DE3732561C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen verriegelbaren Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Hydraulikzylinder werden in der Technik universell angewandt und zeichnen sich unter anderem dadurch aus, daß sie in Verriegelungsstellung auch ohne Druckmedium größere Kräfte sicher halten können. Eine derartige Kolbenzylindereinheit ist aus der DE-OS 31 43 040 bekannt, wobei ein senkrecht zur Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens bewegbarer Sperrkolben vorgesehen ist, welcher in eine Ausnehmung in der Kolbenstange verschiebbar ist. Diese Arretierungseinrichtung besitzt einen hohen Raumbedarf und erfordert eine zusätzliche Druckmittelverbindung zwischen dem Arbeitskolben und dem Arretierungskolben. Aus der DE-OS 35 40 277 ist ein selbstsperrender doppelt wirkender Arbeitszylinder bekannt, bei dem Differentialkolben axial verschiebbar einerseits an seinem Außendurchmesser im Gehäuse und andererseits mit seinem Innenkanal an einer gehäusefesten Buchse gelagert ist, wobei ein Verschlußkolben, der einerseits im Differentialkolben und andererseits in der Buchse gelagert ist, die Verriegelungskugeln betätigt. Bei diesem Arbeitszylinder bewegen sich innerhalb des Gehäuses drei Bauteile relativ zueinander, wodurch sich ein relativ komplizierter Aufbau darstellt; zum anderen ist eine aufwendig zu fertigende Druckmittelverbindung innerhalb des Differentialkolbens nötig.

Aus der US-PS 36 14 912 ist eine Verriegelungseinrichtung für einen hydraulischen Kolben bekannt, bei dem innerhalb eines Arbeitskolbens ein Verriegelungskolben geführt ist. Durch eine Schwenkbewegung von mit dem Verriegelungskolben verbundenen Arretierungsteilen in der Arretierungslage des Kolbens kann der Arbeitskolben in der Arbeitslage festgehalten werden. Die Arretierungsteile sind im Rahmen des für die Teile vorgesehenen Spiels beweglich angeordnet, so daß die Lage der Arretierungsteile nicht eindeutig definiert ist und diese Klappergeräusche ausführen können. Entsprechendes gilt für eine Verriegelungseinrichtung gemäß der US-PS 46 35 536, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet, nur, daß hier statt der schwenkbaren Verriegelungsteile, die in der Verriegelungsstellung nach außen fahren, Kugeln vorgesehen sind, die in vorgegebene Ausnehmungen des Zylinders einrasten. Auch hier ist wiederum die Lage der Kugeln in der Verriegelungsstellung nicht eindeutig festgelegt.

Schließlich ist aus der GB-OS 21 28 680 eine ähnliche Verriegelungseinrichtung bekannt, bei der ein Verriegelungskolben in seinen zwei möglichen Bewegungsrichtungen durch eine entsprechende Beaufschlagung seiner Stirnflächen mit einem Druckmittel innerhalb eines Arbeitskolbens bewegbar ist. Auch hier sind die Kugeln im Verriegelungszustand in Ausnehmungen des Arbeitskolbens und des umgebenden Zylinders gefangen, wobei hier sowohl die als Kugeln ausgestalteten Verriegelungselemente als auch der Arbeitskolben in der Verriegelungsstellung einen beachtlichen Bewegungsspielraum haben.

Die Erfindung geht daher aus von einem verriegelbaren Hydraulikzylinder der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, mögliche Klappergeräusche der Verriegelung im verriegelten Zustand zu verhindern.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebenden Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, eine die Arretierungsteile nach außen gegen das Zylinderrohr pressende Kraft vorzusehen, so daß die Arretierungsteile in ihrer Lage festgelegt sind, wobei die Kraft gleichzeitig einer möglichen Bewegung der Arretierungsteile entgegenwirkt.

Eine besonders einfache Konstruktion mit nur wenigen zueinander beweglichen Teilen für die Verriegelung des Hydraulikzylinders erhält man durch die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 2. Die Verbesserung besteht im wesentlichen darin, daß die Arretierungsteile im Arretierungszustand durch sich verjüngende Flächen des Verriegelungskolbens einzuklemmen. Hierdurch ergibt sich zusätzlich noch eine ganze Reihe von Vorteilen.

Die erzielte Klemmwirkung hat eine die Verriegelung unterstützende Kraft zur Folge. Die Vorspannkräfte können somit kleiner gemacht werden. Weiterhin öffnet das Ventil beim Losreißen der Kugel sehr schnell. Durch die weiterbildenden Maßnahmen ist es weiterhin sichergestellt, daß auch unabhängig von der Lage des Ventils die Kugeln in die vorbestimmte Verriegelungslage gebracht werden, so daß die Arretierungseinrichtung sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Lage mit dem gleichen Ergebnis betrieben werden kann.

