DE19506882B4

DE19506882B4 - Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ventil

Info

Publication number: DE19506882B4
Application number: DE1995106882
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Möller; Peter Müller
Original assignee: Bosch Rexroth Pneumatics GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2015-02-18
Also published as: EP0732512A2; EP0732512A3; DE19506882A1

Abstract

Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Sitzventil, das zumindest an einen Zylinderraum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das einen Elektromagneten (3) tragende Ventilgehäuse (1a) und zumindest ein Zylinderrohr (4) ein einstückig ausgebildetes Gehäuse (5) bilden, wobei der Ventilsitz (6) und eine Kolbenstirnfläche (7) jeweils über einen gemeinsamen Raum (8) miteinander verbunden sind, wobei ferner der Ventilsitz (6) ein integraler Bestandteil des einstückigen Gehäuses (5) ist und mit einem zum Elektromagneten (3) gehörigen Ventilstößel korrespondiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ventil, das zumindest an einen Zylinderraum angeschlossen ist.

Es ist bekannt, eine Kolben-Zylinder-Einheit und ein Ventil als Einzelgeräte herzustellen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ein Ventil in den Zylinderboden zu integrieren ( DE 37 41 425 A1 ). Hierbei weist ein Linearantrieb für modulare Handhabungssysteme einen in einer Zylinderbohrung eines Zylindergehäuses laufenden Kolben auf. In Zylinderköpfe des Zylindergehäuses sind Patronenventile integriert. Die Patronenventile dienen zum Einstellen eines Drucks auf beiden Seiten des Kolbens. Eines der Patronenventile ist als Druck-Servo-Ventil ausgebildet. Um die Betätigung des Linearantriebes in weiten Bereichen flexibel regeln zu können, ist das Druck-Servo-Ventil ein extern rückgekoppeltes Wege-Servo-Ventil, bei dem ein in der Zylinderbohrung angeordneter Drucksensor mit einem ersten Eingang eines Reglers verbunden ist.

Derartige Patronenventile können jedoch nicht immer innerhalb eines Zylinderkopfes integriert werden.

Aus der DE 33 26 098 A1 geht eine gattungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ventil hervor, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit mit einem kompletten Ventil in Form eines Einsteckventils auszustatten ist. Das Gehäuse der Kolben-Zylinder-Einheit bildet somit lediglich einen Aufnahmeraum für ein komplettes Ventil und übernimmt darüber hinaus keine anderen Integrationsfunktionen. Lediglich die Zu- und Abführkanäle sind in dem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine aus einer Kolben-Zylinder-Einheit und einem Ventil gebildete Baueinheit in der Bauteileanzahl zu minimieren, eine kompakte Einheit zu gestalten und an verschiedene Forderungen anpassen zu können.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das einen Elektromagneten tragende Ventilgehäuse und zumindest ein Zylinderrohr ein einheitliches Gehäuse bilden, wobei der Ventilsitz und eine Kolbenstirnfläche jeweils über einen gemeinsamen Raum miteinander verbunden sind. Eine solche Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ventil bildet eine kompakte Einheit mit einer geringen Bauteileanzahl, und außerdem kann diese kompakte Einheit an verschiedene Gegebenheiten angepaßt werden, wie sich noch aus zusätzlichen Beispielen ergibt.

Vorteilhafterweise ist das einheitliche Gehäuse einstückig hergestellt, was durch Spritzgießen aus Kunststoffen, Aluminiumlegierungen u.dgl. erfolgen kann.

Für praktische Anwendungsfälle ist es ferner zweckmäßig, daß das Zylinderrohr mit seiner Längsachse senkrecht zur Betätigungsrichtung eines Elektromagnetventils verläuft. Dadurch können mehrere parallel oder hintereinander in einer Linie angeordnete Einrichtungen durch den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben bzw. betätigt werden.

Eine alternative Anordnung, die ebenfalls darauf abzielt, Einrichtungen, die in einer Linie angeordnet sind, zu betätigen, besteht darin, daß das Zylinderrohr mit seiner Längsachse in Betätigungsrichtung eines Elektromagnetventils verläuft.

Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß in einem Zylinderrohrschaft den inneren Zylinderdurchmesser verändernde Rohrstücke unterschiedlichen Innendurchmessers auswechselbar einsetzbar sind. Dadurch können unterschiedliche Kolbendurchmesser für die Kolben-Zylinder-Einheit realisiert werden und eine diesbezügliche Fertigungsumstellung ist leicht möglich.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß in das Zylinderrohr ein Anschlagring einschraubbar ist, der in unterschiedlichen Abständen zum Eingang einen Anschlag für den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit bildet. Dadurch wird der Hub des Kolbens bestimmt, wodurch eine weitere Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Anwendungsfälle gegeben ist.

Die Einstellung des Anschlages kann nunmehr dadurch erfolgen, daß der Anschlagring axial verstellbar ist. Eine solche axiale Verstellbarkeit ergibt sich z.B. aus entsprechenden Gewindeverbindungen.

Die Erfindung ist ferner dadurch weitergebildet, daß das Zylinderrohr als Zylinderrohrschaft auf einem Gewindeabschnitt des Ventilgehäuses aufschraubbar ist. Dieses aufschraubbare Zylinderrohr kann in unterschiedlichem Innendurchmesser hergestellt werden und kann entsprechend dem Wunsch eines Kunden auf das Ventilgehäuse aufgeschraubt werden. Auch dadurch ist somit eine Anpassung an unterschiedliche Erfordernisse gegeben.

Ein zusätzliche alternative Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß auf dem Zylinderrohr eine rohrförmige, einen festen Anschlagring übergreifende Überwurfmutter angeordnet ist. Dadurch kann die Anordnung der Kolben-Zylinder-Einheit besonders nahe an der mit Kolbenhüben zu versorgenden Reihe von Einrichtungen bewerkstelligt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß zwei oder mehr Ventilgehäuse aneinandergereiht und über jeweils an das Ventilgehäuse angeformte Rohrverbindungen miteinander verbunden sind. Diese Maßnahme gestattet ein Hindurchleiten des Druckmediums in Serie durch eine Vielzahl von Kolben-Zylinder-Einheiten mit Ventil.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Seitenansicht eines Elektromagnetventils, das mit einer im Axialschnitt gezeigten Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist,
2 eine erste alternative Ausführungsform mit Ansicht des Ventils und Schnitt durch die Kolben-Zylinder-Einheit wie 1,
3 eine zweite alternative Ausführungsform mit Ansicht des Ventils und Schnitt durch die Kolben-Zylinder-Einheit wie die 1 und 2,
4 eine dritte alternative Ausführungsform in Ansicht des Ventils und Schnitt der Kolben-Zylinder-Einheit wie die vorangegangenen Ausführungsformen und
5 eine Seitenansicht mehrerer Elektromagnetventile in Blickrichtung senkrecht zu den 1 bis 4 (um 90° verdreht).
Die Kolben-Zylinder-Einheit besitzt ein Ventil 1, das an einen oder an mehrere Zylinderräume 2 angeschlossen ist. Das Ventil 1 trägt einen Elektromagneten 3 auf seinem Ventilgehäuse 1a. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist ein Zylinderrohr 4 auf. Das Ventilgehäuse 1a und das Zylinderrohr 4 bilden ein einheitliches Gehäuse 5. Ein Ventilsitz 6 und eine Kolbenstirnfläche 7 grenzen an einen gemeinsamen Raum 8 an und sind somit über den gemeinsamen Raum 8 miteinander verbunden. Das einheitliche Gehäuse 5 kann einstückig aus Kunststoffen oder aus Leichtmetall-Legierungen gespritzt hergestellt werden. Aus dem Prinzip eines Ventils 1 mit Elektromagnetspule 3 heraus ergibt sich, daß das Zylinderrohr 4 mit seiner Längsachse 4a senkrecht zur Betätigungsrichtung 9 des Elektromagnetventils 10 verläuft oder daß das Zylinderrohr 4 mit seiner Längsachse 4a in Betätigungsrichtung 9 eines Elektromagnetventils 10 verläuft (1 bis 4).
Eine leichte Abänderungsmöglichkeit, um die Kolben-Zylinder-Einheit universell einzusetzen, besteht darin, daß in einem Zylinderrohrschaft 4b des Zylinderrohrs 4 Rohrstücke 11 einsetzbar sind, die unterschiedliche Zylinder-Innendurchmesser 12 besitzen und auswechselbar sind (1).
Der Kolbenhub der Kolben-Zylinder-Einheit wird veränderbar gestaltet. Die Änderungsmöglichkeit wird dadurch erzielt, daß in das Zylinderrohr 4 ein Anschlagring 13 einschraubbar ist, der in unterschiedlichen Abständen 14, 15 zum Eingang 16 einen Anschlag 17 bildet. Hierzu ist der Anschlagring 13 axial über ein Gewinde 18 verstellbar (1 bis 3).
Das Verstellen des Anschlagringes 13 im Abstand 15 vom Eingang 16 aus bedeutet eine Hubverstellung der Kolbenstange 7a, die mittels einer Druckfeder 19 in ihre vordere Ausgangslage zurückgestellt wird (1). Der Kolben 7b trägt in einem Abschnitt ein Dichtungselement 20, das zwischen dem Kolben 7b und einem Vorkolben 7c gehalten ist.
Das einheitliche Gehäuse 5 bleibt auch gewahrt, wenn das Zylinderrohr 4 als Zylinderrohrschaft 4b (3) ausgeführt ist und auf einem Gewindeabschnitt 1b des Ventilgehäuses 1a aufgeschraubt ist. Hierbei besteht das einheitliche Gehäuse 5 aus dem Gehäuse 1a und dem Gewindeabschnitt 1b mit aufgeschraubtem Zylinderrohrschaft 4b. Hier ist vorteilhaft, daß dieses Rohrstück auf eine gewünschte Länge jederzeit gekürzt werden kann oder aber fertigungstechnisch in unterschiedlichen Längen bereitgehalten werden kann.
Die Länge des Zylinderrohrschafts 4b kann dementsprechend variiert werden. Gemäß 3 ist ein relativ langer Zylinderrohrschaft 4b aufgeschraubt. Die Ausführungsform nach 4 sieht einen nicht verstellbaren Anschlagring 13 vor, wobei ein unveränderlicher Hub 21 eingestellt ist. Der Anschlagring 13 wird mittels eines Zylinderrohrschaftes 4b, der zu einer Überwurfmutter 4c geschrumpft ist (vgl. die 1 bis 3 mit 4) gehalten.
Die Funktion der Kolben-Zylinder-Einheit mit Ventil kann dadurch noch verbessert werden, daß zwei oder mehr Ventilgehäuse 1a aneinandergereiht (5) und über jeweils an das Ventilgehäuse 1a angeformte Rohrverbindungen 22 miteinander in strömungstechnischer Verbindung stehen. Die Rohrverbindungen 22 sind mittels Aufnahmebuchsen 23 und Klemmbuchsen 24 über Dichtringe 25 fest gehalten.

