DE1576097B2

DE1576097B2 - Mechanische Verriegelung für einen Hydrozylinder

Info

Publication number: DE1576097B2
Application number: DE19651576097
Authority: DE
Inventors: der Erfinder ist
Original assignee: Hänchen, Siegfried, 7304 Ruit
Priority date: 1965-04-24
Filing date: 1965-04-24
Publication date: 1970-07-09
Also published as: DE1576097A1; GB1142814A; US3470793A; CH453084A

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Verriegelung für einen Hydrozylinder, mit einer zwischen Kolbenstange und Zylinder radial wirksamen Spreizvorrichtung, bestehend aus einem spreizbaren Innen-Konusteil sowie einem Außen-Konusteil, die in unverriegeltem Zustand auf der Kolbenstange relativ zueinander beweglich sind.

Bei einem bekannten in einem Zylinder verriegelbaren Kolben (französische Patentschrift 1 373 484) sind in einem Ringraum zwischen zwei Kolbenscheiben mehrere Klemmsegmente über den Umfang verteilt angeordnet, die über radial aufrichtbare, in Axialrichtung unter dauerndem Federdruck stehende Abstützkörper gegen die Zylinderwand vorgespannt sind. Es handelt sich hierbei um eine reine Sicherheitsverriegelung, die-dann wirksam wird, falls der Druck auf beiden Seiten des Kolbens zusammenbrechen sollte, jedoch an der Kolbenstange weiterhin eine Last hängt. Bei dieser Vorrichtung ist der Normalzustand die Verriegelung, die bei jedem Verschieben des Kolbens durch Druck und Gegendruck in der Größe des axialen Federdruckes gelöst gehalten werden muß, wodurch ein erheblicher Aufwand an Steuerungsmitteln entsteht.

Es ist ferner eine Verriegelungsvorrichtung für ausfahrbare Federbeine von Amphibienfahrzeugen bekannt (USA.-Patentschrift 1 842 776), die nur in der vollständig ein- oder ausgefahrenen Lage der Federbeine zur Wirkung kommt. Dabei wird von einer unter Federspannung stehenden Kniehebelanordnung Gebrauch gemacht, die selbsthemmend wirkt, so daß beim Verfahren der Federbeine diese Selbsthemmung durch die Hydraulik überwunden werden muß. Dieser Vorschlag ist umständlich und auch nachteilig, da über den gesamten Weg des Kolbens hohe Reibungsverluste auftreten auf Grund der dauernd an der Zylinderwandung schleifenden Klemmbacken des Kniehebelsystems.

Bei einem weiteren bekannten Verriegelungsmechanismus (Deutsches Gebrauchsmuster 1895 972) tritt nur bei ziehender Last an der Kolbenstange eine Verriegelung ein. Wird die Lastrichtung umgekehrt, so erfolgt eine selbsttätige Entriegelung. Es handelt sich auch hier um eine reine Sicherheitseinrichtung, bei welcher der Kolben nur dann verfahren werden kann, wenn beiderseits ein Druck aufrechterhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile vorgenannter bekannter Vorrichtungen eine mechanische Verriegelung für einen hydraulischen Zylinder zu schaffen, die durch hydraulischen Druck betätigt wird und nach der Betätigung mechanisch wirksam bleibt, unabhängig davon, ob der Verriegelungsdruck aufrechterhalten bleibt oder nicht. Dabei soll es möglich sein, die Kolbenstange mit der daran hängenden oder darauf drückenden Last beliebig weit auszufahren und in einer bestimmbaren Hubstellung die Verriegelung mit einer ebenfalls bestimmbaren Verriegelungskraft einsetzen zu lassen, worauf man das System seiner mechanischen Verriegelung überläßt und den hydraulischen Druck abschalten kann. Zur Lösung dieser Aufgabe bei einer mechanischen Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird vorgeschlagen, daß der eine Konusteil während der Lastbewegung von einem mit dem Betriebsdruck beaufschlagten Ringkolben an dem mit der Kolbenstange verbundenen anderen Konusteil anliegend gehalten ist und durch einen auf Grund eines äußeren Anschlages an der Kolbenstange oder eines Zylindergegendruckes auftretenden Überdruck unter Überwindung einer axial wirkenden Federkraft die gegenseitige Verspannung hervorruft.