Ist der Verriegelungskolben in einer Sackbohrung des Zylinderbodens oder eines mit diesem verbundenen Bauteils vorgesehen, so empfiehlt sich in Verbesserung der Erfindung die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 3.

In Fortbildung der Erfindung läßt sich auch eine Fixierung der Arretierungsteile in entriegeltem Zustand durch Verwendung der Merkmale nach Anspruch 4 erreichen. Hierdurch ist die Lage der Arretierungsteile in diesem Zustand gegenüber dem Arbeitskolben und dem Verriegelungskolben genau definiert, was zu einer Präzisierung des Auslöseverhaltens in Verbindung mit der Anwendung der Merkmale nach Anspruch 5 führt. Weiterhin wird durch diese Maßnahmen erreicht, daß die sich mit dem Arbeitskolben bewegenden Arretierungsteile in entriegelter Stellung keinen Kontakt mit dem Zylinderrohr haben. Es wird daher durch diese Maßnahmen ermöglicht, daß der Verriegelungskolben die Arretierungsteile in entriegelter Stellung verklemmt und letztere erst wieder bei Erreichen der Verriegelungsstellung durch die Ablenkbuchse nach außen bewegt werden.

Eine besonders einfache Ausgestaltung für die Arretierungsteile ergibt sich durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 6.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung durch drei bevorzugte Ausführungsbeispiele im folgenden näher erläutert.

Hierzu zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im verriegelten Zustand,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in entriegeltem Zustand,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei allen Figuren werden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen gewählt.

Der in Fig. 1 dargestellte Hydraulikzylinder besteht aus einem Zylinderrohr 1, das mit dem Zylinderboden 2 verschraubt ist, und in welchem der Arbeitskolben 3 axial verschiebbar und durch die Dichtringe 4 und 5 abgedichtet geführt ist. Der Zylinderboden 2 besitzt einen an eine Druckmittelquelle anschließbaren Druckanschluß 7, welcher mit dem ebenfalls im Zylinderboden 2 vorgesehenen Eingangsraum 8 verbunden ist. In der dem Eingangsraum 8 zugewandten Stirnseite des Arbeitskolbens 3 ist eine Sackbohrung 13 angebracht, in welcher der Verriegelungskolben 6 axial verschieblich und durch die Feder 14 in Richtung auf den Eingangsraum 8 beaufschlagt angeordnet ist. Hierzu stützt sich die Feder 14 zum einen am Boden der Sackbohrung 13 und zum anderen an einer weiteren Sackbohrung 16 ab, welche im Verriegelungskolben 6 angebracht ist. Der Verriegelungskolben 6 ist durch den Dichtring 17 abgedichtet, welcher sich in einer Ringnut im Arbeitskolben 3 oder Verriegelungskolben 6 befindet.

Der dem Eingangsraum 8 zugewandte Endabschnitt des Arbeitskolbens 3 ist an seiner Mantelseite mit drei radialen Durchgangsbohrungen (Ausnehmungen) 15 versehen, in welchen jeweils ein als Kugel ausgebildetes Arretierungsteil 10 radial beweglich geführt ist. Die Arretierungsteile 10 werden in der dargestellten, verriegelten Lage durch die Kraft der Feder 14 in Verbindung mit einem ersten konischen Abschnitt 19 am Verriegelungskolben 6 radial nach außen in eine ringnutförmige radiale Ausnehmung 11 im Zylinderboden 2 gedrückt. Die jeweils aus dem Arbeitskolben 2 herausragenden Abschnitte der Verriegelungsteile 10 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Anschlag 12 eine axiale Bewegung des Arbeitskolbens 3.

Soll dagegen der Arbeitskolben 3 durch Druckmittelbeaufschlagung über den Druckanschluß 7 und den Eingangsraum 8 hydraulisch bewegt werden, so entriegelt sich die oben beschriebene Sperreinrichtung selbsttätig. Durch den hydraulischen Druck wird der Verriegelungskolben 6 gegen die Kraft der Feder 14 in die Sackbohrung 13 des Arbeitskolben 3 hineingeschoben. Dadurch, daß die dem Eingangsraum zugewandten Stufenabschnitte des Verriegelungskolbens 6 jeweils im Durchmesser verjüngt sind, können sich die Arretierungsteile 10 radial nach innen bewegen und somit die Verriegelung im Kolbenboden 2 aufheben. Während der Bewegung des Arbeitskolbens 3 im Zylinderrohr 1 werden die Arretierungsteile 10 durch die verbleibende Überschußkraft der Feder 14 im Verbindung mit dem zweiten konischen Abschnitt 20 am Verriegelungskolben mit einer geringen Radialkraftkomponente an die Innenwand des Zylinderrohres 1 gedrückt.

