EP0717200B1 - Zylindereinheit - Google Patents

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EP0717200B1
EP0717200B1 EP95116659A EP95116659A EP0717200B1 EP 0717200 B1 EP0717200 B1 EP 0717200B1 EP 95116659 A EP95116659 A EP 95116659A EP 95116659 A EP95116659 A EP 95116659A EP 0717200 B1 EP0717200 B1 EP 0717200B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
piston rod
pressure
housing
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95116659A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0717200A3 (de
EP0717200A2 (de
Inventor
Dieter Frank
Horst Deike
Erwin Dr. Petersen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wabco GmbH filed Critical Wabco GmbH
Publication of EP0717200A2 publication Critical patent/EP0717200A2/de
Publication of EP0717200A3 publication Critical patent/EP0717200A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0717200B1 publication Critical patent/EP0717200B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/148—Lost-motion means between the piston and the output

Definitions

  • the invention relates to a cylinder unit according to the Preamble of claim 1.
  • control cylinder Such a cylinder unit, there called “control cylinder”, shows DE 38 42 348 A1.
  • this cylinder unit are the piston area and the characteristics of one press the piston against the pressure supplied Spring matched so that this cylinder unit a piston rod stroke within their working range returns, the size of which is supplied Pressure depends.
  • the invention has for its object a cylinder unit of the type mentioned at the beginning with simple means to train so that when a predetermined occurs Piston rod force limits their piston rod stroke to the currently existing value.
  • the invention is suitable in all technical fields to move objects on which a piston rod force can only be exercised up to a maximum may.
  • a separate compensating member to be provided which occurs when said maximum force occurs absorbs the further piston rod stroke elastically.
  • Such a compensator is for example in chapter 9.2 in connection with Figure 18 of the WABCO publication "The integrated security system for commercial vehicles. Anti-lock braking system ABS with traction control ASR ", edition 3.87.
  • the invention offers a solution without such a compensator and thus offers a considerable cost advantage. With the invention also offers the elimination of the compensating member the advantage of less space.
  • a working cylinder is known, one in one Housing arranged pistons and a piston rod.
  • the piston rod penetrates seals the piston and is displaceable relative to the piston.
  • a Spring Between one arranged on the piston rod stop and one side of the piston is a Spring arranged
  • mechanical shock loads so these are on the piston rod on the between the spring and the piston and the piston rod arranged.
  • the shock loads are therefore not more transferred to the pneumatic or hydraulic system.
  • Mechanical shock loads cause pressure peaks in the pneumatic or hydraulic System and possibly caused damage to the piston rod or on the cylinder due to the resilient support of the piston the piston rod prevents.
  • the invention can be used in conjunction with all pressure media deploy. Of particular practical importance compressed air is the pressure medium.
  • Figure 1 shows a cylinder unit in the upper half of the picture and in the lower half of the picture a further development of the same.
  • a piston (6) between two housing stops (3) and (9) longitudinally displaceable and by means of a sealing element (5) sealed.
  • the housing stops (3) and (9) limit the displaceability of the piston.
  • the possible piston stroke, the working area of the cylinder unit the distance between the housing stops is defined (3, 9) minus the distance between the housing stops (3, 9) measured piston length.
  • the piston (6) is divided by means of the sealing element (5) the interior of the housing into a pressure chamber (2) and a spring chamber (8th).
  • the end face facing the pressure chamber (2) the piston (6) is a pressure chamber (2) delimiting Piston surface (15).
  • the Pressure chamber (2) from one of the piston surface (15) opposite Housing surface (19) and the spring chamber (8) bounded by an unspecified case back.
  • the pressure chamber (2) and the piston surface (15) are through Supply of pressure medium via a housing connection (1) can be pressurized into the pressure chamber (2).
  • the spring chamber (8) is provided via a in the case bottom Breathing opening (10) is ventilated and is therefore under ambient pressure, which is generally equal to atmospheric pressure is. To protect against the ingress of dirt and moisture is the breathing opening (10) with a provided unspecified filter.
  • a spring (12) is arranged between the side of the piston facing away from the piston surface (15) (6) and the case bottom is caught.
  • the cylinder unit also has a piston rod (11) on, one end of which protrudes into the pressure chamber (2). Starting from this end, the piston rod penetrates (11) first the piston (6), then the spring chamber (8) and the housing bottom that closes the spring chamber (8) and ends outside the housing (7).
