-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben-Zylinder-Einheit, mit einem Zylinder, dessen ein Fluid enthaltender Innenraum von einem Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, mit einer an dem Kolben fest angeordneten Kolbenstange, die durch die zweite Arbeitskammer geführt ist und abgedichtet aus dem Zylinder herausragt, mit einem den Kolben oder die Kolbenstange in Einschubrichtung bis in seine Einschubposition kraftbeaufschlagenden Federelement und mit einer ersten Strömungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer, die bei einer Ausschubbewegung des Kolbens durch eine Handkraft einen größeren Durchtrittsquerschnitt als bei einer Einschubbewegung des Kolbens durch das Federelement aufweist.
-
Bei derartigen Kolben-Zylinder-Einheiten ist die Kolbenstange durch eine äußere Kraftbeaufschlagung entgegen der Kraft des Federelements aus seiner eingeschobenen Position in eine ausgeschobene Position ziehbar. Nach Beendigung der äußeren Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange soll die Kolbenstange durch die Kraft des Federelements mit gedämpfter Geschwindigkeit wieder in seine eingeschobene Position bewegt werden.
-
Ist dabei die Dämpfung gering, bewegt sich die Kolbenstange unmittelbar nach Beendigung der äußeren Kraftbeaufschlagung sofort und relativ schnell wieder in ihre eingeschobene Position.
-
Ist dabei die Dämpfung aber zu groß, dauert es lange bis die Kolbenstange wieder in ihre eingeschobene Position gefahren ist. Soll diese Einschubbewegung durch Beaufschlagung mit einer äußeren Zusatzkraft in Einschubrichtung erhöht werden, nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit in Einschubrichtung auch die Dämpfkraft stark zu.
-
Aus der
DE 697 17 602 T2 eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, bei der ein Gasdruck im Zylinder auf die Kolbenstange wirkt und diese mit dem Kolben in eine Auswärtsrichtung verschiebt. Erst, nachdem sich der Kolben bereits um einen bestimmten Weg in Auswärtsrichtung bewegt hat, kommt er mit einem Dämpfungskolben in Kontakt, um im weiteren die Bewegung zu Dämpfen. Die Rückwärtsbewegung der Kolbenstange erfolgt durch Aufbringen einer manuellen Schließkraft auf die Gasfeder.
-
Aus der
DE 27 34 276 A1 sowie der
DE 31 34 536 A1 ist ein Klappenaufsteller mit einer Gasfeder bekannt, bei der eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange durch deren Gasdruck- bzw. Flüssigkeitsdruckbeaufschlagung in Ausfahrrichtung und deren Einfahrbewegung durch Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange durch eine Bedienungsperson erfolgt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kolben-Zylinder-Einheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl ein selbsttätiges langsames Bewegen als auch bei Bedarf ein komfortables schnelles Bewegen der Kolbenstange aus ihrer ausgeschobenen in ihre eingeschobene Position ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer durch eine zweite Strömungsverbindung verbunden ist, die bei einer zusätzlich zur Kraft des Federelements die Kolbenstange in Einschubrichtung beaufschlagenden manuellen Einschubkraft einen größeren Durchtrittsquerschnitt aufweist, als bei Nichtbeaufschlagung in Einschubrichtung durch die zusätzliche manuelle Einschubkraft
-
Durch diese Ausbildung bewegt sich bei Nichtbeaufschlagung mit der zusätzlichen Kraft die Kolbenstange mit geringer Geschwindigkeit aus ihrer ausgeschobenen Position in ihre eingeschobene Position. Soll die Kolbenstange aber schnell aus der ausgeschobenen in die eingeschobene Position bewegt werden, so braucht nur eine Beaufschlagung der Kolbenstange mit der zusätzlichen Kraft erfolgen, wobei aber durch den nun zur Verfügung stehenden größeren Durchtrittsquerschnitt keine ansteigende Dämpfkraft entgegen wirkt.
