DE19820404B4

DE19820404B4 - Blockierbares Kolben-Zylinderaggregat

Info

Publication number: DE19820404B4
Application number: DE19820404A
Authority: DE
Inventors: Marco Gehlen; Rolf Dipl.-Ing. Mintgen (Fh); Dirk Dipl.-Ing. Rennecke (FH); Andreas Dipl.-Ing. Ritter; Wolfgang Dipl.-Ing. Rothe
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: DE19820404A1

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend einen Zylinder, der von einem Kolben an einer Kolbenstange in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen eine Fluidenverbindung vorliegt, die mittels einer Ventileinrichtung blockierbar ist, wobei die Ventileinrichtung mindestens zwei in Reihe angeordnete Einzelventile mit jeweils einer Ventilein- und abströmseite aufweist, die in Folge öffnen, wobei im Strömungsweg zwischen den Einzelventilen eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, die eine Druckreduzierung zwischen der Ventilabströmseite des ersten Einzelventils zur Ventileinströmseite des folgenden Ventils aufweist, wobei die Drosseleinrichtung mit zunehmendem Öffnungsgrad des ersten Einzelventils an Wirkung abnimmt und im selben Maß die Druckbeaufschlagung des folgenden Einzelventils an der Ventileinströmseite zunimmt, wobei die Ventileinrichtung zwei Durchströmungsrichtungen aufweist und jeweils blockierbar ausgeführt ist, wobei das erste Einzelventil einen Ventilschließkörper aufweist, der in Öffnungsrichtung an einer Haltefläche eines Schiebers anliegt, der wiederum mit einem zweiten Ventilschließkörper in Wirkverbindung steht, so daß eine Öffnungsbewegung des erstens Ventilschließkörpers auf den zweiten Ventilschließkörper übertragen wird, wobei...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 43 26 968 A1 ist ein Feststeller zum Feststellen relativ zueinander beweglicher Objekte bekannt. Derartige Feststeller werden u. a. bei Fahrzeugtüren oder Klappen eingesetzt, die einerseits leicht betätigbar sein sollen, aber auch sicher die auftretende Last tragen sollen. Ein Vorteil eines Feststellers nach der DE 43 26 968 A1 liegt darin, daß die Haltefunktion hubunabhängig möglich ist. Andere Aggregattypen erlauben eine Haltefunktion nur in einem bestimmten Öffnungsbereich der Fahrzeugtür oder Klappe oder nur in fest vorgegebenen Raststufen.
Ein Problem des stufenlos blockierbaren Aggregates liegt darin, daß wahrnehmbare Schaltgeräusche auftreten, die es in dieser Form bei bisherigen Ausführungsformen mit definierter Blockierstellung nicht gab und einen Komfortmangel darstellen.
Die DE 44 31 626 A1 offenbart einen Türfeststeller, der eine Vorrichtung aufweist, die beim Öffnen eines Ventils die dabei entstehenden Schaltgeräusche vermindern kann. Hierzu ist im Kolben eine keilförmige Nut angeordnet, die von einem Dichtungsring überfahren werden kann und ein kontinuierliches Anwachsen des Fluidenstroms ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinderaggregat derart weiterzubilden, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Geräuschprobleme gelöst sind, die aufgewendete Betätigungskraft möglichst konstant ist und eine komfortablere Bedienung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem dem Ventilring auf seiner Rückseite ein Federelement beigeordnet ist, dessen Federrate kleiner ist als die der Schließfeder.
Es wird eine gezielte Abstimmung des Staudruckes zwischen den Einzelventilen vorgenommen, damit keine Druckspitzen auftreten, die zu einer heftigen Ventilbewegung führen, die wiederum als Geräusche unangenehm hörbar sind.
Praktisch sind die Einzelventile auch mechanisch in Reihe angeordnet, da sie jeweils in dieselbe Richtung öffnen. Für das zweite Einzelventil kann man deshalb einen etwas verlängerten Dichtbereich ausgestalten, so daß die gesamte Ventileinrichtung nicht so längentoleranzempfindlich in ihrem Betriebsverhalten ist.
So besteht die vorteilhafte Möglichkeit, daß dem weiteren Einzelventil auf der Abströmseite eine Drosseleinrichtung nach geschaltet ist. Es findet ein kontrollierter Druckabbau statt, der eventuelle Geräusche minimiert, da wiederum kein plötzliches Öffnen des zweiten Einzelventils mit einer 0/1-Charakteristik vorliegt.
Des weiteren weist die Ventilhülse die wegabhängige wirksame Drosseleinrichtung auf, die von dem Ventilschließkörper angesteuert wird. Dabei ist die Drosseleinrichtung zwischen dem ersten und dem folgenden Schließventil durch mindestens eine Nut in der Ventilhülse ausgeführt. Es können mehrere Nuten unterschiedlicher Länge eingesetzt werden, so daß ein kontinuierlicher Druckabbau vollziehen kann.
Im Hinblick auf eine universelle Einsetzbarkeit des Kolben-Zylinderaggregats weist die Ventileinrichtung zwei Durchströmungsrichtungen auf und ist jeweils blockierbar ausgeführt. Man stelle sich ein Fahrzeug vor, dessen Heckklappe für eine herausragende Last stets geöffnet sein muß. Wegen der Blockierfunktion in beide Richtungen kann auf eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme verzichtet werden. Dabei wird auch das erste Schließventil für beide Durchströmungsrichtungen eingesetzt.
Um den Montageaufwand zu begrenzen, ist der Kolben als ein Rohrkörper ausgeführt, in dem mindestens einer der Schieber angeordnet ist, wobei an mindestens einem Ende des Rohrkörpers ein Deckel befestigt ist, so daß der Kolben eine vormontierbare Baueinheit darstellt. Der innerhalb des Rohrkörpers geführte Schieber ist keinen Querkräften aufgrund mechanischer Belastungen ausgesetzt, so daß eine reibungsarme Bewegung möglich ist.
Vorteilhafterweise ist der Ventilschließkörper des zweiten Schließventils als ein radial elastischer Ringkörper ausgeführt, der mit einer zylindrischen Ventilsitzfläche zusammen wirkt, wobei die Ventilsitzfläche für die geöffnete Schaltstellung einen anderen Durchmesser aufweist als die Ventilsitzfläche für die blockierte Schaltstellung. So ist der Ventilschließkörper axial schwimmend gelagert und wird in Abhängigkeit angreifender Kräfte zwischen den Ventilsitzflächen bewegt.
Um eine ungehinderte Bewegung des Schiebers zu gewährleisten, wird der Schieber des zweiten Schließventils innerhalb der Fluidenverbindung zwischen dem ersten und dem weiteren Schließventil bewegt, wodurch sich die Fluidenverbindung in ihrer Größe verändert, wobei die Fluidenverbindung mindestens eine Druckausgleichsverbindung aufweist, die von einem Rückschlagventil geschaltet wird.
So bildet der zweite Ventilschließkörper das Rückschlagventil für die Fluidenverbindung, indem über die axiale Beweglichkeit des Ventilschließkörpers eine Strömungsverbindung zwischen dem benachbarten Arbeitsraum und der Fluidenverbindung gesteuert wird. Folglich kann sich kein ungewollter Unterdruck in der Fluidenverbindung einstellen.
Ergänzend kann der Kolben einen Kolbenring aufweisen, der die beiden Arbeitsräume voneinander trennt, wobei der Kolbenring elastisch ausgeführt und in Querrichtung partiell verformbar ist, wodurch eine Staudruckverbindung zwischen der Fluidenverbindung und dem Arbeitsraum mit dem geringeren Momentandruck gesteuert wird. Somit kann auch ein Staudruck in der Fluidenverbindung zielgerichtet abgebaut werden, um die Schieberbewegung in Einfahrrichtung in die Fluidenverbindung nicht zu hemmen.
