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Kolben-Zylinder-Aggregat
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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinder-Aggregat,
insbesondere zur Betätigung und Einstellung der Luftklappen von Omnibussen in drei
verschiedene Stellungen, bestehend aus einem Zylinder, in welchem ein Kolben mit
einer aus dem Zylinder herausführenden Kolbenstange axial verschiebbar angeordnet
ist, einem Druckmittelanschluß zur Beaufschlagung der einen und einem Druckmittel
anschluß zur beaufschlagung der anderen Stirnseite des Kolbens.
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Kolben-Zylinder-Aggregate dieser Art sind bekannt. Sie ermöglichen
es, den Kolben in zwei Endstellungen zu steuern, während eine dritte Stellung, z.B.
eine Mittelstellung, nicht oder nur unter großem technischen Aufwand ansteuerbar
ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kolben-Zylinder-Aggregat
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in konstruktiv einfacher Weise
außer den beiden Endstellungen eine Mittelstellung von jeder der beiden Endstellungen
aus ansteuerbar und einstellbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein ringförmiger
Hilfskolben vorgesehen ist, der auf dem Kolben sitzt und auf und relativ zu diesem
axial um eine vorgegebene Strecke verschiebbar ist.
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Der Hilfskolben ist zweckmäßigerweise auf seiner einen Stirnseite
durch tias Dru(kmAttel beaufschlagbar, während seine andere Stirnseite an einer
an der Innenwand des Zylinders ausgebildeten Schulter anschlagen kann.
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Vorteilhafterweise ist die eine wirksame Stirnfläche des Hauptkolbens
kleiner als seine andere wirksame Stirnfläche, wogegen jedoch die Summe dieser einen
wirksamen StirnflAche des Hauptkolbens plus der wirksamen Stirnfläche des Hilfskolbens
größer ist als die andere w.irksame Stirnfläche des Hauptkolbens.
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Vorzugsweise ist die Zylinderinnenwand stufenförmig ausgebildet, wobei
der Kolben in der Stufe mit dem kleineren Durchmesser geführt ist, während der Hilfskolben
längs der Stufe mit dem größeren Durchmesser gleitet.
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Der Hilfskolben ist geeignet mittels Dichtringen gegenüber der Innenwand
des Zylinders und gegenüber dem Hauptkolben abgedichtet.
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Auf dem Hauptkolben ind vorteilhafterweise in axialem Abstand zwei
Bunde, z.B. in Form von Seeger-Ringen angeordnet, zwischen denen der Hilfskolben
axial verschiebbar ist.
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Der Zylinder ist zweckmäßigerweise aus einem einstü.ckigen topfförmigen
Gehäuse und einem Deckel zusammengebaut.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die einen längsschnitt durch
ein Kolben-Zylinder-Aggregat in seiner einen Endstellung zeigt.
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Das Kolben-Zylinder-Aggregat 10, das auch als Dreistellungs-Zylinder
bezeichnet werden kann, umfaßt ein Gehäuse 12, bestehend aus einem zylindrischen
Mantel 14 und einem Boden 16, sowie einen Deckel 18, der auf das Gehäuse aufgesetzt
und geeignet mit ihm verbunden, z.B.
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verschraubt ist.
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Im Deckel 18 ist ein Druckmittelanschluß 20 ausgebildet, durch den
ein Druckmittel, z.B. Druckluft, in den Raum 64 des Zylinders eingeführt
werden
kann.
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Ein weiterer im Deckel 18 ausgebildeter Druckmittelanschluß 22 steht
in Verbindung mit im Mantel 14 des-Zylinders ausgebildeten Kanälen 24, 26, die zu
einem Raum 58 führen, der z.B. in Form einer ringförmigen Ausdrehung im Boden 16
des Gehäuses ausgebildet sein kann.
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Im Gehäuse 12 ist ein Kolben 28 axial verschiebbar angeordnet, mit
einer vorderen Stirnfläche 30, die über den Druckmittelanschluß 20 beaufschlagbar
ist, sowie mit einer hinteren Stirnfläche 32, die über den Druckmittelanschluß 22
beaufschlagbar ist. Eine Kolbenstange 34 ist nit dem Kolben 28 fest verbunden, z.B.
in den Kolben eingeschraubt und sie verläuft durch den Deckel 18 nach außen, wo
mit ihr mittels einer Schraube 36 ein Hebelarm 38 verbunden -ist, der- seinerseits,
was nicht dargestellt ist, mit dem zu betätigenden Element, z.B. einer Luftklappe
eines Omnibusses, verbunden ist.
