NL1029161C2 - Aandrijfcilinder met geïntegreerde gasveerwerking. - Google Patents

Description

P27823NL00/HJB

Korte aanduiding: Aandrijfcilinder met geïntegreerde gasveerwerking.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een aandrijfcilinder volgens de aanhef van conclusie 1.

Onder de aanhef van conclusie 1 valt bijvoorbeeld een dubbelwerkende 5 cilinder met gasveerwerking zoals getoond in GB 1 586 577.

Hydraulische cilinders met geïntegreerde gasveerwerking worden bijvoorbeeld toegepast voor het bewegen van onderdelen van personenauto's, zoals met name kofferbakdeksels, achterkleppen, en 10 daken van cabrioletauto's en bijbehorende onderdelen, zoals voor een deksel waarmee een opbergcompartiment voor het cabrioletdak van het voertuig wordt afgedekt.

De uitvinding beoogt een verbeterde aandrijfcilinder met 15 geïntegreerde gasveerwerking te verschaffen.

Bij voorkeur is de aandrijfcilinder aantrekkelijk in massa te vervaardigen, gezien de grote aantallen die bijvoorbeeld in de automobielindustrie vereist worden.

20

De uitvinding verschaft een aandrijfcilinder volgens conclusie 1.

Door de uitvinding wordt in het buiselement een zogenaamd dood volume verschaft, waardoor de karakteristiek van de gasveer 25 gunstiger wordt dan bij de bekende aandrijfcilinder. Een dergelijk buiselement kan productietechnisch aantrekkelijk worden gerealiseerd en opgenomen in de aandrijfcilinder.

Bij voorkeur omvat de aandrijfcilinder verder een bufferruimte, die 30 aan het bodemzijdige einde van het stationaire buiselement aansluit op de inwendige holte daarin. Door de bufferruimte aan te brengen en deze geschikt te dimensioneren, kan een zodanig groot dood volume f0291β|- 2 worden verschaft dat de karakteristiek van de gasveer relatief vlak is. Het zal duidelijk zijn dat dan de boring in het buiselement een minder relevante rol hoeft te spelen, en desgewenst zelfs met kleine doorsnede kan zijn uitgevoerd.

5

Een vlakke karakterstiek betekent dat de druk in de gasruimte bij inschuiven van de zuigerstang niet ongewenst hoog oploopt. Dat is wenselijk om zo geen overmatige hoge weerstand tegen inschuiven te leveren, met name in het laatste deel van de inschuifbeweging. Ook 10 is een vlakke karakteristiek van voordeel in het kader van de neiging van het gas om langs de afdichting te willen ontsnappen.

Bij voorkeur bevindt de bufferruimte zich aan de van de bodemzijdige kamer afgekeerde zijde van de cilinderbodem, waarbij de bufferruimte 15 bijvoorbeeld een diameter heeft gelijk aan de binnendiameter van het hydraulische deel van de aandrijfcilinder. Dat laatste is voordelig indien die cilinderbuis is vervaardigd door extrusie met een doorgaande boring die over de hele cilinderbuis een uniforme binnendiameter heeft.

20

Verdere voordelige uitvoeringsdetails van de aandrijfcilinder volgens de uitvinding zullen hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarbij toont: fig. 1 in langsdoorsnede een voorkeursuitvoeringsvorm van de 25 aandrijfcilinder volgens de uitvinding, en fig. 2 schematisch een bedieningsinrichting voor het openen en sluiten van een achterklep van een personenauto met de cilinder van figuur 1.

30 Figuur 1 toont een dubbelwerkende hydraulische aandrijfcilinder 1 met geïntegreerde gasveerwerking.

De aandrijfcilinder omvat een cilinderbuis 2 met over zijn gehele lengte een doorgaande boring, bij voorkeur van een uniforme 35 diameter.

Bij voorkeur is de cilinderbuis 2 geextrudeerd van aluminium met 1029161- 3 over zijn lengte een aan beide einden open boring met een uniforme binnendiameter, maar andere materialen en productietechnieken zijn ook denkbaar.

5 In dit voorbeeld heeft de cilinderbuis 2 over zijn doorsnede in hoofdzaak een cilindrische wand met uniforme dikte, waarbij is voorzien in een meegeextrudeerde dikke ribbe 3. In die ribbe 3 zijn aansluitboringen 4, 5 voorzien, die uitmonden in de boring van de cilinderbuis 2. Hier zijn insteekfittingen 6,7 te herkennen, die in 10 de aansluitboringen 4,5 zijn gestoken en met borgmiddelen 8,9 zijn geborgd ten opzichte van de aandrijfcilinder. De getoonde insteekfitting zijn ingericht voor koppeling met een flexibele hydraulische slang (niet getoond).