In konstruktiver Ausgestaltungung ist der Kolbenring in einer Kolbenringnut geführt, die im Bereich der Staudruckverbindungen Taschen aufweist, in die sich der Kolbenring bewegen kann. Der Kolbenring ist innerhalb der Kolbenringnut sicher geführt, wobei die Taschen die Verformung in Querrichtung begrenzen, damit abgedichtet wird und eine Materialermüdung ausgeschlossen ist.
Bei blockierbaren Kolben-Zylinderaggregaten sollte überlegt werden, welche Folgen damit verbunden sind, wenn sich die Blockierung beispielsweise bei einem Unglücksfall nicht überwinden läßt. Bei einer Fahrzeugheck- oder Frontklappe sind keine besonderen Gefahrenmomente zu berücksichtigen. Wird hingegen eine seitliche Tür mit einem erfindungsgemäßen Kolben-Zylinderaggregat ausgerüstet, so ist es von besonderem Vorteil, wenn der Kolben über mindestens ein Halteelement an der Kolbenstange befestigt ist, wobei sich das Halteelement bei einer Krafteinleitung oberhalb einer Normalbetriebskraft löst und die Blockierwirkung der Ventileinrichtung aufgehoben ist. Das Halteelement stellt somit eine Sollösestelle dar.
Es kann durchaus sinnvoll sein, wenn der Kolben von zwei Halteelementen an der Kolbenstange befestigt ist, wobei ein Halteelement ein größere maximale Haltekraft aufweist als das andere. So kann man vorsehen, daß das Halteelement, das in Öffnungsrichtung einer Tür die Blockierkräfte des Kolbens an der Kolbenstange aufnimmt, schwächer ausgelegt ist als das andere Halteelement, damit bei einem Unfall zwar mit nennenswertem Kraftaufwand eine Fahrzeugtür geöffnet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt ab einer definierten Hublage eine Dämpfungseinrichtung auf die Hubbewegung des Kolben-Zylinderaggregates einwirkt. Außerhalb des Aggregates sind keine Anschläge o. ä. mehr notwendig. Dabei wird die Dämpfung von einem mechanisch-hydraulischen Druckanschlag erzeugt wird.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die Dämpfeinrichtung die Geschwindigkeit der Hubbewegung drosselt, daß die während der Hubbewegung geöffneten Einzelventile die Schließposition einnehmen und damit das Kolben-Zylinderaggregat blockiert ist. Folglich wird nicht nur eine Dämpfung erreicht, sondern auch ohne Einsatz von teuerer Elektronik auf die Schaltstellung der Venile Einfluß genommen.
Um ein Zurückschnellen der Tür oder auch einer anderen Einrichtung zu verhindern weist der Druckanschlag eine Druckanschlagfeder auf, deren maximale Vorspannkraft kleiner ist als die zum Überwinden der Blockierung der Ventileinrichtung notwendigen Betätigungskraft.
Um eine möglichst präzise Dämpfkraft zu erreichen ist der Druckanschlag bis auf einen Dämpfquerschnitt mittels Dichtungen während des Dämpfbetriebes hydraulisch dicht ist.
Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Ventilring axial stauchfähig und radial elastisch ausgeführt ist, so daß die durch den Betriebsdruck bedingte axiale Stauchung des Ventilringes eine erhöhte radiale Vorspannung im Bereich der Dichtflächen vorliegt, wobei die maximale Vorspannung des Dichtringes durch die Gegenkraft einer Feder begrenzt ist. Die Reibkraft des Ventilringes wirkt der Betätigungskraft entgegen. Schwankungen in der Reibkraft stellen folglich auch Schwankungen in der Betätigungskraft dar. Der Betriebsdruck und die Reibkraft wirken ebenfalls in entgegengesetzte Richtungen, wobei ein erhöhter Betriebsdruck die Betätigungskraft unterstützt und anderseits die Dichtwirkung fördert. Der Betriebsdruck, die Reibkraft und die Dichtwirkung stehen in einem unmittelbaren Zusammenhang. Die maximale Reibkraft wird von der Feder beschränkt, da die Federkraft den Ventilring abstützt und damit dem Betriebsdruck entgegenwirkt. Durch den Einsatz von besonderen Gleitwerkstoffen, wie z. B. PTFE, kann auch ohne direkte radiale Vorspannmittel eine zuverlässige Abdichtung am Innen- und am Außendurchmesser des Ventilringes erreicht werden.
Im Hinblick auf eine besonders platzsparende Bauform weist das Federelement eine bogenförmige Raumform auf und stellt damit eine Art Tellerfeder dar. Damit sich zwischen dem Federelement und der Haltefläche des Schiebers keine Volumina einschließen können, ist das Federelement zumindest an einer Stelle mit einem Durchbruch, beispielswei se einem Schlitz versehen, so daß die Vorder- und Rückseite des Ventilringes miteinander verbunden sind.
Bei einer Ausführungsform sind mindestens zwei Ventilringe in Reihe angeordnet sind, die nur mit einem ihrer die Ringform bildenden Durchmesser abdichten und jeweils eine Ringfläche der Ventilringe vom Betriebsdruck beaufschlagt wird. Der vorliegende Spalt kann zusätzlich zur Kompensation von Wärmedehnungen verwendet werden.
Eine weitere Version zeichnet sich dadurch aus, daß der Ventilring an einer seiner dichtenden Flächen eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut aufweist. Dadurch entstehen unterschiedlich elastische Bereich im Ventilring. So weist die Nut in Relation zur Dicke des Ventilringes eine Breite auf, daß mindestens eine elastische Dichtlippe entsteht. Die Nut erweitert sich in Richtung der Dichtlippe(n). Der Betriebsdruck wirkt in Anströmrichtung auf eine der Dichtlippen und sorgt für eine entsprechende Vorspannung. Des weiteren wird die jenseits der Nut befindliche Dichtlippe bei einer Verschiebebewegung des Ventilringes aufgerichtet und spannt damit den gesamten Ventilring stärker vor.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Ventilring aus zwei Richtungen wechselweise angeströmt und druckbeaufschlagt wird.
Um eine richtungsunabhängige Montage des Ventilringes ausschließen zu können, ist der Ventilring spiegelbildlich ausgeführt.
Bei einer Ausführungsform weist der Ventilring in Anströmrichtung eine im wesentlichen konkave Oberflächenform auf, so daß am Ventilring in Richtung der abzudichtenden Flächen druckbeaufschlagbare Flächen vorliegen. Unabhängig oder Kombination dazu kann die Haltefläche am Schieber mindestens einen in Richtung der vom Ventilring zu dichtenden Flächen ausgerichteten Flächenbereich aufweist. Dieser Flächenbereich wirkt auf die Oberfläche des Ventilringes wie ein Spannkeil.
