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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung zum Verstellen
eines bewegbaren Bauteils, mit einer z.B. in der
DE 195 48 139 C2 dargestellten
Gasfeder, die einen Zylinder aufweist, der an seinem einen Ende
geschlossen ist und in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist,
der den Zylinder in eine erste und eine zweite Zylinderkammer unterteilt
sowie einseitig eine Kolbenstange aufweist, die die zweite Zylinderkammer
durchragt und aus dem anderen Ende des Zylinders herausgeführt ist,
mit einer unter Überdruck
stehenden Gasfüllung
der ersten und der zweiten Zylinderkammer, durch die der Kolben
mit einer Ausschubkraft beaufschlagt ist, mit einem in dem Kolben
angeordneten, manuell betätigbaren
Verbindungsventil, durch das die zweite und erste Zylinderkammer
miteinander verbindbar sind sowie mit einem an dem Kolben angeordneten
Ventil, das einen Gasstrom von der zweiten in die erste Zylinderkammer
ermöglicht
und in der entgegengesetzten Strömungsrichtung
sperrt, wobei das Ventil durch eine an der radial umlaufenden Mantelfläche des
Kolbens mit der ersten Zylinderkammer verbundene, radial umlaufende
Nut ausgebildet ist, in der ein unterströmbarer Dichtring geringerer
axialer Erstreckung als der Nut axial bewegbar angeordnet ist, durch
den eine Verbindung der Nut mit der zweiten Zylinderkammer absperrbar
ist.
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Bei
derartigen Verstelleinrichtungen kann die Kolbenstange mit dem Kolben
frei aus dem Zylinder ausfahren, während in Einschubrichtung eine
Blockierung erfolgt, die durch eine manuelle Öffnung des Verbindungsventils
aufgehoben wird.
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Der
einteilige Kolben, der sowohl das Ventil als auch das Verbindungsventil
enthält,
ist kompliziert aufgebaut und daher nur aufwendig herstellbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher eine Verstelleinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einen einfachen und leicht herstellbaren
Aufbau besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Kolben aus einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenkern und
einem den Kolbenkern ringartig dicht umschließenden Ventilteil besteht,
wobei der Kolbenkern das Verbindungsventil und der Ventilteil das
Ventil aufweist.
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Durch
diese Ausbildung weisen die beiden Komponenten des Kolbens jeweils
einen vereinfachten Aufbau auf und sind dadurch leicht herstellbar.
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Eine
einfache Montage des Kolbens ist dadurch möglich, daß der Kolbenkern einen Tragbereich
mit einer zylindrischen Mantelfläche
aufweist, auf dem das Ventilteil mit einer koaxialen zylindrischen
Durchgangsöffnung
aufgesetzt und axial gesichert ist.
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Dabei
kann in einfacher Weise das Ventilteil mit seiner einen Stirnseite
axial an einer insbesondere ringartigen Abstützschulter des Kolbenkerns
abgestützt
sein.
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Die
auf den Kolben in Ausschubrichtung einseitig einwirkenden hohen
Druckkräfte
sind dabei dadurch abstützbar,
daß das
Ventilteil mit seiner der zweiten Zylinderkammer zugewandten Stirnseite
an der Abstützschulter
des Kolbenkerns abgestützt
ist.
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Für die in
Einschubrichtung auf den Kolben einseitig einwirkenden geringen
Druckkräfte
ist es ausreichend und vereinfacht den Aufbau, wenn das Ventilteil
mit seiner der ersten Zylinderkammer zugewandten zweiten Stirnseite
an einem an dem Kolbenkern angeordneten Sicherungselement axial
abgestützt
ist.
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Dabei
kann das Sicherungselement ein in einer an der Mantelfläche des
Kolbenkerns radial umlaufend ausgebildeten Ringnut angeordneter
Sicherungsring sein.
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Einfacher
und leichter herstellbar ist es aber, wenn das Ventilteil mit seiner
der ersten Zylinderkammer zugewandten Stirnseite an einem oder mehreren durch
plastische Verformung des Kolbenkerns erzeugten Axialanschlägen axial
abgestützt
ist, wobei der oder die Axialanschläge durch Umbördeln des der
ersten Zylinderkammer zugewandten Endes des Kolbenkerns gebildet
sind.
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Zur
Reduzierung des Gewichts des Kolbens und damit der Verstelleinrichtung
bei gleichzeitig großer
Stabilität
des Kolbenkerns kann der Kolbenkern ein Leichtmetallteil, insbesondere
eine Aluminiumteil sein.