15 Aan een axiaal einde van de cilinderbuis 2 is hier in de doorgaande boring van de cilinderbuis 2 een cilinderkoponderdeel 10 gemonteerd met een boring en een afdichtring 11.

Op een axiale afstand daarvan, en tevens op een axiale afstand van 20 het andere axiale einde van de cilinderbuis 2, is hier een cilinderbodemonderdeel 12 aangebracht in de cilinderboring.

De aandrijfcilinder 1 omvat verder een axiaal heen en weer beweegbaar zuiger/zuigerstang-samenstel met een zuigerstang 15, die 25 door de bijbehorende boring in het cilinderkoponderdeel 10 naar buiten uitsteekt en met een zuiger 20, die vast aan de zuigerstang 15 is aangebracht en die over een axiale slag tussen het cilinderbodemonderdeel 12 en het cilinderkoponderdeel 10 verplaatsbaar is.

30

De zuiger 20 is ringvormig, waarbij op de buitenomtrek een hydraulische vloeistofafdichting 21 is voorzien voor het verschaffen van een afdichting met een binnenoppervlak van de cilinderbuis 2.

De zuiger 20 heeft een grotere buitendiameter dan de zuigerstang 15. 35

De zuiger 20 begrenst in de aandrijfcilinder 1 tussen de zuiger 20 en het cilinderkoponderdeel 10 een variabele kopzijdige kamer 30 met 1029161 - 4 ringvormige doorsnede. Verder is tussen de zuiger 20 en het cilinderbodemonderdeel 12 een variabele bodemzijdige kamer 35 begrenst. Hierbij staat de aansluiting 4 in verbinding met de kopzijdige kamer 30 en de aansluiting 5 met de bodemzijdige kamer, 5 ongeacht de positie van de zuigerstang 15.

Het zuiger/zuigerstang-samenstel is voorzien van een blinde axiale boring 16, die open is aan het cilinderbodemzijdige einde daarvan en zich in de zuigerstang 15 uitstrekt. Hierbij is de wand tussen die 10 boring 16 en de buitenzijde van de zuigerstang enkelwandig, bij voorkeur uit een zuigerstangbuis 15a van geschikt materiaal, zoals bijvoorbeeld staal, bij voorkeur met een oppervlaktebehandeling voor gunstige loopeigenschappen.

15 In het getoonde voorbeeld is de zuiger 20 vastgezet aan een axiaal einde van de zuigerstangbuis 15a en is aan het andere einde van de zuigerstangbuis 15a een afsluitdeel 17 aangebracht, dat hier tevens een bevestigingselement 17a vormt, bijvoorbeeld een oog voor een kogelscharnier, voor de bevestiging van de zuigerstang aan een 20 object.

De aandrijfcilinder 1 is verder voorzien van een stationair buiselement 40 met een inwendige holte 41, dat zich vanaf het cilinderbodemonderdeel 12 in axiale richting uitstrekt en in de 25 blinde axiale boring 16 van de zuigerstang 15 steekt in elke stand van die zuigerstang 15. De inwendige holte is in dit voorbeeld aan beide axiale einden open.

Op het zuiger/zuigerstang-samenstel, in dit voorbeeld op de 30 binnenomtrek van de zuiger 20, is een gas- en olieafdichtring 18 voorzien, die gasdicht en oliedicht afdichtend aanligt tegen het stationaire buiselement 40 in elke stand van de zuigerstang 15.

In de figuur 1 is verder te herkennen dat aan het van de cilinderkop 35 afgekeerde axiale einde van de cilinderbuis 2, en op een axiale afstand van het cilinderbodemonderdeel 12, een bufferbegrenzingsonderdeel 50 is vastgezet in de doorgaande boring 1029161- 5 van de cilinderbuis 2.

Tussen dit bufferbegrenzingsonderdeel 50 en het cilinderbodemonderdeel 12 is een bufferruimte 55 aanwezig, die in 5 vrije verbinding staat met de inwendige holte 41 van het buiselement, en via die holte 41, met de blinde boring 15 in de zuigerstang 15. Aldus is een ruimte verkregen, een zogenaamde variabele gasruimte, waarvan het volume afhankelijk is van de stand van de zuigerstang 15. Hierbij vormen de inwendige holte 41 en de 10 bufferruimte 55 een zogenaamde constant of dood volume, terwijl het werkzame volume van de boring 16 variabel is.