  • the piston rod (11) is displaceable in the piston (6) and in the housing base guided.
  • the guidance of the piston rod (11) in Piston (6) is sealed by means of a sealing element (4), so that no pressure medium along this guide can escape from the pressure chamber (2).
  • An unspecified Sealing element in the housing bottom serves for protection against the ingress of dirt and moisture into the Housing interior.
  • the piston rod (11) At its end located in the pressure chamber (2) the piston rod (11) has a head (17). Whose End face facing piston (6) forms one of the piston surface (15) opposite stop (18). This Stop (18) is shown with an area the piston surface (15) engages the one piston side Stop (16) forms. Are both stops (16 and 18) engaged, they limit the movability the piston rod (11) opposite the piston (6) in the direction of action of the piston surface (15) Pressure.
  • the pressure acting on the piston surface (15) is under pressure also on the cross section of the piston rod (11), the the sealing element (4) between the piston (6) and the piston rod (11) is included. Therefore the Press the stop (18) of the piston rod (11) and piston rod force prestressing the stop (16) of the piston (6). First of all, this supports the piston rod force the piston force generated by the pressure and causes that the piston rod (11) with the piston (6) shifts.
  • the piston (6) drives the piston rod (11) only indirectly.
  • the piston rod (11) When it is moved, the piston rod (11) is in the Position, a force on an object moved by it up to the size of the pressure exerted on them Piston rod force plus the frictional force of the sealing element (4) exercise. The object takes this power on, the common displacement of the piston rod ends (11) and piston (6).
  • the behavior of the piston rod (11) with further displacement of the piston (6) depends on the force the object moved by it is able to absorb. The necessary for further displacement of the piston Increasing pressure also increases the piston rod force. Is the object moved by the piston rod (11) able, about because he's against a stop runs to fully absorb the increase in piston rod force, the piston rod (11) stops. Does the Object on the piston rod (11) against that of the piston rod force generated by the pressure plus this the frictional force of the sealing element (4) predominates Force, the piston rod (11) is also counter-rotating slidable to the piston (6). However, is the object unable to increase the piston rod force fully take up, the piston rod (11) to Reinstall their stop (18) on the piston side Stop (16) moved independently of the piston (6).
  • the cylinder unit is the stops (16th and 18) of the piston (6) and the piston rod (11) biasing Force partially generated by a bias spring. This is between the piston (6) and the piston rod (11) caught. For this purpose it is on the inside part of the piston rod of the spring chamber (8) (11) a spring plate (13) attached. Between this spring plate (13) and one not specified Part of the piston (6) is the biasing spring (14) captured.
  • the biasing spring (14) is designed as a compression spring.
  • the piston rod is in this embodiment (22) hollow over part of its length.
  • the preload spring is in the resulting cavity (21) arranged.
  • the trained again as a compression spring Preload spring (21) is between the end face of the cavity within the piston rod and that of Piston surface (15) opposite housing wall (19), that is between the piston rod and a housing wall, captured.
  • Figure 3 shows in the upper half of the picture and in the lower Half of the picture different configurations of an embodiment for applications in which none pressure-related piston rod force required and / or is desired. Characteristic of both designs is that in the upper half of the picture with (26) and piston rod marked (27) in the lower half of the figure sealed with its end penetrating the piston (6) into a piston surface (15) opposite Housing part (23, 25) penetrates.
  • This part of the case (23, 25) consists of one of the piston surfaces (15) opposite housing wall (25) and an adjoining Housing cavity (23).
  • the seal serves a sealing element (24) in the housing wall (25).
  • the seal element (24) included cross section of the piston rod (26 or 27) equal to that of the sealing element (4) between the piston (6) and the piston rod (26 or 27) included Cross-section. Therefore occurs in the illustrated embodiment no pressure-related piston rod force at all on. In this case, the pretension must only be applied by the bias spring.
  • the Diameter of the piston rod (26, 27) in the area of Sealing element (24) can be reduced so that the Sealing element (24) enclosed cross section smaller than the cross section enclosed by the sealing element (4) the piston rod (26, 27) and a pressure-related Remaining piston rod force remains.
  • the piston rod (26, 27) enters the housing cavity (23) one that uses an anti-intrusion Breath opening protected from dirt and moisture (28) is secured against pressure build-up. It is understood that the cavity (23) in the direction of displacement must be sufficiently dimensioned to achieve the end position of the piston (16) and piston rod (26, 27) guarantee.