Die Rückstellung des Arbeitskolbens 3 kann beispielsweise über eine dem Eingangsraum 8 gegenüberliegende Arbeitskammer auf der anderen Seite des Arbeitskolbens hydraulisch erfolgen, oder aber auch mechanisch über die im Arbeitskolben 3 verschraubte Kolbenstange 21.

Für die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Ausführungsform trifft im wesentlichen das zu, was bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Im folgenden werden lediglich die Unterschiede gegenüber der Ausführungsformen nach Fig. 1 beschrieben.

Zur Beaufschlagung der Arretierungsteile weist der Verriegelungskolben 6 einen Kolbenabschnitt 25 auf, der sehr schwach konisch ausgeführt ist, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 26 anschließt. Dadurch wird in entriegeltem Zustand, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, keine Radialkraftkomponente nach außen auf die Arretierungsteile 10 wirksam. Dies hat zur Folge, daß die Arretierungsteile 10 in entriegeltem Zustand zwischen den Kanten 27, 28 am Arbeitskolben 3 bzw. am Verriegelungskolben 6 durch die Kraft der Feder 14 eingeklemmt werden und sich in eingerückter Lage halten.

Es besteht also während der Bewegung des Arbeitskolbens 3 im Zylinderrohr 1 kein Kontakt zwischen der Zylinderrohrinnenwand und den Arretierungsteilen 10, wodurch keine besonderen Maßnahmen wie beispielsweise Härten, Nitrieren oder Galvanisieren an der Innenfläche des Zylinderrohres 1 notwendig sind.

Um beim Erreichen der Verriegelungslage die Arretierungsteile 10 aus dieser eingerückten Lage wieder zu lösen ist am Zylinderboden 2 im Bereich des Eingangsraums 8 eine Ablenkbuchse 29 angebracht. Diese weist an ihrer dem Arbeitskolben 3 zugewandten Stirnseite eine an der äußeren Mantelfläche angebrachte schräge Anfasung 30 auf. Beim Erreichen der Verriegelungslage bewegt sich der zylindrische Abschnitt 26 des Verriegelungskolbens 6 in die Ablenkbuchse 29 hinein, die Arretierungsteile 10 werden durch die Beaufschlagung mit der schrägen Anfasung 30 radial nach außen bewegt. Um eine optimale Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens 3 aus der verriegelten Lage heraus zu erreichen, sind radiale Durchlaßkanäle 31 am Umfang der Ablenkbuchse 29 verteilt vorgesehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß die Arretierungsteile 10 keinen axialen Hubweg mit dem Arbeitskolben 3 zurücklegen. Der Verriegelungskolben 6 befindet sich durch die Dichtung 42 abgedichtet axial verschiebbar in einem Einsatzzylinder (Bauteil) 41, welcher mit dem Zylinderboden 2 durch die Schraube 43 verspannt ist. Hierzu ist im Zylinderboden 2 eine gestufte, axiale Durchgangsbohrung vorgesehen; ein Dichtring 44 ist in einer Ringnut am Einsatzzylinder 41 vorgesehen. In verriegeltem Zustand, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, ragt der Einsatzzylinder 41 in eine axiale Ausnehmung 45, welche im Arbeitskolben 3 an der dem Druckanschluß 7 zugewandten Stirnseite angebracht ist. Diese Ausnehmung 45 ist mit einer radialen Hinterschneidung versehen, in welche die Arretierungsteile 10 zur Verriegelung des Arbeitskolbens 3 bewegt werden können. Hierzu werden sie durch die konische erste Stufe 46 am Verriegelungskolben 6 in Zusammenwirkung mit der den Verriegelungskolben 6 beaufschlagenden Druckfeder 48 radial nach außen belastet.

