DE3202967A1

DE3202967A1 - Zylinder-kolben-einheit

Info

Publication number: DE3202967A1
Application number: DE19823202967
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kanagawa Ashiba
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1982-10-14
Also published as: GB2095363A; JPS6367053B2; GB2095363B; JPS57127136A

Description

HOPFMANN · JSITIJE & PARTNJER

PAT E N TAN WALT Ii

DR. ING. E. HOFFMANN (1930 1976) · DI P L.-l N G. W. EITLE · D R. RE R. N AT. K. H O FFMAN N . Dl PL.-1N G. W. LEHN

DIPL.-ING. K.FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELIASTRASSE 4 · D-8000 MÜNCHEN 81 . TE LE FON (089) 911067 . TE LEX 05-29619 (PATHE )

36 336 ρ/we

Tokico Ltd.

Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Zylinder-Kolben-Einheit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinder-Kolben-Einheit, die eine einstellbare Verriegelung der Gesamtlänge der Vorrichtung erlaubt.

Derartige Zylinder sind in weitem Umfang in Verwendung, beispielsweise als Stützen zum Abstützen von Sitzabschnitten von Stühlen oder dgl. Beispielsweise sind die Zylinder-Kolben-Einheiten Gasfedern mit Verriegelungsmitteln. Herkömmlicherweise umfassen derartige Zylinder-Kolben-Einheiten einen Zylinder, in dem sich Gas und öl befindet. Ein Kolben arbeitet im Zylinder und hat eine integrierte Kolbenstange, welche verschiebbar durch ein Ende des Zylinders nach außen ragt. Weiterhin ist eine bei Kammern verbindende Passage vorgesehen, welche Kammern im Zylinder ausgebildet und vom Kolben abgetrennt sind. Schließlich ist ein von der Außenseite zugängliches und betreibbares Ventil zum öffnen oder

Schließen der Passage vorgesehen. Wenn das Ventil offen ist, werden der Kolben und die Kolbenstange durch den Druck des im Zylinder eingefangenen Gases in die ausfahrende Richtung vorgespannt. Wenn das Ventil geschlossen wird, wird die Relativbewegung des Kolbens und des Zylinders verhindert, wodurch die Zylinder-Kolben-Einheit geregelt wird.

Diese Konstruktion ist relativ einfach. Jedoch bestehen Nachteile dahingehend, daß die Gesamtlänge der Zylinder-Kolben-Einheit vom Druck des eingeschlossenen Gases abhängt, und zwar sogar im verriegelten Zustand. Wenn, in anderen Worten ausgedrückt, eine große Kraft auf die Zylinder-Kolben-Einheit in der verriegelten Stellung in Richtung der Abnahme des Gasvolumens aufgebracht wird, kann der Kolben sich manchmal verschieben, so daß der Riegelzustand nicht zuverlässig ist. Es ist festzustellen, daß, wenn eine unter Druck stehendes Gas enthaltende Gaskammer im geschlossenen Ende des Zylinders ausgebildet ist und vom restlichen-Teil des Zylinders durch einen freien Kolben abgetrennt ist, die Zylinder-Kolben-Einheit sich zusammenziehen kann, wenn eine große Kompressionskraft aufgebracht wird. Jedoch wird der Riegelzustand in die entgegengesetzte Richtung aufrechterhalten.

Eine derartige Diskrepanz kann dadurch verhindert werden, daß der Druck des im Zylinder eingeschlossenen Gases oder der Querschnittsbereich des Kolbens vergrößert wird. Im Zusammenhang damit bestehen jedoch Probleme dahingehend, daß die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange beim Lösen des Verriegelzustandes infolge des erhöhten Gasdruckes im vorherigen Fall übermäßig zunimmt, und daß die Zylinder-Kolben-Einheit im letzteren Fall sperrig und schwer wird.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mit Öl gefüllten Zylinder, einen im Zylinder angeordneten, verschiebbaren Kolben, welcher das Innere des Zylinders in zwei ölkammern teilt, eine am Kolben befestigte Kolbenstange, die durch den Zylinder nach außen ragt, eine im Kolben ausgebildete erste Passage zum Verbinden der beiden ölkammern, ein integriert mit dem Kolben verbundenes Gehäuse zur Aufnahme einer dritten ölkammer, die von den beiden ölkammern getrennt ist, eine Einrichtung zum Unter-Druck-Setzen des Öls in der dritten ölkammer, eine im Kolben ausgebildete zweite Passage zum Verbinden der dritten ölkammer mit einer der beiden ölkammern, und durch ein von der Außenseite des Zylinders betätigbares Ventil, um wahlweise die genannte erste Passage oder die genannte zweite Passage zu schließen und dabei die Kolben-Zylinder-Einheit zu verriegeln.