  • bias spring leans this embodiment in the upper half of the picture the solution according to the lower half of the figure 1 and in the lower half of the picture to the solution according to FIG. 2 on.
  • the preload spring is in the lower half of the picture (21) between the face of the cavity in the Piston rod (27) and the bottom of the housing cavity (23) caught.
  • this embodiment can even without receiving the piston rod (26, 27) Housing cavity (23) are formed.
  • the piston rod (26, 27) would in this case go beyond that Sealing element (24) receiving housing wall (25) ends freely and be movable.
  • cylinder unit As applications of the cylinder unit according to the invention are examples from the field of vehicle technology Devices for traction control or for Actuation of an exhaust throttle valve mentioned. In the interior the invention saves on traction slip control that mentioned in the above-mentioned WABCO publication separate compensating link.
  • An exhaust throttle serves to reinforce the braking effect of the drive motor.
  • the device for operating a such an exhaust throttle valve serves the cylinder unit Closing the exhaust throttle valve and limiting the Exhaust gas back pressure occurring upstream of the exhaust throttle valve.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Zylindereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Zylindereinheit, dort "Regelzylinder" genannt, zeigt die DE 38 42 348 A1. In dieser Zylindereinheit sind die Kolbenfläche und die Charakteristik einer den Kolben entgegen dem zugeführten Druck beaufschlagenden Feder so aufeinander abgestimmt, daß diese Zylindereinheit innerhalb ihres Arbeitsbereiches einen Kolbenstangenhub liefert, dessen Größe von dem zugeführten Druck abhängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylindereinheit der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so fortzubilden, daß sie beim Auftreten einer vorbestimmten Kolbenstangenkraft eine Begrenzung ihres Kolbenstangenhubs auf den gerade vorhandenen Wert ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung eignet sich auf allen technischen Gebieten zur Bewegung von Gegenständen, auf die eine Kolbenstangenkraft nur bis zu einem Höchstwert ausgeübt werden darf. In diesen Fällen war es bisher üblich, zwischen der Kolbenstange der bekannten Zylindereinheit und dem zu bewegenden Gegenstand ein getrenntes Ausgleichsglied vorzusehen, welches beim Auftreten der besagten Höchstkraft den weiteren Kolbenstangenhub elastisch aufnimmt.
Ein solches Ausgleichsglied ist beispielsweise in Kapitel 9.2 in Verbindung mit Abbildung 18 der WABCO-Druckschrift "Das integrierte Sicherheitssystem für Nutzfahrzeuge. Anti-Blockier-System ABS mit Antriebs-Schlupf-Regelung ASR", Ausgabe 3.87, beschrieben. Die Erfindung bietet eine Lösung ohne ein solches Ausgleichsglied und bietet damit einen erheblichen Kostenvorteil. Mit dem Entfall des Ausgleichsglieds bietet die Erfindung auch den Vorteil geringeren Raumbedarfs.
Aus der DE 21 28 982 ist ein Arbeitszylinder bekannt, der einen in einem Gehäuse angeordneten Kolben und eine Kolbenstange aufweist. Die Kolbenstange durchdringt abgedichtet den Kolben und ist gegenüber dem Kolben verschiebbar. Zwischen einem an der Kolbenstange angeordneten Anschlag und der einen Seite des Kolbens ist eine Feder angeordnet
Treten an einer mittels eines so ausgebildeten Arbeitszylinders angetriebenen Einrichtung mechanische Stoßbelastungen auf, so werden diese über die Kolbenstange auf das zwischen dem Kolben und der Kolbenstange angeordnete Feder übertragen. Durch die dabei erfolgende elastische Verformung der Feder werden die Stoßbelastungen von der Feder aufgenommen. Die Stoßbelastungen werden deshalb nicht mehr auf das pneumatische oder hydraulische System übertragen. Ein Aufbauen von durch mechanische Stoßbelastungen verursachten Druckspitzen im pneumatischen oder hydraulischen System und dadurch möglicherweise verursachte Beschädigungen an der Kolbenstange oder am Zylinder werden durch die nachgiebig federnde Abstützung des Kolbens auf der Kolbenstange verhindert.
Die Erfindung läßt sich in Verbindung mit allen Druckmitteln einsetzen. Von besonderer praktischer Bedeutung als Druckmittel ist Druckluft.
Weitere Vorteile der Erfindung werden in deren nunmehr folgender Erläuterung anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele angegeben.