-
Ein geringes Bauraumerfordernis ist dabei vorhanden, wenn die zweite Strömungsverbindung im Kolben ausgebildet und der Querschnitt einer Verbindung der zweiten Strömungsverbindung mit der zweiten Arbeitskammer von einen federbelasteten Schließglied teilverschließbar ist.
-
Dabei kann die Kolbenstange in Doppelfunktion als Führungselement nutzend das Schließglied auf der Seite der zweiten Arbeitskammer auf der Kolbenstange verschiebbar geführt angeordnet sein.
-
Mit einfachem Aufbau und kostengünstig herstellbar ist das Schließglied eine mit einer Koaxialbohrung auf der Kolbenstange verschiebbare Scheibe geringeren Außendurchmessers als des Durchmessers des Innenraums des Zylinders, die mit ihrer dem Kolben zugewandten Stirnseite gegen die der Scheibe zugewandte Stirnseite des Kolbens federbeaufschlagt ist, wobei die Mündung der zweiten Strömungsverbindung in die zweite Arbeitskammer von der Scheibe abdeckbar ist.
-
Der erhöhte Druck in der ersten Arbeitskammer bei zusätzlicher Kraftbeaufschlagung der Kolbenstange wirkt über eine zweite Strömungsverbindung auf die Scheibe und hebt diese von der Mündung der zweiten Strömungsverbindung in die zweite Arbeitskammer ab, so daß Fluid ohne wesentlichen Widerstand aus der ersten in die zweite Arbeitskammer strömen kann und damit eine Erhöhung der Dämpfkraft zumindest weitgehend vermieden wird.
-
Ist dabei der Kolben über das Schließglied durch das Federelement in Einschubrichtung kraftbeaufschlagt, so erfüllt das Federelement eine Doppelfunktion sowohl zum selbsttätigen Bewegungsantrieb des Kolbens in die eingeschobene Position als auch zur Federbelastung des Schließglieds.
-
Das Federelement ist gegen Beschädigung geschützt, wenn das Federelement eine in der zweiten Arbeitskammer angeordnete, an dem Zylinder abgestützte Druckfeder ist.
-
Dabei kann die Druckfeder eine kostengünstige die Kolbenstange mit radialem Spiel umschließende Schraubendruckfeder sein.
-
Ein bei Ausschubbewegung des Kolbens größerer Durchtrittsquerschnitt der ersten Strömungsverbindung als bei der Einschubbewegung des Kolbens wird auf einfache und bauraumsparende Weise dadurch erreicht, daß der einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des Innenraums des Zylinders aufweisende Kolben an seiner zylindrischen Mantelfläche eine radial umlaufende Ringnut aufweist, in der ein Dichtring geringerer axialer Erstreckung als die Ringnut angeordnet ist, die an der Innenwand des Innenraums des Zylinders in dichtender Anlage ist, wobei die Ringnut einen geringeren Durchmesser an ihrem Boden aufweist, als dem Innendurchmesser des Dichtrings und wobei die Ringnut in ihrem Ringraum zwischen ihrem Boden und dem Dichtring über ein oder mehrere Durchlässe im Kolben mit der ersten Arbeitskammer verbunden ist.
-
Die zweite Strömungsverbindung führt dabei vorzugsweise von der ersten Arbeitskammer zum Ringraum.
-
Der Innenraum des Zylinders kann weitgehend mit einer Dämpfungsflüssigkeit und der Rest des Innenraums mit einem Gas gefüllt sein.
-
Dadurch kann das Volumen der Kolbenstange beim Einschieben der Kolbenstange durch Kompression des Gases kompensiert werden.
-
Dieselbe Funktion kann dadurch erfüllt werden, daß an dem der Kolbenstange entfernten Ende des Zylinders ein mit einem Gas gefüllter Gasraum durch einen axial verschiebbaren Trennkolben von der ersten Arbeitskammer abgetrennt ist und die erste und zweite Arbeitskammer mit einer Dämpfflüssigkeit gefüllt sind.