Unabhängig von den vielfältigen Querschnittsformen des Ventilringes kann der Ventilring mindestens eine umlaufende Nut aufweisen, die einen Freiraum definiert, der zur Kompensation von Wärmedehnungen dient.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Beispielhafte Einbausituation
2–5c Verschiedene Ausführungsvarianten der Erfindung im Schnitt
6 Kolben-Zylinderaggregat in Gesamtdarstellung
7 Einbausituation bei einer seitlichen Fahrzeugtür
8 Kolben-Zylinderaggregat mit einer Dämpfungseinrichtung
9–15 Verschiedene Ausführungsformen eines vorspannbaren Ventilringes
Die 1 zeigt stilisiert ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Fahrzeugheckklappe 3, die um eine quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtete Schwenkachse 5 beweglich angeordnet ist. Zur Unterstützung der Öffnungsbewegung ist zwischen einer Fahrzeugkarosserie und der Fahrzeugheckklappe ein Kolben-Zylinderaggregat 7 über Anschlußorgane 9; 11 beweglich angelenkt. Das Kolben-Zylinderaggregat umfaßt einen Zylinder 13 und eine darin axial beweglich Kolbenstange 15, wobei jeweils ein Bauteil an der Fahrzeugkarosserie und ein Bauteil an der Fahrzeugheckklappe angreift, so daß eine Bewegung der Fahrzeugheckklappe synchron mit einer Ein- oder Ausfahrbewegung der Kolbenstange abläuft. Der Einsatz des Kolben-Zylinderaggregates beschränkt sich nicht nur auf Fahrzeugheckklappen, sondern kann auf andere Anwendungen, z. B. Fahrzeugtüren, übertragen werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den 2a und 2b dargestellt, wobei sich die Darstellung auf den Teil des Kolben-Zylinderaggregats 7 beschränkt, der einen Kolben 17 an der Kolbenstange 15 aufweist.
Der Kolben 17 bildet das Gehäuse für eine Ventileinrichtung 19, die die stufenlose hydraulische Blockierung des Kolben-Zylinderaggregates 7 ermöglicht, indem eine Fluidenverbindung 21 zwischen den durch den Kolben mit dem Kolbenring 17b separierten Arbeitsräumen 23; 25 willkürlich geschaltet werden kann. Dazu verfügt die Ventileinrichtung über ein erstes Schließventil 27, das einen Ventilschließkörper 29 aufweist, der von einem Ventilring gebildet wird und in einer Ventilhülse 31, die einen Abschnitt des Kolbens bildet, axial beweglich gelagert ist. Dabei liegt der Ventilschließkörper an einer Haltefläche 33 eines Schiebers 35 an. Der Schieber ist auf einer Führungshülse 37 axial beweglich angeordnet und wird von einer Schließfeder 39 axial vorgespannt. Die Schließfeder wiederum stützt sich an einem Deckel 41 ab, der mit dem Kolben das Gehäuse bildet. Die Ventileinrichtung ist spiegelbildlich zum ersten Ventilschließkörper 29 aufgebaut, so daß eine Blockierfunktion für beide Durchströmungsrichtungen der Fluidenverbindung 21 möglich ist.
Die 2a zeigt die Ventileinrichtung in der Blockierstellung. Der Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 befindet sich im mittleren Teil der Ventilhülse 31 im Dichtflächenbereich 43. Ausgehend von dem Dichtflächenbereich schließt sich eine Drosseleinrichtung 45 auf einer Abströmseite des ersten Schließventils 27 an. Die Drosseleinrichtung besteht aus einer Anzahl von Nuten 45' unterschiedlicher Länge, um mit zunehmendem Verstellweg des Ventilschließkörpers 29 einen größeren Durchströmungsquerschnitt freizugeben. In der 3 ist der Rohrkörper 17a des Kolbens als Einzelteil dargestellt und läßt die Nuten 45' erkennen.
Die Ventileinrichtung 19 umfaßt zwei Schließventile 27; 47 bzw. 27; 47' die in Reihe angeordnet sind, wobei das zweite Schließventil 47; 47' erst dann öffnet, wenn das erste schon auf Durchlaß geschaltet ist. Auch das zweite Schließventil 47; 47' verfügt über einen Ventilschließkörper 49; 49', der als ein elastischer Ringkörper ausgeführt ist. Der elastische Ringkörper ist auf einer zylindrischen Ventilsitzfläche 51; 51' aufgespannt und kann sich einseitig an einem Flansch 53; 53' des Schiebers 35; 35' des zweiten Einzelventils 47; 47' abstützen.
Der zylindrischen Ventilsitzfläche 51; 51' ist eine weitere Ventilsitzfläche 55; 55' geringeren Durchmessers dem Flansch gegenüberliegend ausgeführt. Die weitere Ventilsitzfläche ist konisch ausgeformt, damit bei einer Axialbewegung aus Richtung des Flansches 53; 53' keine Absätze zu überwinden sind.
Auch dem zweiten Schließventil ist auf der Abströmseite eine Drosseleinrichtung nachgeschaltet, die aus Schlitzen 57; 57' im Rohrkörper 17a des Kolbens besteht. Damit soll verhindert werden, daß der volle Staudruck, der auf das erste Schließventil einwirkt, ungehindert über das zweite Schließventil 47; 47' strömen und Geräusche verursachen kann.
Bei der Ventileinrichtung 19 soll aus Gründen des Bedienungskomforts eine gestufte Ventilauslösekraft eingesetzt werden. Dazu sind an den beiden Schließventilen 27; 47; 47' unterschiedlich große druckbeaufschlagte Flächen vorgesehen. Bei dem ersten Schließventil 27 ist die druckbeaufschlagte Fläche dem Flächeninhalt des Ventilringes gleichzusetzen, im folgenden A_Ring genannt. Das zweite Schließventil 47; 47' verfügt über eine wesentliche größere druckbeaufschlagbare Fläche, die sich aus dem Kreisring des Schiebers 35; 35' mit dem Ventilschließkörper 49; 49' ergibt, im weiteren A_Schieber bezeichnet. Die Fläche A_Schieber ist deutlich größer, so daß die wirksamen Offenhaltungskräfte am zweiten Schließventil um ein Vielfaches höher sind als die Betätigungskräfte am ersten Schließventil, wobei die Betätigungskräfte nur einen kurzen Moment aufgebracht werden müssen und dann eine komfortable Benutzung vorliegt.
In der 2b wird eine Bewegung der Kolbenstange 15 in Pfeilrichtung nach links angenommen. Das Druckniveau im linken Arbeitsraum 23 wird zwangsläufig steigen. Durch Öffnungen 59' im linken Deckel 41' des Kolbens kann das Medium, in der Regel Öl, aus dem Arbeitsraum 23 in den Kolben einströmen und wirkt dabei auf den Schieber 35' des linken zweiten Schließventils 47' in Schließrichtung. Ein Anschlag 61' begrenzt die Einfahrbewegung des Schiebers im Kolben. An der dem Ventilring zugewandten Seite verfügt der Schieber 35' über Strömungsausnehmungen 63', die das Medium bis an den Ventilring gelangen läßt. Der Ventilring wird durch den Druck von der Ventilsitzfläche 51' geschoben, wodurch ein Spalt 65' frei gegeben wird, der das Medium auf den ersten Ventilschließkörper 29 treffen läßt. Es baut sich ein Staudruck an der Fläche A_Ring auf, der gegen die Kraft der Schließfeder 39 den Schieber 35 zusammen mit dem Ventilschließkörper 29 in Richtung des Arbeitsraum 25 bewegt. Sobald der erste Ventilschließkörper 29 seine Ausgangslage verläßt, kann über die durch Nuten 45' unterschiedlicher Länge gebildete Drosseleinrichtung Medium in die Fluidenverbindung 21 einströmen, wobei ein merklicher Druckunterschied aufgebaut wird, so daß der zweite Ventilschließkörper 49 mit einem geringeren Staudruck beaufschlagt wird.
