DE3709173A1 - Doppeltwirkender druckmittelzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Druckmittelzylinder mit im Zylinderboden integriertem Steuerventil.

Aus der DE-OS 25 06 793 ist ein derartiger Druckmittelzylinder mit integriertem 4/2-Wegeventil bekannt, wobei das Wegeventil mit zur Zylinderachse rechtwinkliger Achsrichtung in den Zylinderboden integriert ist. Das Wegeventil ist dabei als von einer Membrane gesteuertes Hubventil ausgebildet, wobei die Membrane beidseitig Ventilansätze trägt, die zentrisch durch eine die Membrane durchsetzende Druckmittelbohrung verbunden sind und welche radial auskragende, als Rückschlagventile wirkende Dichtlippen tragen. Infolge des Hubventil-Prinzips und der Rückschlagklappen ist das Wegeventil nur mit kleinen Durchströmungsquerschnitten ausbildbar, so daß nur relativ langsame Kolbenbewegungen des Druckmittelzylinders erreichbar sind. Außerdem ist der Zylinderboden der Bauart des Ventils genau angepaßt, es besteht also keine Austauschmöglichkeit des Wegeventils gegen Ventile mit anderer Funktion. Weiterhin entspricht das Anschlußbild des Druckmittelzylinders keiner Norm. Zur Druckmittelzuführung zum zylinderkopfseitigen Beaufschlagungsraum ist es aus der genannten Druckschrift bekannt, den Zylinderkörper außenseitig mit einem Längskanal zu versehen, welcher einerseits am Wegeventil und andererseits in den Beaufschlagungsraum mündet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß hohe Kolbengeschwindigkeiten aufgrund großer Durchströmungsquerschnitte des Steuerventils möglich sind; zugleich soll der Druckmittelzylinder die Möglichkeit bieten, normgerecht, beispielsweise gemäß DIN/ ISO 6431, ausgebildet zu werden. Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, bei Bedarf das Steuerventil bzw. die Ansteuerung des Druckmittelzylinders durch Austausch weniger Teile den jeweiligen Erfordernissen anpassen zu können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zylinderboden zugleich als Gehäuse eines Rundschieber-Steuerventils mit einer rechtwinklig zur Zylinderachse verlaufenden Querbohrung ausgebildet ist, welche beiderseits durch lösbar am Zylinderboden gehaltene Verschlußteile abgeschlossen ist, und daß der wenigstens eine Rundschieber verschieblich in der Querbohrung geführt ist.

Nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des Druckmittelzylinders sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen nach der Erfindung ausgebildeten Druckmittelzylinder dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht Fig. 2 eine Rückansicht des jeweils teilweise aufgeschnitten dargestellten Zylinders,

Fig. 3 u. 4 zwei weitere Seitenansichten des ebenfalls teilweise geschnitten dargestellten Zylinders Fig. 5 einen Schnitt rechtwinklig zur Zylinderachse durch den Zylinderboden und