Die Entriegelung des Arbeitskolbens 3 geschieht durch Druckeinleitung in den Druckanschluß 7, die sich über die Durchlaßkanäle 49 in einer radialen Erweiterung des Einsatzzylinders 41 in den Arbeitsraum 50 und von dort aus durch den radial verlaufenden Kanal 51 im Arbeitskolben 3 fortsetzt. Über diesen Weg wird bei Druckeinleitung der Verriegelungskolben 6 gegen die Kraft der Druckfeder 48 in den Einsatzzylinder 41 hinein bewegt. Durch die Schräge 52 am ringförmigen radial nach innen weisenden Vorsprung 53 am Arbeitskolben 3 werden die Arretierungsteile 10 radial nach innen bewegt, bis sie an der zweiten Stufe 47 des Verriegelungskolbens 6 zur Anlage kommen. Durch die Druckbeaufschlagung verschiebt sich der Arbeitskolben 3 vom Druckanschluß 7 weg, während gleichzeitig der Rückstellring 54, der den Einsatzzylinder 41 radial umgibt und durch die Rückstellfeder 55 vorgespannt ist, dem Arbeitskolben 3 nachgeführt wird, bis der Anschlag 56 des Rückstellringes 54 an der Stufe 57 des Einsatzzylinders 41 zum Anliegen kommt. Die Rückstellfeder 55 stützt sich zum einen an der radialen Erweiterung des Einsatzzylinders 41, an dem auch der Durchlaßkanal 49 angebracht ist, und zu anderen an einer Außenstufe des Rückstellringes 54 ab. Der Weg, den der Rückstellring 54 durch die Rückstellfeder 55 bedingt zurücklegen kann, ist dabei so bemessen, daß die Ausnehmungen 58, in denen die Arretierteile 10 geführt sind, axial überfahren werden. Hierdurch sind die Arretierteile 10 gegen ein Herausfallen aus ihren Ausnehmungen 58 gesichert.

Beim Zurückfahren des Arbeitskolbens 3 in Richtung Verriegelungsstellung wird der Rückstellring 54 durch die Stirnseite des Arbeitskolbens 3 gegen die Kraft der Rückstellfeder 55 verschoben. Hat der Vorsprung 53 die Ausnehmung 58 im Einsatzzylinder 41 überfahren, so werden die Arretierungsteile 10 durch den vorgespannten Verriegelungskolben 6, der sich in Richtung auf den Arbeitszylinder 3 bewegt, radial nach außen beaufschlagt. Der Arbeitskolben 3 ist somit wieder verriegelt.

Claims (7)

1. Verriegelbarer Hydraulikzylinder mit einem Zylinderrohr (1), mindestens einem Druckanschluß (7), einem im Zylinderrohr (1) gedichtet angeordneten, verschiebbaren Arbeitskolben (3), mit einem hydraulisch betätigbaren Verriegelungskolben (6), durch welchen Arretierungsteile (10) in Eingriff mit Ausnehmungen (11, 15; 45, 58) bringbar sind, wobei der Verriegelungskolben (6) gegenüber dem Druck am Druckanschluß gedichtet geführt ist, wobei der Verriegelungskolben (6) einen sich verjüngenden Abschnitt (19, 20; 25, 46) aufweist und wobei im Zylinderrohr (1) oder einem mit diesem starr verbundenen Bauteil (41) sowie im Arbeitskolben (3) die radialen Ausnehmungen (11, 15; 45, 58) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen den Druck in einem mit dem Druckanschluß (7) verbundenen Eingangsraum (8; 45) in Richtung der Verriegelungsstellung vorgespannte und in einer Sackbohrung geführte Verriegelungskolben (6) durch die Vorspannung belastet, die Arretierungsteile (10) zumindest im Verriegelungszustand mit einer radial nach außen gerichteten Kraft beaufschlagt.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichtete Kraft durch eine konische Fläche (19; 25) des sich verjüngenden Abschnitts (19, 20; 25) ausgeübt wird und daß der sich verjüngende Abschnitt (19, 20; 25) an dem eingangsseitigen Ende des Verriegelungskolbens (6) angeordnet ist und sich zum Eingangsraum (8) hin verjüngt.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (41) am Boden (2) des Zylinderrohrs (1), in dem der Verriegelungskolben (6) geführt ist, radial von einem Rückstellring (54) umgeben ist, der, begrenzt verschiebbar, durch eine Rückstellfeder (55) vorgespannt ist.

4. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entriegelungsstellung die Arretierungsteile (10) durch Vorspannung mit einer radial nach innen gerichteten Kraft beaufschlagt sind, wobei die nach innen gerichtete Kraft durch ein Kippmoment gegeben ist, welches über eine Kante in der Ausnehmung (15) in dem Arbeitskolben und eine im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Verriegelungskolbens (6) verlaufende Kante (28) desselben auf die Arretierungsquelle (10) ausgeübt wird.

5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Eingangsraum (8) ragende Ende des Verriegelungskolbens (6) in der Verriegelungsstellung in eine Ablenkbuchse (29) ragt, die mit einer die Arretierungsteile (10) nach außen beaufschlagenden schrägen Anfasung (30) versehen ist.

6. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsteile (10) als Kugeln ausgebildet sind.

7. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Stirnseiten des Arbeitskolbens (3) und des Zylinderrohrs (1) eine Verriegelungseinheit, insbesondere symmetrisch zur Radialebene, vorgesehen ist.