DE10110883C1 - Blockierbares Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend ein Ventilgehäuse, das eine Strömungsverbindung zu mindestens einem Arbeitsraum des Kolben-Zylinderaggregates aufweist, wobei die Strömungsverbindung von einem Ventilkörper in Abhängigkeit der Druckverhältnisse in der Strömungsverbindung geschaltet wird, indem ein Vorsteuerventilkörper ab einem definierten Staudruck eine Schaltkraft wirksam werden lässt, die mittels eines Rastmechanismus den Ventilkörper in einer vorgesehenen Ventilkörperstellung hält, auch wenn der Staudruck ein geringeres Niveau eingenommen hat, wobei der Vorsteuerventilkörper mit dem Rastmechanismus in Wirkverbindung stehen und beide Funktionsträger in Abhängigkeit des Staudrucks beweglich gelagert sind, wobei der Rastmechanismus in seiner Raststellung den Ventilkörper zumindest mittelbar in eine definierte Schaltstellung bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein blockierbares Kolben-Zylinderaggregat entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 14 59 182 B ein Kolben-Zylinderaggregat bekannt, umfassend ein Ventilgehäuse, das eine Strömungsverbindung zu mindestens einem Arbeits­ raum des Kolben-Zylinderaggregates aufweist, wobei die Strömungsverbindung von einem Ventilkörper in Abhängigkeit der Druckverhältnisse in der Strömungs­ verbindung geschaltet wird, indem ein Vorsteuerventilkörper ab einem definierten Staudruck eine Schaltkraft wirksam werden lässt, die mittels eines Rastmecha­ nismus den Ventilkörper in einer vorgesehenen Ventilkörperstellung hält, auch wenn der Staudruck ein geringeres Niveau eingenommen hat.

Der Ventilkörper verfügt über mehrere Rastnuten, in die eine federbelastete Kugel einrasten kann. Für eine sinnvolle Funktion des Rastmechanismus sind mindestens drei Rastnuten notwendig. Eine mittlere Rastnut hält den Ventilkörper in eine Neutralstellung, bei der beide Arbeitsräume des Kolben-Zylinderaggregat miteinander verbunden sind. Soll das Kolben-Zylinderaggregat in eine Blockier­ stellung gebracht werden, so benötigt man für jede Bewegungsrichtung noch ei­ ne weitere Rastnut, da sich in Abhängigkeit der Anströmungsrichtung der Ventil­ körper einmal in die eine und einmal in die entgegengesetzte Richtung verschiebt. Des weiteren ergeben sich durch die Anordnung des Vorsteuerventilkörpers zum Ventilkörper kompliziert herzustellende Strömungsverbindungen, die nur schwer­ lich definierbare Drosselwiderstände darstellen, wobei die Drosselwiderstände einen erheblichen Einfluss auf die Wirkung des zur Verstellung des Ventilkörper benötigten Staudrucks ausüben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein blockierbares Kolben- Zylinderaggregat zu schaffen, das für die Anströmung des Ventilkörpers und des Vorsteuerventilkörpers möglichst einfache Strömungsverbindungen aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Die räumliche Trennung zwischen den Baugruppen Vorsteuerventilkörper- Rastmechanismus-Ventilkörper wurde aufgehoben, wodurch der Rastmechanis­ mus insgesamt vereinfacht wurde und im Vergleich zum Stand der Technik einen deutlichen geringeren Bauraum einnimmt. Damit ist auch ein direktes Zusam­ menwirken von Ventilkörper und Rastmechanismus gewährleistet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die vom Ventilkörper beeinflusste Strömungsverbindung räumlich von einer Anströmleitung für den Vorsteuerventil­ körper getrennt ist. Es besteht die Möglichkeit, die Anströmleitung und die Strö­ mungsverbindung jeweils optimal auszugestalten, z. B. als einfache gerade Lei­ tungen auszuführen, da eine Querverbindungen nicht notwendig ist, um den Ven­ tilkörper zu schalten.

Ein weiterer konstruktiver Vorteil wird dadurch erreicht, dass der Ventilkörper bezogen auf die Strömungsverbindung als Quersperrschieber ausgeführt ist. Der Staudruck in der Strömungsverbindung hat keinen Einfluss auf das Betriebsver­ halten des Ventilkörpers. Dadurch können die geometrischen Abmessungen des Ventilkörpers allein durch die Bauraumgrenzen bestimmt werden.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Ventilkörper eine quer ver­ laufende Durchgangsöffnung auf, die eine Teilstrecke der Strömungsverbindung bildet. Dadurch kann der Ventilkörper beidseitig der Durchgangsöffnung geführt werden.

In Weiterführung des Gedankens der optimalen Bauraumausnutzung und einer möglichst einfachen Ansteuerung des Ventilkörpers ist der Rastmechanismus quer zum Vorsteuerventil angeordnet. Diese Maßnahme erleichtert es, dass die Strömungsverbindung für den Ventilkörper und die Anströmleitung vor den Vor­ steuerventilkörper parallel verlaufen.

Des weiteren weist das Ventilgehäuse für den Vorsteuerventilkörper eine sack­ lochförmige Lagerung auf. Für den Fall, dass zwei Strömungsrichtungen für das Ventilgehäuse vorliegen, werden auch zwei getrennt angeordnete Vorsteuerven­ tilkörper und Ventilkörper verwendet.

Das Kolben-Zylinderaggregat ist derart ausgeführt, dass das Ventilgehäuse von einem Kolben an einer Kolbenstange gebildet, der einen Zylinder in zwei Arbeits­ räume unterteilt, die für jeweils eine Bewegungsrichtung des Kolbens eine eigene Strömungsverbindung mit einem Ventilkörper aufweist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Ausschnitt aus einem Kolben-Zylinderaggregat

Fig. 2 Detaildarstellung des Vorsteuerventilkörpers und des Rastmechanismus

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Fig. 1 und 2 sind für die Beschreibung gemeinsam heranzuzie­ hen.

In einem Kolben-Zylinderaggregat 1 ist eine Kolbenstange 3 angeordnet, die mit einem Kolben 5 fest verbunden ist, der einen Zylinder 7 in einen ersten Arbeits­ raum 9 und einen zweiten Arbeitsraum 11 unterteilt. Die Arbeitsräume können mit einem flüssigen oder einem gasförmigen Blockiermedium gefüllt sein, wobei es auch möglich ist, das ein gasförmiges Druckmedium ein flüssiges Blockierme­ dium vorspannt, so dass auf die Kolbenstange eine Druckkraft wirksam ist.

Der Kolben stellt ein Ventilgehäuse dar, das über eine zur Kolbenstange 3 achs­ parallele Strömungsverbindung 13; 15 jeweils mit den Arbeitsräumen 9; 11 ver­ bunden ist. In einer Führung 17; 19 des Kolbens ist ein Ventilkörper 21; 23 in der Bauform eines Quersperrschiebers gelagert. Der Ventilkörper verfügt über Ringdichtungen 25; 27, die ein Umströmen verhindern. Für den Kolben selbst steht ein Kolbenring 29 zur Verfügung, der den Außendurchmesser gegen den Zylinder 7 abdichtet. Eine Stangendichtung 31 verhindert einen unerwünschten Leckstrom am Innendurchmesser des Kolbens.

Die Strömungsverbindung 13; 15 schneidet die Führung 17; 19 für den Ventil­ körper 21; 23, der eine querverlaufende Durchgangsöffnung 21a; 23a aufweist, die eine Teilstrecke der Strömungsverbindung bildet. Eine Druckfeder 33; 35 spannt den Ventilkörper 21; 23 gegen einen Anschlag 37; 39 vor, der die maxi­ male Blockierstellung des Ventilkörpers bestimmt.

Radial innerhalb eines von den Strömungsverbindungen gebildeten Teilkreises sind im Kolben für jeweils einen Vorsteuerventilkörper 41; 43 sacklochartige La­ gerungen 45; 47 ausgeführt. Am Boden der Lagerung 45; 47 ist eine Spannfeder 49; 51 angeordnet, die den Vorsteuerventilkörper in Richtung eines Anschlagrin­ ges 53; 55 vorspannt. Jeder Vorsteuerventilkörper 41; 43 verfügt über eine Dichtung zur sacklochartigen Lagerung.

Des weiteren ist in jedem der beiden Vorsteuerventilkörper 41; 43 eine Anström­ leitung 57; 59 ausgeführt, die zu einer Aufnahme 61; 63 für einen Rastmecha­ nismus 65; 67 führt. Der Rastmechanismus umfasst einen Rastkörper 69; 71 in Verbindung mit einer Rastfeder 73; 75. Die Aufnahme 61; 63 ist zusammen mit dem Rastmechanismus 65; 67 im wesentlichen rechtwinklig innerhalb des Vor­ steuerventilkörpers angeordnet, wobei die Hauptachsen des Rastkörpers 69; 71 parallel zum Ventilkörper 21; 23 verlaufen. Die Aufnahme 61; 63 stellt einen Druckraum dar, der über die Anströmleitung mit Blockiermedium gefüllt wird und die Rückseite des Rastkörpers mit Druck beaufschlägt, wobei der Rastkörper in­ nerhalb der Aufnahme ebenfalls durch mindestens eine Dichtung gegen Leckagen gesichert ist.

Eine in Richtung des Lagerung verlaufenden Stirnfläche des Rastkörpers verfügt über eine ballige Kontur, die in die Führung 17; 19 für den Ventilkörper 21; 23 eingreifen kann.

