DE10200073C1 - Kolbenventileinheit - Google Patents

Abstract

Kolbenventileinheit an einer axial beweglichen Kolbenstange, insbesondere für eine pneumatische Feder, umfassend einen Ventilgrundkörper, mit einem ersten druckabhängigen Ventil, das ein axial bewegliches Ventilelement, das von einer Feder in Schließrichtung für einen ersten Strömungsweg vorgespannt wird, aufweist und ein zweites Ventil, dessen Schaltring in einer Schaltnut axial beweglich angeordnet ist und damit einen zweiten Strömungsweg innerhalb der Kolbenventileinheit steuert, wobei der Ventilgrundkörper einen Absatz mit einer Abstützfläche für die Feder aufweist, so dass das axial bewegliche Ventilelement und die Feder zwischen einer Haltefläche für das Ventilelement und der Abstützfläche in ihrer Lage bestimmt sind und damit eine vormontierbare Baueinheit vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenventileinheit gemäß dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 1.

Aus der DE 33 01 544 A1 ist eine pneumatische Feder bekannt, die aus einer axial beweglichen Kolbenstange innerhalb eines mit einem Druckgas gefüllten Zylinder besteht. An der Kolbenstange ist ein Ventilgrundkörper angeordnet, der zwischen einer Scheibe und einem Absatz der Kolbenstange axial befestigt ist.

Der Ventilgrundkörper verfügt über zwei Strömungswege, die eine gemeinsame Eintrittsöffnung aufweisen. Ein erstes Ventil umfasst ein axial bewegliches Ven­ tilelement, das von einer Feder gegen eine Ventilschließfläche vorgespannt wird. Damit wirkt stets die Vorspannung der Feder auf das Ventilelement.

Ein zweites Ventil ist in der Bauform eines Schaltringes innerhalb einer Schaltnut angeordnet. Aufgrund der räumlichen Ausgestaltung des zweiten Strömungs­ wegs strömt das Druckmedium an den beiden Stirnflächen und an der Innenwan­ dung, so dass an den Schaltring hinsichtlich der Gestaltgenauigkeit sehr hohe Anforderungen gestellt sind, um eine Dichtfunktion gewährleisten zu können.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Ventilkom­ ponenten bei der Montage auf das Ende der Kolbenstange aufgefädelt werden müssen und eine Überprüfung der Ventileinheit auf die Funktionsfähigkeit nur im Zusammenhang mit einer Kolbenstange erfolgen kann. Ist das Ventil aber bereits montiert und an der Kolbenstange befestigt, dann kann man keine Einstellmaß­ nahmen durchführen und erhält bei einer fehlerhaften Kolbenventileinheit zusätz­ lich noch eine unbrauchbare Kolbenstange, die bezogen auf den Gesamtwert der pneumatischen Feder einen wesentlichen Anteil einnimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenventileinheit derart weiter­ zuentwickeln, dass insbesondere die Problematik der Überprüfbarkeit behoben ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ventilgrundkörper einen Absatz mit einer Abstützfläche für die Feder aufweist, so dass das axial bewegliche Ventilelement und die Feder zwischen einer Haltefläche für das Ven­ tilelement und der Abstützfläche in ihrer Lage bestimmt sind und damit eine vor­ montierbare Baueinheit vorliegt.

Die das erste Ventil wesentlich bestimmenden Bauteile werden von dem Ventil­ grundkörper gehalten und können deshalb vollständig unabhängig von einer Kol­ benstange überprüft werden.

Dabei weist der Ventilgrundkörper vorteilhafterweise einen hülsenförmigen Län­ genabschnitt auf, in dem das axial bewegliche Ventilelement und die Feder ange­ ordnet sind.

Zur Befestigung der Kolbenventileinheit ist an dem Ventilgrundkörper eine Befes­ tigungshülse angeordnet, die die Abstützfläche für die Feder bereitstellt. Dazu weist der hülsenförmige Längenabschnitt des Kolbengrundkörpers eine umlaufen­ de Nut auf, in der die Befestigungshülse axial eingespannt ist.

Damit die Federkraft der Feder gleichmäßig auf das axial bewegliche Ventilele­ ment übertragen wird, weist die Befestigungshülse eine Gleitfläche für einen das axial bewegliche Ventilelement tragenden Schieber auf.

Der Schieber wird in seiner Endposition bestimmt, indem der Schieber eine An­ schlagfläche in Vorspannrichtung der Feder aufweist.

So kann vorgesehen sein, dass der Ventilgrundkörper eine Gegenanschlagfläche für den Schieber aufweist.

