EP0080565A2 - Einrichtung zur Endabbremsung des Arbeitskolbens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders - Google Patents

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EP0080565A2
EP0080565A2 EP82108248A EP82108248A EP0080565A2 EP 0080565 A2 EP0080565 A2 EP 0080565A2 EP 82108248 A EP82108248 A EP 82108248A EP 82108248 A EP82108248 A EP 82108248A EP 0080565 A2 EP0080565 A2 EP 0080565A2
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piston
recess
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Reiner Staske
Helmut Göttling
Hans Kruppa
Axel Kemner
Wolf-Dietrich Kamke
Dirk Kröger
Rudolf Möller
Ernst-August Meyer
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Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
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Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/223—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which completely seals the main fluid outlet as the piston approaches its end position
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/50—Power-operated mechanisms for wings using fluid-pressure actuators

Definitions

  • the invention relates to a device for the final braking of the working piston of a double-acting working cylinder according to the preamble of patent claim 1.
  • Such double-acting working cylinders with end braking are used wherever it is necessary to first transmit a rapid movement in two directions and then to slow the movement relatively slowly. This is e.g. B. required for automatic door locking devices.
  • a known device of the type mentioned above door cylinder 422 802 Europe catalog from WABCO Anlagenbremsen GmbH
  • the valve is designed and arranged such that it is automatically closed when a predetermined position of the working piston is reached, so that the chamber to be vented is then only vented via the first vent.
  • the stepwise ventilation described takes place in the chamber on the piston rod side in that the piston rod is stepped, the thicker region of the piston rod facing the piston and an intermediate wall of the cylinder forming the desired valve for blocking the second ventilation from the chamber on the piston rod side.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device of the type mentioned at the beginning in which the described extension of the cylinder is avoided with simple means.
  • the device according to the invention is characterized by a compact and short design.
  • the working piston as a valve body acting in both stroke directions, additional valve devices can be dispensed with.
  • the illustration shows a double-acting working cylinder, the working piston of which is cup-shaped and forms two valves with sealing rings arranged in the cylinder housing, one sealing ring interacting with the outer surface of the working piston and one sealing ring interacting with the inner wall of the working piston.
  • a cup-shaped working piston 7 - stepped hollow piston - is arranged, the open edge area 10 of which is angled towards the housing wall and serves as a carrier for a double-lip sealing ring 9.
  • the sealing ring 9, which is non-positively connected to the working piston 7, separates a first pressure medium chamber 23 from a second pressure medium chamber 13.
  • a cylindrical recess 4 which is arranged coaxially with the working piston 7 and whose diameter corresponds to the outer diameter of the stepped part 8 of the cup-shaped piston 7 is adapted.
  • an intermediate wall can be provided in the cylinder housing, which has a recess adapted to the outer diameter of the stepped part 8 of the working piston 7.
  • An annular sealing element 5 is mounted in the wall of the recess 4 and forms a first valve 5, 8 with the stepped part 8 of the working piston 7.
  • the first channel 2 is arranged outside the area of the recess 4.
  • a second leads from the pressure medium connection 26 Channel 24 to the recess 4.
  • the second channel 24 has a larger cross section than the first channel 2.
  • the cross section of the first channel 2 can be changed by means of a throttle screw 25.
  • a circumferential sealing element 14 is provided on the circumference of the extension 15, which can be brought into contact with the inner wall 11 of the working piston 7 and forms a second valve 11, 14 with it.
  • a first channel 17 arranged in the end wall delimiting the second pressure medium chamber 13 connects the second pressure medium chamber 13 to a pressure medium connection 18 assigned to this pressure medium chamber 13.
  • the second pressure medium chamber 13 can be connected to the associated pressure medium connection 18 via a second channel 16 which penetrates the extension 15 in the longitudinal direction and has a larger cross section than the first channel 17.
  • the cross section of the first channel 17 can be changed by means of a throttle screw 19.
  • a piston rod 12 fastened to the bottom of the cup-shaped working piston 7 by means of a threaded bolt 6 is led out of the working cylinder through a bore 21 penetrating the extension 15 and the end wall of the second pressure medium chamber 13 in the axial direction.
  • a sealing element 20 which surrounds the piston rod 12 and which prevents pressure medium from escaping from the second pressure medium chamber 13 through the gap between the piston rod 12 and the bore 21.