Unter durchgehender Verwendung gleicher Bezugszeichen für Bauteile mit gleichen Funktionen zeigen
Figur 1
zwei Ausgestaltungen einer Zylindereinheit,
Figur 2
eine andere Zylindereinheit,
Figur 3
zwei Ausgestaltungen einer weiteren Zylindereinheit.
Figur 1 zeigt in der oberen Bildhälfte eine Zylindereinheit und in der unteren Bildhälfte eine Fortbildung derselben.
In der Zylindereinheit ist im Innenraum eines Gehäuses (7) ein Kolben (6) zwischen zwei Gehäuseanschlägen (3) und (9) längsverschieblich und mittels eines Dichtelements (5) abgedichtet geführt. Die Gehäuseanschläge (3) und (9) begrenzen die Verschiebbarkeit des Kolbens. Der mögliche Kolbenhub, der den Arbeitsbereich der Zylindereinheit definiert, ist der Abstand der Gehäuseanschläge (3, 9) abzüglich der zwischen den Gehäuseanschlägen (3, 9) gemessenen Kolbenlänge.
Mittels des Dichtelements (5) unterteilt der Kolben (6) das Gehäuseinnere in eine Druckkammer (2) und einen Federraum (8). Die der Druckkammer (2) zugewandte Stirnfläche des Kolbens (6) ist eine die Druckkammer (2) begrenzende Kolbenfläche (15). Andererseits werden die Druckkammer (2) von einer der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäusefläche (19) und der Federraum (8) von einem nicht näher bezeichneten Gehäuseboden begrenzt.
Die Druckkammer (2) und die Kolbenfläche (15) sind durch Zuführung von Druckmittel über einen Gehäuseanschluß (1) in die Druckkammer (2) mit Druck beaufschlagbar. Der Federraum (8) wird über eine im Gehäuseboden vorgesehene Atmungsöffnung (10) beatmet und steht daher unter Umgebungsdruck, der im allgemeinen gleich dem Atmosphärendruck ist. Zum Schutz gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit ist die Atmungsöffnung (10) mit einem nicht näher bezeichneten Filter versehen. In dem Federraum (8) ist eine Feder (12) angeordnet, die zwischen der der Kolbenfläche (15) abgewandten Seite des Kolbens (6) und dem Gehäuseboden gefangen ist.
Die Zylindereinheit weist ferner eine Kolbenstange (11) auf, deren eines Ende in die Druckkammer (2) hineinragt. Ausgehend von diesem Ende durchdringt die Kolbenstange (11) zunächst den Kolben (6), dann den Federraum (8) sowie den den Federraum (8) abschließenden Gehäuseboden und endet außerhalb des Gehäuses (7). Die Kolbenstange (11) ist in dem Kolben (6) und in dem Gehäuseboden verschiebbar geführt. Die Führung der Kolbenstange (11) im Kolben (6) erfolgt mittels eines Dichtelements (4) abgedichtet, so daß kein Druckmittel entlang dieser Führung aus der Druckkammer (2) entweichen kann. Ein nicht bezeichnetes Dichtelement im Gehäuseböden dient dem Schutz gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere.
An ihrem in der Druckkammer (2) befindlichen Ende weist die Kolbenstange (11) einen Kopf (17) auf. Dessen dem Kolben (6) zugewandte Stirnfläche bildet einen der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Anschlag (18). Dieser Anschlag (18) steht in der Darstellung mit einem Bereich der Kolbenfläche (15) in Eingriff, der einen kolbenseitigen Anschlag (16) bildet. Befinden sich beide Anschläge (16 und 18) im Eingriff, begrenzen sie die Verschiebbarkeit der Kolbenstange (11) gegenüber dem Kolben (6) in Wirkrichtung des die Kolbenfläche (15) beaufschlagenden Drucks.
In der bisher beschriebenen Grundausführung funktioniert die Zylindereinheit wie folgt.
In dem dargestellten Ruhezustand der Zylindereinheit, d. h. solange in der Druckkammer (2) kein höherer Druck als in dem Federraum (8) herrscht, drückt die Feder (12) den Kolben (6) gegen den in der Darstellung links befindlichen Gehäuseanschlag (3), der die Ruhelage des Kolbens (6) und damit den Kolbenhub Null definiert. Der Kolben (6) hat in dieser Lage die Kolbenstange (11) über die Anschläge (16, 18) in ihre Ruhelage mit dem Kolbenstangenhub Null mitgenommen. In der oberen Hälfte der Fig.1 und die Mittel nicht dargestellt, welche in der Ruhelage des Kolbens (6) bewirken, daß die Anschläge (16,18) gegeneinander vorgespannt sind.
Werden nun die Druckkammer (2) und damit die Kolbenfläche (15) mit Druck beaufschlagt, so verschiebt die dadurch am Kolben (6) entstehende Kolbenkraft nach Überwindung der durch das Dichtelement (5) hervorgerufenen Reibkraft den Kolben (6) gegen die Kraft der Feder (12) in der Darstellung nach rechts in Richtung des Gehäuseanschlags (9). Dabei wird die Feder (12) um einen Federweg zusammengedrückt, der in bekannter Weise von ihrer Federsteife und dem Druck abhängt.
Der die Kolbenfläche (15) beaufschlagende Druck lastet auch auf dem Querschnitt der Kolbenstange (11), der von dem Dichtelement (4) zwischen Kolben (6) und Kolbenstange (11) eingeschlossen ist. Deshalb erzeugt der Druck eine den Anschlag (18) der Kolbenstange (11) und den Anschlag (16) des Kolbens (6) vorspannende Kolbenstangenkraft. Zunächst unterstützt diese Kolbenstangenkraft die durch den Druck erzeugte Kolbenkraft und bewirkt, daß die Kolbenstange (11) sich mit dem Kolben (6) verschiebt. Der Kolben (6) treibt also die Kolbenstange (11) nur indirekt an.
Der bei der Verschiebung von Kolben (6) und Kolbenstange (11) zurückgelegte Kolbenhub bzw. Kolbenstangenhub ist gleich dem Federweg. Da für eine gegebene Zylindereinheit die Federsteife eine unveränderliche Größe ist, kann für diese Zylindereinheit gesagt werden, daß der Kolbenhub bzw. der Kolbenstangenhub im wesentlichen von dem zugeführten Druck abhängen. Die Einschränkung "im wesentlichen" ist deshalb geboten, weil die Reibkraft des Dichtelements (5) zwischen Kolben und Gehäuse (7) die genannte Abhängigkeit, wenn auch in einem vernachlässigbaren Umfang, beeinflußt.
Die vorstehend beschriebene Verschiebung von Kolben (6) und Kolbenstange (11) endet, wenn der die Kolbenfläche (15) und die Kolbenstange (11) beaufschlagende Druck ausreicht, den Kolben (6) bis zur Anlage an den in der Darstellung rechts befindlichen Gehäuseanschlag (9) zu verschieben und damit den Arbeitsbereich der Zylindereinheit voll auszunutzen.
Bei ihrer Verschiebung ist die Kolbenstange (11) in der Lage, auf einen von ihr bewegten Gegenstand eine Kraft bis zu der Größe der auf sie von dem Druck ausgeübten Kolbenstangenkraft zuzüglich der Reibkraft des Dichtelements (4) auszuüben. Nimmt der Gegenstand diese Kraft auf, endet die gemeinsame Verschiebung von Kolbenstange (11) und Kolben (6).
Das Verhalten der Kolbenstange (11) bei weiterer Verschiebung des Kolbens (6) hängt davon ab, welche Kraft der von ihr bewegte Gegenstand aufzunehmen vermag. Die zur weiteren Verschiebung des Kolbens erforderliche Druckerhöhung erhöht nämlich auch die Kolbenstangenkraft. Ist der von der Kolbenstange (11) bewegte Gegenstand in der Lage, etwa weil er gegen einen Anschlag läuft, die Erhöhung der Kolbenstangenkraft voll aufzunehmen, so bleibt die Kolbenstange (11) stehen. Übt der Gegenstand auf die Kolbenstange (11) entgegen der von dem Druck erzeugten Kolbenstangenkraf eine diese zuzüglich der Reibkraft des Dichtelements (4) überwiegende Kraft aus, so ist die Kolbenstange (11) auch gegenläufig zum Kolben (6) verschiebbar. Ist hingegen der Gegenstand nicht in der Lage, die Erhöhung der Kolbenstangenkraft voll aufzunehmen, so wird die Kolbenstange (11) bis zum Wiederanlegen ihres Anschlags (18) an den kolbenseitigen Anschlag (16) unabhängig von dem Kolben (6) verschoben.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß auch bei einer Zylindereinheit nach dem Stand der Technik mit fester Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange die Verschiebung der Kolbenstange endet, wenn der von letzterer bewegte Gegenstand gegen einen Anschlag läuft. Allerdings werden in diesem Fall der Gegenstand und der Anschlag mit der vollen Kolbenkraft, bei der erfindungsgemäßen Zylindereinheit hingegen nur mit der druckbedingten Kolbenstangenkraft zuzüglich der Reibkraft des Dichtelements (4) belastet. Die erfindungsgemäße Zylindereinheit ermöglicht also den Einsatz eines großen Kolbens (6) mit entsprechend großen Kolben- und Federkräften und dadurch mit gutem Ansprechverhalten sowie guter Abstufbarkeit bei trotzdem geringer Kolbenstangenkraft.
