Selbstverständlich sind die in 2 bis 5 dargestellten Alternativen der Endlagendämpfungsvorrichtungen 9b, 12b ebenfalls auf eine bodenseitige Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a beziehbar. Gemäß 2 weist die Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b einen Faltenbalg 9b, 12b auf, wobei der erste Bereich 12b, der in die Druckkammer 8 ragt eine größere Steifigkeit aufweist als der zweite Bereich 9b, der als Dichtelement 9b ausgestaltet ist. Der Faltenbalg 9b, 12b besteht aus einem Elastomer und weist einen Abdichtbereich 13 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Faltenbalg 9b, 12b an der der Druckkammer 8 abgewandten Seite am Deckel 6 in einer Aufnahme 14 eingepresst. Hierbei ist die Aufnahme 14 ringförmig im Deckel 6 ausgebildet. Im Bereich des Dichtelementes 9b beziehungsweise des Abdichtbereiches 13 ist eine Druckmittelöffnung 10b ausgeführt, durch die das in der Druckkammer 8 sich befindende Druckmittel aus der Kolben-Zylinder-Einheit 1 entlüftet werden kann. Die Belüftung findet selbstverständlich auf demselben Wege nur umgekehrt statt.
Der Deckel 6 weist des Weiteren eine zum Abdichtbereich 13 korrespondierende Abdichtfläche 15 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdichtfläche 15 vorspruchartig ausgebildet. Andere Ausgestaltungsformen der Abdichtfläche 15 sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.
Das Gehäuse 6 ist mit einer Bypassöffnung 11b mit einer dahinter innerhalb des Deckels angeordneten Drosselschraube 17 ausgebildet. Durch die Drosselschraube 17 kann hierbei der durch die Bypassöffnung 11b strömende Druckmittelstrom variiert werden. Alternative Mittel zur Variation dieses Druckmittelstromes innerhalb der Bypassleitung sind ebenfalls denkbar.
Der Boden 6 ist mit einem Lager 19 ausgebildet, durch den die nicht dargestellte Kolbenstange führbar ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Lager 19 mit dem Deckel 6 einstückig ausgebildet. Wie deutlich in 2 zu erkennen ist, ist die Druckmittelöffnung 10b geöffnet, so dass eine Entlüftung und eine Belüftung der Druckkammer 8 über die Druckmittelöffnung 10b sowie die Bypassöffnung 11b erfolgen kann. Wird nun der Faltenbalg 9b, 12b durch den nicht dargestellten Kolben 3 in Richtung Deckel 6 zusammengedrückt, bewegt sich der zweite Bereich 9b mit dem Abdichtbereich 13 in Richtung Abdichtfläche 15. In einer bestimmten Stellung des Abdichtbereiches 13 ist die Druckmittelöffnung 10b zuverlässig verschlossen, so dass lediglich das Druckmittel durch die Bypassöffnung 11b strömen kann. Im abgedichteten Zustand der Druckmittelöffnung 11b bildet sich ein Ringkanal, der durch den Abdichtbereich 13, durch die Abdichtfläche 15 und durch den Deckel 6 begrenzt ist. Dieser Ringkanal ist an einer Seite mit der Bypassöffnung 11b verbunden, so dass das durch die Bypassöffnung 11b strömende Druckmittel über den Ringkanal zum Druckmittelanschluss 18 strömen kann. Dieser beschriebene Strömungsweg während des Endlüftungsvorganges erfolgt selbstverständlich auch bei der Belüftung der Kolben-Zylinder-Einheit 1. Der Faltenbalg 9b, 12b ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet mit einer in Richtung Kolben 3 gerichteten Öffnung 20, durch die die Kolbenstange 4 führbar ist.