  • the pressure medium connections 26, 18 are connected to a pressure medium source via a multi-way valve, not shown.
  • the multi-way valve (not shown) is switched over. Pressure medium is introduced into the second pressure medium chamber 13 via the pressure medium connection 18 assigned to the second pressure medium chamber 13 and the first channel 17. The bottom of the working piston 7 is simultaneously pressurized via the second channel 16. Since the pressure medium connection 26, which is assigned to the first pressure medium chamber 23, is connected to the atmosphere by switching the multi-way valve (not shown), the pressure in the first pressure medium chamber 23 becomes the first via the recess 4 provided in the end wall, the second channel 24 Channel 2 and the pressure medium connection 26 are first quickly dismantled, and the working piston 7 is moved to the left in the direction of the first pressure medium chamber 23.
  • the multi-way valve is switched over again.
  • Pressure medium is introduced into the first pressure medium chamber 23 via the pressure medium connection 26, the channels 24 and 2 and the recess 4.
  • the pressure in the second pressure medium chamber 13 via the channels 16 and 17 and the associated pressure medium port 18 is quickly dismantled.
  • the cup-shaped working piston 7 moves with its inner wall 11 onto the extension 15 provided with the sealing element 14, the second valve 14, 11 formed from the sealing element 14 and the cup-shaped working piston 7, 11 is closed and the second pressure medium chamber 13 is vented now throttled over the first channel 17, which has a smaller cross section.
  • the working piston 7 slows down to its right end position.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Endabbremsung des Arbeitskolbens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders.
Der Arbeitskolben ist topfförmig ausgebildet und bildet mit einer im Bereich einer ersten Stirnwand des Arbeitszylinders angeordneten Ausnehmung ein erstes Ventil und mit einem im Bereich der zweiten Stirnwand des Arbeitszylinders angeordneten Vorsprung ein zweites Ventil.
Die in der ersten Stirnwand vorgesehene Ausnehmung ist an den Außendurchmesser des topfförmigen Arbeitskolbens angepaßt. Der Innendurchmesser des topfförmigen Arbeitskolbens ist an den Außendurchmesser des an der zweiten Stirnwand angeordneten Vorsprunges angepaßt.
Da jede der beiden Kammern des Arbeitszylinders über eine Drosselbohrung und zusätzlich über das zugehörige Ventil entlüftet wird, erfolgt der Druckabbau in der zu entlüftenden Kammer bei Erreichen einer vorbestimmten Position durch den Arbeitskolben und das dadurch bewirkte Schließen des Ventils nur noch gedrosselt über die Drosselbohrung, so daß der Arbeitskolben verlangsamt in seine Endlage fährt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Endabbremsung des Arbeitskolbens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige doppeltwirkende Arbeitszylinder mit Endabbremsung werden überall dort eingesetzt, wo es erforderlich ist, in zwei Richtungen zunächst eine schnelle Bewegung zu übertragen und anschließend die Bewegung relativ langsam zu verzögern. Dies ist z. B. bei automatischen Türschließeinrichtungen erforderlich. Eine bekannte Einrichtung der vorstehend erwähnten Art (Türzylinder 422 802 Europa-Katalog der Firma WABCO Fahrzeugbremsen GmbH) ist derart aufgebaut, daß jede Kammer des doppeltwirkenden Arbeitszylinders beim Entlüften ständig mit einer ersten Entlüftung verbunden ist und über je ein Ventil mit einer zweiten Entlüftung mit relativ großem Querschnitt verbindbar ist. Das Ventil ist so ausgebildet und so angeordnet, daß es beim Erreichen einer vorgegebenen Position des Arbeitskolbens automatisch geschlossen wird, so daß die zu entlüftende Kammer dann nur noch über die erste Entlüftung entlüftet wird.
  • Die beschriebene stufenweise Entlüftung erfolgt bei der kolbenstangenseitigen Kammer dadurch, daß die Kolbenstange abgestuft ist, wobei der dickere dem Kolben zugewandte Bereich der Kolbenstange mit einer Zwischenwand des Zylinder das erwünschte Ventil für die Absperrung der zweiten Entlüftung von der kolbenstangenseitigen Kammer bildet.