De gasruimte is gevuld met een gas onder druk, waardoor de werking van een gasveer wordt verkregen. Door geschikte keuze van het 15 volume, waaronder het dode volume ten opzichte van het variabele volume, en de vuldruk van het gas, kan de karakteristiek van de gasveer worden bepaald.

In het getoonde voorbeeld is het bufferbegrenzingsonderdeel 50 20 voorzien van een bevestigingselement 51, bijvoorbeeld een oog voor een kogelscharnier, voor de bevestiging van de aandrijfcilinder 1 aan een object.

Het stationaire buiselement 40 is bij voorkeur relatief dikwandig, 25 bijvoorbeeld met een wand met een dikte van ten minste 1 millimeter, in de praktijk bijvoorbeeld 2 millimeter. Dit is voordelig voor de stabiliteit en daarmee voor de afdichtende werking van de afdichting die met het buiselement 40 samenwerkt.

30 De zuigerstang 15 kan bijvoorbeeld een inwendige diameter van 8 millimeter hebben, met bijvoorbeeld een wanddikte van ongeveer 1 millimeter.

Bij voorkeur is het buiselement 40 vervaardigd uit staal, bij 35 voorkeur voorzien van een oppervlaktebehandeling voor goede loopeigenschappen. Ook deze maatregelen zijn voordelig voor de afdichtende werking van de afdichting die over het oppervlak van het *029161- 6 buiselement loopt.

Bij voorkeur is het buiselement 40 vastgezet in het bodemonderdeel 12 door middel van een fels- of andere vervormingsbewerking van het 5 bodemonderdeel 12.

Bij voorkeur zijn het bufferbegrenzingsonderdeel 50, het bodemonderdeel 12 en het koponderdeel 10 vastgezet in de cilinderbuis 2 door plaatselijke vervorming van de cilinderbuis, bij 10 voorkeur door indrukkingen, waarbij de onderdelen 50, 10, 12 zijn voorzien van een verdieping(en) aan de buitenomtrek, bijvoorbeeld een ringvormige groef. Deze methode is met name geschikt bij aluminium cilinderbuizen.

15 De getoonde aandrijfcilinder werkt als dubbelwerkende hydraulische cilinder, waarbij de uitgaande beweging van de zuigerstang 15 ondersteund is door de gasveerwerking en de ingaande beweging geschiedt onder overwinning van de gasveerwerking.

20 Figuur 2 toont schematisch een voordelige toepassing van de cilinder 1 volgens de uitvinding voor het openen en sluiten van een achterklep 100 van een personenauto.

De achterklep 100 dient voor het afsluiten van een opening aan de achterzijde van het voertuig, die hier in hoofdzaak verticaal is.

25 Een andere toepassing van de aandrijfcilinder 1 zou bijvoorbeeld kunnen zijn het afdekken van kofferbakruimte van een personenauto.

De klep 100 is via een scharniermechanisme 101 aan de bovenrand verbonden met de carrosserie van de auto, zodat de klep zwenkt om 1 30 een in hoofdzaak horizontale scharnieras. Voor het in de gesloten stand vergrendelen van de klep 100 is een, bijvoorbeeld op afstand bedienbaar, slot voorzien.

Voor het openen en sluiten van de klep 100 is de auto voorzien van een bedieningsinrichting. Deze bedieningsinrichting omvat een door 35 een elektromotor M aandrijfbare hydraulische pomp 102, hier een omkeerbare pomp 102, met twee pomppoort 103, 104 via welke afhankelijk van de draairichting van de pomp hydraulische vloeistof 1029161- 7 onder druk kan worden afgeven aan respectievelijk de aansluitingen 4, 5. De pomp heeft verder een zuigpoort 105 voor het aanzuigen van hydraulische vloeistof uit een reservoir 106 voor hydraulische vloeistof.

5

In het hydraulische circuit is een schematisch aangeduide noodschakeling 107 voorzien, zodanig dat in onbediende toestand van de bedieningsinrichting, het zuiger/zuigerstang-samenstel handmatig kan worden verplaatst en de klep handmatig kan worden geopend en/of 10 gesloten, bijvoorbeeld in geval van een elektrische storing. Dergelijke noodschakelingen zijn op dit gebied in allerlei uitvoeringen bekend.