In einer in der unteren Bildhälfte dargestellten Fortbildung der Zylindereinheit wird die die Anschläge (16 und 18) des Kolbens (6) und der Kolbenstange (11) vorspannende Kraft teilweise von einer Vorspannfeder erzeugt. Diese ist zwischen dem Kolben (6) und der Kolbenstange (11) gefangen. Zu diesem Zweck ist auf dem innerhalb des Federraums (8) befindlichen Teil der Kolbenstange (11) ein Federteller (13) angebracht. Zwischen diesem Federteller (13) und einem nicht näher bezeichneten Teil des Kolbens (6) ist die Vorspannfeder (14) gefangen. Die Vorspannfeder (14) ist als Druckfeder ausgebildet. Sie spannt die Anschläge (16 und 18) des Kolbens (6) und der Kolbenstange (11) schon im drucklosen Zustand vor, stellt dadurch sicher, daß bei kleinen Drücken infolge von Wirkungen des von der Kolbenstange (11) bewegten Gegenstands die Kolbenstange (11) nicht gegenüber dem Kolben (6) zurückbleiben kann, und verbessert dadurch das Ansprechverhalten der Zylindereinheit. Die von der Vorspannfeder (14) über den Federteller (13) auf die Kolbenstange (11) ausgeübte Kraft unterstützt die druckbedingte Kolbenstangenkraft und bietet damit die Möglichkeit, bei unverändertem Kolbenstangendurchmesser die Größe der auf den von der Kolbenstange (11) bewegten Gegenstand ausübbaren Kolbenstangenkraft zu variieren. Die Vorspannfeder (14) stellt deshalb ein besonders einfaches Mittel zur Anpassung der Zylindereinheit an unterschiedliche Einsatzfälle dar.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der dem kolbenseitigen Anschlag (16) gegenüberstehende Anschlag der Kolbenstange (22) innerhalb der Druckkammer (2) nicht an einem an der Kolbenstange (22) ausgebildeten Kopf, sondern an einem in üblicher Weise in eine Nut der Kolbenstange (22) eingelassenen Axialsicherungselement (20) angeordnet.
Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel die Kolbenstange (22) auf einem Teil ihrer Länge hohl ausgebildet. In dem dadurch entstandenen Hohlraum ist die Vorspannfeder (21) angeordnet. Die wieder als Druckfeder ausgebildete Vorspannfeder (21) ist zwischen der Stirnfläche des Hohlraums innerhalb der Kolbenstange und der der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäusewand (19), also zwischen der Kolbenstange und einer Gehäusewand, gefangen.
Im übrigen Aufbau und in der Wirkungsweise deckt sich dieses Ausführungsbeispiel mit demjenigen der unteren Bildhälfte der Figur 1. Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 treibt der Kolben (6) die Kolbenstange (22) nur indirekt an.
Figur 3 zeigt in der oberen Bildhälfte und in der unteren Bildhälfte verschiedene Ausgestaltungen eines Ausführungsbeispiels für Einsatzfälle, in denen keine druckbedingte Kolbenstangenkraft erforderlich und/oder erwünscht ist. Charakteristisch für beide Ausgestaltungen ist, daß die in der oberen Bildhälfte mit (26) und in der unteren Bildhälfte mit (27) bezeichnete Kolbenstange mit ihrem den Kolben (6) durchdringenden Ende abgedichtet in einen der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäuseteil (23, 25) eindringt. Dieser Gehäuseteil (23, 25) besteht aus einer der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäusewand (25) und einem daran anschließenden Gehäusehohlraum (23). Der Abdichtung dient ein Dichtelement (24) in der Gehäusewand (25).
