AT516280A4 - Kolben-Zylindereinheit mit Stellring - Google Patents

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AT516280A4
AT516280A4 ATA50096/2015A AT500962015A AT516280A4 AT 516280 A4 AT516280 A4 AT 516280A4 AT 500962015 A AT500962015 A AT 500962015A AT 516280 A4 AT516280 A4 AT 516280A4
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Abstract

Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder (1) und einem in einer Hubkammer des Zylinders (1) geführten Hubkolben (2), der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushubrichtung (R) axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben (2) oder an einer mit dem Hubkolben (2) verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring (5) befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder (1) festgelegten Anschlagfläche (18) bringbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass auf der der Aushubrichtung (R) abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben (10) vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtung (R) verstellbar ist und mit dem Hubkolben (2) über Druckübertragungsmittel, insbesondere über das in der Hubkammer befindliche Druckmittel für den Druckkolben (2), verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung (R) orientierte Verstellweg des Anhebekolbens (10) durch einen Anschlag (19) begrenzt ist. Mithilfe des Anhebekolbens (10) kann ein Anheben des Hubkolbens (2) und somit des Stellrings (5) bewirkt werden, um den Reibschluss zwischen dem Stellring (5) und dem Zylinder (1) zu lösen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinderund einem in einer Hubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe einesDruckmittels in eine Aushubrichtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einermit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialerRichtung verstellbarer Stellring befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegtenAnschlagfläche bringbar ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Kolben-Zylindereinheiten der genannten Art werden insbesondere zum Heben schwererLasten verwendet. Hierzu wird der Hubkolben mithilfe eines Druckmittels, beispielsweiseeinem Hydrauliköl, in eine Aushubrichtung bewegt. Zumeist muss die Kolben-Zylindereinheitfür längere Zeit unter hoher Belastung in einer ausgeschobenen Stellung verweilen. Hierbeikann ein plötzlicher Druckmittelabfall etwa in Folge eines Bruches des Druckmittelkreises zueiner unerwünschten und raschen Rückstellung des Kolbens führen, die in der Praxis hoheVerletzungsgefahr und Sachschäden verursachen kann. Daher ist ein außerhalb derHubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring vorgesehen, der am Hubkolben oderan einer mit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange befestigt ist. Der Stellring kannetwa als Stellmutter ausgeführt sein, die auf ein Außengewinde des Kolbens oder derKolbenstange aufgeschraubt wird. Der Stellring wird dabei im Zuge einer Aushubbewegungmit dem Kolben oder der Kolbenstange mitgeführt und kann in ausgeschobener Stellung derKolben-Zylindereinheit so verdreht und somit axial verstellt werden, dass er in Anlage miteiner am Zylinder festgelegten Anschlagfläche gebracht wird. Falls der Druckmittelkreis undsomit der in Aushubrichtung entgegen der äußeren Belastung wirkende Druck versagt,unterbindet der an der Anschlagfläche des Zylinders anliegende Stellring eine rückstellendeBewegung des Kolbens.
Sobald der Kolben der Kolben-Zylindereinheit wieder rückgestellt werden soll, muss derStellring wieder gelöst und in einen ausreichenden axialen Abstand zur Anschlagfläche desZylinders gebracht werden, um eine gänzliche Rückstellung des Kolbens zu ermöglichen.Insbesondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kanndas Lösen des Stellrings aufgrund des Reibschlusses mit der Anlagefläche aber mitunter nurschwer möglich sein.
Es ist daher das Ziel der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit dasLösen des Stellrings bei erwünschter Rückstellung des Kolbens zu erleichtern.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich aufeine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder und einem in einerHubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe eines Druckmittels in eineAushubrichtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolbenverbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarerStellring befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche bringbar ist. Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, dass auf der der Aushubrichtungabgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben vorgesehen ist, derparallel zur Aushubrichtung verstellbar ist und mit dem Hubkolben über
Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung orientierteVerstellweg des Anhebekolbens durch einen Anschlag begrenzt ist. Der Anhebekolben kannin Aushubrichtung bewegt werden, wobei er mit dem Hubkolben über
Druckübertragungsmittel verbunden ist. Eine Druckbeaufschlagung des Anhebekolbensüberträgt sich somit auf den Hubkolben, sodass eine Bewegung des Anhebekolbens inAushubrichtung auch den Hubkolben in Aushubrichtung bewegt. Falls der Stellring vor derBetätigung des Anhebekolbens in Anlage mit der Anschlagfläche stand, wird er somit von derAnschlagfläche abgehoben. Auf diese Weise wird auch der Reibschluss zur Anschlagflächegelöst und der Stellring lässt sich leicht bewegen. Allerdings ist für ein Lösen desReibschlusses lediglich ein geringfügiger Verstellweg des Anhebekolbens erforderlich. Daherwird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass der in Aushubrichtung orientierteVerstellweg des Anhebekolbens durch einen Anschlag begrenzt ist. Diese Begrenzung durcheinen Anschlag vereinfacht einerseits die Ansteuerung des Anhebekolbens und vermeidetandererseits zuverlässig zu große Verschiebungen des Hubkolbens.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Druckübertragungsmittel um das in der Hubkammerbefindliche Druckmittel für den Hubkolben selbst, das den Hubkolben in die Aushubrichtungbewegt. Der Anhebekolben liegt somit nicht direkt am Hubkolben an, sondern beaufschlagtdas Druckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund der Inkompressibilität derüblicherweise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf den Hubkolben überträgt. DieseVorgangsweise ist nicht nur baulich einfach umzusetzen, sondern hat auch den Vorteil, dassein Anheben des Hubkolbens und somit des Stellrings mithilfe des Anhebekolbens in jederStellung des Hubkolbens bewirkt werden kann.
