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Hydraulischer Stellzylinder mit Verriegelungseinrichtung Die Erfindung
betrifft einen hydraulischen Stellzylinder mit Verriegelungseinrichtung, bei der
am Zylinderende ein im Zylinder dicht geführter, einseitig federbelasteter Verriegelungskolben
angeordnet ist, der in Verriegelungsstellung durch die Wirkung der Feder mit dem
Stellkolben verbundene, am Zylinderumfang angeordnete Verriegelungskugeln radial
in eine im Zylinderinnendurchmesser vorgesehene Nut drückt, während er beim Entriegeln
entgegen der Federkraft durch Druckmittel beaufschlagt wird und in der zurückgefahrenen
Stellung die Kugeln freigibt.
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Es sind Stellzylinder bekannt, bei denen der Verriegelungskolben in
seiner Endstellung (Verriegelung) unter dem Druck einer sehr starken Feder gehalten
wird. Diese kräftige Feder ist erforderlich, um auftretenden Druckstößen in der
Rücklaufleitung standzuhalten. Durch den Öldruck, dem die Federkraft entsprechen
muß, sind somit die Abmessungen der Feder bedingt. Die bisherigen Ausführungen von
Stehzylindern bauten dadurch sehr groß und das Aggregat wurde schwer.
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Bekannt ist weiter eine Verriegelungseinrichtung für druckmittelbetätigte
Verstellstreben bei Flugzeugen mit mindestens einem Verriegelungskolben, welcher
auf der dem Strebenkolben zugewandten Seite durch Druckmittel beaufschlagbar und
auf der dem Strebenkolben abgewandten Seite durch eine Federkraft belastet ist.
Der Verriegelungskolben wird durch Druckmittelbeaufschlagung seiner dem Strebenkolben
abgewandten Seite mit einer Gesamtkraft belastet, welche größer ist als der Rückdruck
des vom Strebenkolben verdrängten Druckmittels auf den Verriegelungskolben, jedoch
kleiner als die dem Strebenkolben gegen den Verriegelungskolben bewegende Kraft.
Diese Verriegelungseinrichtung besitzt jedoch den Nachteil, daß sie bei etwaigen
Druckstößen in der Flüssigkeitsleitung entriegelt und somit ein unerwünschtes Ausfahren
der Kolbenstange bewirkt.
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Des weiteren sind hydraulische Stellzylinder mit Verriegelungseinrichtung
bekannt, welche am Zylinderende je einen Verriegelungskolben aufweisen; der einseitig
mittels einer Feder belastet ist. In Verriegelungsstellung des Verriegelungskolbens
werden durch die Wirkung der diesen belastenden Federn die Ver-, riegelungskugeln
radial in einer im Zylinderinnendurchmesser versehene Nut gedrückt. Diese Verriegelungskugeln
sind dabei mit dem Stehkolben des hydraulischen Stellzylinders verbunden. Bei Entriegeln
werden durch die Beaufschlagung des Verriegelungskolbens gegen die Federkraft, in
zurückgefahrener Stellung des Verriegelungskolbens die Kugeln freigegeben. Die Verriegelungskolben
besitzen dabei eine geschlossene Kolbenfläche bzw. sind an der Ausfahrseite der
Kolbenstange bedingt durch diese, mit einer Ringfläche versehen. Beide Verriegelungskolben
werden grundsätzlich nur an der der Feder gegenüberliegenden Seite mit Druckmittel
beaufschlagt, d. h.; in den Raum der.Druckfeder selbst gelangt kein Druckmittel.
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Bei Betätigung des Verriegelungskolbens wird somit die gesamte der
Feder abgewandte Fläche mit Druckmedium beaufschlagt, wodurch bei hohem Flüssigkeitsdruck
eine entsprechende große Kraft auf den Verriegelungskolben wirkt, welches wiederum
entsprechend große Federkräfte bedingt. Durch die Verwendung großer Federn jedoch-:wird,
wie bereits eingangs erwähnt, eine kleine Dimensionierung des Stellzylinders nicht
ermöglicht.
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Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die genannten Nachteile
zu vermeiden und einen hydraulischen Stehzylinder mit Verriegelungseinrichtung zu
schaffen, dessen Verriegelungskolben so ausgebildet sind, daß nur eine geringe Kraft
zum Verschieben (öffnen) des Verriegelungskolbens erforderlich ist und dadurch nur
relativ klein dimensionierte Federn zur Beaufschlagung der Verriegelungskolben notwendig
sind.
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Diese : Aufgabe .wird gemäß dieser Erfindung: dar durch gelöst, daß
die für das Druckmittel wirksame Fläche.-des. Vernegelumgskajbens : durck einen
Ringquerschnitt gebildet wird, wobei der Verriegelungskolben durch zwei im Zylinder
befestigte, konzentrische, den Ringquerschnitt zwischen sich einschließende Dichtungen
abgedichtet ist. Der Boden des Verriegelungskolbens ist dabei durchbrochen, und
es sind mehrere am Umfang des Verriegelungskolbens innerhalb der Abdichtung liegende
radiale Bohrungen vorhanden.