Auf Grund dieses Vorschlages ist es möglich, den Kolben ungehindert verfahren zu können, solange keine Verriegelung durchgeführt worden ist. Voraussetzung für die Wirkungsweise der Verriegelung ist der Unterschied zwischen dem hydraulischen Lastbewegungsdruck und dem Maximaldruck des Systems; mit diesem Druckunterschied wird die mechanische Verriegelung betätigt. Durch Einstellung am Sicherheitsventil des Systems kann die Verriegelungskraft beliebig hoch gewählt werden. Die Haltekraft der Verriegelung wirkt nach beiden Richtungen und bleibt unter jedem Lastzustand gewahrt, d. h. die Last kann auf Null zurückgehen oder nach beiden Richtungen pulsieren. Die Verwendung einer Spreizbüchse mit schmalen Längsschlitzen stellt sicher, daß bei der Verriegelung der gesamte Umfang der Zylinderinnenwand gleichmäßig erfaßt und ausgenutzt wird.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von drei im Teilschnitt gezeigten Ausführungsbeispielen erläutert.

Nach F i g. 1 stützt sich auf der Kolbenstange 1 in einem als Nut ausgebildeten Anschlag 4 der radial gerichtete Abschnitt einer Spreizbüchse 9 ab, die einen Innenkonus 11 aufweist und an ihrer Außenwandung gegebenenfalls mit einem Reibbelag 10 versehen ist. Zwischen der Spreizbüchse 9 und einem Kolbenstangenanschlag 15 ist ein Ringkolben 13 mit Außenkonus 12 und Dichtungen 14 auf der Kolbenstange 1 axial verschiebbar angeordnet. Ein Tellerfederpaket 17 drückt den Ringkolben 13 von der Spreizbüchse 9 weg. An Stelle oder zusätzlich zum Tellerfederpaket 17 kann gleichmäßig die konzentrische Federung der Spreizbüchse 9 wirken.

Wird der Zylinder 2 über die Öffnung 16 beaufschlagt, so wird die Kolbenstange 1 aus dem Zylinder geschoben. Diese Verschiebung dauert so lange an, als der auf die Ringfläche des Ringkolbens 13 wirkende hydraulische Druck kleiner als die Summe der entgegenwirkenden Kräfte, nämlich Federkraft 17, axial wirkende Komponente der Spreizbüchse 9 und die bei einer Verschiebung des Ringkolbens 13 auftretenden Reibungskräfte ist. Wird die Lastkraft, gegen welche die Kolbenstange 1 arbeitet, beispielsweise durch einen äußeren Anschlag, so groß, daß sich auf Grund der in der rechten Zylinderseite wirkenden hydraulischen Druckes nicht mehr die Kolbenstange 1, sondern nur noch der Ringkolben 13 bewegen kann, dann erfolgt die mechanische Verriegelung durch Spreizen des Konus 11. Bei zweckmäßiger Wahl von Konuswinkel und -Reibwert tritt zwisehen den konischen Flächen 11,12 der Spreizhülse 9 bzw. des Ringkolbens 13 Selbsthemmung auf. Infolgedessen wirkt die Sperre in beiden Hubrichtungen des Zylinders mit der gleichen Kraft, sofern beiderseits des Ringkolbens 13 der hydraulische Druck beseitigt wird.