3 zeigt eine weitere Alternative der Kolben-Zylinder-Einheit 1. Hierbei weist die Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b eine Druckfeder 12b auf, die an einer Seite an dem Dichtelement 9b befestigt ist und ausgehend vom Dichtelement 9b sich in die Druckkammer 8 erstreckt. Das Dichtelement 9b ist ferner mit einer Nut 16 ausgebildet, in der die eine Seite der Druckfeder 12b aufgenommen ist. Der Deckel 6 ist mit einer Druckmittelöffnung 10b und einer Bypassöffnung 11b ausgebildet, wobei der Druckmittelstrom durch die Bypassöffnung 11b durch eine Drosselschraube 17, wie bereits bezüglich 2 beschrieben, variiert werden kann. Während des Entlüftungs- und Belüftungsvorganges strömt das Druckmittel entlang der Aufnahme 14 über die Druckmittelöffnung 10b in den Druckmittelanschluss 18 und umgekehrt sowie über die Bypassöffnung 11b. Um eine zuverlässige Abdichtung der Druckmittelöffnung 10b zu erreichen, ist das Dichtelement 9b mit einem keilförmigen Abdichtbereich 13 ausgebildet. Wirkt eine entsprechende Druckkraft auf die Druckfeder 12b, so knickt der Abdichtbereich 13 in Richtung Druckmittelöffnung 10b ab und verschließt in einer Stellung die Öffnung 10b. Im abgedichteten Zustand bildet die Druckmittelöffnung 10b einen Ringkanal (wie bereits in 2 beschrieben), durch den das Druckmittel von der Bypassöffnung 11b zum Druckmittelanschluss 18 gelangen kann. Die Druckfeder 12b weist eine entsprechende Federkonstante auf, die derart hoch ist, dass das Dichtelement 9b bei einer auf die Druckfeder 12b wirkenden Kraft zuerst eingedrückt wird. Ferner ist ein Lager 19 zur Führung der nicht dargestellten Kolbenstange 4 am Deckel angeordnet. Wie auch in den 4 und 5 ist das Lager in 3 im Deckel 6 eingepresst. Das Lager 19 weist an dem dem keilförmigen Abdichtbereich 13 zugewandten Bereich eine Art Abrollfläche auf, damit das Dichtelement 9b im verschlossenen Zustand zuverlässig die Druckmittelöffnung 10b abschließt.
Die Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Einheit 1 aus 4 entspricht der der in 3 bereits beschriebenen. Anstelle der Druckfeder wird jedoch in diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlzylinder 12b aus Schaumstoff verwendet, der am Dichtelement 9b klebend befestigt ist. Der aus Schaumstoff bestehende Hohlzylinder 12b weist eine höhere Steifigkeit auf als das Dichtelement 9b, das an einer Seite in einer Nut des Lagers 19 befestigt ist. Auch dieses Dichtelement 9b weist einen keilförmigen Abdichtbereich 13 auf, der in einer Endlage des nicht dargestellten Kolbens die Druckmittelöffnung 10b zuverlässig verschließt. Wie in 2 und 3 ist das Dichtelement 9b innerhalb der Aufnahme 14 angeordnet.
5 zeigt eine weitere Alternative einer Kolben-Zylinder-Einheit 1 mit einer Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b. Hierbei umfasst das Dichtelement einen Magneten 12b. Aufgrund eines vom nicht dargestellten Kolben 3 wirkenden entgegengesetzten Magnetfeldes kann das Dichtelement 9b in Richtung Druckmittelöffnung 10b gedrückt werden. Verglichen zu den in 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen, zeichnet sich diese Kolben-Zylinder-Einheit 1 durch eine kompakte Bauform aus. Die Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Einheit 1 beziehungsweise der Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b entspricht der Funktionsweise aus 2 bis 4.
Die beschriebenen Endlagendämpfungsvorrichtungen 9b, 12b an der Deckelseite 6 der Kolben-Zylinder-Einheit 1 sind selbstverständlich ebenfalls auf der Bodenseite 5 abwendbar. Hierbei können die beschriebenen Endlagendämpfungsvorrichtungen 9b, 12b miteinander variiert werden. Das bedeutet, dass eine Endlagendämpfungsvorrichtung 9a, 12a am Boden 5 mit einer Druckfeder 12a und eine Endlagendämpfungsvorrichtung 9b, 12b am Deckel 6 mit einem Hohlzylinder 12b realisiert werden kann.

