DE3337969A1 - Arbeitszylinder mit drei stellungen - Google Patents
Arbeitszylinder mit drei stellungenInfo
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Description
Hannover, 10.10.1983 WP 58/83 K/Tö
WABCO Westinghouse
Fahrzeugbremsen GmbH
Fahrzeugbremsen GmbH
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit drei Stellungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Arbeitszylinder ist aus der DE-AS 15 76 bekannt. In einem Zylinder ist ein mit einer Kolbenstange
versehener erster Kolben angeordnet, welcher den Zylinder in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer und
eine bezüglich der ersten Druckmittelkammer auf der anderen Seite des Kolbens angeordnete zweite Druckmittelkammer
unterteilt. Auf dem ersten Kolben ist ein als Ringkolben ausgebildeter zweiter Kolben abgedichtet verschiebbar
angeordnet. Der zweite Kolben ist gegen eine
die Mittelstellung fixierende Abstufung des Zylindergehäuses bewegbar.
Um bei einer Bewegung der beiden Kolben aufeinander zu die Bildung von Staudruck in dem von den beiden Kolben
begrenzten Zwischenraum zu verhindern und um umgekehrt bei einer Bewegung der beiden Kolben voneinander weg
die Bildung eines Vakuums im Zwischenraum zu vermeiden, ist im Bereich des Zwischenraums in der Zylinderwand
eine zur Atmosphäre hin führende Atmungsbohrung vorgesehen.
Eine solche Atmungsbohrung hat den Nachteil, daß Feuchtigkeit und Schmutz in den Zylinder eindringen können.
Würde man daran denken, das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz dadurch zu verhindern, daß man im
oder am Ausgang der Atmungsbohrung ein zur Atmosphäre hin in die Offenstellung bringbares Rückschlagventil
anordnet, so würde trotzdem der Nachteil der Vakuumbildung bestehen bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Arbeitszylinder der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
der mit einfachen Mitteln eine Beatmung des von den beiden Kolben begrenzten Zwischenraumes ermöglicht,
ohne daß die vorgenannten Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen
Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, durch
die Verbindung des von den beiden Kolben begrenzten
—3
-δ'
Raumes mit den zur Entlüftung der beiden Druckmittelkammern
des Zylinders dienenden Ventileinrichtungen ein Be- und Entlüftungssystem für alle Kammern des Arbeitszylinders
zu erhalten, welches ein Verschmutzen des Zylinderräumes verhindert und die Verwendung dieses
Zylinders auch an feuchten und staubigen Einsatzorten ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist noch darin zu sehen, daß bei entsprechender Dimensionierung des Auslaßventils
für den von den beiden Kolben begrenzten Zwischenraum sowie entsprechende Auslegung der Verbindungsleitungen
und der Kolbenwirkflächen die Kolbenbewegung in Richtung auf den jeweils nicht vom Druckmittel
zu beaufschlagenden Raum zu vom Druck aus dem zu entlüftenden Raum unterstützt wird.
Anhand der Abbildung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Abbildung zeigt einen Arbeitszylinder mit drei Stellungen im Schnitt.
In einem Zylinder 4, welcher unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 2 von einem Deckel 1 verschlossen
wird, ist ein mit einer Kolbenstange 53 versehener erster Kolben 15, 16 verschiebbar angeordnet. Der erste
Kolben 15, 16 unterteilt den Zylinder in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer 3 und eine bezüglich
der ersten Druckmittelkammer 3 auf der anderen Seite des Kolbens 15, 16 liegende zweite Druckmittelkammer
17. Die beiden Druckmittelkammern 3 und 17 sind
über je einen Druckmittelanschluß 50 bzw. 18 und eine noch näher zu erläuternde Ventileinrichtung be- und
—4
■ to-
entlüftbar. Der erste Kolben 15, 16 weist auf seiner
der zweiten Druckmittelkammer 17 zugewandten Seite eine ballig ausgebildete umlaufende Führung 15 auf. In einer
Nut 14, deren Flanken einerseits von der balligen Führung 15 und andererseits von einem als Anschlag 12 dienenden
umlaufenden Vorsprung des Kolbens 15, 16 gebildet werden, ist ein Nutring 13 gelagert. Der Nutring
13 dichtet die zweite Druckmittelkammer 17 gegen die erste Druckmittelkammer 3 ab.