Zwecks einfacherer Bauweise kann auf die Feder 17, die sich aus mehreren Tellerfedern zusammensetzen kann, verzichtet werden, wenn die axial wirkende Komponente der Spreizhülse 9 entsprechend groß gewählt wird. Die einzelnen durch axial verlaufende Schlitze voneinander getrennten Abschnitte der Spreizhülse würden in diesem Fall an ihren Enden leicht radial einwärts bezüglich ihrer Ansatzstellen

geneigt sein und/odei der Fonuswinkel 11 wäre entsprechend zu verändern.

Bei einer nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform könnten Federmittel so angeordnet und ausgelegt sein, daß der Ringkolben 13 nach Überwindung einer anfänglichen definierten Federkraft danach in seiner weiteren Relativbewegung bezüglich der Kolbenstange frei ist und mit der ge-· samten Kraft die Spreizhülse zum Klemmen bringt. Dies wäre z. B. mittels unter radial wirkender Federkraft stehenden Rastkugeln möglich. Auf diese Weise läßt sich die Verriegelungs- oder Klemmkraft vergrößern, insbesondere dann, wenn auch die Axialkomponente der Kraft der federnden Spreizhülse 9 gering gemacht wird. Das Lösen der Verriegelung erfolgt sinngemäß dadurch, daß über die Öffnung 3 des Zylinders 2 Druck aufgebracht wird, der sich durch die Schlitze der Spreizbüchse 9 fortsetzt und auf die andere Seite des Ringkolbens 13 einwirkt.

Unter bestimmten Bedingungen kann es zweckmäßig sein, die Kolbenstange nur in ihrer einen Bewegungsrichtung zu verriegeln. Fig. 2 zeigt eine dementsprechend ausgelegte Konstruktion. Auf der Kolbenstange 1 ist ein Kolben 5 fest angeordnet und mittels einer Dichtung 6 gegenüber der Zylinderwand abgedichtet. Im Gegensatz z.B. nach Fig. 1 ist die Spreizbüchse 9 hier axial verschiebbar. Stößt die Kolbenstange 1 oder die von ihr zu bewegende Last an einen äußeren Anschlag an, oder wird diese äußere Last größer als die Kraft der Feder 17 (und der gegebenenfalls aus der Spreizhülse her wirkende Axialkomponente), so schiebt der Ringkolben 13 die Feder 17 und damit die Spreizbüchse 9 an den Kolben 5 heran und das Aufweiten der Spreizhülse bewirkt die Verriegelung. Bei Selbsthemmung auf Grund geeigneter Wahl des Konuswinkels 11,12 kann sich bei vorhandener Verriegelung die Kolbenstange um die Länge zwischen dem rechten Ende des Ringkolbens 13 und dem Endanschlag 15 hin- und herbewegen.