Fig. 6 bis 8 Tauschteile zur Abänderung der Zylinderfunktion

Gemäß Fig. 1 weist der Druckmittelzylinder ein Zylinderrohr 1 auf, welches abgedichtet einerseits an einem Zylinderboden 2 und andererseits an einem Zylinderdeckel 3 endet. Im Zylinderrohr 1 ist abgedichtet verschieblich ein Kolben 4 gelagert, welcher beiderseits je einen Drosselansatz 5 trägt, welcher in üblicher, bekannter Weise mit dem Zylinderboden 2 bzw. Zylinderdeckel 3 zum Dämpfen der Kolbenbewegung kurz vor den Endstellungen zusammenwirkt. Der Kolben 4 ist mit einer Kolbenstange 6 verbunden, welche abgedichtet verschieblich den Zylinderdeckel 3 durchragt. In Ansicht parallel zur Achse 7 des Druckmittelzylinders weisen auch der Zylinderdeckel 3 und gemäß Fig. 2 auch der Zylinderboden 2 einen einem Quadrat entsprechenden Umriß auf. Im Zylinderboden 2 verläuft eine Querbohrung 8 senkrecht zur Achse 7, welche beidseitig durch lösbar am Zylinderboden 2 angeordnete Verschlußteile 9 bzw. 10 abgeschlossen ist. Die Querbohrung 8 ist mit fünf axial zueinander versetzt angeordneten Ringnuten 11 bis 15 erweitert, in deren jede ein später zu beschreibender Druckmittelkanal einmündet. In der Querbohrung 8 befindet sich ein axial verschieblicher Rundschieber 16, welcher sechs axial zueinander versetzte, als Dichtringe ausgebildete Dichtstellen 17 bis 22 aufweist, welche mit Ausnahme der beiden endseitigen Dichtstellen 17 und 22 ihnen zugeordnete Ringnuten 11 bis 15 zu überschleifen vermögen. Im Raum 23 zwischen dem Verschlußteil 9 und dem Rundschieber 16 befindet sich eine den letzteren in Richtung zum anderen Verschlußteil 10 hin belastende Feder 24, in den Raum 23 mündet ein als Entlüftungsbohrung das Verschlußteil 9 durchsetzender Druckmittelkanal 25 ein. Der Raum 26 zwischen dem andersseitigen Verschlußteil 10 und dem Rundschieber 16 steht über einen im Zylinderboden 2 verlaufenden, aus Fig. 5 ersichtlichen Druckmittelkanal 27 mit einem an eine Seitenfläche 28 des Zylinderbodens 2 angeflanschten Magnetventil 29 in Verbindung. Weiterhin mündet in der Seitenfläche 28 mit einem Rohranschluß 30 ein Druckmittelkanal 31, welcher andererseits in die mittlere Ringnut 13 einmündet. Vom Druckmittelkanal 31 führt ein Zweigkanal 32 zum Magnetventil 29, welches je nach Schaltstellung den Zweigkanal 32 mit dem Druckmittelkanal 27 verbindet oder unter Trennung dieser Verbindung den Druckmittelkanal 27 in die Atmosphäre entlüftet. An den Rohranschluß 30 ist eine nicht dargestellte Druckmittelversorgung P anzuschließen. Von den Ringnuten 12 und 14 führt, wie ebenfalls aus Fig. 12 ersichtlich, jeweils ein Druckmittelkanal 34 bzw. 33 zu Rohranschlüssen 35 bzw. 36, die in der der Seitenfläche 28 gegenüberliegenden Seitenfläche 37 des Zylinderbodens 2 münden. In die Rohranschlüsse 35 und 36 sind zweckmäßig nicht dargestellte Entlüftungsvorrichtungen einzuschrauben, welche die Druckmittelkanäle 33 und 34 über justierbare Drosseln und Luftfilter mit der Atmosphäre verbinden. Von der Ringnut 14 führt ein aus Fig. 1 ersichtlicher Druckmittelkanal 38 zum zwischen dem Zylinderboden 2 und dem Drosselansatz 5 des Kolbens 4 befindlichen Beaufschlagungsraum 39 des Druckmittelzylinders. Der den Drosselansatz 5 umgebende Beaufschlagungsraum 39′ zwischen dem Zylinderboden 2 und dem Kolben 4 steht über eine aus Fig. 2 ersichtliche, justierbare Drosseleinrichtung 40 mit dem Beaufschlagungsraum 39, dem Druckmittelkanal 38 und der Ringnut 14 in Verbindung. Von der Ringnut 12 führt ein aus Fig. 4 und 5 ersichtlicher Druckmittelkanal 41 zu einer zur Zylinderachse 7 parallen Bohrung 42 im Zylinderboden 2, in welche der Innenraum 43 eines abgedichtet im Zylinderboden 2 gehaltenen, rohrartigen Zugankers 44 einmündet. Der Zuganker 44 erstreckt sich parallel zur Achse 7 außerhalb des Zylinderrohres 1 zum Zylinderdeckel 3, in welchem sein Innenraum 43 in einen Druckmittelkanal 45 einmündet, der zu einem dem Beaufschlagungsraum 39 entsprechenden Beaufschlagungsraum zwischen dem Zylinderdeckel 3 und dem diesem zugewandten Drosselansatz 5 befindlichen Beaufschlagungsraum führt. Der den erwähnten Drosselansatz 5 umgebende Beaufschlagungsraum 46 zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderdeckel 3 steht mit diesem Beaufschlagungsraum durch eine aus Fig. 4 ersichtliche, justierbare Drosseleinrichtung 47 in Verbindung; die Anordnung im Zylinderdeckel 3 entspricht insoweit derjenigen im Zylinderboden 2. Weiterhin sind der Zylinderboden 2 und der Zylinderdeckel 3 durch wenigstens einen weiteren Zuganker 48 miteinander verbunden, welcher, wie aus Fig. 3 ersichtlich, mittels Verschraubungen 49 im Zylinderboden 2 und Zylinderdeckel 3 verspannbar gehalten ist. Die Verschraubungen 49 weisen nach außen gewandte Gewindeabschnitte 50 auf, in welche nicht dargestellte Befestigungsschrauben für den Druckmittelzylinder einschraubbar sind.