Auf dem ersten Kolben 15, 16 ist ein als Ringkolben ausgebildeter
zweiter Kolben 8 relativ zum ersten Kolben 15, 16 verschiebbar angeordnet. Der zweite Kolben 8 besitzt
einen sich radial nach außen erstreckenden umlaufenden Vorsprung 7, mit welchem der zweite Kolben
8 bei einer Bewegung in Richtung auf die zweite Druckmittelkammer 17 zu an einem gehäusefesten Anschlag
zur Anlage bringbar ist. Der gehäusefeste Anschlag wird von einer Abstufung des Zylinders 4 gebildet und
dient zur Fixierung der beiden Kolben 15, 16, 8 in der Mittelstellung. In einer Nut 5 des zweiten Kolben 8,
deren Flanken einerseits vom Vorsprung 7 und andererseits von einem weiteren umlaufenden Vorsprung 54,
welcher an der der ersten Druckmittelkammer 3 zugewandten Seite des zweiten Kolbens 8 vorgesehen ist, gebildet
werden, ist ein Nutring 6 gelagert. Der Nutring 6 dichtet die erste Druckmittelkammer 3 gegen die zweite Druckmittelkammer
17 ab. Zur Abdichtung des von den beiden teleskopartig zusammenwirkenden Kolben 15, 16, 8 begrenzten
Zwischenraumes 41 ist ein zusätzlicher Dichtring 48 zwischen der Mantelfläche des ersten Kolbens
15, 16 und der inneren Wandung des zweiten Kolbens 8 angeordnet. Der als Nutring ausgebildete zusätzliche
Dichtring 48 ist in diesem AusfUhrungsbeispiel in einer
in der Mantelfläche des ersten Kolbens 15, 16 vorgesehenen Nut 49 gelagert, welche in dem der ersten Druckmittelkammer
3 zugewandten Endbereich des ersten Kolbens 15, 16 vorgesehen ist. Der zweite Kolben 8 weist in seinem
dem ersten Kolben 15, 16 zugewandten Endbereich einen sich radial nach innen, in Richtung auf die Mantelfläche
des ersten Kolbens 15, 16 zu erstreckenden, vorzugsweise umlaufenden Vorsprung 9, 10,11 auf. Der Vorsprung dient
als Anschlag, welcher bei einer Bewegung der beiden Kolben 15, 16, 8 voneinander weg an dem zwischen den beiden
Kolben 15, 16, 8 auf dem ersten Kolben 15, 16 angeordneten Dichtring 48 zur Anlage bringbar ist.
Der Anschlag 9, 10, 11 weist auf seiner dem Dichtirng 48
zugewandten Seite eine steile Kante 9 und auf seiner dem Dichtring 48 abgewandten Seite eine rampenförmige Abschrägung
11 auf.
Im Deckel 1 des Zylinders 4 ist eine Ausnehmung 52 vorgesehen, durch welche die Kolbenstange 53 aus dem Zylinder 4 herausgeführt wird. Ein Dichtring 51, der in einer in der Wandung der Ausnehmung 52 angeordneten Nut gelagert ist und dichtend an der Kolbenstange 53 anliegt, verhindert ein Austreten von Druckmittel aus der ersten Druckmittelkammer 3 durch die Ausnehmung 52 zur Atmosphäre hin.
Im Deckel 1 des Zylinders 4 ist eine Ausnehmung 52 vorgesehen, durch welche die Kolbenstange 53 aus dem Zylinder 4 herausgeführt wird. Ein Dichtring 51, der in einer in der Wandung der Ausnehmung 52 angeordneten Nut gelagert ist und dichtend an der Kolbenstange 53 anliegt, verhindert ein Austreten von Druckmittel aus der ersten Druckmittelkammer 3 durch die Ausnehmung 52 zur Atmosphäre hin.
Am Zylindergehäuse 4 ist ein Druckmittelanschluß 40 vorgesehen, welcher einerseits über eine Vorratsleitung
38 mit einer Druckmittelquelle 39 und andererseits mit einem im Zylinderboden angeordneten, als Druckmittelverteiler
37 dienenden Kanal verbunden ist. Der Druckmittelverteiler 37 weist einen ersten Ausgang 36 und
einen zweiten Ausgang 20 auf. Der erste Ausgang 36 ist
6—
über eine Druckmittelleitung 35 an den Eingang eines ersten
Einlaßventils 28 angeschlossen, dessen Ausgang über eine Druckmittelleitung 34 mit dem der ersten Druckmittelkammer
3 zugeordneten Druckmittelanschluß 50 verbunden ist. Eine von der Druckmittelleitung 34 abzweigende Druckmittelleitung
33 führt zum Eingang eines ersten Auslaßventils 30, dessen Ausgang über eine Druckmittelleitung
32 und einen Druckmittelanschluß 55 mit dem von den beiden Kolben 15, 16, 8 begrenzten Zwischenraum 41 verbunden
ist. Das Einlaßventil 28 und das Auslaßventil 30 sind als Elektromagnetventile ausgebildet. Über elektrische
Leitungen 27, 29 und eine nicht dargestellte Schalteinrichtung sind die Elektromagnetventile 28, 30 mit einer
Spannungsquelle verbindbar.