In allgemeinster Weise besteht die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß die nachgiebige Kraft des unter Druck stehenden Gases oder der mechanischen Feder gegen eine Wirkung auf den Kolben im verriegelten Zustand isoliert wird.

Das Gehäuse kann in sich verschiebbar einen freien Kolben aufnehmen, welcher das Innere des Gehäuses in die dritte ölkammer und eine Druckkammer unterteilt. Die Druckkammer kann in sich unter Druck stehendes Gas oder eine mechanische Feder aufnehmen.

Ein variables Volumen der dritten ölkammer ist im Gehäuse definiert, welches integriert mit dem Kolben ausgebildet ist. So wirkt im verriegelten Zustand öl als inkompressibles Strömungsmittel auf die entgegengesetzten Seiten des Kolbens, wodurch wirksam und zuverlässig die Bewegung des Kolbens im verriegelten Zustand verhindert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitts einer Zylinder-Kolben-Einheit entsprechend der Erfindung im Schließzustand, 15

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Darstellung im geöffneten Zustand,

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit einer modifizierten Form und

Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer Zylinder-Kolben-Einheit ähnlich der Fig. 3 mit einer entsprechenden Feder.

Die Zylinder-Kolben-Einheit entsprechend Fig. 1 und 2 umfaßt einen mit öl gefüllten Zylinder 1, einen Kolben 2, welcher gleitend und abdichtend im Zylinder 1 verschiebbar ist und das Innere des Zylinders 1 zwei ölkammern A und B teilt. Eine Hohlkolbenstange 3 ist am Kolben 2 befestigt und ragt verschiebbar und abgedichtet durch ein Ende (das obere Ende ) des Zylinders 1 zur Außenseite hin. Ein Rohr 4, welches ein geschlossenes Ende aufweist und als Gehäuse entsprechend der Erfindung wirkt, ist integriert mit dem Kolben 2 verbunden. Das Innere des Rohres 4 ist durch einen freien Kolben 18 in zwei Kammern C und

D aufgeteilt. Die Kammer C ist mit öl gefüllt und wirkt als dritte ölkammer entsprechend der Erfindung. Die Kammer D ist mit einem Gas, wie Luft oder Stickstoff, unter relativ niedrigem Druck gefüllt. 5

Der Kolben 2 ist mit einer Mittelbohrung versehen, um einen Innenraum E zu bilden. Im geöffneten Zustand der Zylinder-Kolben-Einheit entsprechend Fig. 2 steht der Raum E über einen Radialkanal 5 im Kolben 2 mit der ölkammer A und über einen anderen Radialkanal 6 im Kolben 2 mit der ölkammer B in Verbindung, und ebenso durch das untere Ende der Mittelbohrung mit der ölkammer C. So wirkt der Raum E mit den Kanälen 5 und 6 zusammen, um eine erste Passage entsprechend der Erfindung zu bilden, der die ölkammern A und B verbindet. Weiterhin wirkt der Raum E mit dem Kanal 6 und dem unteren Ende der Mittelbohrung des Kolbens zusammen, um eine zweite Passage entsprechend der Erfindung z,u bilden, die die ölkammern B und C verbindet.

Eine Ventilstange - 7 ist gleitend abdichtend in die Kolbenstange 3 eingesetzt, wobei das innere Ende der Kolbenstange 7 in den Raum E ragt. Das äußere Ende der Kolbenstange ragt aus dem äußeren Ende der Kolbenstange 3 heraus und ist von außen betätigbar. Am inneren Ende des Ventilkolbens 7 sind zwei axialbeabstandete Abschnitte 7a reduzierten Durchmessers vorgesehen, die zwischen sich einen ersten Ventilabschnitt 8 großen Durchmessers und am inneren Ende der Ventilstange 7 einen zweiten Ventilabschnitt 9 großen Durchmessers bildet. Die Mittelbohrung im Kolben nimmt sequentiell vom oberen Ende bei Betrachtung der Fig. 1 das innere Ende der Kolbenstange 3, eine ringförmige Ventilführung 10, eine Ringdichtung 11, einen zylindrischen Abstandhalter 12 (Büchse), eine Ringdichtung 13, eine Büchse oder Abstandhalter 14, ähnlich der Büchse 12, und

eine Ringdichtung 15 auf. Die Dichtung 11 dichtet den Raum zwischen der Kolbenstange 3 und der Ventilstange 7 ab. Die Dichtung 13 befindet sich zwischen den Kanälen 5 und 6 und wirkt mit dem ersten Ventilabschnitt 8 zusammen, um die Verbindung zwischen den Kanälen 5 und 6 oder zwischen den Kammern A und B herzustellen oder zu unterbrechen. Die Dichtung 15 wirkt mit dem zweiten Ventilabschnitt 9 zusammen, um die Verbindung zwischen dem Raum E und der Ölkammer C herzustellen oder zu unterbrechen. Die Abstandshalter 12 und 14 dienen der Lokalisierung der Dichtungen 11, 13 und 15 und haben jeweils Radialöffnungen 12a und 14a, die den Raum E mit dem Kanal 5 bzw. 6 verbinden. Bei 16 und 17 sind Rückhalteringe am inneren Ende der Ventilstange 7 montiert, um die Nach-Oben-Bewegung der Ventilstange 7 hinsichtlich der Kolbenstange 3 zu begrenzen.

Der Betrieb der Zylinder-Kolben-Einheit entsprechend Fig. und 2 wird nun erläutert. Die Kolbenstange 7 wird von der Außenseite nach unten gestoßen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ventilabschnitte 8 und 9 lösen sich jeweils von den Dichtungen 13 und 15. Dann stehen die ölkammern A, B und C miteinander in Verbindung und der Druck des in der Kammer D eingeschlossenen Gases wirkt über das öl in der ölkammer C auf das öl in den ölkammern A und B. Der Kolben 2 nimmt die nach oben gerichtete Kraft entsprechend dem Durchmesser der Kolbenstange 3 auf, wodurch die Zylinder-Kolben-Einheit zum Ausfahren tendiert. Es ist zu verstehen, daß, wenn die Zylinder-Kolben-Einheit als Abstützung für einen Stuhl verwendet wird (beispielsweise), wirkt ein gewisser Betrag der Kompressionskraft aufgrund des Gewichtes des Sitzabschnittes des Stuhles auf die Zylinder-Kolben-Einheit. Dies bestimmt sich durch den Druck des Gases und der auf die Zylinder-Kolben-Einheit aufgebrachte Last, gleich, ob die Zylinder-Kolben-Einheit einfährt oder ausfährt.

Wenn die nach unten auf die Ventilstange 7 ausgeübte Kraft losgelassen wird oder wenn die Ventilstange 7 nach oben gezogen wird, gelangen die Ventilabschnitte 8 und 9 jeweils in Berührung mit der Dichtung 13 bzw. 15. So werden die ü!kammerη A, B und C voneinander isoliert.

Der Druck des Gases in der Gaskammer D wirkt dann nicht auf das Öl in den Kammern A und B. Die Kammern A und B werden mit öl gefüllt, welches ein inkompressibles Strömungsmittel ist. Daher kann sich der Kolben 2 nicht hinsichtlich des Zylinders 1 bewegen, so daß die Zylinder-Kolben-Einheit den Schließzustand entsprechend Fig. 1 einnimmt. Das ein inkompressibles Strömungsmittel darstellende öl wirkt als ein massives Teil zur übertragung der Kraft. So kann die Zylinder-Kolben-Einheit nicht ausfahren bzw. einfahren und hält zuverlässig den Schließzustand aufrecht.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der Teile entsprechend der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 dieselben Bezugszeichen tragen. Die Beschreibung dieser Teile wird daher weggelassen. In Fig. verläuft das das Gehäuse gemäß der Erfindung bildende Rohr 4 vom Kolben 2 nach oben und umgibt die Kolbenstange 3. Das obere Ende des Rohres 4 ist an der Kolbenstange befestigt. Der freie Kolben 18, welcher die dritte Ölkammer C und die Gaskammer D bildet, hat eine Ringform, wobei die Innenumfangsfläche verschiebbar und abdichtend die Außenumfangsflache der Kolbenstange 3 berührt. Die Außenumfangsflache des freien Kolbens 13 steht gleitend und abdichtend mit dem Innenumfang des Rohres 4 in Verbindung. Da das Rohr im Vergleich mit der ersten Ausführungsform auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens angeordnet ist, münden die Kanäle 5 und 6 und das untere

Ende der Kammer E in die jeweiligen Kammern, welche gegenüber der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind. Jedoch ist die Funktion selbst der ersten Ausführungsform gleich.
5

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Form der Fig. 3, worin die Kammer D eine Schraubenfeder 20 aufnimmt, die auf den freien Kolben 18 wirkt und dadurch das Öl in der Kammer C unter Druck setzt.

Die in Verbindung mit einigen bevorzugten Ausführungsformen der in den Zeichnungen dargestellten Art beschriebene Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen fallen daher in den Schutzumfang der geltend gemachten Erfindung.