Im Ausführungsbeispiel ist der von dem Dichtelement (24) eingeschlossene Querschnitt der Kolbenstange (26 bzw 27) gleich dem von dem Dichtelement (4) zwischen dem Kolben (6) und der Kolbenstange (26 bzw. 27) eingeschlossenen Querschnitt. Deshalb tritt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel überhaupt keine druckbedingte Kolbenstangenkraft auf. Die Vorspannung muß in diesem Fall ausschließlich von der Vorspannfeder aufgebracht werden.
In nicht dargestellter Weise kann für Einsatzfälle, in denen nur eine Verringerung der druckbedingten Kolbenstangenkraft angestrebt wird und/oder erwünscht ist, der Durchmesser der Kolbenstange (26, 27) im Bereich des Dichtelements (24) verkleinert sein, so daß der von dem Dichtelement (24) eingeschlossene Querschnitt kleiner als der von dem Dichtelement (4) eingeschlossene Querschnitt der Kolbenstange (26, 27) ist und eine druckbedingte Rest-Kolbenstangenkraft verbleibt.
Jenseits der das Dichtelement (24) aufnehmenden Gehäusewand (25) tritt die Kolbenstange (26, 27) in den Gehäusehohlraum (23) ein, der mittels einer gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützten Atmungsöffnung (28) gegen einen Druckaufbau gesichert ist. Es versteht sich, daß der Hohlraum (23) in Verschieberichtung ausreichend bemessen sein muß, das Erreichen der Endlage von Kolben (16) und Kolbenstange (26, 27) zu gewährleisten.
Hinsichtlich der Anordnung der Vorspannfeder lehnt sich dieses Ausführungsbeispiel in der oberen Bildhälfte an die Lösung gemäß der unteren Bildhälfte der Figur 1 und in der unteren Bildhälfte an die Lösung gemäß Figur 2 an. Dabei ist in der unteren Bildhälfte die Vorspannfeder (21) zwischen der Stirnseite des Hohlraums in der Kolbenstange (27) und dem Boden des Gehäusehohlraums (23) gefangen.
In nicht dargestellter Weise kann dieses Ausführungsbeispiel auch ohne den die Kolbenstange (26, 27) aufnehmenden Gehäusehohlraum (23) ausgebildet werden. Die Kolbenstange (26, 27) würde in diesem Fall jenseits der das Dichtelement (24) aufnehmenden Gehäusewand (25) frei enden und verschiebbar sein. Bei Durchführung der in der unteren Bildhälfte dargestellten Anordnung der Vorspannfeder (21) müßte in diesem Fall die Vorspannfeder (21) statt am Boden des Gehäusehohlraums (23) an einer anderen geeigneten Fläche, beispielsweise eines Nachbar-Bauteils, abgefangen werden.
Als Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Zylindereinheit seien beispielhaft aus dem Gebiet der Fahrzeugtechnik Einrichtungen zur Antriebs-Schlupf-Regelung oder zur Betätigung einer Abgasdrosselklappe erwähnt. In der Ein-richtung zur Antriebs-Schlupf-Regelung erspart die Erfindung das in der oben genanten WABCO-Druckschrift erwähnte getrennte Ausgleichsglied. Eine Abgasdrosselklappe dient der Verstärkung der Bremswirkung des Antriebsmotors. In der Einrichtung zur Betätigung einer solchen Abgasdrosselklappe dient die Zylindereinheit dem Schließen der Abgasdrosselklappe und der Begrenzung des stromaufwärts der Abgasdrosselklappe auftretenden Abgas-Staudrucks. Wenn nämlich dieser Staudruck einen Grenzwert erreicht, übt die Abgasdrosselklappe auf die Kolbenstange der Zylindereinrichtung eine Kraft aus, welche der auf der gegenseitigen Vorspannung der Anschläge von Kolbenstange und Kolben beruhenden Kolbenstangenkraft gleich ist oder diese überwiegt und dadurch ein vollständiges Schließen der Abgasdrosselklappe auch bei vollem möglichem Kolbenhub verhindert.
Der Fachmann erkennt, daß die vorstehend zu einem Ausführungsbeispiel gemachten Ausführungen für die anderen Ausführungsbeispiele entsprechend mit gelten, sofern sich aus diesen Ausführungen nichts Widersprechendes ergibt.
Der Fachmann erkennt auch, daß sich der Schutzbereich der Erfindung nicht in den Ausführungsbeispielen erschöpft, sondern vielmehr alle Ausgestaltungen erfaßt, deren Merkmale sich den Patentansprüchen unterordnen.