In gleicher Weist ist der zweite Ausgang 20 des Druckmittelverteilers
37 über eine Druckmittelleitung 21 mit dem Eingang eines zweiten Einlaßventils 23 verbunden.
Der Ausgang des zweiten Einlaßventils 23 ist über eine Druckmittelleitung 19 an den der zweiten Druckmittelkammer
17 zugeordneten Druckmittelanschluß 18 angeschlossen. Über eine Druckmittelleitung 26, welche von
der Druckmittelleitung 19 abzweigt, ist der Druckmittelanschluß 18 mit dem Eingang eines zweiten Auslaßventils
24 verbunden, dessen Ausgang über eine Druckmittelleitung 32 und den Druckmittelanschluß 55 mit dem von den
beiden Kolben 8, 15, 16 begrenzten Zwischenraum 41 in Verbindung steht. Das Einlaßventil 23 und das Auslaßventil
24 sind als Elektromagnetventile ausgebildet, die über elektrische Leitungen 22, 25 und die nicht dargestellte
Schalteinrichtung mit einer Spannungsquelle verbindbar sind.
Anstelle der als Einlaßventil und Auslaßventil ausgebildeten Elektromagnetventile kann jeder Druckmittelkammer
eine als drei/zwei-Wegeventil ausgebildete Ventileinrichtung
zugeordnet werden. Der von den beiden
Kolben 15, 16, 8 begrenzte Zwischenraum 41 ist über eine als Rückschlagventil 42, 43 ausgebildete dritte Ventileinrichtung
mit der Atmosphäre verbindbar. Das Rückschlagventil 42, 43 wird in diesem Ausführungsbeispiel
von einem Gummiteller 43 und einem eine Gehäuseausnehmung 45 begrenzenden, als Ventilsitz 42 ausgebildeten
Gehäusevorsprung gebildet, wobei der Gummiteller 42
mittels einer Schraube 46 an einen Vorsprung des Zylinders befestigt ist. Mittels der Schraube 46 ist die
Rückhaltekraft des Rückschlagventils 42, 43 einstellbar. Das Rückschlagventil 42, 43 ist durch eine Kappe 44, die
ebenfalls von der Schraube 46 gehalten wird, gegen äußere Einflüsse geschützt. Die Funktion des im Vorstehenden
beschriebenen Arbeitszylinders wird nachfolgend näher erläutert.
Es wird angenommen, daß der mit der Kolbenstange 53 verbundene erste Kolben 15, 16, wie in der Abbildung dargestellt,
die Mittelstellung eingenommen hat. Über die geöffneten Einlaßventile 28, 23 sowie die Druckmittelanschlüsse
50, 18 steht in der ersten Druckmittelkammer 3 und in der zweiten Druckmittelkammer 17 Druck an. Die
Drücke in den beiden Druckmittelkammern 3, 17 sind gleich. Der zweite Kolben 8 wird gegen den gehäusefesten Anschlag
47 angedrückt und bleibt in Ruhe. Der erste Kolben 15, wird mit seinem Anschlag 12 gegen den zweiten Kolben 8
angedrückt. Da die Summe der vom Druck aus der ersten Druckmittelkammer 3 beaufschlagten V/irkflächen der beiden
Kolben 15, 16, 8 größer ist als die vom Druck aus der zweiten Druckmittelkammer 17 beaufschlagte entgegengerichtete
Wirkfläche des ersten Kolbens 15, 16 verbleibt der mit der Kolbenstange 53 verbundene erste Kolben
15, 16 in der Mittelstellung.
Soll der mit der Kolbenstange 53 verbundene erste Kolben 15, 16 in seine linke Endlage gebracht werden, so
wird das der ersten Druckmittelkammer 3 zugeordnete Einlaßventil 28 geschlossen und das der ersten Druckmittelkammer
3 zugeordnete Auslaßventil 30 in die Offenstellung gebracht. Vom Druck aus der zweiten Druckmittelkammer
17 wird der erste Kolben 15, 16 nach links verschoben und nimmt mit seinem Anschlag 12 den zweiten
Kolben 8 mit. Gleichzeitig wird die erste Druckmittelkammer 3 über die Druckmittelleitungen 34, 33, das geöffnete
erste Auslaßventil 30 sowie die Druckmittelleitung 32 in die vom Rückschlagventil 42, 43 abgeschlossene
Ausnehmung 45 und den daran anschließenden, von den beiden Kolben 8, 15, 16 begrenzten Zwischenraum 41 hineinentlüftet.
Ist der Druck im Zwischenraum 41 und in der Ausnehmung 45 soweit angestiegen, daß er die Rückhaltekraft
des Rückschlagventils 42, 43 überwindet, öffnet das Rückschlagvnetil 42, 43 und der überschüssige Druck
wird zur Atmosphäre hin abgebaut.