Der Staudruck auf die Fläche A_Schieber innerhalb der Fluidenverbindung 21 bewegt den Schieber 35 weiter nach rechts, bis der zweite Ventilschließkörper 49 in den Bereich der weiteren Drosseleinrichtung gelangt, die von den Schlitzen 57 gebildet wird. Aufgrund der großen Fläche A_Schieber reicht auch ein geringerer Staudruck aus, um den Schieber während einer Kolbenstangenbewegung geöffnet zu halten, so daß die Betätigungskraft an der Klappe gering ist.
Sobald die Kolbenstange 15 relativ zum Zylinder 13 stillsteht, liegt auch kein Staudruck am ersten und zweiten Schließventil an. Es stellt sich ein Druckausgleich ein, der den Schieber 35 des zweiten Schließventils 47 aufgrund der Federkraft der Schließfeder 39 wieder in seine Ausgangslage bewegen läßt. Mit der Schieberbewegung in Richtung des Dichtflächenbereichs 43 des ersten Schließventils 27 wird der erste Ventilschließkörper 29 von der Haltefläche 33 des Schiebers 35 in den Dichtflächenbereich 43 verschoben, so daß das erste Schließventil 27 seine Blockierstellung einnimmt. Damit ist die gesamte Ventileinrichtung 19 blockiert.
Bei einer umgekehrter Kolbenstangenbewegung, bei der sich der Arbeitsraum 25 verkleinert, erfolgt die Einströmung in den Kolben 17 genau wie bereits beschrieben. Der Ventilring sitzt im Dichtflächenbereich 43 und fungiert auch für diese Durchströmungsrichtung als erster Ventilschließkörper. Abweichend liegt aber im linken zweiten Schließventil 47' noch der zuvor beschriebe Spalt 65' aufgrund der umgekehrten Einströmrichtung aus Arbeitsraum 23 vor, der jedoch schon bei einer geringen Durchströmung des ersten Schließventils 27 von dem Ventilschließkörper 49' des zweiten Schließventils 47' verschlossen wird und der zweite Ventilschließkörper 49 auf die Ventilsitzfläche 51' verschoben wird.
Die 4a und 4b zeigen eine Ventileinrichtung 19 mit dem Funktionsprinzip nach den 2a und 2b. So werden ebenfalls zwei Schließventile 27; 47 in Reihe angesteuert, wobei ein Staudruck auf unterschiedlich große druckbeaufschlagbare Flächen A_Schieber Und A_Ring trifft.
Ein Unterschied zu den 2a und 2b besteht darin, daß die Schieber 35; 35' direkt auf einem Zapfen der Kolbenstange 13 geführt sind. Des weiteren verfügt der Ventilschließkörper 49; 49' des jeweils zweiten Schließventils über eine einzige, aber verlängerte Ventilsitzfläche 51, so daß die Ventilschließkörper in radialer Richtung keine Deformierungen mehr unterzogen werden.
Ein grundsätzliches Problem bei Schiebern liegt immer dann vor, wenn diese in einen Hohlraum eingeschoben oder herausbewegt werden. Es sollte vermieden werden, daß ein Staudruck oder ein Unterdruck entsteht, der die Schieberbewegung hemmt. Deshalb verfügt die Ventileinrichtung 19 über ein Rückschlagventil 67; 67', das eine Druckausgleichsverbindung 69; 69' zu- oder abschaltet. Das Rückschlagventil wird von dem Kolbenring 17b des Kolbens gebildet, der die beiden Arbeitsräume 23; 25 hydraulisch trennt. Der Kolbenring ist innerhalb einer Kolbenringnut 71 geführt, wobei die Kolbenringnut Taschen 73; 73' aufweist, in die die Druckausgleichsverbindungen 69; 69' münden. Die Taschen sind in den Nutseitenwänden eingearbeitet, so daß der Kolbenring, der elastisch ausgeführt ist und bei entsprechend angreifenden Reibkräften zwischen dem Zylinder und dem Kolbenring in eine oder in die Taschen deformiert werden kann und damit eine der Druckausgleichsverbindungen 69; 69' öffnet oder verschließt.
Eine weitere Maßnahme, um keine Unterdrücke in der Fluidenverbindung 21 aufkommen zu lassen, ist darin zu sehen, daß die verlängerten Ventilsitzflächen 51; 51' des jeweils zweiten Schließventiles 47; 47' mindestens einen Einstich 75; 75' aufweisen, so daß dann, wenn der Ventilschließkörper 49; 49' mit dem Einstich 75; 75' in Überdekkung kommt, keine vollständige Dichtwirkung gegeben ist.
Die 4a zeigt die Ventileinrichtung 19 im Ruhezustand. In beiden Arbeitsräumen 23; 25 herrscht derselbe Betriebsdruck vor. Das erste Schließventil 27 ist geschlossen und auch die zweiten Schließventile 47; 47' lassen kein Medium passieren. Des weiteren liegt der Kolbenring 17b in Umfangsrichtung durchgängig gleichmäßig in der Kolbenringnut 71.
Gemäß 4b wird die Kolbenstange nach links in Richtung Arbeitsraum 23 bewegt, wodurch sich der Druck in diesem Arbeitsraum erhöht. Das unter Druck stehende Medium strömt über Öffnungen 59' im Deckel 41' in die Ventileinrichtung ein. Der linke Schieber 35' liegt aufgrund des wirksamen Staudrucks und der Federkraft der Schließfeder 39' mit seinem Anschlag 61' am Rohrkörper 17a des Kolbens an. Ein geringfügiger Leckstrom kann in eine Ventilschließkörpernut 77' eindringen und den Ventilschließkörper 49 an die Rückseite des Anschlages 61' anlegen. Die Stellung dieses Ventilschließkörpers ist aber für diese Anströmrichtung nicht von Bedeutung.
Mit der Kolbenstangenbewegung wird eine Reibkraft zwischen dem Kolbenring 17b und dem Innendurchmesser des Zylinders 13 wirksam, der den Kolbenring im Bereich der Taschen 73 elastisch verformt, wodurch die Druckausgleichsverbindungen 69 vom Kolbenring verschlossen werden.
Das einströmende Medium wird in Richtung des Innendurchmessers des Schiebers 35' abgelenkt und mittels Längskanäle 79', siehe 4b, in Richtung des ersten Schließventils 27 weitergeleitet. Am Schieber 35' ist die dem Schließkörper 29 des ersten Schließventils 27 zugewandte Stirnfläche 33' schräg ausgebildet, damit der Schließkör per eine definierte Betriebsstellung einnimmt, aber auf der anderen Seite eine Ringkammer 81' vorliegt, in der sich ein Staudruck aufbauen kann, der den Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 axial verschieben kann.
Bei einer Verschiebebewegung des ersten Ventilschließkörpers 27 bewegt sich dieser aus dem Dichtflächenbereich 43, so daß Medium übertreten kann, wobei unterschiedlich lange Nuten 45' jenseits des Dichtflächenbereichs eine Drosseleinrichtung bilden, die den Druckabbau vornehmen. Es baut sich trotzdem in der Fluidenverbindung 21 ein Staudruck auf. Gleichzeitig wird durch den unmittelbaren Kontakt zum Schieber 35 dieser synchron mitbewegt. Der Ventilschließkörper 49 des rechten zweiten Schließventils 47 steht unter einer Vorspannung zum Innendurchmesser des Rohrkörpers 17a, wodurch eine permanente Reibkraftverbindung vorliegt. In dieser Bewegungsphase des zweiten Schließventils 47 befindet sich der Ventilschließkörper 49 des zweiten Schließventils, durch die Reibkraft festgehalten im Bereich des Einstichs 75, auf der Ventilsitzfläche 51. Es kann eine nennenswerte Mediummenge übertreten, wobei wiederum ein Druckabbau erfolgt. Trotz des Übertritts der Mediummenge kann sich in der Fluidenverbindung 21 ein Staudruck aufbauen. Dabei werden dieselbe Prinzipien hinsichtlich der druckbeaufschlagten Flächen A_Ring und A_Schieber genutzt, wie bereits zu 2a und 2b beschrieben.
Der Staudruck in der Fluidenverbindung 21 läßt den Schieber den Ventilschließkörper 49 weiter in Richtung des Arbeitsraums 25 bewegen. Der Einstich 75 in der Ventilsitzfläche 51 steht in dieser Bewegungsphase nicht mehr zur Verfügung, da der Ventilschließkörper 49 des zweiten Schließventils seine dargestellte Position eingenommen hat. Aber mittlerweile befindet sich der Schieber im Bereich der Schlitze 57 im Rohrkörper 17a, die einen gedrosselten Mediumübertritt ermöglichen. Relativ geringe Staudrücke halten den Schieber in der geöffneten Position. Der stufenweise Druckabbau läßt erst gar keine Geräusche auftreten.
Sobald die Kolbenstangenbewegung aussetzt, will sich ein Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen 23; 25 einstellen. Die elastische Verformung des Kolbenringes 17b läßt diesen wieder in seine entspannte Lage zurückbewegen, wodurch die Druckausgleichsverbindung(en) 69 wieder freigegeben werden/wird. Nun besteht eine direkte Verbin dung zwischen der Fluidenverbindung 21 über die Druckausgleichsverbindung 69, einem unvermeidlichen Spalt 83 zwischen dem Rohrkörper 17a und dem Zylinder 13 zum Arbeitsraum 25, so daß sich auch ein Druckausgleich zwischen der Fluidenverbindung 21 und dem Arbeitsraum 25 einstellen kann. Folglich kann der Schieber 35 von der Schließfeder 39 zuverlässig in seine Ausgangsposition zurückgeschoben werden.
Da beide Schieber 35; 35' identisch ausgeführt sind, ist eine Blockierung nach einer Kolbenstangenbewegung in entgegengesetzter Richtung mit dem linken zweiten Schließventil 47' exakt nachzuvollziehen, wie bereits beschrieben. Man kann aber unterschiedliche Federkräfte bei den Schließfedern 39; 39' vorsehen, um die notwendigen Staudruckkräfte den Erfordernissen anzupassen.
Die 5a und 5b stellen wiederum eine Abwandlung von den 4a und 4b dar. Der wesentliche funktionale Unterschied zwischen den beiden Varianten der 4 und 5 liegt darin, daß der Ventilschließkörper 49; 49' des jeweils zweiten Schließventils 47; 47' innerhalb einer Ringnut 85; 85' keine axiale oder radiale Bewegungen ausführen muß bzw. kann. Als Ersatz für die Funktion „Vermeidung von Unterdruck in der Fluidenverbindung 21" dient eine weitere Druckausgleichsverbindung 87; 87', die im Schieber 35; 35' ausgeführt ist und ein zur Fluidenverbindung 21 hin öffnendes Rückschlagventil in Form einer Kippscheibe 89; 89' aufweist, die zwischen zwei Begrenzungsanschlägen am Schieber durch Druckbeaufschlagung geschaltet wird.
In der Ruhestellung nach der 5a ist das erste Schließventil 27 und die beiden zweiten Schließventile 47; 47' sowie die Rückschlagventile mit der Kippscheibe 89; 89' zwischen der Fluidenverbindung 21 und den Arbeitsräumen 23; 25 geschlossen. Die erste Druckausgleichsverbindung 69; 69', die vom Kolbenring geschaltet wird, ist geöffnet.
Bei einer Kolbenstangenbewegung in Pfeilrichtung strömt das Medium größtenteils in den topfförmig ausgebildeten Schieber 35' und gelangt bis zum ersten Schließventil 29. Gleichzeitig strömt aber auch ein geringerer Teil des Mediums in den Spalt 83' zwischen dem Rohrkörper 17a und dem Zylinder 13 bis zum Kolbenring 17b und über die Druckausgleichsverbindung 69' an das Rückschlagventil mit der Kippscheibe 89' für die weitere Druckausgleichsverbindung 87'. Aufgrund der unterschiedlich großen druckbeauf schlagten Flächen an diesem Rückschlagventil wird es in der geschlossenen Position gehalten. Dabei ist es für die Funktion des rechten zweiten Schließventils 47 unerheblich, ob das Rückschlagventil am linken Schieber 35' geöffnet oder geschlossen ist.
Mit der Kolbenstangenbewegung werden die Druckausgleichsverbindung 69 über die Sperrstellung des Kolbenringes 17b in den Taschen 73 der Kolbenringnut vom Arbeitsraum 25 getrennt. Bei einem sich öffnenden ersten Schließventil 27 kann das über die Nuten 45' im Rohrkörper 17a in die Fluidenverbindung 21 einströmende Medium einen zweiten kleineren Staudruck auf das zweite Schließventil 47 aufbauen. Es entsteht kein nennenswerter Leckverlust. Der auf die druckbeaufschlagte Fläche A_Schieber wirksame Staudruck bewegt den Schieber 35 gegen die Kraft der Schließfeder 39 zusammen mit dem Ventilschließkörper 49 in den Bereich der Schlitze 57. Damit öffnet sich auch das zweite Schließventil 47, wobei ein weiterer Druckabbau durch die als Drosseleinrichtung ausgelegten Schlitze vorgenommen wird, um all zu große Drucksprünge und damit Geräusche zu vermeiden.
Zu Beginn der Öffnungsbewegung des ersten Schließventils 27 und des zweiten Schließventils 47 stellt sich eine Situation ein, wie sie in der 5c erkennbar ist. In dem Moment, wenn der Kolbenring 17b die Druckentlastungsverbindungen 69 gesperrt hat, der Ventilschließkörper 29 des ersten Schließventils 27 die Nuten 45 nach dem Ventildichtbereich 43 noch nicht erreicht hat, würde sich in der Fluidenverbindung 21 ein Unterdruck aufbauen. Dieser Unterdruck wäre für das Öffnungsverhalten des zweiten Schließventils 47 nachteilig. Deshalb öffnet das Rückschlagventil 87; 89 der weiteren Druckausgleichsverbindung 89 in diesem Moment und läßt Medium vom Arbeitsraum 25 in die Fluidenverbindung 21 einströmen. Sobald das erste Schließventil 27 einen Mediumübertritt zuläßt, verschließt der Staudruck in der Fluidenverbindung 21 wieder das Rückschlagventil 87; 89.
Wenn die Kolbenstange nicht mehr bewegt wird, sinkt auch der Staudruck auf das zweite Schließventil 47, bis die Kraft der Schließfeder 39 größer ist als die Öffnungskraft des Staudrucks. In diesem Betriebszustand verhält sich die Ventileinrichtung exakt wie zu den 4a und 4b beschrieben. Das Rückschlagventil 87; 89 der zweiten Druckentlastungsverbindung 89 ist dabei geschlossen, hingegen die erste Druckentlastungsver bindung 69 mit dem vom Kolbenring gebildeten Rückschlagventil geöffnet, so daß der Schieber kontrolliert in die Fluidenverbindung 21 einfahren kann, bis die Ruhestellung wieder eingenommen ist.
In der 6 ist ein Kolben-Zylinderaggregat 7 in seiner Gesamtheit in einer Schnittzeichnung dargestellt. Die Ventileinrichtung entspricht der Ausführung nach den 5a bis 5c. Bei den bisherigen Beschreibungen wurde immer davon ausgegangen, daß die Blockierfunktion auf der gesamten Hublänge des Kolben-Zylinderaggregates nutzbar ist. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen die Blockierfunktion in einem bestimmten Bereich mit sehr großer Wahrscheinlichkeit nicht genutzt wird. Dafür weist der Zylinder mindestens eine Bypassnut 91 oder eine Durchmesserweiterung auf, die eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 23; 25 unabhängig von der Betriebsstellung der Ventileinrichtung 19 zulassen.
Wie bereits zu den 2a und 2b erwähnt, kann der gesamte Kolben 17 mit seinen Innenbauteilen als eine Baueinheit unabhängig von der Kolbenstange 13 vormontiert werden. Die Befestigung des Kolbens erfolgt über ringförmige Halteelemente 93; 95, die in den Bereich jeweils einer Sicke 97; 99 innerhalb der Kolbenstange 13 gebracht werden. Zwischen den beiden Sicken in der Kolbenstange ist der Kolben ausgerichtet. Wenn die gewünschte Lage des Kolbens eingenommen ist, werden die beiden Halteelemente in eine Formschlußverbindung mit der jeweiligen Sicke verpreßt. Damit ist die axiale Lage des Kolbens festgelegt.
Es ist zu berücksichtigen, daß beispielsweise bei einem Unfall die Blockierfunktion der Ventileinrichtung aus unerfindlichen Gründen nicht zu lösen ist. Deshalb wurde das Halteelement 95, das beispielsweise die Abstützung übernimmt, wenn die Klappe geöffnet werden muß, abreißt, wenn eine oberhalb der annehmbaren Betätigungskraft angreifende Losreißkraft eingeleitet wird. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel ist es das Halteelement 95 zwischen dem Kolben 17 und einem Trennkolben 101.
In der 6 wird der Trennkolben 101 von einer Schraubendruckfeder 103 vorgespannt. Es ist aber durchaus sinnvoll, wenn der Raum 105 zwischen dem Trennkolben und einem Boden 107 des Kolben-Zylinderaggregates mit einem Druckgas vorgespannt ist, so daß auf eine Stirnfläche der Kolbenstange ein Betriebsdruck einwirkt, der die Kolbenstange in Ausfahrrichtung bewegt.
Die 7 zeigt die Einbausituation des Kolben-Zylinderaggregates 7 bei einer seitlichen Fahrzeugtür 3a, die z. B. an der A-Säule des Kraftfahrzeuges 1 angeschlagen ist. Bei dieser Anwendung wird die Blockierfunktion vom Kolben-Zylinderaggregat übernommen. Abweichend zur Anwendung nach der 1 ist die vertikalwirkende Gewichtskraft der Fahrzeugtür bei der Betätigung nicht so ausschlaggebend, da Scharniere die Lagerung der Tür übernehmen. Für die Öffnungskräfte hat das die Folge, daß mit entsprechendem Schwung die Tür eine relativ hohe Bewegungsgeschwindigkeit aufnehmen kann, da nur Reibungskräfte im Lager und die Massenträgheitskraft der Fahrzeugtür überwunden werden müssen. In Schließrichtung sind die mechanischen Belastungen nicht so bedeutsam, da Scharniere 109 und ein nicht dargestelltes Schloß an der B-Säule Kräfte aufnehmen können.
In Öffnungsrichtung sieht dieselbe Situation deutlich anders aus. Nur die Scharniere halten die Tür 3a und müßten die Kräfte aufnehmen. Dabei wirken nicht nur Gewichtskräfte nach unten, sondern viel wichtiger für die Belastung der Scharniere und insbesondere deren Anbindungspunkte an der Karosserie sind die Massenträgkeitskräfte der Fahrzeugtür. Die einfachste Möglichkeit, die Massenkräfte zuverlässig aufnehmen zu können, besteht darin, die Karosserie an den Anbindungspunkten deutlich zu erhöhen. Damit wäre aber eine Gewichtszunahme hinzunehmen, wobei der Bauraum für eine solche Maßnahme knapp ist.
Die 8 zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 7 nach der 6 mit einem Kolben entsprechend den 5a bis 5c, wobei die Ausführungsvariante auch den anderen beschriebenen gleichen darf.
Das Kolben-Zylinderaggregat 7 verfügt über einen mechanisch-hydraulischen Druckanschlag 111, der eine Anschlaghülse 113 aufweist, die sich über eine Druckanschlagfeder 115 an einer Kolbenstangen-Führungseinheit 117 abstützt.
Die Anschlaghülse weist einen umlaufenden Flansch 119 auf, in dem ein Dichtungsring 121 eingelegt ist, der einen Spalt zwischen der Anschlaghülse 113 und dem Zylinder 13 abdichtet. Die Innenwandung der Anschlaghülse ist gestuft ausgeführt, wobei eine Absatzfläche 123 ab dem Einsatzpunkt des Druckanschlages 111 mit einer Stirnfläche 125 des Halteelementes 93 in Berührung kommt.
Der Durchmesser der Stufe von der Eingangsseite der Anschlaghülse bis zur Absatzfläche 123 ist im Verhältnis zum Durchmesser des Halteelementes 93 derart ausgelegt, daß sich keine nennenswerte Drosselung einstellt. Die eigentliche Drosselung wird von einer Dämpföffnung 127 in der Anschlaghülse übernommen. Diese Dämpföffnung verbindet die Rückseite der Anschlaghülse mit der Zuströmseite in den Kolben 17.
Die Darstellung der 8 ist im Bezug auf die Baulänge des Kolben-Zylinderaggregates komprimiert. Selbstverständlich setzt der Druckanschlag nicht unmittelbar an der Bypassnut 91 an. Der Abstand zwischen der Bypassnut und dem Einsatzpunkt des Druckanschlages ist auf den jeweiligen Einsatzfall abzustimmen.
Bei einer Kolbenstangenbewegung, bei der sich der Arbeitsraum 23 verkleinert, bewegt sich das Halteelement 93 ab einer definierten Hublage in die gestufte Innenwandung mit einer nahezu konstanten Geschwindigkeit. Das im Arbeitsraum 23 befindliche Medium, wie bereits beschrieben in der Regel ein hydraulisches Fluid, kann durch die geöffneten Ventile 27; 47 des Kolbens strömen. Sobald die Stirnfläche 125 des Halteelementes 93 an der Absatzfläche 123 anliegt, baut sich aufgrund der Dämpföffnung 127 eine Dämpfkraft auf, die die Geschwindigkeit des Kolbens reduziert. Die Stirnfläche 125 und die Absatzfläche bilden dann eine zumindest dynamisch wirksame Dichtung. Die Dämpfwirkung wird damit gezielt ausschließlich durch den Querschnitt der Dämpföffnung bestimmt.
Es kann weiterhin Fluid in den Kolben einströmen, da beim Einsetzpunkt des Druckanschlages 111 immer noch ein Abstand zwischen dem Deckel 41' und der Anschlaghülse 113 vorhanden ist.
Mit abnehmender Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens verringert sich auch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch den Kolben und damit die Staudrücke an den Ventilen 27, 47. Ist ein Schwellwert für die Staudrücke unterschritten, so gehen die Ventile 27; 47 in die Blockierstellung (s. 5a). Zwangsläufig bleibt der Kolben, die Kolbenstange und damit auch die Fahrzeugtür stehen, wobei der gesamte Vorgang nicht abrupt, sondern durch die Dämpfwirkung der Dämpföffnung so kontinuierlich abläuft, daß die Krafteinleitung in die Fahrzeugkarosserie ein sicher beherrschbares Niveau einnimmt. Die sich in Blockierstellung befindlichen Ventile 27; 47' verhindern auch, daß die Fahrzeugtür zurückschnellen kann. In diesem Zusammenhang soll festgestellt werden, daß die Federkraft der Druckanschlagfeder 115 nur so gering ist, daß der Druckanschlag gegen die Reibkräfte zwischen der Dichtung 121 und dem Zylinder 13 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt werden kann, aber keine nennenswerte Kraft auf die Kolbenstange ausüben kann.
In den folgenden Ausführungsbeispielen sollen verschiedene Ventilringe 29 beschrieben werden. Hinsichtlich der Gesamtfunktion der Ventileinrichtung wird auf die Figurenbeschreibung zu den 5a bis 5c verwiesen.
In der 9 ist der Ventilschließkörper bzw. Ventilring 29 zwischen den beiden Schiebern 35; 35' und den diese kraftbeaufschlagenden Schließfedern 39; 39' verspannt. Die Anschläge 61; 61' sind in der geschlossenen Ventilstellung nicht wirksam, so daß die Vorspannung des Ventilringes einzig von den Federkräften der Schließfedern 35; 35' abhängig ist. Der Ventilring besteht aus einem stauchfähigem, radial elastischem Werkstoff mit einem relativ niedrigem Reibungsbeiwert. Mit zunehmender Druckbeaufschlagung durch Anströmung von Medium über die Längskanäle 79; 79' wird der Ventilring gestaucht, wobei der Druckanstieg sehr rasch erfolgt und damit die radiale Ausdehnung einhergeht. Die Stauchfähigkeit des Ventilringes ist als eine Federrate zu bewerten, die in Reihe zu der Federrate der jeweiligen Schließfdeder wirkt. Durch eine sinnvolle Abstimmung der Stauchfähigkeit des Ventilringes auf die Federrate der Schließfeder kann erreicht werden, daß bereits eine geringe Bewegung in Öffnungsrichtung des Ventilringes abläuft, bevor die maximale radiale Ausdehung und damit Normalkraft zu den Dichtflächen vorliegt. Bei einer bereits ablaufenden Bewegung liegt aber die Gleitreibung vor, so daß die Reibwirkung, die bei der Benutzung des Kolben- Zylinderaggregates als komfortmindernd registriert würde, auf einem niedrigen Niveau liegt.
Der Ventilring ist spiegelbildlich ausgeführt und kann damit vertauschungssicher montiert werden.
Die 10a; 10b sollen weitere Querschnittsformen für den Ventilring 29 zeigen, wobei diese Querschnittsformen mit mindestens einer Nut 29a zur Kompensation von Wärmedehnungen des Ventilringes ausgeführt sind. Im übrigen wird durch die Venwendung von Nuten 29a eine im wesentlichen linienförmige Berührung zwischen dem Ventilring 29 und dem Dichtlächenbereich 43 erreicht.
In der Variante nach der 11a sind die Halteflächen 33; 33' der Schieber 35; 35' mit einem in Richtung der vom Ventilring abzudichtenden Flächenbereich 33a; 33a' versehen. Diese Flächenbereiche 33a; 33a' wirken wie Spannkeile auf den Venilring 29 und verstärken die radiale Verformung des Ventilringes 29.
Die 11b zeigt eine Variante, bei der dieser Effekt noch gesteigert wird. Der Ventilring ist in seiner entspannten Einbaulage im Bereich der druckbeaufschlagenten Flächen mit einer konkaven Oberflächenform versehen. Die Halteflächen 33; 33' haben die entsprechenden Gegenkonturen. Auf der einen Seite des Ventilringes 29 wirkt der Druck auf die konkave Oberflächenform und spannt die dadurch entstandenen Dichtlippen 29b; 29b' stärker vor. Auf der Anlageseite des Ventilringes an einer der Schieber 35; 35' wirken die Halteflächen 33; 33 mit ihren ausgerichteten Flächenbereichen 33a; 33a' ebenfalls wie Spannkeile.
In der 12 und 13 kommt eine Ventileinrichtung zur Anwendung, bei der die Anschläge 61; 61' die geschlossene Schieberposition bestimmen. Der Ventilring 29 ist beigeschlossenem Ventil im Dichtflächenbereich 43 axial geringfügig verschiebbar.
Die Ausführung nach 12 besteht aus mindestens zwei Einzelventilkörpern 29c, 29d; 29c, die entweder am Innen- oder am Außendurchmesser dichtend anliegen. Sobald Medium durch die Längskanäle 79; 79' auf einen der Einzelventilkörper 29c; 29d trifft, wird das gesamte Paket in Richtung der jeweiligen Haltefläche 33; 33' der Schieber 35; 35' verschoben. Dabei wirkt der Betriebsdruck auf die Ringfläche 29e des Einzelventilkörpers 29c und auf den Innendurchmesser 29f, so daß diese Einzelventilkörper axial und radial gestaucht bzw. vorgespannt werden. Es würde auch ein Ventilkörperpaket mit jeweils einem Einzelventilkörper 29c und 29d genügen, doch könnte nicht ausgeschlossen werden, daß die Grundvorspannung der beiden Einzelventilkörper voneinander abweicht und bei einer Anströmung ein axialer Spalt zwischen den beiden Einzelventilkörpern auftritt.
Die Ausführungsform nach der 13 zeigt einen Ventilring 29 mit einer tieferen Nut 29a im Vergleich zur Ausführung nach den 10a und 10b. Der Ventilring ist zur Kolbenstange 15 mit einem Untermaß ausgeführt, so daß in Verbindung mit der Nut 29a Dichtlippen 29b; 29b' vorliegen. Bei einer beispielhaften Anströmung des Ventilringes 29 aus Richtung des Längskanals 79' wird die Dichtlippe 29b' stärker nach radial innen vorgespannt. Gleichzeitig wird der axial bewegliche Ventilring 29 nach rechts verschoben. Die Reibkraft zwischen der Dichtlippe 29b und der Kolbenstange 15 richtet die Dichtlippe in Richtung der Nut 29a auf, wodurch die radiale Vorspannung des Ventilringes erzeugt wird.
In den 14 und 15 sind wieder die Anschläge 61; 61' wirksam, um die Schieberposition bei geschlossener Ventilstellung zu bestimmen. Abweichend zu den 12 und 13 ist der Freiraum zwischend den Halteflächen 33; 33' durch Federelemente 29g und 29g' ausgefüllt. Damit wird die axiale Vorspannung des Ventilringes 29 in erster Linie von der Federrate der Federelemente 29g: 29g' bestimmt. Die Federelemente dichten nicht am Innen- und nicht am Außendurchmesser, wobei nicht dargestellte Einschnitte die Vorderseite eines jeweiligen Federelementes mit der Rückseite verbindet, um keinesfalls undefinierte Einschlüsse von Medium zu bekommen.
Die Variante nach der 15 entspricht in der Funktion der 14. Abweichend haben die Federelemente 29g, 29g' eine bodenförmige Raumform und schaffen dadurch im Vergleich zur 14 einen kleinen Bauraumvorteil. Des weiteren kann die Federrate gesenkt werden. Generell ist der Einsatz eines Federelementes nur dann sinnvoll, wenn die Federraten der Federelemente kleiner sind als die Federraten der Schließfedern 39; 39.