Der Verriegelungskolben besitzt also
eine beiderseitige Druckmittelbeaufschlagung, und sein Innendurchmesser, insbesondere
für den Kolben der Ausfahrseite, kann unabhängig von der Kolbenstange ausgeführt
werden. Eine Abdichtung zwischen Kolbenstangc und Verriegelungskolben ist nicht
erforderlich, da beiderseits des Verriegelungskolbens das Druckmittel wirksam wird.
Des weiteren ist die aufzubringende Federkraft für die Rückführung des Verriegelungskolbens
unabhängig von dem Kolbenstangendurchmesser konstant, da immer nur die gleiche Ringfläche
des Verriegelungskolbens wirksam wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Stellzylinder im verriegelten Zustand, F i g.
2 den Stehzylinder im entriegelten Zustand, jeweils im Längsschnitt, Fig.3 die Verriegelungseinrichtung
für ein- und ausgefahrenen Zustand.
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Der erfindungsgemäße Stellzylinderbesteht aus einem Gehäuse 1, in
welchem ein Stehkolben 2 axial beweglich angeordnet ist, wobei in entsprechenden
Aussparungen des Stehkolbens 2 Verriegelungskugeln 3 radial beweglich gehalten sind.
Die zylindrische Ausdrehung des Gehäuses 1, in welcher der Stellkolben 2 geführt
ist, besitzt eine Ausdrehung 4, welche als Fangring für die Verriegelungskugeln
3 dient. Das Gehäuse 1 ist mit einem Deckel 5 abgeschlossen, wobei in dem dem Deckel
5 zugewandten Teil des Gehäuses 1 ein Verriegelungskolben 6 axial beweglich gelagert
und zwischen dem Verriegelungskolben 6 und dem Deckel 5 eine Druckfeder 7 angeordnet
ist. Der Verriegelungskolben 6 ist mit einer Bodenaussparung 8 und am Umfang verteilten
Bohrungen 9 versehen, während im Gehäuse 1 Ölzuführungsbohrungen 10 vorhanden sind.
Zwischen dem Steilkolben 2 und dem Verriegelungskolben 6 bildet sich ein Flüssigkeitsraum
11, während im Verriegelungskolben 6 ein Flüssigkeitsraum 12 vorhanden ist.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Steilzylinders ist wie folgt:
Zu Beginn des Arbeitsganges, z. B. beim Ausfahren eines Federbeines an einem Flugzeug,
wird dem Stellzylinder auf übliche Art und Weise über die Ölzuführungsbohrungen
10 Drucköl zugeführt. Das Drucköl gelangt in den Flüssigkeitsraum 11 und durch die
Bohrungen 9 sowie Bodenaussparung 8 in den Flüssigkeitsraum 12. Die Größe der Kraft,
die das Drucköl auslöst, ist abhängig von der Fläche, auf die es einwirkt. Da die
äußere projizierte Mantelfläche des Verriegelungskolbens 6, auf die das Drucköl
des Flüssigkeitsraumes 11 einwirkt, größer ist als die innere projizierte Mantelfläche
des Verriegelungskolbens 6, auf die das Drucköl des Flüssigkeitsraumes 12 drückt,
ist auch die Kraft, welche von außen auf den Verriegelungskolben 6 wirkt, größer
als die Gegenkraft im Inneren "des Verriegelungskolbens 6. Da jedoch bis zu dem
Zeitpunkt der Entriegelung Gleichgewicht herrschen muß, muß diese Kräftedifferenz
bis zu einem bestimmten Druck ausgeglichen werden, dies geschieht nüt Hilfe der
Druckfeder 7; durch deren Abmessung gleichzeitig der Druck eingestellt werden kann,
bei dem entriegelt " werden soll. Wenn beispielsweise die Feder 7 so bemessen ist,
daß die von ihr aufgebrachte Kraft die Kräftedifferenz bei einem Druck von 7 atü
ausgleicht, so wird in dein Moment, da dieser erreicht ist und die Kräftedifferenz
mit weiterem Ansteigen des Druckes ebenfalls zu steigen beginnt, so daß sie von
der Druckfeder 7 nicht mehr ausgeglichen werden kann, die Druckfeder 7 nachgeben,
und der Verriegelungskolben 6 wird unter der steigenden Kraft, welche das Drucköl
im Flüssigkeitsraum 11 auf den Verriegelungskolben 6 ausübt, in Richtung
des Deckels 5 -verschoben, wobei die Druckfeder 7 zusammengedrückt wird. Durch das
Zurückgehen des Verriegelungskolbens 6 lösen sich die Verriegelungskugeln
3 aus der Ausdrehung 4 des Gehäuses 1, indem sie nach innen fallen
und somit den Stellkolben 2 zum Ausfahren freigeben. Das Ausfahren des Stellkolbens
2 dauert nun so lange an; bis wiederum durch Einrasten der Verriegelungskugeln 3
in die Ausdrehung 4 im ausgefahrenen Zustand der Stellkolben 2 durch Anschlag
zum Stehen kommt. Dadurch, daß die druckbeaufschlagte Fläche des Verriegelungskolbens
6 nur noch eine Ringfläche ist, kann die Druckfeder ? in ihren Abmessungen sehr
klein gehalten werden. Bei gleicher Sicherheit, gegenüber der früheren Ausführung
(Kolben mit voller druckbeaufschlagter Fläche), kann bei neuer Ausführung wesentlich
an Gewicht und Größe eingespart werden.