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Dies
trifft in gleicher Weise zu, wenn das Ventilteil ein Kunststoffteil
oder ein Leichtmetallteil ist.
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Einfach
herstellbar ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung kann das
Ventilteil ein Spritzgußteil
sein.
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Eine
gute Abstützung
der auf das Ventilteil einwirkenden Druckkräfte an dem Kolbenkern wird dadurch
erreicht, daß das
Ventilteil über
eine Abstützscheibe
mit seiner ersten und/oder mit seiner zweiten Stirnseite axial abgestützt ist,
wobei die an der zweiten Stirnseite des Ventilteils anliegende Abstützscheibe
ganz oder teilweise radial außerhalb des
Anlagebereichs des Dichtrings ein oder mehrere Durchgangsöffnungen
aufweist, durch die das den Dichtring unterströmende Gas in die erste Zylinderkammer
gelangen kann.
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Das
Verbindungsventil kann eine im Kolbenkern koaxial ausgebildete Ventilkammer
aufweisen, die über
einen oder mehrere Verbindungskanäle mit der zweiten Zylinderkammer
verbunden ist und die eine koaxiale, zur ersten Zylinderkammer führende Ventilöffnung besitzt,
die von einem Ventilglied verschließbar ist, das mittels eines
manuell betätigbaren Ventilstifts
entgegen dem Druck in der ersten Zylinderkammer aus seiner Schließstellung
in seine Öffnungsstellung
bewegbar beaufschlagbar ist.
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Zur
Betätigung
des Verbindungsventils von außerhalb
der Verstelleinrichtung kann ein Ventilstift die Ventilkammer koaxial
durchragen und von einer durch die rohrartig ausgebildete Kolbenstange
hindurchgeführte,
manuell verschiebbare Betätigungsstange
in Öffnungsrichtung
des Verbindungsventils beaufschlagbar sein.
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Ist
an der Ventilöffnung
ein Ventilsitz angeordnet, gegen den ein Schließglied vom Druck in der ersten
Zylinderkammer beaufschlagt ist, so wird eine hohe Dichtwirkung
des geschlossenen Verbindungsventils erreicht.
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Zum
sicheren Bewegen des Schließglieds
in seine Schließstellung
kann zusätzlich
das Schließglied
von einer Federkraft gegen den Ventilsitz beaufschlagt sein.
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Eine
besonders einfache besonders bauteilarme sowie montagefreundliche
Ausgestaltung des Verbindungsventils besteht darin, daß die Ventilöffnung einen
sich zur ersten Zylinderkammer hin erweiternden Querschnitt aufweist
und von dem Ventilstift durchragt wird sowie der Ventilstift im
Bereich der Ventilkammer einen geringeren Querschnitt als die Ventilkammer
und in dem durch die Ventilöffnung
aus der Ventilkammer herausragenden Bereich einen annähernd dem
geringsten Querschnitt der Ventilöffnung entsprechenden Querschnitt
aufweist, wobei der aus der Ventilkammer herausragende Bereich des
Ventilstifts von einem Dichtring umschlossen ist, der axial an der
Erweiterung der Ventilöffnung
und radial an dem aus der Ventilkammer herausragenden Bereich des
Ventilstifts dicht anlegbar ist.
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Dabei
kann sich der Dichtring axial frei auf dem Ventilstift bewegen und
braucht nicht axial gesichert werden.
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Bei
einem Öffnen
des Verbindungsventils und axialen Bewegen des Ventilstifts in Richtung
zur ersten Zylinderkammer kann sich der Dichtring mit dem Ventilstift
bewegen, wobei immer ein ausreichender Überströmquerschnitt zwischen Ventilstift und
Dichtring freigegeben wird. Beim Schließen des Verbindungsventils
erfolgt eine Zwangsführung
des Dichtrings in seine an dem sich erweiternden Querschnitt der
Ventilöffnung
anliegenden Schließstellung.
Dabei wird der Dichtring von dem Druck in der ersten Zylinderkammer
gegen den Ventilsitz des Verbindungsventils beaufschlagt.
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Auch
der Ventilstift kann zusätzlich
von einer Federkraft in die Ventilkammer hinein beaufschlagt sein.
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Eine
Ausbildungsmöglichkeit
des sich erweiternden Querschnitts der Ventilöffnung besteht darin, daß die Ventilöffnung sich
konisch zur ersten Zylinderkammer hin erweitert.