Die Querbohrung 8 stellt zusammen mit dem Rundschieber 16 ein 5/2-Wegeventil dar, welches die Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens 4 steuert.

In der aus der Zeichnung ersichtlichen Stellung des Druckmittelzylinders hält das Magnetventil 29 den Druckmittelkanal 27 entlüftet, so daß die Feder 24 den Rundschieber 16 in seiner dem Verschlußteil 10 zugewandten Endstellung hält. Die Dichtstelle 17 trennt dabei den Raum 23 von der Ringnut 11 und die Dichtstelle 18 die Ringnut 11 von der Ringnut 12. Die Ringnut 12 steht durch einen Abschnitt der Querbohrung 8 mit Ringnut 13 in Verbindung. Die Dichtstellen 19 und 20 trennen die Ringnuten 13 und 14 voneinander ab, die Ringnut 14 steht durch einen Abschnitt der Querbohrung 8 mit der Ringnut 15 in Verbindung. Die beiden Dichtstellen 21 und 22 trennen die Ringnut 15 vom Raum 26 ab. Durch den Rohranschluß 30 zugeführtes Druckmittel gelangt somit durch die Ringnuten 13 und 12 zum Druckmittelkanal 41 und weiter durch den Innenraum 43 sowie den Druckmittelkanal 45 zum Beaufschlagungsraum 46, wodurch der Kolben 4 in seiner dargestellten Endlage gehalten wird. Die anderseitigen Beaufschlagungsräume 39 und 39′ sind durch den Druckmittelkanal 38 und die Ringräume 14 und 15 mit dem Druckmittelkanal 33 und weiter durch den Rohranschluß 35 in die Atmosphäre entlüftet.

Zum Umsteuern des Druckmittelzylinders ist das Magnetventil umzuschalten, so daß es die Druckmittelkanäle 32 und 37 miteinander verbindet. Aus dem Rohranschluß 30 wird damit der Raum 26 druckmittelbeaufschlagt, wodurch der Rundschieber 16 entgegen der Kraft der Feder 24 in seine dem Verschlußteil 9 benachbarte Endlage verschoben wird. Dabei überschleifen die Dichtstellen 18, 19, 20 und 21 die Ringnuten 11, 12, 13 bzw. 15, so daß im Endergebnis durch Abschnitte der Querbohrung 8 die Ringnuten 11 und 12 sowie 13 und 14 miteinander verbunden werden, während die Ringnut 15 abgesperrt wird. Aus dem Rohranschluß 30 gelangt somit Druckmittel durch die Ringnut 13 zur Ringnut 14 und weiter durch den Druckmittelkanal 38 zum Beaufschlagungsraum 39 und 39′, wodurch der Kolben 4 in seine dem Zylinderdeckel 3 benachbarte Endstellung vorschoben wird; das hierbei aus dem Beaufschlagungsraum 46 zu verdrängende Druckmittel gelangt durch den Druckmittelkanal 45, den Innenraum 43, den Druckmittelkanal 41 zum Ringraum 12 und weiter durch den Ringraum 11 sowie den Druckmittelkanal 34 und den Rohranschluß 36 zur Atmosphäre.

In Abänderung zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann unter entsprechender Verlagerung der Druckmittelkanäle 27 und 32 das Magnetventil 29 am Verschlußteil 10 angeordnet werden, wie es in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Die Druckmittelkanäle 27 und 32 durchsetzen dabei abgedichtet Bohrungsabschnitte im Verschlußteil 10. Die Funktionsweise des Druckmittelzylinders bleibt durch diese Änderung unbeeinflußt.