Claims

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend einen Zylinder, der von einem Kolben an einer Kolbenstange in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, wobei zwischen den beiden Arbeitsräumen eine Fluidenverbindung vorliegt, die mittels einer Ventileinrichtung blockierbar ist, wobei die Ventileinrichtung mindestens zwei in Reihe angeordnete Einzelventile mit jeweils einer Ventilein- und abströmseite aufweist, die in Folge öffnen, wobei im Strömungsweg zwischen den Einzelventilen eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, die eine Druckreduzierung zwischen der Ventilabströmseite des ersten Einzelventils zur Ventileinströmseite des folgenden Ventils aufweist, wobei die Drosseleinrichtung mit zunehmendem Öffnungsgrad des ersten Einzelventils an Wirkung abnimmt und im selben Maß die Druckbeaufschlagung des folgenden Einzelventils an der Ventileinströmseite zunimmt, wobei die Ventileinrichtung zwei Durchströmungsrichtungen aufweist und jeweils blockierbar ausgeführt ist, wobei das erste Einzelventil einen Ventilschließkörper aufweist, der in Öffnungsrichtung an einer Haltefläche eines Schiebers anliegt, der wiederum mit einem zweiten Ventilschließkörper in Wirkverbindung steht, so daß eine Öffnungsbewegung des erstens Ventilschließkörpers auf den zweiten Ventilschließkörper übertragen wird, wobei der erste Ventilschließkörper von einem Ventilring gebildet wird, der in einer Ventilhülse axial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilring (29) auf seiner Rückseite ein Federelement (29g) beigeordnet ist, dessen Federrate kleiner ist als die der Schließfeder (39).
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem weiteren Einzelventil (47; 47') auf der Abströmseite eine Drosseleinrichtung (57) nachgeschaltet ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (31) die wegabhängige wirksame Drosseleinrichtung (45') aufweist, die von dem ersten Ventilschließkörper (29) angesteuert wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (45') zwischen dem ersten und dem folgenden Schließventil (27; 47; 47') durch mindestens eine Nut (45') in der Ventilhülse (31) ausgeführt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nuten (45') unterschiedlicher Länge eingesetzt werden.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schließventil (27) für beide Durchströmungsrichtungen eingesetzt wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) als ein Rohrkörper (17a) ausgeführt ist, in dem mindestens ein Schieber (35; 35') angeordnet ist, wobei an mindestens einem Ende des Rohrkörpers ein Deckel (41; 41') befestigt ist, so daß der Kolben eine vormontierbare Baueinheit darstellt.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (49; 49') des zweiten Schließventils (47; 47') als ein ra dial elastischer Ringkörper ausgeführt ist, der mit einer zylindrischen Ventilsitzfläche (51; 51') zusammen wirkt, wobei die Ventilsitzfläche (51; 51') für die geöffnete Schaltstellung einen anderen Durchmesser aufweist als die Ventilsitzfläche (55; 55') für die blockierte Schaltstellung.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (49; 49') des zweiten Schließventils (47; 47') axial schwimmend gelagert ist und in Abhängigkeit angreifender Kräfte zwischen den Ventilsitzflächen (51; 55; 51'; 55') bewegt wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (35; 35') des zweiten Schließventils (47; 47') innerhalb der Fluidenverbindung (21) zwischen dem ersten und dem weiteren Schließventil (27; 47; 47') bewegt wird, wodurch sich die Fluidenverbindung in ihrer Größe verändert, wobei die Fluidenverbindung (21) eine Druckausgleichsverbindung (69; 69'; 75; 75'; 87; 87) aufweist, die von einem Rückschlagventil geschaltet wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilschließkörper (49; 49') das Rückschlagventil für die Druckausgleichsverbindung (75; 75') bildet, indem über die axiale Beweglichkeit des zweiten Ventilschließkörpers (49; 49') eine Strömungsverbindung zwischen dem benachbarten Arbeitsraum (23; 25) und der Fluidenverbindung (21) gesteuert wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil für die Druckausgleichsverbindung (87; 87') von einer Kippscheibe (89; 89') gebildet wird, indem über deren axiale Beweglichkeit eine Strömungsverbindung zwischen dem benachbarten Arbeitsraum (23; 25) und der Fluidenverbindung (21) gesteuert wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) einen Kolbenring (17b) aufweist, der die beiden Arbeitsräume (23; 25) voneinander trennt, wobei der Kolbenring elastisch ausgeführt und in Querrichtung partiell verformbar ist, wodurch die Druckausgleichsverbindung (69; 69') zwischen der Fluidenverbindung (21) und dem Arbeitsraum (23; 25) mit dem geringeren Momentandruck gesteuert wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring (17b) in einer Kolbenringnut (71) geführt ist, die im Bereich der Staudruckverbindungen (69; 69') Taschen (73; 73') aufweist, in die sich der Kolbenring bewegen kann.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) über mindestens ein Halteelement (93; 95) an der Kolbenstange (13) befestigt ist, wobei sich das Halteelement bei einer Krafteinleitung oberhalb einer Normalbetriebskraft löst und die Blockierwirkung der Ventileinrichtung (19) aufgehoben ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) von zwei Halteelementen (93; 95) an der Kolbenstange (13) befestigt ist, wobei ein Halteelement (93) eine größere maximale Haltekraft aufweist als das andere.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ab einer definierten Hublage eine Dämpfungseinrichtung (111) auf die Hubbewegung des Kolben-Zylinderaggregates (7) einwirkt.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung von einem mechanisch-hydraulischen Druckanschlag (111) erzeugt wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfeinrichtung die Geschwindigkeit der Hubbewegung drosselt, daß die während der Hubbewegung geöffneten Einzelventile (27; 47; 47') die Schließposition einnehmen und damit das Kolben-Zylinderaggregat blockiert ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanschlag (111) eine Druckanschlagfeder (115) aufweist, deren maximale Vorspannkraft kleiner ist als die zum Überwinden der Blockierung der Ventileinrichtung (19) notwendigen Betätigungskraft.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckanschlag (111) bis auf einen Dämpfquerschnitt (117) mittels Dichtungen (121; 123; 125) während des Dämpfbetriebes hydraulisch dicht ist.
Kolben-Zylinderaggregat Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (29) axial stauchfähig und radial elastisch ausgeführt ist, so daß durch den Betriebsdruck bedingte axiale Stauchung des Ventilringes eine erhöhte radiale Vorspannung im Bereich der Dichtflächen (43) vorliegt, wobei die maximale Vorspannung des Dichtringes durch die Gegenkraft einer Feder (29g, 39) begrenzt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (29g) eine bogenförmige Raumform aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Ventilringe (29c; 29d) in Reihe angeordnet sind, die nur mit einem ihrer die Ringform bildenden Durchmesser abdichten, und jeweils eine Ringfläche (29f) der Ventilringe vom Betriebsdruck beaufschlagt wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring an einer seiner dichtenden Flächen eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (29a) aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in Relation zur Dicke des Ventilringes eine Breite aufweist, so daß mindestens eine elastische Dichtlippe (29b) entsteht.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (29) aus zwei Richtungen wechselweise angeströmt und druckbeaufschlagt wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (29) spiegelbildlich ausgeführt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (29) in Anströmrichtung eine im wesentlichen konkave Oberflächenform aufweist, so daß am Ventilring in Richtung der abzudichtenden Flächen druckbeaufschlagbare Flächen (29b) vorliegen.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche (33) am Schieber (35) mindestens einen in Richtung der vom Ventilring (29) zu dichtenden Flächen ausgerichteten Flächenbereich (33a) aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (29) mindestens eine umlaufende Nut (29a) aufweist, die einen Freiraum definiert, der zur Kompensation von Wärmedehnungen dient.