  • Da bei dieser bekannten Anordnung die Kolbenstange abgestuft und die Druckdichtung für den dünneren Bereich der Kolbenstange bemessen ist, ist eine Verlängerung des Zylinders erforderlich, die den dickeren Bereich der Kolbenstange aufnehmen kann und die nicht für den Arbeitshub ausgenutzt werden kann.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die beschriebene Verlängerung des Zylinders mit einfachen Mitteln vermieden wird.
  • Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen aufgezeigt.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch eine kompakte und kurze Bauweise aus.
  • Durch die Ausbildung des Arbeitskolbens als in beiden Hubrichtungen wirkenden Ventilkörper kann auf zusätzliche Ventileinrichtungen verzichtet werden.
  • Anhand der Abbildung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Die Abbildung zeigt einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder, dessen Arbeitskolben topfförmig ausgebildet ist und mit im Zylindergehäuse angeordneten Dichtringen zwei Ventile bildet, wobei ein Dichtring mit der Mantelfläche des Arbeitskolbens und ein Dichtring mit der Innenwand des Arbeitskolbens zusammenwirkt.
  • In einem Gehäuse 1 eines Arbeitszylinders ist ein topfförmig ausgebildeter Arbeitskolben 7 - abgestufter Hohlkolben - angeordnet, dessen offener Randbereich 10 in Richtung auf die Gehäusewand zu abgewinkelt ist und als Träger für einen Doppellippen-Dichtring 9 dient. Der mit dem Arbeitskolben 7 kraftschlüssig verbundene Dichtring 9 trennt eine erste Druckmittelkammer 23 von einer zweiten Druckmittelkammer 13. In der die erste Druckmittelkammer 23 begrenzenden Stirnwand des Arbeitszylinders ist eine koaxial zum Arbeitskolben 7 angeordnete zylindrische Ausnehmung 4 vorgesehen, deren Durchmesser an den Außendurchmesser des abgestuften Teiles 8 des topfförmigen Arbeitskolben 7 angepaßt ist.
  • Anstelle einer in der Stirnwand angeordneten Ausnehmung kann im Zylindergehäuse eine Zwischenwand vorgesehen werden, die eine dem Außendurchmesser des abgestuften Teiles 8 des Arbeitskolbens 7 angepaßte Ausnehmung aufweist. In der Wandung der Ausnehmung 4 ist ein ringförmiges Dichtelement 5 gelagert, welches mit dem abgestuften Teil 8 des Arbeitskolbens 7 ein erstes Ventil 5, 8 bildet. Ein in der die erste Druckmittelkammer 23 begrenzenden Stirnwand angeordneter, sich in Richtung der Längsachse des Arbeitszylinders erstreckender erster Kanal 2 verbindet die erste Druckmittelkammer 23 direkt mit einem dieser Druckmittelkammer 23 zugeordneten Druckmittelanschluß 26. Der erste Kanal 2 ist außerhalb des Bereiches der Ausnehmung 4 angeordnet. Vom Druckmittelanschluß 26 führt ein zweiter Kanal 24 zur Ausnehmung 4. Der zweite Kanal 24 weist einen größeren Querschnitt auf als der erste Kanal 2. Mittels einer Drosselschraube 25 ist der Querschnitt des ersten Kanals 2 veränderbar. An der die zweite Druckmittelkammer 13 begrenzenden Stirnwand des Arbeitszylinders ist ein sich in Richtung auf den Arbeitskolben 7 zu erstreckender zylindrischer Fortsatz 15 angeordnet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des topfförmig ausgebildeten Arbeitskolbens entspricht. Auf dem Umfang des Fortsatzes 15 ist ein umlaufendes Dichtelement 14 vorgesehen, welches an der Innenwand 11 des Arbeitskolbens 7 zur Anlage bringbar ist und mit diesem ein zweites Ventil 11, 14 bildet. Ein in der die zweite Druckmittelkammer 13 begrenzenden Stirnwand angeordneter erster Kanal 17 verbindet die zweite Druckmittelkammer 13 mit einem dieser Druckmittelkammer 13 zugeordneten Druckmitttelanschluß 18.
  • Über einen den Fortsatz 15 in Längsrichtung durchdringenden zweiten Kanal 16, welcher einen größeren Querschnitt aufweist als der erste Kanal 17, ist die zweite Druckmittelkammer 13 mit dem zugehörigen Druckmittelanschluß 18 verbindbar. Der Querschnitt des ersten Kanals 17 ist mittels einer Drosselschraube 19 veränderbar.