In weiterer Abänderung kann auch das Verschlußteil 9 anstelle des Druckmittelkanals 25 mit einem weiteren Magnetventil wie vorstehend beschrieben ausgestattet werden, im Raum 26 ist dabei zweckmäßig eine der Feder 24 entsprechende Feder unterzubringen. Durch diese Änderung wird das vorstehend beschriebene 5/2-Wegeventil zu einem 5/3-Wegeventil umgestaltet, wobei der Rundschieber 16 bei durch die Magnetventile beidseitig auf gleicher Druckhöhe gehaltenen Räumen 23 und 26 in einer Mittellage zwischen den vorstehend beschriebenen Endstellungen gehalten wird; in der Mittellage des Rundschiebers 16 befinden sich dessen Dichtstellen 19 und 20 zu beiden Seiten der Ringnut 13 und sperren diese damit von den beiden benachbarten Ringnuten 12 und 14 ab, welche ihrerseits durch die Dichtstellen 18 und 21 von den Ringnuten 11 und 15 getrennt sind. Damit sind in dieser Mittelstellung des Rundschiebers 16 die Beaufschlagungsräume 39, 39′ und 46 des Druckmittelzylinders abgesperrt, der Kolben 4 wird somit in seiner jeweiligen Lage gehalten. In Abänderung hierzu ist es durch entsprechende Verlagerung von Dichtstellen des Rundschiebers auch möglich, in dieser Mittellage die beiden Beaufschlagungsräume 39 und 39′ sowie 46 über die Ringnuten 12 und 11 bzw. 14 und 15 in die Atmosphäre entlüftet zu halten, der Kolben 4 kann dann jede beliebige Lage einnehmen und ist über die Kolbenstange 6 von außen verschieblich. Die Dichtstellenanordnung ist hierbei in Analogie zu entsprechenden 5/3-Wegeventilen zu treffen.

In weiterer Abänderung können eines oder beide Verschlußteile 9 und/oder 10 von Druckmittelkanälen 51 durchsetzt sein, welche außenseitig in Rohranschlüsse 52 übergehen, wie es Fig. 6 zeigt. Unter Entfall des jeweiligen Magnetventils 29 kann über an diese Rohranschlüsse 52 angeschlossene Steuerleitungen die Druckbeaufschlagung der Räume 23 und/oder 26 und damit die jeweilige Lage des Rundschiebers 16 durch beliebige, vom Druckmittelzylinder entfernt anzuordnende Ventile gesteuert werden. Auch hierbei kann das aus der Querbohrung 8 und dem Rundschieber 16 gebildete Ventil als 5/2- oder 5/3-Wegeventil ausgebildet werden.

In weiterer Abänderung ist es möglich, gemäß Fig. 8 wenigstens einem der Verschlußteile 9 und/oder 10 eine Handbetätigungsvorrichtung mit einem Handgriff 53 anzuordnen. Der um eine Lagerung 54 drehbare Handgriff 53 kann einen nicht dargestellten Nocken aufweisen, welcher beim Verschwenken des Handgriffes 53 gegen die Stirnfläche des Rundschiebers 16 zu dessen Verschiebung drückt; der Rundschieber 16 ist somit manuell verschiebbar. Stattdessen oder auch zusätzlich kann beim Verschwenken des Handgriffes 53 ein nicht dargestelltes Ventil zum Steuern der Druckbeaufschlagung des an das jeweilige Verschlußteil 9 oder 10 anschließenden Raumes 23 bzw. 26 betätigt werden.

In weiterer Abänderung ist es durch entsprechende Umgestaltung des Rundschiebers 16 möglich, das 5/3-Wegeventil derart auszubilden, daß in der mittleren Stellung des Rundschiebers die beiden Beaufschlagungsräume 39, 39′ und 46 jeweils mit dem Rohranschluß 30 und damit der Druckmittelquelle verbunden sind, während die Ringnuten 11 und 15 mit den Entlüftungsvorrichtungen aufweisenden Rohranschlüssen 35 und 36 abgesperrt sind. Weiterhin kann das aus der Querbohrung 8 und dem Rundschieber 16 gebildete Ventil in Art eines 3/2-Wegeventils betrieben werden, hierzu kann auch ein vereinfachter Rundschieber in die Querbohrung 8 eingesetzt werden. Schließlich ist es möglich, in die Querbohrung 8 zwei voneinander getrennte Rundschieber einzusetzen. Der Rundschieber-Austausch kann dabei sehr einfach nach Abnahme eines Verschlußteiles 9 oder 10 erfolgen. Durch diese Änderungen sind mono- oder bistabile Funktionsweisen des Druckmittelzylinders erreichbar, es kann auch eine Rastierung vorgesehen werden und es sind Anpassungen an den jeweiligen Betriebsdruck möglich.