1: Kolben-Zylinder-Einheit
2: Zylindergehäuse
3: Kolben
4: Kolbenstange
5: Wand, Boden
6: Wand, Deckel
7: Druckkammer
8: Druckkammer
9a: Dichtelement
9b: Dichtelement
10a: Druckmittelöffnung
10b: Druckmittelöffnung
11a: Bypassöffnung
11b: Bypassöffnung
12a: erster Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung
12b: zweiter Bereich der Endlagendämpfungsvorrichtung
13: Abdichtbereich
14: Aufnahme
15: Abdichtfläche
16: Nut
17: Drosselschraube
18: Druckmittelanschluss
19: Lager
20: Öffnung (Faltenbalg)

Claims

Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem Zylindergehäuse (2), in dem ein Kolben (3) mit einer Kolbenstange (4) zwischen Endlagen mittels eines Druckmittels axial beweglich geführt ist, dem zumindest an einer Axialseite eine mit dem Zylindergehäuse (2) verbundene Wand (5, 6) zugewandt ist, mit einer zwischen der Wand (5, 6) und dem Kolben (3) ausgebildeten Druckkammer (7, 8), mit mindestens einer Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b), die ein Dichtelement (9a, 9b) umfasst, das bei Bewegung des Kolbens (3) in eine Endlage eine Druckmittelöffnung (10a, 10b) verschließt, so dass das restliche in der Druckkammer (7, 8) sich befindende Druckmittel durch eine Bypassöffnung (11a, 11b) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die mit mindestens zwei Steifigkeitsbereichen ausgebildete Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) an der Wand (5, 6) angeordnet ist, wobei ein dem Kolben (3) zugewandter erster Bereich (12a, 12b) der Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) eine größere Steifigkeit als ein dem Kolben (3) abgewandter zweiter Bereich (9a, 9b) aufweist, so dass zuerst der zweite Bereich (9a, 9b) durch Zusammendrücken ein Verschließen der Druckmittelöffnung (10a, 10b) gewährleistet, um die Endlagendämpfung auszulösen, wobei den wesentlichen Betrag an Dämpfung der erste, eine größere Steifigkeit aufweisende Bereich (12a, 12b) leistet.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Dichtelement (9a, 9b) aufweisende zweite Bereich (9a, 9b) formschlüssig und/oder kraftschlüssig unmittelbar oder mittelbar an der Wand (5, 6) befestigt ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Kolben (3) abgewandte zweite Bereich (9a, 9b) der Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) einen in einer Endlage des Kolbens (3) die Druckmittelöffnung (10a, 10b) verschließenden Abdichtbereich (13) aufweist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9a, 9b) aus einem Elastomer besteht.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (5, 6) mit einer kreisförmigen und/oder ringförmigen Aufnahme (14) ausgebildet ist, in der das Dichtelement (9a, 9b) befestigt ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (14) mit der Druckmittelöffnung (10a, 10b) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (5, 6) eine zum Abdichtbereich (13) korrespondierende Abdichtfläche (15) aufweist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtfläche (15) vorsprungartig ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) und/oder die Wand (5, 6) aus einem Metall und/oder aus einem Kunststoffbestehen.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) einen Faltenbalg (9a, 9b, 12a, 12b) umfasst, der einstückig mit dem Dichtelement (9a, 9b) ausgebildet ist und ausgehend von der Aufnahme (14) sich in die Druckkammer (7, 8) erstreckt.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (9a, 9b, 12a, 12b) an der Mantelfläche mehrere Druckausgleichsöffnungen aufweist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (9a, 9b, 12a, 12b) im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) eine Art Druckfeder (12a, 12b) aufweist, die an einer Seite an dem Dichtelement (9a, 9b) befestigt ist und ausgehend vom Dichtelement (9a, 9b) sich in die Druckkammer (7, 8) erstreckt.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9a, 9b) eine Nut (16) umfasst, in der die eine Seite der Druckfeder (12a, 12b) aufgenommen ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) einen Hohlzylinder (12a, 12b) aus Schaumstoff aufweist, der an dem Dichtelement (9a, 9b) befestigt ist und ausgehend vom Dichtelement (9a, 9b) sich in die Druckkammer (7, 8) erstreckt.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 9b, 12a, 12b) einen Magneten (12a, 12b) aufweist, der der Druckkammer (7, 8) zugewandt ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (12a, 12b) am Dichtelement (9a, 9b) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9a, 9b) einstückig mit dem Magneten (12a, 12b) verbunden ist.
Kolben-Zylinder-Einheit (1) nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (5) auf der der Kolbenstange (4) abgewandten Seite als Boden ausgebildet ist, der eine Druckmittel- und Bypassöffnung (10a, 11a) aufweist und an dem eine Endlagendämpfungsvorrichtung (9a, 12a) befestigt ist, und die Wand (6) auf der der Kolbenstange (4) zugewandte Seite als Deckel ausgeführt ist, der eine Druckmittel- und Bypassöffnung (10b, 11b) aufweist und an dem eine Endlagendämpfungsvorrichtung (9b, 12b) befestigt ist.