Beispielsweise ist das Ventil nicht auf die dargestellten Trommel- bzw. Schieberventile 8 und 9 begrenzt, sondern kann auch ein Tellerventil oder ein Drehventil sein.

Die unter Druck stehendes Öl aufnehmende ölkammer C ist nicht notwendigerweise mit beiden ölkammern A und B im geöffneten Zustand verbunden. In anderen Worten bedeutet dies, daß die erste und zweite Passage im Kolben voneinander getrennt sein können. Der Druck in der Kammer C wirgt im geöffneten Zustand über die zweite Passage auf eine der beiden Kammern A und B und wirkt indirekt durch die erste Passage auf die beiden Kammern A und B.

Der freie Kolben 18 kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weggelassen werden. Jedoch kann der freie Kolben effektiv verhindern, daß das Gas vom Öl eingefangen wird und ermöglicht so die Verwendung der Zylinder-Kolben-Einheit in jeder gewünschten Orientierung.

Es ist festzustellen, daß ein zeitweiliger Schließzustand dadurch erzielt werden kann, daß die die Kammer C mit irgendeiner der beiden Kammern A und B verbindende zweite Passage geschlossen wird, ohne jedoch die die Kammern A und B verbindende erste Passage zu schließen. So schließt entsprechend einem weiteren modifizierten Merkmal der Erfindung das Ventil in einem Ausgangszustand die zweite Passage und schließt danach die erste Passage.

Wie zuvor beschrieben, kann die Zylinder-Kolben-Einheit entsprechend der Erfindung bei jeder gewünschten Länge ohne Zunahme des Durchmessers des Kolbens und ohne Zunahme des Drucks des eingeschlossenen Gases oder der Federkraft einer mechanischen Feder zuverlässig den Schließzustand aufrechterhalten.

Claims

HOFFMANN · EITIJS <fc PARTNER

PAT E X TAN WALTH

DR. ING. E. HOFFMANN (1930197«) . DIPL.-ING.W. EITLE . D R. R E P. NAT. K.HOFFMANN · DI PL.-1 N G. W. LEHt!

DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRAS5F 4 ■ D-8000 MÜNCHEN 81 - TELEFON (00?) 911087 . TE LE X 03 -2?il» (PATHE)

36 336 p/we

Tokico Ltd.

Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Zylinder-Kolben-Einheit

Patentansprüche

/Zylinder-Kolben-Einheit, gekennzeichnet durch einen mit öl gefüllten Zylinder (1) , einen im Zylinder angeordneten, verschiebbaren Kolben (2), welcher das Innere des Zylinders in zwei ölkamraern (A, B) teilt, eine am Kolben befestigte Kolbenstange (3), die durch den Zylinder (1) nach außen ragt, eine im Kolben ausgebildete erste Passage (E, 5, 6) zum Verbinden der beiden ölkammern (A, B), ein integriert mit dem Kolben (2) verbundenes Gehäuse (4) zur Aufnahme einer dritten ölkammer (C), die von den beiden ölkammern (A,B) getrennt ist, eine Einrichtung zum Unter-Druck-Setzen des Öls in der dritten ölkammer (C), eine im Kolben ausgebildete zweite Passage (E, 6 bzw. 5) zum Verbinden der dritten ölkammer (C) mit einer der beiden ölkammern (A,B), und durch ein von der Außenseite des Zylinders betätig-

bares Ventil (7, 8, 9), um wahlweise die genannte erste Passage oder die genannte zweite Passage zu schließen und dabei die Zylinder-Kolben-Einheit zu verriegeln.
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2. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil die erste und zweite Passage gleichzeitig öffnet oder schließt.
3. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß eine Stange (7) koaxial und abdichtend die Kolbenstange (3) durchragt und daß am inneren Ende der Stange (7) ein Ventilglied (8, 9) ausgebildet ist.
4. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (4) einen zweiten Zylinder umfaßt, welcher integriert mit dem Kolben (2) verbunden ist und einen freien Kolben (18) aufnimmt, welcher das Innere des zweiten Zylinders

(4) in die genannte dritte ölkammer (C) und eine Gaskammer (D) aufteilt.
5. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das 'Gehäuse einen zweiten Zylinder (4) umfaßt, welcher integriert mit dem Kolben ausgebildet ist und in sich einen freien Kolben (18) aufnimmt, welcher das Innere des zweiten Zylinders (4) in die genannte dritte ölkammer (C) und eine Kammer.(D) zur Aufnahme einer Schraubenfeder (20) teilt.