• Bezugszeichenliste  1 Zylinderrohr
   2 Zylinderboden
   3 Zylinderdeckel
   4 Kolben
   5 Drosselansatz
   6 Kolbenstange
   7 Achse
   8 Querbohrung
   9 Verschlußteil
  10 Verschlußteil
  11 Ringnut
  12 Ringnut
  13 Ringnut
  14 Ringnut
  15 Ringnut
  16 Rundschieber
  17 Dichtstelle
  18 Dichtstelle
  19 Dichtstelle
  20 Dichtstelle
  21 Dichtstelle
  22 Dichtstelle
  23 Raum
  24 Feder
  25 Druckmittelkanal
  26 Raum
  27 Druckmittelkanal
  28 Seitenfläche
  29 Magnetventil
  30 Rohranschluß
  31 Druckmittelkanal
  32 Zweigkanal
  33 Druckmittelkanal
  34 Druckmittelkanal
  35 Rohranschluß
  36 Rohranschluß
  37 Seitenfläche
  38 Druckmittelkanal
  39 Beaufschlagungsraum
  39′ Beaufschlagungsraum
  40 Drosseleinrichtung
  41 Druckmittelkanal
  42 Bohrung
  43 Innenraum
  44 Zuganker
  45 Druckmittelkanal
  46 Beaufschlagungsraum
  47 Drosseleinrichtung
  48 Zuganker
  49 Verschraubungen
  50 Gewindeabschnitt
  51 Druckmittelkanal
  52 Rohranschluß
  53 Handgriff
  54 Lagerung

Claims (7)

1. Doppelt wirkender Druckmittelzylinder mit im Zylinderboden (2) integriertem Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderboden (2) zugleich als Gehäuse eines Rundschieber-Steuerventils mit einer rechtwinklig zur Zylinderachse (7) verlaufenden Querbohrung (8) ausgebildet ist, welche beiderseits durch lösbar am Zylinderboden (2) gehaltene Verchlußteile (9;10) abgeschlossen ist, und daß der wenigstens eine Rundschieber (16) verschieblich in der Querbohrung (8) geführt ist.

2. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Querbohrung (8) axial zueinander versetzt sieben Druckmittelkanäle (25; 27; 31; 33; 34; 38; 41) einmünden, deren einer oder beide endseitigen Druckmittelkanäle (25) gegebenenfalls in den Verschlußteilen (9) verlaufen.

3. Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundschieber (16) sechs axial zueinander versetzte Dichtstellen (17 bis 22) zur Wandung der Querbohrung (8) aufweist und daß wenigstens einige Einmündungen der Druckmittelkanäle von diesen Dichtstellen überschleifbar sind.

4. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittig einmündende Druckmittelkanal (31) sowie die beiden seitlich übernächsten Druckmittelkanäle (33; 34) zu außenseitig am Zylinderboden (2) angeordneten Leitungsanschlüssen (30; 35; 36), gegebenenfalls der mittige Druckmittelkanal zu einem Druckmittelversorgungsanschluß und die beiden übernächsten Druckmittelkanäle zu drossel - und/oder filterbaren Entlüftungen führen, und daß die beiden dem mittleren Druckmittelkanal (31) unmittelbar benachbarten Druckmittelkanäle (38; 41) jeweils zu einem der beiden Beaufschlagungsräume (39; 39′; 46) des Druckmittelzylinders führen.

5. Druckmittelzylinder nach Anspruch 4, wobei der Zylinderboden (2) mit einem Zylinderkopf (3) durch in beide eingreifende, achsparallele Zuganker (44; 48) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zuganker (44) rohrartig ausgebildet ist, wobei der Innenraum (43) des Zugankers (44) im Zylinderboden (2) mit einem der dem mittleren Druckmittelkanal (31) unmittelbar benachbarten Druckmittelkanäle (41) und im Zylinderkopf (3) über einen weiteren Druckmittelkanal (45) mit dem an diesen anschließenden Beaufschlagungsraum (46) in Verbindung steht.

6. Druckmittelzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (8) mit dem Rundschieber (16) ein 5/2- bzw. 5/3-Wegeventil bildet, wobei ein endseitiger Druckmittelkanal (25) gegebenenfalls durch ein Verschlußteil (9) zur Atmosphäre verläuft, der Rundschieber (16) durch eine Feder (24) von diesem Verschlußteil (9) abgespreizt ist und der andere, endseitige Druckmittelkanal (27) gesteuert druckbeaufschlagbar ist.

7. Druckmittelzylinder nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Verschlußteile (9; 10) als austauschbares Baukastenteil ausgebildet ist, wobei das Baukastenteil als geschlossener Deckel (10), als von einem Druckmittelkanal (51) mit außenseitigem Leitungsanschluß (52) durchsetzter Deckel, als ein ein Magnetventil (29) oder ein handbetätigbarer Ventil zur Steuerung des Druckes in einem endseitigen Druckmittelkanal aufweisender Deckel, als eine manuell betätigbare, mechanische Verstellvorrichtung (53) für den Rundschieber (16) aufweisender Deckel oder als Deckel mit einer Kombination des Druckmittelkanals, des Magnetventils, des handbetätigbaren Ventils und/oder der Verstellvorrichtung ausgebildet ist.