-
Um in einem bestimmten Bereich des Einschubweges bei dem selbsttätigen Einfahren der Kolbenstange ohne Beaufschlagung mit der zusätzlichen Einschubkraft eine schnellere Einschubbewegung zu erhalten, kann in einem Bereich des Einschubwegs des Kolbens in der Innenwand des Zylinders eine sich axial erstreckende Dämpfungsnut ausgebildet sein.
-
Zur Befestigung der Kolben-Zylinder-Einheit an zu verstellenden Elementen kann an dem der Kolbenstange entgegengesetzten Ende des Zylinders ein erstes Befestigungselement und an dem freien Ende der Kolbenstange ein zweites Befestigungselement angeordnet sein.
-
Dabei kann an einem feststehenden ersten Bauteil ein zweites Bauteil um eine Schwenkachse schwenkbar angelenkt sein, wobei sich zur Schwenkachse rechtwinklig erstreckend die Kolben-Zylinder-Einheit mit dem erstem oder zweiten Befestigungselement in einem Abstand zur Schwenkachse an dem ersten Bauteil angelenkt ist und mit dem zweiten oder ersten Befestigungselement in einem Abstand zur Schwenkachse an dem zweiten Bauteil angelenkt ist.
-
Ist das erste Bauteil eine Schrankwand und das zweite Bauteil eine Tür eines Schranks, so wird durch manuelles Öffnen der Tür die Kolbenstange aus der eingeschobenen Position in die ausgeschobene Position bewegt. Nach Loslassen der Tür fährt die Kolbenstange unter der Wirkung der Kraft des Federelements wieder in ihre eingeschobene Position. Da bei dieser selbsttätigen Einschubbewegung Fluid nur über die erste Strömungsverbindung von der ersten in die zweite Arbeitskammer strömen kann, erfolgt diese Einschubbewegung langsam und gedämpft. Ein Benutzer des Schranks hat somit ausreichend Zeit um Gegenstände in den Schrank zu legen oder dem Schrank zu entnehmen.
-
Möchte der Benutzer aber die Tür schnell in die Schließstellung zurückführen, kann er die Tür manuell in Schließrichtung kraftbeaufschlagen, wodurch auch die Kolbenstange in Einschubrichtung von einer zusätzlichen Einschubkraft beaufschlagt wird. Dadurch erhöht sich der Druck in der ersten Arbeitskammer erheblich und öffnet die zweite Strömungsverbindung. Damit steht ein größerer Durchtrittsquerschnitt für das Strömen von Fluid aus der ersten in die zweite Arbeitskammer zur Verfügung, so daß der Benutzer die Tür ohne wesentliche Zunahme der Dämpfkraft schnell schließen kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
1 eine Kolben-Zylinder-Einheit im Längsschnitt
-
2 eine Seitenansicht des Kolbenbereichs der Kolben-Zylinder-Einheit nach 1 ohne Beaufschlagung der Kolbenstange mit einer Zusatzkraft
-
3 eine Seitenansicht des Kolbenbereichs der Kolben-Zylinder-Einheit nach 1 mit Beaufschlagung der Kolbenstange mit einer Zusatzkraft.
-
Die in den Figuren dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit weist einen Zylinder 1 auf, der einseitig durch einen Boden 2 geschlossen ist. Der Innenraum des Zylinders 1 ist durch einen Kolben 3 in eine erste Arbeitskammer 4 und eine zweite Arbeitskammer 5 unterteilt. An der dem Boden abgewandten Seite weist der Kolben 3 eine Kolbenstange 6 auf, die durch die zweite Arbeitskammer 5 und durch eine das dem Boden entgegengesetzte Ende des Zylinders 1 verschließende Führungs- und Dichteinheit 7 aus dem Zylinder 1 nach außen geführt.
-
Der Kolben 3 weist einen geringfügig geringeren Außendurchmesser auf, als es der Innendurchmesser des Innenraums des Zylinders 1 ist.