1: Ventil
1a: Ventilgehäuse
1b: Gewindeabschnitt
2: Zylinderraum
3: Elektromagnet
4: Zylinderrohr
4a: Längsachse
4b: Zylinderrohrschaft
4c: Überwurfmutter
5: einheitliches Gehäuse
6: Ventilsitz
7: Kolbenstirnfläche
7a: Kolbenstange
7b: Kolben
7c: Vorkolben
8: Raum
9: Betätigungsrichtung
10: Elektromagnetventil
11: Rohrstück
12: Zylinder-Innendurchmesser
13: Anschlagring
14: Abstand
15: Abstand
16: Eingang
17: Anschlag
18: Gewinde
19: Druckfeder
20: Dichtungselement
21: Hub
22: Rohrverbindungen
23: Aufnahmebuchse
24: Klemmbuchse
25: Dichtring

Claims

Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Sitzventil, das zumindest an einen Zylinderraum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das einen Elektromagneten (3) tragende Ventilgehäuse (1a) und zumindest ein Zylinderrohr (4) ein einstückig ausgebildetes Gehäuse (5) bilden, wobei der Ventilsitz (6) und eine Kolbenstirnfläche (7) jeweils über einen gemeinsamen Raum (8) miteinander verbunden sind, wobei ferner der Ventilsitz (6) ein integraler Bestandteil des einstückigen Gehäuses (5) ist und mit einem zum Elektromagneten (3) gehörigen Ventilstößel korrespondiert.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrohr (4) mit seiner Längsachse (4a) senkrecht zur Betätigungsrichtung (9) eines Elektromagnetventils (10) verläuft.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrohr (4) mit seiner Längsachse (4a) in Betätigungsrichtung (9) eines Elektromagnetventils (10) verläuft.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zylinderrohrschaft (4b) den inneren Zylinderdurchmesser (12) verändernde Rohrstücke (11) unterschiedlichen Innendurchmessers auswechselbar einsetzbar sind.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zylinderrohr (4) ein Anschlagring (13) einschraubbar ist, der in unterschiedlichen Abständen (14, 15) zum Eingang (16) einen Anschlag (17) bildet.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (13) axial verstellbar ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrohr (4) als Zylinderrohrschaft (4b) auf einem Gewindeabschnitt (1b) des Ventilgehäuses (1a) aufschraubbar ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zylinderrohr (4) eine rohrförmige, einen festen Anschlagring (13) übergreifende Überwurfmutter (4c) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Ventilgehäuse (1a) aneinandergereiht und über jeweils an das Ventilgehäuse (1a) angeformte Rohrverbindungen (22) miteinander verbunden sind.