Claims (6)

  1. Zylindereinheit mit einem in einem Gehäuse (7) angeordneten, eine druckbeaufschlagbare Kolbenfläche (15) aufweisenden Kolben (6) und einer Kolbenstange (11, 22), mit folgenden Merkmalen:
    a) die Kolbenstange (11, 22) ist gegenüber dem Kolben (6) verschiebbar;
    b) die Verschiebbarkeit der Kolbenstange (11, 22) ist in Wirkrichtung des die Kolbenfläche (15) beaufschlagenden Druckes durch Anschläge (16, 18) an dem Kolben (6) und an der Kolbenstange (11, 22) begrenzt;
    c) die Anschläge (16, 18) sind mit vorbestimmter Kraft gegeneinander vorgespannt;
    d) zwischen der Kolbenstange (11, 22) und dem Kolben (6) ist ein Dichtelement (4) angeordnet;
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    e) im Gehäuse (7) ist eine Feder (12) angeordnet, die zwischen der der druckbeaufschlagbaren Kolbenfläche (15) abgewandten Seite des Kolbens (6) und einem Gehäuseboden gefangen ist;
    f) der Kolben (6), die Kolbenstange (11, 22) und das Dichtelement (4) sind so ausgebildet und so zueinander angeordnet, daß bei einer Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche (15) und der Kolbenstange (11, 22,) die Kolbenstange (11, 22) auf einen von ihr bewegten Gegenstand eine Kraft bis zu der Größe der auf sie vom Druck ausgeübten Kolbenstangenkraft zuzüglich der Reibkraft des Dichtelementes (4) ausübt.
  2. Zylindereinheit mit einem in einem Gehäuse (7) angeordneten, eine druckbeaufschlag bare Kolbenfläche (15) aufweisenden Kolben (6) und einer Kolbenstange (26, 27), mit folgenden Merkmalen:
    a) die Kolbenstange (26, 27) ist gegenüber dem Kolben (6) verschiebbar;
    b) die Verschiebbarkeit der Kolbenstange (26, 27) ist in Wirkrichtung des die Kolbenfläche (15) beaufschlagenden Druckes durch Anschläge (16, 18) an dem Kolben (6) und an der Kolbenstange (26, 27) begrenzt;
    c) die Anschläge (16, 18) sind mit vorbestimmter Kraft gegeneinander vorgespannt;
    d) zwischen der Kolbenstange (26, 27) und dem Kolben (6) ist ein Dichtelement (4) angeordnet;
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    e) im Gehäuse (7) ist eine Feder (12) angeordnet, die zwischen der der druckbeaufschlagbaren Kolbenfläche (15) abgewandten Seite des Kolbens (6) und einem Gehäuseboden gefangen ist;
    f) die die Anschläge (16, 18) vorspannende Kraft wird wenigstens teilweise von einer als Vorspannfeder dienenden weiteren Feder (14, 21) erzeugt;
    g) die Kolbenstange (26, 27) durchdringt abgedichtet den Kolben (6) und der an ihr angeordnete Anschlag steht der wenigstens teilweise als kolbenstangenseitiger Anschlag dienenden Kolbenfläche (15) gegenüber, wobei die Kolbenstange (26, 27) mit ihrem den Kolben (6) durchdringenden Ende abgedichtet in einen der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäuseteil (23, 25) eindringt oder diesen durchdringt;
    h) die Kolbenstange (26, 27) ist so ausgebildet, daß ihr Dichtquerschnitt in dem Kolben (6) gleich oder größer ist als ihr Dichtquerschnitt im Gehäuseteil (25).
  3. Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (11; 22) den Kolben (6) abgedichtet durchdringt und der an ihr angeordnete Anschlag (18) der wenigstens teilweise als kolbenseitiger Anschlag (16) dienenden Kolbenfläche (15) gegenübersteht.
  4. Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die die Anschläge (16, 18) vorspannende Kraft wenigstens teilweise von einer Vorspannfeder (14; 21) erzeugt wird.
  5. Zylindereinheit nach wenigstens einem der Ansprüche, 2 oder 4
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (14) zwischen dem Kolben (6) und der Kolbenstange (11) gefangen ist.
  6. Zylindereinheit nach wenigstens einem der Ansprüche, 2 oder 4
    dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21) zwischen der Kolbenstange (22; 27) und einer der Kolbenfläche (15) gegenüberstehenden Gehäusefläche (19) gefangen ist.
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