-
In dem dem Boden 2 nahen Endbereich des Innenraums des Zylinders 1 ist ein Trennkolben 8 axial verschiebbar angeordnet, der einen mit einem unter leichtem Vordruck stehenden Gas gefüllten Gasraum 9 von der ersten Arbeitskammer 4 abtrennt.
-
Die erste Arbeitskammer 4 und die zweite Arbeitskammer 5 sind mit einem Hydrauliköl gefüllt.
-
Der dem Kolben 3 nahe Endbereich der Kolbenstange 6 weist einen reduzierten Durchmesser auf und bildet eine Führung 10 für eine Scheibe 11 geringeren Außendurchmessers als dem Innendurchmesser des Innenraums des Zylinders 1. Aus dieser Führung 10 ist die Scheibe 11 axial verschiebbar geführt.
-
Eine in der zweiten Arbeitskammer 5 angeordnete, zur Kolbenstange 6 sowie zur Innenwand der zweiten Arbeitskammer Spiel aufweisende Schraubendruckfeder 12 ist mit ihrem dem Kolben 3 abgewandten Ende an einer radial umlaufenden Sicke 13 des Zylinders 1 abgestützt und beaufschlagt mit ihrem anderen Ende die Scheibe 11 gegen den Kolben 3 sowie über die Scheibe 11 auch den Kolben 3 in Richtung auf das bodenseitige Ende des Zylinders 3. Eine Abstützung der Schraubendruckfeder 12 könnte auch an einer in den Zylinder 1 eingesickten Scheibe erfolgen.
-
In der zylindrischen Mantelfläche des Kolbens 3 ist eine radial umlaufende Ringnut 14 ausgebildet, in der ein Dichtring 15 geringerer axialer Erstreckung als die Ringnut 14 angeordnet ist. Der Dichtring 15 liegt mit seiner äußeren radial umlaufenden Fläche dichtend an der Innenwand des Innenraums des Zylinders an.
-
Die Ringnut 14 weist an ihrem Boden 16 einen geringeren Durchmesser auf als dem Innendurchmesser des Dichtrings 15, sodaß zwischen dem Boden der Ringnut 14 und dem Dichtring 15 ein Ringraum 17 gebildet ist.
-
Die der ersten Arbeitskammer 4 zugewandte erste Seitenwand 18 der Ringnut 14 weist radial umlaufend ein Sternprofil auf, das sich radial tiefer erstreckt als der Dichtring 15, so daß der Ringraum 17 immer über Durchlässe 20 mit der ersten Arbeitskammer 4 verbunden ist.
-
In der der zweiten Arbeitskammer 5 zugewandten zweiten Seitenwand 19 der Ringnut 14 sind zweite Strömungsverbindungen 21 ausgebildet, durch die der Ringraum 17 mit der zweiten Arbeitskammer 5 und verbindbar ist.
-
Bei Anlage der dem Kolben 3 zugewandten Stirnseite 23 der Scheibe 11 an der der zweiten Arbeitskammer 5 zugewandten Stirnseite 22 des Kolbens 3 ist die Mündung der zweiten Strömungsverbindung 21 in die zweite Arbeitskammer 5 von der Scheibe 11 abgedeckt und damit zumindest weitgehend verschlossen.
-
Der Zylinder 1 weist an seinem bodenseitigen Ende ein erstes Befestigungselement 24 auf. An dem freien Ende der Kolbenstange 6 ist ein nicht dargestelltes zweites Befestigungselement angeordnet.
-
Mit dem ersten Befestigungselement 24 ist die Kolben-Zylinder-Einheit an einer Schrankwand eines Schranks anlenkbar, während das zweite Befestigungselement an einer an die Schrankwand um eine Schwenkachse schwenkbar angelenkte Tür des Schranks anlenkbar ist.
-
Bei geschlossener Tür ist die Kolbenstange 6 durch die Beaufschlagung des Kolbens 3 von der Schraubendruckfeder 12 in seiner Einschubposition gehalten und somit auch die Tür in ihrer Schließstellung fixiert.
-
Wird die Tür durch eine Handkraft geöffnet, so wird dabei auch die Kolbenstange 6 entgegen der den Kolben 3 beaufschlagenden Schraubendruckfeder 12 ausgefahren. Durch die Reibung zwischen dem Dichtring 15 und der Innenwand des Innenraums des Zylinders 1 bewegt sich der Dichtring 15 relativ zum Zylinder 1 und kommt dabei an der ersten Seitenwand 18 in Anlage. Dadurch kann Hydrauliköl aus der zweiten Arbeitskammer 5 die zweite Seitenwand 19 überströmen und zum Ringraum 17 sowie von dort über die Durchlässe 20 zur ersten Arbeitskammer 4 gelangen. Durch diese erste Strömungsverbindung kann das Hydrauliköl mit geringem Widerstand strömen, so daß die Tür leicht zu öffnen ist.
-
Wird die geöffnete Tür nicht mehr von der Handkraft in Öffnungsrichtung beaufschlagt, verschiebt die Schraubendruckfeder 12 den Kolben wieder in seine Einschubposition, wobei über die Kolbenstange 6 auch die Tür in ihre Schließposition bewegt wird. Der Dichtring 15 bewegt sich dabei zur Anlage an der zweiten Seitenwand 19 und verhindert ein Überströmen der zweiten Seitenwand 19. Da dabei von der Schraubendruckfeder 12 die Scheibe 11 in Anlage an dem Kolben 3 gehalten wird, sind die zweiten Strömungsverbindungen 21 zumindest weitgehend verschlossen, so daß Hydrauliköl von der ersten Arbeitskammer 4 nur über die Durchlässe 20, den Ringraum 17 und die zweiten Strömungsverbindungen 21 sowie einen zwischen der ersten Seitenwand 18 und der zweiten Seitenwand 19 gebildeten radialen Drosselspalt 25 zur zweiten Arbeitskammer 5 gelangen. Dadurch ist die Einfahrbewegung der Kolbenstange 6 und die Schließbewegung der Tür relativ langsam.
-
Im Endbereich des Einschubweges des Kolbens 3 ist in der Innenwand des Zylinders 1 eine sich axial erstreckende Dämpfungsnut 26 ausgebildet, so daß in diesem Bereich die Einschubbewegung beschleunigt erfolgen kann, was zu einem sicheren Schließen der Tür führt.
-
Soll die Tür schneller wieder geschlossen werden, kann die Tür in Schließrichtung manuell mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt werden. Dadurch baut sich in der ersten Arbeitskammer 4 ein erhöhter Druck auf, der über die Durchlässe 20, den Ringraum 17, und die zweiten Strömungsverbindungen 21 auch auf die Scheibe 11 einwirkt und diese von dem Kolben 3 abhebt. Dadurch vergrößert sich der Spalt zwischen der ersten Seitenwand 18 und der zweiten Seitenwand 19 derart, daß er keine Drosselwirkung mehr hat. Das Hydrauliköl kann nun durch einen großen Durchtrittsquerschnitt von der ersten Arbeitskammer 4 in die zweite Arbeitskammer 5 strömen und die Tür ohne wesentlichen Widerstand in ihre Schließposition gebracht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Zylinder
- 2
- Boden
- 3
- Kolben
- 4
- erste Arbeitskammer
- 5
- zweite Arbeitskammer
- 6
- Kolbenstange
- 7
- Führungs- und Dichteinheit
- 8
- Trennkolben
- 9
- Gasraum
- 10
- Führung
- 11
- Scheibe
- 12
- Schraubendruckfeder
- 13
- Sicke
- 14
- Ringnut
- 15
- Dichtring
- 16
- Boden
- 17
- Ringraum
- 18
- erste Seitenwand
- 19
- zweite Seitenwand
- 20
- Durchlässe
- 21
- zweite Strömungsverbindungen
- 22
- Stirnseite
- 23
- Stirnseite
- 24
- erstes Befestigungselement
- 25
- Drosselspalt
- 26
- Dämpfungsnut