Soll der erste Kolben 15,,16 in seine rechte Endlage
gebracht und so die der Kolbenstange 53 in den Zylinder 4 eingefahren werden, werden das erste Einlaßventil
28, das zweite Einlaßventil 23, das erste Auslaßventil 30 und das zweite Auslaßventil 24 umgeschaltet. Das
erste Einlaßventil 28 befindet sich jetzt in der Offenstellung und das erste Auslaßventil 30 ist geschlossen.
Das der zweiten Druckmittelkammer 17 zugeordnete zweite Einlaßventil 23 ist jetzt geschlossen und das der zweiten
Druckmittelkammer 17 zugeordnete zweite Auslaßventil 24 befindet sich jetzt in der Offenstellung. Der
sich in der ersten Druckmittelkammer 3 aufbauende Druck verschiebt den ersten Kolben 15, 16 und den zweiten
-AA-
Kolben 8 nach rechts in Richtung auf die zweite Druckmittelkammer 17 zu. Der zweite Kolben 8 kommt mit seinem
Vorsprung 7 am gehäusefesten Anschlag 47 zur Anlage und der erste Kolben 15, 16 fährt weiter bis in seine
rechte Endlage. Während dieses Vorganges wird die zweite Druckmittelkammer 17 über die Druckmittelleitungen 19,
26, das geöffnete Auslaßventil 24 sowie die Druckmittelleitung 32 in die vom Rückschlagventil 42, 43 abgeschlossene
Ausnehmung 45 sowie den daran anschließenden, von den beiden Kolben 15, 16, 8 begrenzten Zwischenraum
41 hineinentlüftet.
Wird wieder die neutrale Mittelstellung gewünscht, so wird das zweite Auslaßventil 24 geschlossen, das zweite
Einlaßventil 23 in die Offenstellung gebracht und so die zweite Druckmittelkammer 17 wieder belüftet. Der
erste Kolben 15, 16 wird vom Druckmittel aus der zweiten Druckmittelkammer 17 nach links in Richtung auf
die erste Druckmittelkammer 3 zu verschoben und zwar so weit, bis er mit seinem Anschlag 12 an der ihm zugewandten
Stirnseite des zweiten Kolbens 8 zur Anlage kommt. Der Druck in dem von den beiden Kolben 15, 16,
8 begrenzten Zwischenraum 41 und der Ausnehmung 45 wird über das Rückschlagventil 42, 43 zur Atmosphäre hin abgebaut.
Es ist selbstverständlich möglich, die zu den Einlaßventilen und den Auslaßventilen hin bzw. die von den
Einlaßventilen und von den Auslaßventilen wegführenden Druckmittelleitungen in Form von Kanälen im Zylindergehäuse
anzuordnen.
-η-
- Leerseite -
Claims (5)
1.) Arbeitszylinder mit drei Stellungen, welcher die folgenden
Merkmale aufweist:
a) es ist ein mit einem Dichtring versehener erster Kolben (15,16) vorgesehen, durch welchen der Zylinder
in eine erste Druckmittelkammer (3) und eine bezüglich der ersten Druckmittelkammer (3)
auf der anderen Seite des Kolbens (15,16) ange- * ordnete zweite Druckmittelkammer (17) unterteilt
ist;
b) es ist ein als Ringkolben ausgebildeter zweiter Kolben (8) vorgesehen, der gegenüber der Zylinderinnenwand
und einer äußeren Mantelfläche des ersten Kolbens (15,16) abgedichtet geführt ist;
c) die erste Druckmittelkammer (3) und die zweite Druckmittelkammer (17) sind jeweils mittels einer
Ventileinrichtung be- und entlüftbar;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
d) die Endlüftungsausgänge der Ventileinrichtungen (28,30,23,24) sind mit dem von den beiden Kolben
(15,16,8) begrenzten Zwischenraum (41,45) verbunden ;
e) es ist eine dritte Ventileinrichtung (42,43) vorgesehen, über welche der Zwischenraum (41,45) mit
der Atmosphäre verbindbar ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Ventileinrichtung (42,43) als zur Atmosphäre hin öffnendes Rückschlagventil ausgebildet
ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückhaltekraft des Rückschlagventils (42,43) veränderbar ist.
4. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum
Be- und Entlüften der Druckmittelkammern (3,17) vorgesehenen Ventileinrichtungen als Elektromagnetventile
ausgebildete Einlaß- und Auslaßventile aufweisen.
5. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungen zwischen den Ventileinrichtungen und dem von den beiden Kolben begrenzten Zwischenraum
(41,45) durch interne im Gehäuse angeordnete Kanäle hergestellt werden.
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