Beispielhaft wird das Betriebsverhalten der Ventilteile im Kolben anhand einer Verschiebebewegung der Kolbenstange in Richtung des Arbeitsraums A be­ schrieben. Ausgehend von einer Ruhestellung, wie sie in den Fig. 1 und 2 darge­ stellt ist, drückt Blockiermedium aus dem Arbeitsraum 9 in die Strömungsverbin­ dung 13 und in die Anströmleitung 57. Die Strömungsverbindung 13 ist von dem Ventilkörper 21 gesperrt.

Über die Anströmleitung 57 wird ein Staudruck auf die Rückseite des Rastkör­ pers 69 aufgebracht. Es liegt aber auch ein Staudruck auf einer Stirnfläche 41a des Vorsteuerventilkörpers 41 an. Während dieser vergleichsweise sehr kurzen Verschiebebewegung sind erhebliche äußere Kräfte notwendig. Der Staudruck auf der Stirnfläche 41 wirkt der Federkraft der Spannfeder 49 entgegen, die bei weiterem Druckkraftanstieg zusammengedrückt wird. Nach einem vergleichswei­ se kurzen Stellweg des Vorsteuerventilkörpers, wenn die Achsen des Rastkörpers und des Ventilkörpers zur Überdeckung kommen, bewegt sich der Rastkörper, beaufschlagt durch die Spannfeder und dem rückseitigen Staudruck innerhalb der Aufnahme, in die Führung 17 des Ventilkörpers und verschiebt diesen soweit, dass die querverlaufende Durchgangsöffnung 21a in einer Linie mit der Strö­ mungsverbindung 13 liegt. Damit sind die Arbeitsräume 9; 11 miteinander ver­ bunden und die weitere Kolbenstangenbewegung erfolgt mit einem deutlich nied­ rigerem Kraftniveau. Auch wenn sich der Staudruck damit abbaut, wird der Rast­ körper von der Rastfeder in die Führung gedrückt, so dass eine ständig geöffnete Strömungsverbindung 13 vorliegt. Wird die Kolbenstange angehalten, dann fallen alle Staudrücke weg und die Druckfeder 33 drückt den Rastkörper 69 über den Ventilkörper 21 wieder aus der Führung, bis der Ventilkörper 21 am Anschlag 25 anliegt. Damit ist wieder eine Blockierstellung des Kolben-Zylinderaggregat einge­ nommen, wobei die Haltekraft des Kolben-Zylinderaggregat in der Blockierstel­ lung der zu Anfang beschriebenen erheblichen äußeren Kraft entspricht.

Claims (7)

1. Kolben-Zylinderaggregat, umfassend ein Ventilgehäuse, das eine Strömungs­ verbindung zu mindestens einem Arbeitsraum des Kolben-Zylinderaggregates aufweist, wobei die Strömungsverbindung von einem Ventilkörper in Abhän­ gigkeit der Druckverhältnisse in der Strömungsverbindung geschaltet wird, indem ein Vorsteuerventilkörper ab einem definierten Staudruck eine Schalt­ kraft wirksam werden lässt, die mittels eines Rastmechanismus den Ventil­ körper in einer vorgesehenen Ventilkörperstellung hält, auch wenn der Stau­ druck ein geringeres Niveau eingenommen hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsteuerventilkörper (41; 43) eine Aufnahme (61; 63) aufweist, in der der Rastmechanismus (65; 67) beweglich geführt ist und beide Funkti­ onsträger zusammen in Abhängigkeit des Staudrucks beweglich gelagert, wobei die Aufnahme (61; 63) einen Druckraum für das Blockiermedium bildet und der Rastmechanismus (65; 67) mit einem Rastkörper (69; 71) eine Stellbewe­ gung auf den Ventilkörper (21; 23) ausübt, der in einer Führung (17) axial beweglich gelagert ist, wobei der Rastkörper (69; 71) in seiner Raststellung in die Führung (17) eingreift.

2. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Ventilkörper (21; 23) beeinflusste Strömungsverbindung (13; 15) räumlich von einer Anströmleitung (57; 59) für den Vorsteuerventilkör­ per (41; 43) getrennt ist.

3. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (21; 23) bezogen auf die Strömungsverbindung (13; 15) als Quersperrschieber ausgeführt ist.

4. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (21; 23) eine quer verlaufende Durchgangsöff­ nung (21a; 23a) aufweist, die eine Teilstrecke der Strömungsverbindung (13; 15) bildet.

5. Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastmechanismus (65; 67) quer zum Vorsteuerventilkörper (41; 43) angeordnet ist.

6. Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (5) für den Vorsteuerventilkörper (41; 43) eine sack­ lochförmige Lagerung (45; 47) aufweist.

7. Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse von einem Kolben (5) an einer Kolbenstange (3) ge­ bildet, der einen Zylinder (7) in zwei Arbeitsräume (9; 11) unterteilt, die für jeweils eine Bewegungsrichtung des Kolbens (5) eine eigene Strömungsver­ bindung (13; 15) mit einem Ventilkörper (21; 23) aufweist.