  • Eine am Boden des topfförmig ausgebildeten Arbeitskolbens 7 mittels eines Gewindebolzens 6 befestigte Kolbenstange 12 ist durch eine den Fortsatz 15 und die Stirnwand der zweiten Druckmittelkammer 13 in axialer Richtung durchdringende Bohrung 21 aus den Arbeitszylinder herausgeführt. In der Bohrung 21 ist ein die Kolbenstange 12 umschließendes Dichtelement 20 angeordnet, welches ein Austreten von Druckmittel aus der zweiten Druckmittelkammer 13 durch den Spalt zwischen Kolbenstange 12 und Bohrung 21 verhindert.
  • Über ein nicht dargestelltes Mehrwegeventil sind die Druckmittelanschlüsse 26, 18 mit einer Druckmittelquelle verbunden.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachstehend näher erläutert.
  • Es wird angenommen, daß der Arbeitskolben 7 sich in seiner rechten Endlage befindet und die Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder ausgefahren ist. Die kolbenstangenseitige zweite Druckmittelkammer 13 ist entlüftet, und die auf der anderen Seite des Arbeitskolbens 7 liegende Druckmittelkammer 23 ist belüftet.
  • Soll der Arbeitskolben 7 in seine linke Endlage gebracht und so die Kolbenstange 12 in den Arbeitszylinder eingefahren werden, so wird das nicht dargestellte Mehrwegeventil umgeschaltet. Über den der zweiten Druckmittelkammer 13 zugeordneten Druckmittelanschluß 18 und den ersten Kanal 17 wird Druckmittel in die zweite Druckmittelkammer 13 eingesteuert. Der Boden des Arbeitskolbens 7 wird gleichzeitig über den zweiten Kanal 16 mit Druckmittel beaufschlagt. Da durch das Umschalten des nicht dargestellten Mehrwegeventils der Druckmittelanschluß 26, welcher der ersten Druckmittelkammer 23 zugeordnet ist, mit der Atmosphäre verbunden wird, wird der Druck in der ersten Druckmittelkammer 23 über die in der Stirnwand vorgesehene Ausnehmung 4, den zweiten Kanal 24, den ersten Kanal 2 sowie den Druckmittelanschluß 26 zunächst schnell abgebaut, und der Arbeitskolben 7 wird nach links in Richtung auf die erste Druckmittelkammer 23 zu verschoben. Sobald der abgestufte Teil 8 des topfförmig ausgebildeten Arbeitskolbens 7 in die Ausnehmung 4 eintaucht und das ringförmige Dichtelement 5 am abgestuften Teil 8 zur Anlage kommt, ist das aus dem Dichtelement 5 und dem abgestuften Teil 8 des Arbeitskolbens 7 gebildete Ventil 8, 5 geschlossen. Die weitere Entlüftung der ersten Druckmittelkammer 23 erfolgt nur noch gedrosselt über den einen geringeren Querschnitt aufweisenden ersten Kanal 2, und der Arbeitskolben 7 fährt verlangsamt bis in seine linke Endlage.
  • Soll der Arbeitskolben 7 wieder in seine rechte Endlage bewegt und so die Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder ausgefahren werden, wird das Mehrwegeventil wieder umgeschaltet. Über den Druckmittelanschluß 26, die Kanäle 24 und 2 sowie die Ausnehmung 4 wird in die erste Druckmittelkammer 23 Druckmittel eingesteuert. Gleichzeitig wird der Druck in der zweiten Druckmittelkammer 13 über die Kanäle 16 und 17 sowie den zugehörigen Druckmittelanschluß 18 zunächst schnell abgebaut. Sobald der topfförmig ausgebildet Arbeitskolben 7 mit seiner Innenwand 11 auf den mit dem Dichtelement 14 versehenen Fortsatz 15 auffährt, ist das aus dem Dichtelement 14 und dem topfförmigen Arbeitskolben 7, 11 gebildete zweite Ventil 14, 11 geschlossen, und die Entlüftung der zweiten Druckmittelkammer 13 erfolgt jetzt gedrosselt über den einen geringeren Querschnitt aufweisenden ersten Kanal 17.
  • Der Arbeitskolben 7 fährt verlangsamt bis in seine rechte Endlage.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Endabbremsung des Arbeitskolbens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinder, welcher die folgenden Merkmale aufweist:
a) Der Arbeitszylinder ist durch den mit einer Kolbenstange (12) versehenen Arbeitskolben (7) in eine erste Druckmittelkammer (23) und eine bezüglich der ersten Druckmittelkammer auf der anderen Seite des Arbeitskolbens angeordnete zweite Druckmittelkammer (13) unterteilt;
b) zur Be- und Entlüftung der beiden Druckmittelkammern ist je ein Druckmittelanschluß vorgesehen;
c) die dem jeweiligen Druckmittelanschluß zugeordnete Druckmittelkammer ist direkt mit dem Druckmittelanschluß verbindbar;
d) die dem jeweiligen Druckmittelanschluß zugeordnete Druckmittelkammer ist zusätzlich über ein Ventil mit dem Druckmittelanschluß verbindbar;
e) das Ventil ist so angeordnet und so ausgebildet, daß beim Entlüften der Druckmittelkammer zunächst das Ventil geöffnet und nach Erreichen einer vorgegebenen Position durch den Arbeitskolben das Ventil geschlossen ist;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
f) der Arbeitskolben (7) ist als abgestufter Hohlkolben ausgebildet;
g) die der ersten Druckmittelkammer (23) zugeordnete erste Stirnwand des Arbeitszylinders weist eine Ausnehmung (4) auf, welche zur Aufnahme der Abstufung (8) des Arbeitskolbens (7) dient;
h) die der zweiten Druckmittelkammer (13) zugeordnete zweite Stirnwand des Arbeitszylinders weist einen sich in Richtung auf den Arbeitskolben (7) zu erstreckenden Vorsprung (15) auf, der in das Innere des hohlen Arbeitskolbens (7) bringbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Zur Abdichtung der in die Ausnehmung (4) eingebrachten Abstufung (8) ist auf der Mantelfläche der Abstufung (8) oder im Bereich der Ausnehmung (4) ein erstes Dichtelement (5) angeordnet;
b) zur Abdichtung des in den hohlen Arbeitskolben (7) eingebrachten Vorsprungs (15) ist auf der Mantelfläche des Vorsprungs (15) oder auf der Innenwand (11) des hohlen Arbeitskolbens (7) ein zweites Dichtelement (14) angeordnet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der Arbeitskolben ist topfförmig ausgebildet;
b) auf dem Umfang des Arbeitskolbens ist ein den Arbeitskolben fest umschließendes Dichtelement (9) vorgesehen, welches die beiden Druckmittelkammern (13, 24) druckdicht voneinander trennt;
c) die in der ersten Stirnwand des Arbeitszylinders vorgesehene Ausnehmung (4) ist in ihrem Durchmesser dem Außendurchmesser der Abstufung (8) des Arbeitskolbens (7) angepaßt;
d) die Ausnehmung (4) ist mit einem Dichtring (5) versehen, welcher an der Umfangsfläche der Abstufung (8) des Arbeitskolbens (7) zur Anlage bringbar ist;
e) über einen ersten Kanal (2), der in der die Ausnehmung (4) umgebenden Zylinderwand angeordnet ist, ist die an die Ausnehmung (4) angrenzende erste Druckmittelkammer (23) mit dem zugeordneten Druckmittelanschluß (26) verbunden;
f) die Ausnehmung (4) ist über einen zweiten Kanal (24) mit dem Druckmittelanschluß (26) verbindbar;
g) der Außendurchmesser des an der zweiten Stirnwand des Arbeitszylinders vorgesehenen Vorsprunges (15) ist dem Innendurchmesser des topfförmig ausgebildeten Arbeitskolbens (7) angepaßt;
h) auf der Mantelfläche des Vorsprunges (15) ist ein Dichtring (14) angeordnet, der an der Innenwand (11) des Arbeitskolbens(7) zur Anlage bringbar ist;
i) über einen in der zweiten Stirnwand des Arbeitszylinders angeordneten ersten Kanal (17) ist die zweite Druckmittelkammer (13) mit dem zugeordneten Druckmittelanschluß (18) verbunden;
k) der Vorsprung (15) weist einen sich in Richtung seiner Längsachse erstreckenden zweiten Kanal (16) auf, über welchen die zweite Druckmittelkammer (13) mit dem Druckmittelanschluß (18) verbindbar ist.
EP82108248A 1981-11-27 1982-09-08 Einrichtung zur Endabbremsung des Arbeitskolbens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders Withdrawn EP0080565A3 (de)

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