Es besteht die Möglichkeit, dass das axial bewegliche Ventilelement als ein O- Ring ausgeführt ist und zwischen einer Stirnfläche des Schiebers und der Halte­ fläche des Ventilgrundkörpers in seiner Lage bestimmt wird. In der Blockierstel­ lung liegt das axial bewegliche Ventilelement zwar an der Stirnfläche des Schie­ bers an, wird jedoch nicht von der Vorspannkraft der Feder belastet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Strömungs­ wege räumlich getrennt ausgeführt, wobei die Schaltnut in der Durchlass- Stellung axial durchströmt wird und der Schaltring des zweiten Ventils in der Blockierstellung am Innen- und am Außendurchmesser jeweils an einer Dichtflä­ che anliegt. Anstelle eines aufwändigen Rechteckrings, wie zum Stand der Tech­ nik beschrieben wurde, kann ein einfacher O-Ring eingesetzt werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch ist die erste Strömungsver­ bindung zwischen der Kolbenstange und dem Ventilgrundkörper ausgeführt. Da­ mit entfällt eine aufwändige Bohrungsherstellung wie beim Stand der Technik.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Pneumatische Feder in der Gesamtdarstellung

Fig. 2 u. 3 Varianten der Kolbenventileinheit als Einzelteil

Die Fig. 1 zeigt eine pneumatische Feder 1, die einen mit einem Druckgas ge­ füllten Zylinder 3 und eine darin axial bewegliche Kolbenstange 5 umfasst. An dem innerhalb des Zylinders befindlichen Ende der Kolbenstange ist eine Kolben­ ventileinheit 7 befestigt, die zwei Arbeitsräume 9; 11 begrenzt, die wiederum über Strömungswege 13; 15 innerhalb der Kolbenventileinheit 7 verbunden sein können (Fig. 2 und 3). Ein dritter Strömungsweg 17 wird von mindestens einer Bypassnut 19 innerhalb des Zylinders gebildet, so dass in einem definierten Hub­ bereich, in diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von der maximalen Einfahrstellung, zwei Ventile 21; 23, überbrückt werden.

In der Fig. 2 ist die Kolbenventileinheit 7 als Einzelteil dargestellt. Ein Ventil­ grundkörper 25 verfügt über einen hülsenförmigen Längenabschnitt 27, in dem sämtliche das erste Ventil 21 bildende Einzelteile angeordnet sin. Das erste Ventil verfügt über ein axial bewegliches Ventilelement 29, das von einer Feder 31 in Richtung einer Haltefläche 33 gedrückt wird. Die Feder 31 stützt sich an einem Absatz mit einer Abstützfläche 35 einer Befestigungshülse 37 ab. Zur axialen Fixierung der Befestigungshülse verfügt der hülsenförmige Längenabschnitt über eine umlaufende Nut 39, die den Rand der Abstützfläche aufnimmt.

Zur gleichmäßigen Krafteinwirkung der Feder auf das axial bewegliche Ventilele­ ment verfügt das erste Ventil über einen Schieber 41, der auf einer Gleitfläche 43 der Befestigungshülse gelagert ist. Der Schieber 41 weist eine Anschlagfläche 45 auf, die sich an einer Gegenanschlagfläche 47 des Ventilgrundkörpers abstützt.

Die Anschlagfläche 45 ist in ihrer axialen Anordnung derart ausgeführt, dass das axial bewegliche Ventilelement 29 zwar zwischen einer Stirnfläche 49 des Schie­ bers und der Haltefläche 33 des Ventilgrundkörpers 25 zwar gekammert, aber nicht verspannt ist. Das Ventilelement 29 dichtet mit seinem Innen- und Außen­ durchmesser den ersten Strömungsweg ab.

In der Fig. 2 wird deutlich, dass der erste Strömungsweg 13 zwischen der Kol­ benstange 5 und dem Ventilgrundkörper verläuft, beispielsweise durch eine axiale Nut. Räumlich auf seiner gesamten Länge getrennt verläuft der zweite Strö­ mungsweg 15, der eine Nutseitenwand 51 einer Schaltnut 53 durchdringt und in Abhängigkeit der Schaltstellung eines Schaltringes 55 axial weiter in Richtung des Arbeitsraums 11 führt. In der dargestellten Blockierstellung liegt der Schalt­ ring mit seinem Innendurchmesser an einer Dichtfläche des Ventilgrundkörpers und mit seinem Außendurchmesser an der abzudichtenden Innenwandung des Zylinders an.

Bei der Montage wird zuerst das axial bewegliche Ventilelement 29 durch den hülsenförmigen Längenabschnitt 27 in Richtung der Haltefläche 33 geschoben. Danach führt man den Schieber 41 in den Ventilgrundkörper ein, bis dieser mit seiner Anschlagfläche 47 an der Gegenanschlagfläche 49 anliegt. Wenn die Feder 31 am Schieber anliegt, wird die Befestigungshülse montiert, die mit ihrer Ab­ stützfläche 35 an einer Nutseitenwand 39a der umlaufenden Nut 39 in Kontakt steht. Abschließend wird ein zum Absatz der Befestigungshülse überstehender Rand 57 des hülsenförmigen Längenabschnitts 27 umgebördelt. Damit liegt eine Baueinheit vor, die vor der Montage an der Kolbenstange auf ihre Funktionsfähig­ keit überprüft werden kann.

Die Funktionsweise der Kolbenventileinheit gestaltet sich wie folgt. Ausgehend von der maximalen Einfahrstellung der Kolbenstange überbrückt der Bypass 19 beide Ventile 21; 23 unabhängig von ihrer momentanen Betriebsstellung. In Aus­ fahrrichtung nehmen beide Ventile 21; 23 die Blockierstellung ein, wie in der rechten Schnitthälfte der Fig. 2 dargestellt ist.

Sobald die Kolbenventileinheit mit dem Schaltring das obere Ende der Bypassnut 19 erreicht hat, bleibt die Kolbenstange stehen. Durch eine zusätzliche Kraft, die auf die Kolbenstange wirkt, bildet sich am Eingang des ersten Strömungswegs ein Staudruck, der auf das axial bewegliche Ventilelement 29 einwirkt, das gegen die Kraft der Feder 31 in einen radial erweiterten Bereich des Strömungswegs 13 bewegt wird und mit seinem Außendurchmesser keine Dichtfunktion mehr über­ nehmen kann. Schlitze 59 innerhalb des hülsenförmigen Längenabschnitts ermög­ lichen den weiteren Abfluss aus der Kolbenventileinheit. Damit sind beide Ar­ beitsräume 9; 11 miteinander verbunden und die Kolbenstange kann, solange das erste Ventil noch geöffnet ist, weiter ausfahren.

Wird die Kolbenstange von einer äußeren Kraft in Einfahrrichtung bewegt, dann bewegt sich der Schaltring 55 aufgrund einer Reibkraft ausgehend von der In­ nenwandung des Zylinders in Richtung der Nutseitenwand 51. Der zweite Strö­ mungsweg ist damit geöffnet, da der Schaltring mit seinem Innendurchmesser keine Dichtfunktion ausübt.

Die Fig. 3 zeigt eine Kolbenventileinheit mit dem prinzipiellen Aufbau nach Fig. 2. Abweichend wird die Gegenanschlagfläche von dem Absatz 61 der Kolben­ stange 5 gebildet und anstelle des mindestens einen Schlitzes 59 ist mindestens eine Queröffnung 63 ausgeführt. Als Ersatz für den umgebördelten Rand wird eine Fixierhülse 65 verwendet.

Claims (10)

1. Kolbenventileinheit an einer axial beweglichen Kolbenstange, insbesondere für eine pneumatische Feder, umfassend einen Ventilgrundkörper, mit einem ers­ ten druckabhängigen Ventil, das ein axial bewegliches Ventilelement, das von einer Feder in Schließrichtung für einen ersten Strömungsweg vorgespannt wird, aufweist und ein zweites Ventil, dessen Schaltring in einer Schaltnut axial beweglich angeordnet ist und damit einen zweiten Strömungsweg in­ nerhalb der Kolbenventileinheit steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) einen Absatz mit einer Abstützfläche (35) für die Feder (31) aufweist, so dass das axial bewegliche Ventilelement (29) und die Feder (31) zwischen einer Haltefläche (33) für das Ventilelement (29) und der Abstützfläche (35) in ihrer Lage bestimmt sind und damit eine vormon­ tierbare Baueinheit vorliegt.

2. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) einen hülsenförmigen Längenabschnitt (27) aufweist, in dem das axial bewegliche Ventilelement (29) und die Feder (31) angeordnet sind.

3. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilgrundkörper (25) eine Befestigungshülse (37) angeordnet ist, die die Abstützfläche (35) für die Feder (31) bereitstellt.

4. Kolbenventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Längenabschnitt (27) des Kolbengrundkörpers (25) eine umlaufende Nut (39) aufweist, in der die Befestigungshülse (37) axial eingespannt ist.

5. Kolbenventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (37) eine Gleitfläche (43) für einen das axial be­ wegliche Ventilelement (29) tragenden Schieber (41) aufweist.

6. Kolbenventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (41) eine Anschlagfläche (45) in Vorspannrichtung der Fe­ der (31) aufweist.

7. Kolbenventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilgrundkörper (25) eine Gegenanschlagfläche (47) für den Schieber (41) aufweist.

8. Kolbenventileinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das axial bewegliche Ventilelement (29) als ein O-Ring ausgeführt ist und zwischen einer Stirnfläche (49) des Schiebers (41) und der Halteflä­ che (33) des Ventilgrundkörpers (25) in seiner Lage bestimmt wird.

9. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungswege (13; 15) räumlich getrennt ausgeführt sind, wobei die Schaltnut (53) in der Durchlass-Stellung axial durchströmt wird und der Schaltring (55) des zweiten Ventils (15) in der Blockierstellung am Innen- und am Außendurchmesser jeweils an einer Dichtfläche anliegt.

10. Kolbenventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungsverbindung (13) zwischen der Kolbenstange (5)und dem Ventilgrundkörper (25) ausgeführt ist.