Ook kan erin zijn voorzien dat het hydraulische circuit 15 drukinstelmiddelen omvat, zodanig dat de druk van de afgegeven hydraulische vloeistof is afgestemd op de stand van de klep 100, bijvoorbeeld een verschillende druk in verschillende zones van de zwenkbeweging, of traploze variatie van die druk. Ook dergelijke drukinstelmiddelen zijn in verschillende uitvoeringen bekend.

20

Voor het openen van de klep 100 is er hier in voorzien dat via een afstandsbediening aan de besturingsmiddelen van het voertuig een signaal wordt afgegeven om het slot te ontgrendelen. Het gewicht van de klep 100 is dan in dit voorbeeld zodanig dat de gasveer de klep 25 100 niet uit de gesloten stand krijgt. Aldus wordt eerst hydraulische vloeistof toegevoerd aan de bodemzijdige kamer, zodat de zuigerstang 15 uitschuift en de klep 100 opent. Hierbij stroomt vloeistof uit de kopzijdige kamer van de cilinder 1.

30 In de praktijk, mede afhankelijk van de kinematica van klep en cilinder.alsmede zwaartepunt klep en dergelijke, is het te realiseren dat er een balanceerstand van de klep 100 is, op een positie tussen de volledig geopende en de gesloten stand, waarbij de klep 100 op basis van de gasveerwerking van de cilinder 1 in balans 35 gehouden wordt.

In die uitvoering is erin voorzien dat nabij die balanceerstand, 1029161- I------- 8 eventueel iets daar voorbij, de toevoer van hydraulische vloeistof wordt gestaakt. De gasveerwerking zal dan de klep 100 verder openen.

Voor het sluiten van de klep 100 kan erin zijn voorzien dat 5 hydraulische vloeistof onder druk wordt toegevoerd aan de kopzijdige kamer in hoofdzaak totdat de balanceerstand is bereikt, waarna het verder sluiten geschiedt op basis van het gewicht van de klep 100 geremd door de gasveerwerking. Het zal duidelijk zijn dat het punt van uitschakelen van de hydraulische beweging van de klep ook anders 10 gekozen kan worden, bijvoorbeeld relatief dichtbij de geopende en/of gesloten stand van de klep.

In een noodsituatie, met name bij een storing van de pomp, bijvoorbeeld van de elektrische bekrachtiging van de pomp, kan de 15 klep 100 met de hand worden bewogen, daarbij ondersteund door de gasveer zoals gebruikelijk, aangenomen dat hydraulische vloeistof (relatief ongehinderd) kan wegstromen uit een of beide kamers.

1029161-

Claims (15)

1. Dubbelwerkende hydraulische aandrijfcilinder met geïntegreerde gasveerwerking, omvattende een cilinderbuis met op 5 axiale afstand van elkaar opgestelde cilinderbodem en cilinderkop, een axiaal heen en weer beweegbaar zuiger/zuigerstang-samenstel, met een zuigerstang die door een bijbehorende boring in de cilinderkop naar buiten uitsteekt en met een zuiger, die vast aan de zuigerstang is aangebracht en die over een axiale slag tussen de cilinderbodem 10 en de cilinderkop verplaatsbaar is, waarbij een hydraulische vloeistofafdichting is voorzien op de zuiger voor het verschaffen van een afdichting met een binnenoppervlak van de cilinderbuis, zodat de zuiger in de aandrijfcilinder tussen de zuiger en de cilinderkop een variabele 15 kopzijdige kamer begrenst en verder tussen de zuiger en de cilinderbodem een variabele bodemzijdige kamer, waarbij de aandrijfcilinder is voorzien van een aansluiting voor de kopzijdige kamer op een hydraulische leiding en een aansluiting voor de bodemzijdige kamer op een hydraulische leiding, 20 waarbij het zuiger/zuigerstang-samenstel is voorzien van een blinde axiale boring, die open is aan het cilinderbodemzijdige einde daarvan en zich in de zuigerstang uitstrekt, waarbij de aandrijfcilinder verder is voorzien van een stationair element, dat zich van de cilinderbodem in axiale richting uitstrekt 25 en in de blinde axiale boring van de zuigerstang steekt in elke stand van die zuigerstang, waarbij een afdichting is voorzien tussen het zuiger/zuigerstang-samenstel en het stationaire element, zodat een variabele gasruimte is verschaft die is gevuld met gas onder druk, 30 met het kenmerk, dat het stationaire element een buiselement is dat een inwendige holte heeft, die in open verbinding staat met de blinde axiale boring van 35 de zuigerstang in elke stand van die zuigerstang.