Um die Verriegelung unabhängig von der Größe einer äußeren an der Kolbenstange angreifenden Last oder einem Anschlag in Tätigkeit zu setzen, kann gemäß der Erfindung nach F i g. 2 mit üblichen dem Fachmann bekannten Mitteln die Ölsäule an der Öffnung 3 blockiert und der öldurchlaß 7 im Kolben 5 so gesteuert werden, daß er zum Zweck des Verriegeins gesperrt und zum Lösen der Verriegelung geöffnet wird. Die beliebig verwendbaren Steuermittel für den Öldurchlaß 7 sind durch das Bezugszeichen 8 angedeutet. Ein derartiges Steuermittel könnte ein von außen elektrisch betätigbares Sperrventil sein.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind zwischen zwei Anschlägen 4 und 15 auf der Kolbenstange 1 zwei Ringkolben 5 und 13 verschiebbar geführt. Weitere konstruktive Unterschiede gegenüber den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 bestehen insofern, als der Konus 12 nicht mehr mit dem Ringkolben 13, sondern fest mit der Kolbenstange 1 verbunden ist. Die gegebenenfalls mit einem Reibbelag 10 versehene Spreizhülse 9 mit ihrem Gegenkonus 11 ist wie beim Beispiel nach F i g. 2 bezüglich der Kolbenstange 1 beweglich. Bei Beaufschlagung der rechten Seite des Zylinders über die Öffnung 16 wird die Kolbenstange zusammen mit dem sich an die Spreizhülse 9 anlegenden Kolben 13 nach links bewegt, und zwar so lange, wie die Federkraft der Spreizhülse9 größer ist als die mit der Kolbenstangel zu bewegende Last. Zwischen dem Ringkolben 13 und dem mit der Kolbenstange 1 fest verbundenen Innenkonus kann wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch eine Feder wirken. Überwiegt die mit der Kolbenstange zu bewegende Last oder stößt die Kolbenstange an einen Anschlag an, so kann der Ringkolben 13 die Spreizhülse 9 auf den Konus 12 aufschieben und die Verriegelung bewirken. Die Entriegelung erfolgt durch Beaufschlagung der linken Zylinderseite über die öffnung 3, wobei der Ringkolben 5 die Spreizhülse 9 löst. Gegebenenfalls sind in den Ringkolben 5 und 13 nicht dargestellte axiale Öldurchlässe mit Rückschlagventilen vorgesehen, um eine durch die zwischen den Kolben befindliche Ölmenge unbeeinträchtigte Verschiebung zu gewährleisten. Die Ausführungsform nach F i g. 3 stellt insofern eine gegenüber F i g. 1 verbesserte Variante dar, als hier nach erfolgter Verriegelung jedes Kolbenstangenspiels beseitigt ist. Mit Bezug auf Fig. 1 könnte auf Grund von größeren Fertigungstoleranzen für die Nut 4 ein geringes axiales Spiel der Kolbenstange auftreten.

Claims

Patentansprüche:

1. Mechanische Verriegelung für einen Hydrozylinder, mit einer zwischen Kolbenstange und Zylinder radial wirksamen Spreizvorrichtung, bestehend aus einem spreizbaren Innen-Konusteil sowie einem' Außen-Konusteil, die in unverriegeltem Zustand auf der Kolbenstange relativ zueinander beweglich sind, dadurch gekenn-ζeichne t, daß der eine Konusteil (12 bzw. 11) während der Lastbewegung von einem mit dem Betriebsdruck beaufschlagten Ringkolben (13) an dem mit der Kolbenstange (1) verbundenen anderen Konusteil (11 bzw. 12) anliegend gehalten ist und durch einen auf Grund eines äußeren Anschlages an der Kolbenstange oder eines Zylindergegendruckes auftretenden Überdruck unter Überwindung einer axial wirkenden Federkraft die gegenseitige Verspannung hervorruft.

2. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Konusteil aus einer form- oder kraftschlüssig mit der Kolbenstange (1) verbundenen Spreizbüchse (9) mit Innenkonus (11) besteht und zwischen ihr und einem Anschlag (15) auf der Kolbenstange ein Ringkolben (13) mit einem der Spreizbüchse entsprechenden Außenkonus (12) angeordnet ist.

3. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial zwischen Spreizbüchse (9) und Ringkolben (13) wirkende Federkraft durch ein Tellerfederpaket (17) gebildet ist.

4. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft nach überschreiten einer bestimmten Höhe negativ wird.

5. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial wirkende Federkraft die Axialkomponente der dem gegenseitigen Eingriff der Konusteile entgegenwirkenden Konusspreizkraft ist.

6. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolben-

stange (1) form- oder kraftschlüssig ein Außenkonus (12) und radial zwischen ihm und dem Zylinder (2) eine Spreizbüchse (9) mit Innenkonus angeordnet ist, die durch einen oder zwei auf der Kolbenstange axial zwischen Spreizbüchse (9) und einem Anschlag (4, 15) verschiebbare Ringkolben (5, 13) ebenfalls axial verschiebbar ist.

7. Mechanische Verriegelung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Ringkolben (5, 13) ein steuerbarer Öldurchlaß vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen