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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung zum Verstellen
eines bewegbaren Bauteils, mit einer Gasfeder, die einen Zylinder
aufweist, der an seinem einen Ende geschlossen ist und in dem ein
Kolben verschiebbar angeordnet ist, der den Zylinder in eine erste
und eine zweite Zylinderkammer unterteilt sowie einseitig eine Kolbenstange
aufweist, die die zweite Zylinderkammer durchragt und aus dem anderen
Ende des Zylinders herausgeführt ist,
mit einer unter Überdruck
stehenden Gasfüllung der
ersten und der zweiten Zylinderkammer, durch die der Kolben mit
einer Ausschubkraft beaufschlagt ist, mit einem in dem Kolben angeordneten,
manuell betätigbaren
Verbindungsventil, durch das die zweite und erste Zylinderkammer
miteinander verbindbar sind sowie mit einem an dem Kolben angeordneten Ventil,
das einen Gasstrom von der zweiten in die erste Zylinderkammer ermöglicht und
in der entgegengesetzten Strömungsrichtung
sperrt, wobei das Verbindungsventil eine im Kolbenkern koaxial ausgebildete
Ventilkammer aufweist, die über
einen oder mehrere Verbindungskanäle mit der zweiten Zylinderkammer
verbunden ist und die eine koaxiale, zur ersten Zylinderkammer führende Ventilöffnung besitzt,
die von einem Ventilglied verschließbar ist, das mittels eines
die Ventilkammer koaxial durchragenden, manuell betätigbaren
Ventilstifts aus seiner Schließstellung
in seine Öffnungsstellung
schaltbar ist.
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Bei
derartigen Verstelleinrichtungen kann die Kolbenstange mit dem Kolben
frei aus dem Zylinder ausfahren, während in Einschubrichtung eine
Blockierung erfolgt, die durch eine manuelle Öffnung des Verbindungsventils
aufgehoben wird.
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Der
einteilige Kolben, der sowohl das Ventil als auch das Verbindungsventil
enthält,
ist kompliziert aufgebaut und daher nur aufwendig herstellbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher eine Verstelleinrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einen einfachen und leicht herstellbaren
Aufbau besitzt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Ventilöffnung
einen sich zur ersten Zylinderkammer hin erweiternden Querschnitt aufweist
und von dem Ventilstift durchragt wird sowie der Ventilstift im
Bereich der Ventilkammer einen geringeren Querschnitt als die Ventilkammer
und in dem durch die Ventilöffnung
aus der Ventilkammer herausragenden Bereich einen annähernd dem
geringsten Querschnitt der Ventilöffnung entsprechenden Querschnitt
aufweist, wobei der aus der Ventilkammer herausragende Bereich des
Ventilstifts von einem Dichtring umschlossen ist, der axial an der
Erweiterung der Ventilöffnung
und radial an dem aus der Ventilkammer herausragenden Bereich des
Ventilstifts dicht anlegbar ist.
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Dadurch
wird eine besonders bauteilarme sowie montagefreundliche Ausgestaltung
des Verbindungsventils erreicht.
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Dabei
kann sich der Dichtring axial frei auf dem Ventilstift bewegen und
braucht nicht axial gesichert werden.
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Bei
einem Öffnen
des Verbindungsventils und axialen Bewegen des Ventilstifts in Richtung
zur ersten Zylinderkammer kann sich der Dichtring mit dem Ventilstift
bewegen, wobei immer ein ausreichender Überströmquerschnitt zwischen Ventilstift und
Dichtring freigegeben wird. Beim Schließen des Verbindungsventils
erfolgt eine Zwangsführung
des Dichtrings in seine an dem sich erweiternden Querschnitte der
Ventilöffnung
anliegenden Schließstellung.
Dabei wird der Dichtring von dem Druck in der ersten Zylinderkammer
gegen den Ventilsitz des Verbindungsventils beaufschlagt.
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Auch
der Ventilstift kann zusätzlich
von einer Federkraft in die Ventilkammer hinein beaufschlagt sein.
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Eine
Ausbildungsmöglichkeit
des sich erweiternden Querschnitts der Ventilöffnung besteht darin, daß die Ventilöffnung sich
konisch zur ersten Zylinderkammer hin erweitert.
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Ein
einfacherer Aufbau ergibt sich aber, wenn von der Ventilöffnung sich
eine konzentrische Ringfläche
radial nach außen
erstreckt, die einen Ventilsitz bildet, an den der Dichtring axial
dicht anlegbar ist.
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Der
Dichtring kann ein O-Ring sein oder einen Rechteckquerschnitt aufweisen.
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Zur
Betätigung
des Verbindungsventils von außerhalb
der Verstelleinrichtung kann ein Ventilstift von einer durch die
rohrartig ausgebildete Kolbenstange hindurchgeführte, manuell verschiebbare
Betätigungsstange
in Öffnungsrichtung
des Verbindungsventils beaufschlagbar sein.
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Der
Kolben kann aus einem mit der Kolbenstange verbundenen Kolbenkern
und einem den Kolbenkern ringartig dicht umschließenden Ventilteil
bestehen, wobei der Kolbenkern das Verbindungsventil und der Ventilteil
das Ventil aufweist.
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Durch
diese Ausbildung weisen die beiden Komponenten des Kolbens jeweils
einen vereinfachten Aufbau auf und sind dadurch leicht herstellbar.
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Eine
einfache Montage des Kolbens ist dadurch möglich, daß der Kolbenkern einen Tragbereich
mit einer zylindrischen Mantelfläche
aufweist, auf dem das Ventilteil mit einer koaxialen zylindrischen
Durchgangsöffnung
aufgesetzt und axial gesichert ist.
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Dabei
kann in einfacher Weise das Ventilteil mit seiner einen Stirnseite
axial an einer insbesondere ringartigen Abstützschulter des Kolbenkerns
abgestützt
sein.
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Die
auf den Kolben in Ausschubrichtung einseitig einwirkenden hohen
Druckkräfte
sind dabei dadurch abstützbar,
daß das
Ventilteil mit seiner der zweiten Zylinderkammer zugewandten Stirnseite
an der Abstützschulter
des Kolbenkerns abgestützt
ist.
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Für die in
Einschubrichtung auf den Kolben einseitig einwirkenden geringen
Druckkräfte
ist es ausreichend und vereinfacht den Aufbau, wenn das Ventilteil
mit seiner der ersten Zylinderkammer zugewandten zweiten Stirnseite
an einem an dem Kolbenkern angeordneten Sicherungselement axial
abgestützt
ist.
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Dabei
kann das Sicherungselement ein in einer an der Mantelfläche des
Kolbenkerns radial umlaufend ausgebildeten Ringnut angeordneter
Sicherungsring sein.
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Einfacher
und leichter herstellbar ist es aber, wenn das Ventilteil mit seiner
der ersten Zylinderkammer zugewandten Stirnseite an einem oder mehreren durch
plastische Verformung des Kolbenkerns erzeugten Axialanschlägen axial
abgestützt
ist, wobei der oder die Axialanschläge durch Umbördeln des der
ersten Zylinderkammer zugewandten Endes des Kolbenkerns gebildet
sein können.
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Zur
Reduzierung des Gewichts des Kolbens und damit der Verstelleinrichtung
bei gleichzeitig großer
Stabilität
des Kolbenkerns kann der Kolbenkern ein Leichtmetallteil, insbesondere
eine Aluminiumteil sein.
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Dies
trifft in gleicher Weise zu, wenn das Ventilteil ein Kunststoffteil
oder ein Leichtmetallteil ist.
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Einfach
herstellbar ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung kann das
Ventilteil ein Spritzgußteil
sein.
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Eine
gute Abstützung
der auf das Ventilteil einwirkenden Druckkräfte an dem Kolbenkern wird dadurch
erreicht, daß das
Ventilteil über
eine Abstützscheibe
mit seiner ersten und/oder mit seiner zweiten Stirnseite axial abgestützt ist,
wobei die an der zweiten Stirnseite des Ventilteils anliegende Abstützscheibe
ganz oder teilweise radial außerhalb des
Anlagebereichs des Dichtrings ein oder mehrere Durchgangsöffnungen
aufweist, durch die das den Dichtring unterströmende Gas in die erste Zylinderkammer
gelangen kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Kolbenbereichs
einer Verstelleinrichtung
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2 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kolbenbereichs
einer Verstelleinrichtung
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Die
in den Figuren dargestellten Verstelleinrichtungen weisen eine Gasfeder
mit einem Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2, 2' axial verschiebbar
angeordnet ist, der den mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllten Innenraum
des Zylinders 1 in eine erste Zylinderkammer 3 und
eine zweite Zylinderkammer 4 unterteilt. Auf der Seite
der ersten Zylinderkammer 3 ist der Zylinder 1 an
seinem nicht dargestellten Ende geschlossen. Durch die zweite Zylinderkammer 3 ist
eine mit ihrem einen Ende fest mit dem Kolben 2, 2' verbundene
Kolbenstange 5 koaxial hindurch und mittels einer nicht
dargestellten Dicht- und
Führungseinheit
abgedichtet aus dem Zylinder 1 herausgeführt.
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In 1 besteht
der Kolben 2 besteht aus einem mit der Kolbenstange 5 fest
verbundenen Kolbenkern 7 aus Aluminium und einem Ventilteil 8,
das als Kunststoffspritzgußteil
ausgebildet ist.
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Der
Kolbenkern 7 weist einen zur ersten Zylinderkammer 3 gerichteten
Tragbereich 9 mit einer radial umlaufenden zylindrischen
Mantelfläche 10 auf,
die an ihrer der zweiten Zylinderkammer 4 zugewandten Seite
an einer sich radial nach außen
erstreckenden ringartigen Abstützschulter 11 endet.
Auf den Tragbereich 9 ist zunächst eine erste Abstützscheibe 12 bis
zur axialen Anlage an der Abstützschulter 11 aufgeschoben.
Danach ist das ringartig ausgebildete Ventilteil 8 mit
seiner koaxialen zylindrischen Durchgangsöffnung und anschließend auch noch
eine zweite Abstützscheibe 13 auf
die zylindrische Mantelfläche
des Tragbereichs 9 aufgeschoben.
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Dabei
befindet sich die zweite Abstützscheibe 13 nahe
dem zur ersten Zylinderkammer 3 gerichteten freien Ende
des Tragbereichs 9.
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Durch
plastische Verformung des freien Endes des Tragbereichs 9 ist
ein radial umlaufender Axialanschlag 14 erzeugt, an dem
das Ventilteil 8 mit seiner der ersten Zylinderkammer 3 zugewandten Stirnseite
abgestützt
ist.
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An
dem zur ersten Abstützscheibe 12 gerichteten
Ende des Ventilteils 8 ist eine Ringnut 15 ausgebildet,
die zur Durchgangsöffnung
des Ventilteils 8 und zur ersten Abstützscheibe 12 nach
außen
mündet
und in der ein erster O-Ring 16 angeordnet ist. Durch den
O-Ring 16 ist das Ventilteil 8 dicht auf dem Tragbereich 9 angeordnet.
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In 2 ist
der Kolben 2' einteilig
aus Aluminium ausgebildet.
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An
der äußeren radial
umlaufenden Mantelfläche
des Ventilteils 8 bzw. des Kolbens 2' ist eine radial
umlaufende Nut 17 mit größerer axialer Breite als radialer
Tiefe ausgebildet, die in 1 zur zweiten
Abstützscheibe 13 hin
offen ist und an dem zur zweiten Zylinderkammer 4 gerichteten
Ende durch eine Nutseitenwand 18 begrenzt ist.
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In 2 ist
entsprechend der zweiten Abstützscheibe 13 in 1 eine
Abstützscheibe 13' in eine radial
umlaufende Nut 6 des Kolbens 2' eingesetzt und durch einen Axialanschlag 14' gehalten. Der
Axialanschlag 14' ist
entsprechend dem Axialanschlag durch plastische Verformung der der
zweiten Zylinderkammer 4 zugewandten Stirnseite des Kolbens 2' erzeugt.
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In
der Nut 17 ist ein zweiter O-Ring 19 angeordnet,
der an der Innenwand des Zylinders 1 in Anlage ist.
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In
dem der zweiten Abstützscheibe 13 bzw. der
Abstützscheibe 13' näheren Bereich
sind im Nutgrund der Nut 17 axiale Unterströmschlitze 20 ausgebildet,
die axial zur Abstützscheibe 13 bzw. 13' nach außen münden und über Durchgangsöffnungen 21 in der
Abstützscheibe 13 bzw. 13' mit der ersten
Zylinderkammer 3 in Verbindung stehen.
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Durch
die geringere axiale Erstreckung des zweiten O-Rings 19 als
der Nut 17 kann sich der O-Ring 19 axial in der
Nut 17 bewegen. Bei einer Einschubbelastung der Kolbenstange 5 legt
sich der O-Ring 19 an der Nutseitenwand 18 an
und sperrt einen Durchgang von der ersten Zylinderkammer 3 zur zweiten
Zylinderkammer 4.
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Ist
keine oder nur eine geringe Einschubbelastung der Kolbenstange 5 vorhanden,
so kann der Gasdruck im Zylinder 1 aufgrund der größeren Wirkfläche des
Kolbens 2 auf der Seite ersten Zylinderkammer 3 gegenüber der
Wirkfläche
des Kolbens 2 auf der Seite der zweiten Zylinderkammer 4 den
Kolben 2 und die Kolbenstange 5 in Ausschubrichtung bewegen.
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Dabei
bewegt sich auch der ein Schließglied eines
Ventils 24 bildende O-Ring 19 axial zur zweiten Abstützscheibe 13 hin,
so daß Gas
von der zweiten Zylinderkammer 4 an der äußeren Mantelfläche des Ventilteils 8 vorbei
in die Nut 17 und durch die Unterströmschlitze 20 und Durchgangsöffnungen 21 in
die erste Zylinderkammer 3 strömen kann.
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In
dem Kolbenkern 7 bzw. dem Kolben 2' ist eine koaxiale zylindrische
Ventilkammer 22 eines Verbindungsventils 23 ausgebildet,
in der ein Ventilstift 25 axial bewegbar angeordnet ist,
der in seinem in der Ventilkammer 22 befindlichen Bereich 26 einen geringeren
Querschnitt als die Ventilkammer 22 aufweist.
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Mit
seinem der zweiten Zylinderkammer 4 zugewandten Endbereich
ragt der Ventilstift 25 durch eine Dichtung 27 abgedichtet
in eine durchgehende Koaxialbohrung 28 der rohrartig ausgebildeten
Kolbenstange 5.
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In
der Koaxialbohrung 28 ist eine manuell verschiebbare Betätigungsstange 29 angeordnet,
die mit ihrem einen Ende zur manuellen Beaufschlagung nach außen ragt.
Mit ihrem anderen Ende ist von der Betätigungsstange 29 der
Ventilstift 25 in Richtung zur ersten Zylinderkammer 3 verschiebbar
beaufschlagbar.
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In
dem Kolbenkern 7 bzw. dem Kolben 2' sind radiale Verbindungskanäle 30 ausgebildet, über die
die zweite Zylinderkammer 4 mit der Ventilkammer 22 verbunden
ist. Die Ventilkammer 22 mündet an einer Ventilöffnung 33 in
eine Zylinderstufe 42 größeren Durchmessers als die
Ventilkammer 22, die wiederum über eine Verbindungsöffnung 34 noch größeren Durchmessers
mit der ersten Zylinderkammer 3 verbunden ist.