2. Aandrijfcilinder volgens conclusie 1, waarbij de 1029161- ! aandrijfcilinder verder een bufferruimte omvat, die aan het bodemzijdige einde van het stationaire buiselement aansluit op de inwendige holte daarin.

3. Aandrijfcilinder volgens conclusie 2, waarbij de bufferruimte zich aan de van de bodemzijdige kamer afgekeerde zijde van de cilinderbodem bevindt.

4. Aandrijfeilinder volgens een of meer van de voorgaande 10 conclusies, waarbij de cilinderbuis axiale einden heeft en over zijn lengte een doorgaande boring, waarbij de cilinderbodem is gevormd door een op een afstand van de beide axiale einden in de doorgaande boring van de cilinderbuis bevestigd cilinderbodemonderdeel.

5. Aandrijfcilinder volgens conclusie 4, waarbij de cilinderkop is gevormd door een aan een axiaal einde in de doorgaande boring van de cilinderbuis bevestigd cilinderkoponderdeel.

6. Aandrijfcilinder volgens conclusie 4 of 5, waarbij op een 20 axiale afstand van het cilinderbodemonderdeel, bij voorkeur aan een axiaal einde van de cilinderbuis, een bufferbegrenzingsonderdeel is vastgezet in de doorgaande boring van de cilinderbuis.

7. Aandrijfcilinder volgens conclusie 6, waarbij het 25 bufferbegrenzingsonderdeel is voorzien van een bevestigingspelelement, bijvoorbeeld een oog, voor de bevestiging van de aandrijfcilinder aan een object.

8. Aandrijfcilinder volgens een of meer van de voorgaande 30 conclusies, waarbij de zuigerstang een zuigerstangbuis omvat, waarbij aan een axiale einde de zuiger is aangebracht, en waarbij aan het andere axiale einde een afsluitdeel is aangebracht.

9. Aandrijfcilinder volgens conclusie 10, waarbij het 35 afsluitdeel is voorzien van een bevestigingselement, bijvoorbeeld een oog, voor de bevestiging van de zuigerstang aan een object. 1029161-

10. Aandrijfcilinder volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij een gasafdichting uitsluitend is voorzien op het zuiger/zuigerstang-samenstel, dat gasdicht aanligt tegen het stationaire buiselement. 5

11. Aandrijfcilinder volgens conclusie 10, waarbij de gasafdichting is aangebracht aan de binnenomtrek van de zuiger.

12. Bedieningsinrichting voor het bewegen.van een object, 10 omvattende een mechanisch aandrijfbare hydraulische pomp, een hydraulisch circuit en op in dat hydraulische circuit opgenomen aandrijfcilinder volgens een of meer van de voorgaande conclusies, welke aandrijfcilinder is ingericht om aan te grijpen op de last.

13. Bedieningsinrichting volgens conclusie 12, waarbij een noodschakeling is voorzien in het hydraulische circuit, zodanig dat in onbediende toestand van de bedieningsinrichting, het zuiger/zuigerstang-samenstel handmatig kan worden verplaatst.

14. Voertuig, in het bijzonder een personenvoertuig, omvattende een bedieningsinrichting volgens een of meer van de conclusies 12- 13. waarbij de aandrijfcilinder is verbonden met een beweegbaar voertuigonderdeel, zoals bijvoorbeeld een kofferbakdeksel, achterklep, motorkap, deur van het voertuig. 25

15. Voertuig volgens conclusie 14, waarbij het voertuigonderdeel om een in hoofdzaak horizontale zwenkas zwenkbaar is tussen een gesloten stand en een geopende stand, waarbij de aandrijfcilinder en het voertuigonderdeel zodanig zijn uitgevoerd dat in een 30 balanceerstand, tussen de geopende en de gesloten stand, het voertuigonderdeel op basis van de gasveerwerking in balans gehouden wordt, waarbij de bedieningsinrichting vanuit de gesloten stand van het voertuigonderdeel hydraulische vloeistof onder druk toevoert aan de bodemzijdige kamer in hoofdzaak totdat de balanceerstand is 35 bereikt, waarna het verder open geschiedt op basis van de gasveerwerking onder uitstroming van hydraulische vloeistof uit de kopzijdige kamer, en waarbij de bedieningsinrichting van de geopende 10291 § ΐ s stand van het voertuigonderdeel hydraulische vloeistof onder druk toevoert aan de kopzijdige kamer in hoofdzaak totdat de balanceerstand is bereikt, waarna het verder sluiten geschiedt op basis van het gewicht van het voertuigonderdeel, geremd door de 5 gasveerwerking. ! i 1029161=