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Die Kolbenstange 34 ist in einer im Deckel 18 sitzenden Lagerbüchse
40 geführt und der Kolben 28 ist an seinem, dem Boden 16 zugewandten Ende mit einem
Lagerring 42 versehen, der im Mantel 14 des Gehäuses verschiebbar und gleitend geführt
ist.
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Auf dem,dem Deckel 18 zugewandten Endabschnitt des Kolbens 28 ist
nun ein Hilfskolben 44 angeordnet, der ringförmig ausgebildet ist und mit seiner
zylindrischen Innenwand auf der zylindrischen Mantelfläche des Kolbens 28 über eine
vorgegebene-Strecke gleitend verschiebbar ist. Die zylindrische Außenfläche des
Hilfskolbens 44 gleitet längs der zylindrischen Innenwand des Mantels 14 des Gehäuses.
Mittels Dichtringen 46 ist der Hilfskolben 44 gegenüber dem Kolben 28 und-gegenüber
dem Gehäuse 12 abgedichtet.
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Auf dem Kolben 28 sind in axialem Abstand zwei Bunde, z.B. in Form
von Seegerringen 48 und 50 angeordnet, zwischen denen der Hilfskolben 44 sitzt und
axial verschiebbar ist.
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Die vordere Stirnfläche 52 des Hilfskolbens 44 ist über den Druckmittelanschluß
20 durch das Druckmittel beaufschlagbar, während seine hintere Stirnfläche 54 an
einer auf der Innenseite des Mantels 14 ausgebildeten Schulter 56 anschlagen kann.
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Das erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Aggregat arbeitet folgendermaßen:
In der Zeichnung ist der Kolben 28 in seiner einen Endstellung dargestellt. Der
Druckmittelanschluß 20 ist belüftet, d.h. über diesen Anschluß wird Druckluft in
den Raum 64 eingeführt und die vordere Stirnfläche 30 des Kolbens 28 und die vordere
Stirnfläche 52 des Hilfskolbens 44 mit der Druckluft beaufschlagt, während der Druckmi
ttel anschluß 22 entlüftet ist, so daß die hintere Stirnfläche 32 des Kolbens 28
nicht beaufschlagt ist.
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Der Kolben 28 befindet sich, wie gesagt, in seiner einen Endstellung,
.in der er mit seiner hinteren Stirnfläche 32 an einem Anschlagstutzen 60 des Bodens
16 anschlägt. Der Hilfskolben 44 schlägt mit seiner hinteren Stirnfläche 54 an der
Schulter 56 des Gehäuses an.
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Wird nun der Anschluß 20 entlüftet und der Anschluß 22 belüftet, so
wird die hintere Stirnfläche 32 des Kolbens 28 durch die Druckluft beaufschlagt,
während die vorderen Stirnflächen 30 und 52 des Kolbens 28 und des Hilfskolbens
44 nicht beaufschlagt sind, wodurch der Kolben 28 in seine andere, nicht dargestellte
Endstellung fährt, in welcher seine vordere Stirnfläche 30 an der Stirnfläche 62
des Deckels 18 anschlägt. Bei dieser Bewegung des Kolbens 28 wird der Hilfskolben
44 mitgenommen, sobald der Seegerring 50 an der hinteren Stirnfläche 56 des Hilfskolbens
44 anstößt.
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Wird nun erneut umgeschaltet, d.h. der Anschluß 20 belüftet und der
Anschluß 22 entlüftet, so fahren Kolben 28 und Hilfskolben 44 wieder in die in der
Figur dargestellte Position zurück, wobei diese Bew(gllrlg
zunächst
gemeinsam erfolgt, bis der Hilfskolben 44 an der Schulter 56 anschlägt, worauf der
Kolben 28 seine Bewegung fortsetzt, bis er mit seiner hinteren Stirnfläche 32 am
Anschlag 60 anschlägt.
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Von beiden Endstellungen aus soll es nun möglich sein, den Kolben
28 in eine Mittelstellung zu bewegen und einzustellen.
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Dies wird dadurch erreicht, daß beide Druckmittelanschlüsse 20 und
22 gleichzeitig belüftet werden, d.h. es werden sowohl die vorderen Stirnflächen
30 und 52 des Kolbens 28 und des Hilfskolbens 44 als auch die hintere Stirnfläche
32 des Kolbens 28 durch die Druckluft gleichzeitig beaufschlagt.