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Ein
einfacherer Aufbau ergibt sich aber, wenn von der Ventilöffnung sich
eine konzentrische Ringfläche
radial nach außen
erstreckt, die einen Ventilsitz bildet, an den der Dichtring axial
dicht anlegbar ist.
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Der
Dichtring kann ein O-Ring sein oder einen Rechteckquerschnitt aufweisen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
Verstelleinrichtung im Querschnitt
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des Kolbenbereichs der Verstelleinrichtung nach 1
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3 eine
vergrößerte Darstellung
eines zweiten Ausführungsbeispiels
des Kolbenbereichs einer Verstelleinrichtung nach 1
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4 eine
vergrößerte Darstellung
eines dritten Ausführungsbeispiels
des Kolbenbereichs einer Verstelleinrichtung nach 1
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5 eine
vergrößerte Darstellung
eines vierten Ausführungsbeispiels
des Kolbenbereichs einer Verstelleinrichtung nach 1.
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Die
in den Figuren dargestellten Verstelleinrichtungen weisen eine Gasfeder
mit einem Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 axial
verschiebbar angeordnet ist, der den mit einem unter Druck stehenden Gas
gefüllten
Innenraum des Zylinders 1 in eine erste Zylinderkammer 3 und
eine zweite Zylinderkammer 4 unterteilt. Auf der Seite
der ersten Zylinderkammer 3 ist der Zylinder 1 an
seinem Ende geschlossen. Durch die zweite Zylinderkammer 3 ist
eine mit ihrem einen Ende fest mit dem Kolben 2 verbundene
Kolbenstange 5 koaxial hindurch und mittels einer Dicht- und
Führungseinheit 6 abgedichtet
aus dem Zylinder 1 herausgeführt.
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Der
Kolben 2 besteht aus einem mit der Kolbenstange 5 fest
verbundenen Kolbenkern 7 aus Aluminium und einem Ventilteil 8,
das als Kunststoffspritzgußteil
ausgebildet ist. Der Kolbenkern 7 weist einen zur ersten
Zylinderkammer 3 gerichteten Tragbereich 9 mit
einer radial umlaufenden zylindrischen Mantelfläche 10 auf, die an
ihrer der zweiten Zylinderkammer 4 zugewandten Seite an
einer sich radial nach außen
erstreckenden ringartigen Abstützschulter 11 endet.
Auf den Tragbereich 9 ist zunächst eine erste Abstützscheibe 12 bis
zur axialen Anlage an der Abstützschulter 11 aufgeschoben.
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Danach
ist das ringartig ausgebildete Ventilteil 8 mit seiner
koaxialen zylindrischen Durchgangsöffnung und anschließend eine
zweite Abstützscheibe 13 auf
die zylindrische Mantelfläche
des Tragbereichs 9 aufgeschoben. Dabei befindet sich die
zweite Abstützscheibe 13 nahe
dem zur ersten Zylinderkammer 3 gerichteten freien Ende
des Tragbereichs 9.
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Durch
plastische Verformung des freien Endes des Tragbereichs 9 ist
ein radial umlaufender Axialanschlag 14 erzeugt, an dem
das Ventilteil 8 mit seiner der ersten Zylinderkammer 3 zugewandten Stirnseite
abgestützt
ist.
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An
dem zur ersten Abstützscheibe 12 gerichteten
Ende des Ventilteils 8 ist eine Ringnut 15 ausgebildet,
die zur Durchgangsöffnung
des Ventilteils 8 und zur ersten Abstützscheibe 12 nach
außen
mündet
und in der ein erster O-Ring 16 angeordnet ist.
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Durch
den O-Ring 16 ist das Ventilteil 8 dicht auf dem
Tragbereich 9 angeordnet. An der äußeren radial umlaufenden Mantelfläche des
Ventilteils 8 ist eine radial umlaufende Nut 17 mit
größerer axialer Breite
als radialer Tiefe ausgebildet, die zur zweiten Abstützscheibe 13 hin
offen ist und an dem zur zweiten Zylinderkammer 4 gerichteten
Ende durch eine Nutseitenwand 18 begrenzt ist.
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In
der Nut 17 ist ein zweiter O-Ring 19 angeordnet,
der an der Innenwand des Zylinders 1 in Anlage ist.
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In
dem der zweiten Abstützscheibe 13 näheren Bereich
sind im Nutgrund der Nut 17 axiale Unterströmschlitze 20 ausgebildet,
die axial zur zweiten Abstützscheibe 13 nach außen münden und über Durchgangsöffnungen 21 in
der zweiten Abstützscheibe 13 mit
der ersten Zylinderkammer 3 in Verbindung stehen.