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Dabei
ist an dem Übergang
von der Ventilöffnung 33 in
die Zylinderstufe 42 eine konzentrische sich radial erstreckende
Ringfläche 43 vorhanden, die
einen Ventilsitz des Verbindungsventils 23 bildet.
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Der
Ventilstift 25 weist an seinem durch die Ventilöffnung 34 aus
der Ventilkammer 22 herausragenden Bereich 44 einen
annähernd
dem Querschnitt der Zylinderstufe 42 entsprechenden Querschnitt
auf und ist von einem das Schließglied des Verbindungsventils 23 bildenden
dritten O-Ring 45 umschlossen, der in der dargestellten
Schließposition
axial an der Ringfläche 43 und
radial an dem Bereich 44 des Ventilstifts 25 in
Anlage ist.
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Eine
Ringschulter 46 des Ventilstifts 25 gelangt in
der dargestellten Schließposition
zur Anlage an einer Ringwand 47, die an dem Übergang
von der Zylinderstufe 42 in die Verbindungsöffnung 34 gebildet
ist.
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An
der Ringschulter 46 liegt eine in der Verbindungsöffnung 34 angeordnete
Schraubendruckfeder 39 mit ihrem einen Ende an, die mit
ihrem anderen Ende an einem Abstützteil 38 abgestützt ist
und den Ventilstift 25 mit einer Federkraft in die Ventilkammer 22 hinein
beaufschlagt.
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In 1 erfolgt
die axiale Abstützung
des Abstützteils 38 an
dem Kolbenkern 7 an einem radial umlaufenden zweiten Axialanschlag 41,
der gemeinsam mit dem ersten Axialanschlag 14 durch die
plastische Verformung des freien Endes des Tragbereichs 9 erzeugt
ist.
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In 2 weist
der Kolben 2' einteilig
einen koaxial in die erste Zylinderkammer 3 ragenden Rohrfortsatz 36 auf,
dessen Inneres eine Fortsetzung der Verbindungsöffnung 34 bildet und
in den das Abstützteil 38 eingesetzt
ist.
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Die
axiale Abstützung
des Abstützteils 38 erfolgt
durch eine Umbördelung 37 des
freien Endes des Rohrfortsatzes 36.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1 ist zusätzlich
in der Nut 17 ein unterströmbarer Rechteckring 49 angeordnet,
der an der Innenwand des Zylinders 1 verschiebbar geführt ist
und über
den sich der zweite O-Ring 19 in der Offenposition des
Ventils 24 an der zweiten Abstützscheibe 13 axial
abstützt.
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- 1
- Zylinder
- 2
- Kolben
- 2'
- Kolben
- 3
- erste
Zylinderkammer
- 4
- zweite
Zylinderkammer
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Nut
- 7
- Kolbenkern
- 8
- Ventilsitz
- 9
- Tragbereich
- 10
- zylindrische
Mantelfläche
- 11
- Abstützschulter
- 12
- erste
Abstützscheibe
- 13
- zweite
Abstützscheibe
- 13'
- Abstützscheibe
- 14
- Axialanschlag
- 14'
- Axialanschlag
- 15
- Ringnut
- 16
- erster
O-Ring
- 17
- Nut
- 18
- Nutseitenwand
- 19
- zweiter
O-Ring
- 20
- Unterströmschlitze
- 21
- Durchgangsöffnungen
- 22
- Ventilkammer
- 23
- Verbindungsventil
- 24
- Ventil
- 25
- Ventilstift
- 26
- Bereich
- 27
- Dichtung
- 28
- Koaxialbohrung
- 29
- Betätigungsstange
- 30
- Verbindungskanäle
- 33
- Ventilöffnung
- 34
- Verbindungsöffnung
- 36
- Rohrfortsatz
- 37
- Umbördelung
- 38
- Abstützteil
- 39
- Schraubendruckfeder
- 40
- Rechteckring
- 41
- zweiter
Axialanschlag
- 42
- Zylinderstufe
- 43
- Ringfläche
- 44
- Bereich
- 45
- dritter
O-Ring
- 46
- Ringschulter
- 47
- Ringwand