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(jeht man von der in der Figur dargestellten Position der beiden Kolben
aus, so wirkt also die Druckluft im Raum 64 auf die Stirnfläche 30 des Kolbens 28
und auf die Stirnfläche 52 des Hilfskolbens 44. Der letztere wird hierdurch gegen
die Schulter 56 des Gehäuses angedrückt und bleibt zunächst in Ruhe. Da nun jedoch
die hintere Stirnfläche 32 flächenmäßig größer ist als die vordere Stirnfläche 3.0
des Kolbens 28 und beide Stirnflächen durch denselben Druck beaufschlagt sind, bewegt
sich der Kolben 28 aus der in der Figur dargestellten Position nach links um die
Strecke A, bis der Seegerring 50 an der hinteren Stirnfläche 54 des Hilfskolbens
44 anschlägt. Der Kolben 28 bewegt sich somit relativ zum Hilfskolben 44, der, wie
bereits erwähnt, seine Stellung beibehält. Von dem Augenblick an, in welchem der
Seegerring 50 am Hllfskolben 44 ans-tößt, bewegt sich der Kolben 28 nicht mehr weiter,
da bei einer Weiterbewegung der Hilfskolben 44 mit nach links in der Figur bewegt
werden müßte.
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Dies ist jedoch nicht möglich, da die Summe aus der vorderen Stirnfläche
52 des Hilfskolbens 44 plus der vorderen Stirnfläche 30 des Kolbens 28 flächenmäßig
größer ist als die hintere Stirnfläche 32 des Kolbens 28 und damit die auf die hintere
Stirnfläche 32 wirkende Kraft nicht ausreicht, den Kolben 28 und den Hilfskolben
44 weiter nach links in der Figur zu bewegen.
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Der Kolben 28 behält somit seine Mittelstellung bei, in welcher der
Seegerring 50 an der hinteren Stirnfläche 54 des Hilfskolbens 44 anschlägt.
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Aus dieser Mittelstellung kann nun beliebig umgeschaltet werden, d.h.
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wird der Anschluß 20 belüftet und der Anschluß 22 entlüftet, so fährt
der Kolben 28 wieder in die dargestellte Position zurück, während, wenn der Anschluß
20 entlüftet und der Anschluß 22 belüftet wird, so fahren die Kolben 28 und 44 in
die in der Zeichnung nicht dargestellte andere Endstellung, in der die Stirnfläche
30 des Kolbens 28 an der inneren Stirnfläche 62 des Deckels 18 anschlägt.
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Soll nun aus der letztgenannten Position der Kolben die Mittelstellung
angefahren werden, so werden wiederum gleichzeitig die beiden Anschlüsse 20 und
22 belüftet. Es herrschen dann wiederum im Raum 64 und im Raum 58 dieselben Drücke.
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Da die Summe der Stirnflächen 52 und 30 größer ist als die Stirnfläche'32,
fahren die beiden Kolben von links nach rechts, bis der Hilfskolben 44 an der Schulter
56 des Gehäuses anschlägt. Bei dieser Bewegung liegt der Seegerring 50 ständig an
der hinteren Stirnfläche 54 des Hilfskolbens an. Nachdem der letztere an der Schulter
56 angeschlagen ist, bewegt sich nun aber der Kolben 28 nicht mehr weiter nach rechts,
weil seine Stirnfläche 30 kleiner ist als seine Stirnfläche 32. Der Seegerring 50
bleibt somit weiterhin in Anlage an der Stirnfläche 54 des Hilfskolbens 44 und wird
gegen diese Fläche angedrückt infolge des Unterschiedes der Kräfte, die auf die
beiden Stirnflächen 30 und 32 des Kolbens 28 wirken.
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Die Mittelstellung des Kolbens 28 kann somit von beiden Grundstellungen
des Kolbens 28 aus angesteuert und eingehalten werden, bis an den Druckmittelanschlüssen
20 und 22 wieder eine Umsteuerung erfolgt, d.h.
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der eine Anschluß belüftet und der andere Anschluß entlüftet wird.
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Die Lage der Mittelstellung selbst ist durch das Maß A bestimmt, d.h.
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den Abstand des Seegerringes 50 von der hinteren Stirnfläche 54 des
Hilfskolbens 44, wenn dieser an der Schulter 56 des Gehäuses anliegt.
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Das Gehäuse 12 selbst ist, wie dargestellt, stufenförmig ausgeführt,
wobei der Kolben 28 in dem Teil mit dem kleineren Durchmesser und der Hilfskolben
44 in dem Teil mit dem größeren Durchmesser geführt ist bzw. gleiten kann. Das Gehäuse
ist, abgesehen vom Deckel, einteilig ausgebildet und es ist nur ein Hilfskolben
erforderlich.
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Der Kolben 28 und die Kolbenstange 34 sind gegenüber Gehäuse und Deckel
durch dargestellte, aber nicht näher bezeichnete Dichtungen abgedichtet. Geeignete
Dichtungen sind ferner zwischen Deckel und Gehäuse angeordnet.