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Durch
die geringere axiale Erstreckung des zweiten O-Rings 19 als
der Nut 17 kann sich der O-Ring 19 axial in der
Nut 17 bewegen.
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Bei
einer Einschubbelastung der Kolbenstange 5 legt sich der
O-Ring 19 an der Nutseitenwand 18 an und sperrt
einen Durchgang von der ersten Zylinderkammer 3 zur zweiten
Zylinderkammer 4.
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Ist
keine oder nur eine geringe Einschubbelastung der Kolbenstange 5 vorhanden,
so kann der Gasdruck im Zylinder 1 aufgrund der größeren Wirkfläche des
Kolbens 2 auf der Seite der ersten Zylinderkammer 3 gegenüber der
Wirkfläche
des Kolbens 2 auf der Seite der zweiten Zylinderkammer 4 den Kolben 2 und
die Kolbenstange 5 in Ausschubrichtung bewegen.
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Dabei
bewegt sich auch der ein Schließglied eines
Ventils 24 bildende O-Ring 19 durch Mitnahme von
der Scheibe 13 axial zur zweiten Abstützscheibe 13 hin,
so daß Gas
von der zweiten Zylinderkammer 4 an der äußeren Mantelfläche des
Ventilteils 8 vorbei in die Nut 17 und durch die
Unterströmschlitze 20 und
Durchgangsöffnungen 21 in
die erste Zylinderkammer 3 strömen kann.
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In
dem Kolbenkern 7 ist eine koaxiale zylindrische Ventilkammer 22 eines
Verbindungsventils 23 ausgebildet, in der ein Ventilstift 25, 25' axial bewegbar
angeordnet ist, der in seinem in der Ventilkammer 22 befindlichen
Bereich 26 einen geringeren Querschnitt als die Ventilkammer 22 aufweist.
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Mit
seinem der zweiten Zylinderkammer 4 zugewandten Endbereich
ragt der Ventilstift 25, 25' durch eine Dichtung 27 abgedichtet
in eine durchgehende Koaxialbohrung 28 der rohrartig ausgebildeten
Kolbenstange 5.
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In
der Koaxialbohrung 28 ist eine manuell verschiebbare Betätigungsstange 29 angeordnet,
die mit ihrem einen Ende zur manuellen Beaufschlagung nach außen ragt.
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Mit
ihrem anderen Ende ist von der Betätigungsstange 29 der
Ventilstift 25, 25' in
Richtung zur ersten Zylinderkammer 3 verschiebbar beaufschlagbar.
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In
dem Kolbenkern 7 sind radiale Verbindungskanäle 30 ausgebildet, über die
die zweite Zylinderkammer 4 mit der Ventilkammer 22 verbunden ist.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 4 besitzt der Ventilstift 25 an
seinem zur ersten Zylinderkammer 3 gerichteten Ende eine
radiale Erweiterung 31, die radial in einen Endabschnitt 32 größeren Durchmessers
der Ventilkammer 22 ragt.
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Die
axiale Erstreckung des Endabschnitts 32 ist um ein geringes
Maß größer als
die axiale Erstreckung der Erweiterung 31.
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Der
Endabschnitt 32 der Ventilkammer 22 mündet an
einer Ventilöffnung 33 in
eine dazu koaxiale zylindrische Verbindungsöffnung 34, die zur
ersten Zylinderkammer 3 führt. Die Ventilöffnung 33 erweitert
sich konisch in die Verbindungsöffnung 34 und
bildet einen Ventilsitz 35 für ein in der Verbindungsöffnung 34 axial
verschiebbar geführtes Schließglied 36.
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Das
Schließglied 36 ist
dabei entweder mit seiner zylindrischen Mantelfläche unmittelbar in der Verbindungsöffnung 36 geführt (1, 2,4) oder
weist eine Führungshülse 37 mit
einem Axialkanal 40 auf, mittels derer eine axiale Führung in
der Ventilöffnung 34 erfolgt
(3).
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An
dem in die erste Zylinderkammer 3 mündenden Ende ist ein Abstützteil 38 in
die Verbindungsöffnung 34 eingesetzt,
an dem eine Schraubendruckfeder 39 mit ihrem einen Ende
abgestützt ist,
die mit ihrem anderen Ende an dem Schließglied 36 bzw. der
Führungshülse 37 in
Anlage ist und das Schließglied 36 mit
einer Federkraft gegen den Ventilsitz 35 beaufschlagt.
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Die
axiale Abstützung
des Abstützteils 38 an dem
Kolbenkern 7 erfolgt an einem radial umlaufenden zweiten
Axialanschlag 41, der gemeinsam mit dem ersten Axialanschlag 14 durch
die plastische Verformung des freien Endes des Tragbereichs 9 erzeugt
wurde.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 mündet
die Ventilkammer 22 an einer Ventilöffnung 33' in eine Zylinderstufe 42 größeren Durchmessers als
die Ventilkammer 22, die wiederum über eine Verbindungsöffnung 34 noch
größeren Durchmessers mit
der ersten Zylinderkammer 3 verbunden ist.
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Dabei
ist an dem Übergang
von der Ventilöffnung 33' in die Zylinderstufe 42 eine
konzentrische sich radial erstreckende Ringfläche 43 vorhanden, die
einen Ventilsitz des Verbindungsventils 23 bildet.
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Der
Ventilstift 25' weist
an seinem durch die Ventilöffnung 34 aus
der Ventilkammer 22 herausragenden Bereich 44 einen
annähernd
dem Querschnitt der Zylinderstufe 42 entsprechenden Querschnitt
auf und ist von einem das Schließglied des Verbindungsventils 23 bildenden
dritten O-Ring 45 umschlossen, der in der dargestellten
Schließposition
axial an der Ringfläche 43 und
radial an dem Bereich 44 des Ventilstifts 25' in Anlage ist.
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Eine
Ringschulter 56 des Ventilstifts 25' gelangt in der dargestellten Schließposition
zur Anlage an einer Ringwand 47, die an dem Übergang
von der Zylinderstufe 42 in die Verbindungsöffnung 34 gebildet
ist.
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An
der Ringschulter 46 liegt eine in der Verbindungsöffnung 34 angeordnete
Schraubendruckfeder 48 mit ihrem einen Ende an, die mit
ihrem anderen Ende an einem Abstützteil 38 abgestützt ist
und den Ventilstift 25' mit
einer Federkraft in die Ventilkammer 22 hinein beaufschlagt.
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Die
axiale Abstützung
des Abstützteils 38 an dem
Kolbenkern 7 erfolgt an einem radial umlaufenden zweiten
Axialanschlag 41, der gemeinsam mit dem ersten Axialanschlag 14 durch
die plastische Verformung des freien Endes des Tragbereichs 9 erzeugt
ist.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der 4 und 5 ist zusätzlich in der Nut 17 ein
unterströmbarer
Rechteckring 49 angeordnet, der an der Innenwand des Zylinders 1 verschiebbar
geführt
ist und über
den sich der zweite O-Ring 19 in der Offenposition des
Ventils 24 an der zweiten Abstützscheibe 13 axial
abstützt.
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- 1
- Zylinder
- 2
- Kolben
- 3
- erste
Zylinderkammer
- 4
- zweite
Zylinderkammer
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Dicht-
und Führungseinheit
- 7
- Kolbenkern
- 8
- Ventilsitz
- 9
- Tragbereich
- 10
- zylindrische
Mantelfläche
- 11
- Abstützschulter
- 12
- erste
Abstützscheibe
- 13
- zweite
Abstützscheibe
- 14
- Axialanschlag
- 15
- Ringnut
- 16
- erster
O-Ring
- 17
- Nut
- 18
- Nutseitenwand
- 19
- zweiter
O-Ring
- 20
- Unterströmschlitze
- 21
- Durchgangsöffnungen
- 22
- Ventilkammer
- 23
- Verbindungsventil
- 24
- Ventil
- 25
- Ventilstift
- 25'
- Ventilstift
- 26
- Bereich
- 27
- Dichtung
- 28
- Koaxialbohrung
- 29
- Betätigungsstange
- 30
- Verbindungskanäle
- 31
- Erweiterung
- 32
- Endabschnitt
- 33
- Ventilöffnung
- 33'
- Ventilöffnung
- 34
- Verbindungsöffnung
- 35
- Ventilsitz
- 36
- Schließglied
- 37
- Führungshülse
- 38
- Abstützeinheit
- 39
- Schraubendruckfeder
- 40
- Axialkanal
- 41
- zweiter
Axialanschlag
- 42
- Zylinderstufe
- 43
- Ringfläche
- 44
- Bereich
- 45
- dritter
O-Ring
- 46
- Ringschulter
- 47
- Ringwand
- 48
- Schraubendruckfeder
- 49
- Rechteckring