Der Anhebekolben ist vorzugsweise in einem in axialer Richtung an die Hubkammeranschließenden Aufnahmeraum geführt, wobei der Anschlag durch einen stufenförmigenÜbergang zwischen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird. Ein solcherstufenförmiger Übergang wird etwa erreicht, indem die Abmessungen des Aufnahmeraumesjene der Hubkammer zumindest abschnittsweise überragen. Der im Aufnahmeraum indichter Anlage geführte Anhebekolben stößt somit im Zuge seines in Aushubrichtungorientierten Verstellweges am Anschlag an und wird somit in seinem Verstellweg begrenzt.
Vorzugsweise weist der Aufnahmeraum eine zylindrische Innenwandung auf und ist koaxialzur Hubkammer ausgeführt, wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung deninneren Durchmesser der Hubkammer überragt. Somit ergibt sich eine konzentrisch zumAnhebekolben verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich von der Hubkammer zumAufnahmeraum, die den Anschlag für den Anhebekolben bildet. Ferner ist der Anhebekolben vorzugsweise koaxial zum Hubkolben angeordnet, wobei der Durchmesser desAnhebekolbens größer ist als jener des Hubkolbens.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sowie zur Vereinfachung der Ansteuerung vonHubkolben und Anhebekolben wird außerdem vorgeschlagen, dass für den Hubkolben einerster Druckmittelkreis vorgesehen ist und für den Anhebekolben ein zweiter, vom erstenDruckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis.
Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe derbeiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die
Fig. 1 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 3 gezeigten Schnittebene A für eineAusführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B für die Kolben-Zylindereinheit gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Aufriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration derSchnittführung gemäß Fig. 1, und die
Fig. 4 einen Grundriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration derSchnittführung gemäß Fig. 2.
Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine Schnittdarstellung durch eineAusführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit mit einem Zylinder 1 undeinem in einer Hubkammer des Zylinders 1 geführten Hubkolben 2 zeigt. Der Hubkolben 2kann durch ein Druckmittel, beispielsweise ein Hydrauliköl, in eine Aushubrichtung R bewegtwerden, die in der Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet ist. Der Zylinder 1 ist auf seiner derAushubrichtung R abgewandten Seite mit einem Kolbenboden 3 verschlossen.
Das Druckmittel für den Hubkolben 2 kann über einen ersten Anschluss 11 der Hubkammerzugeführt werden, der am Zylinder 1 angeordnet ist und Teil eines ersten Druckmittelkreisesist. Der Hubkolben 2 wird während der Aushubbewegung einerseits von der inneren Wandder Hubkammer geführt und andererseits von einer zentral angeordneten Kolbenführung 4,die in eine zentrale Sackbohrung des Hubkolbens 2 eingesetzt ist und an der sich derHubkolben 2 über einen ersten Dichtring 15 sowie ein Endstück 16 der Kolbenführung 4gleitend abstützt. Zwischen dem Hubkolben 2 und der Kolbenführung 4 ist ein ringförmigerFreiraum 9 ausgebildet, der sich in axialer Richtung zwischen dem ersten Dichtring 15 desHubkolbens 2 und dem Endstück 16 der Kolbenführung 4 erstreckt.
Die Zufuhr des Druckmittels über den ersten Anschluss 11 bewirkt eine Aushubbewegungdes Hubkolbens 2 in die Aushubrichtung R. Dabei wird ein Stellring 5 mit bewegt, der imgezeigten Ausführungsbeispiel am Hubkolben 2 befestigt ist. Der Stellring 5 ist im
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als Stellmutter ausgeführt, die am Hubkolben 2 aufgeschraubtist. Hierfür ist am Hubkolben 2 ein Außengewinde vorgesehen, das etwa als Trapezgewindeausgeführt sein kann um die Führung des Hubkolbens 2 innerhalb der Hubkammer zuverbessern. Ferner wird eine Druckkalotte 6 mit bewegt, auf die die zu bewegende Last ruht.Die Druckkalotte 6 ist über eine Schraube 7 am Hubkolben 2 befestigt, wobei der Kopf derSchraube 7 federnd gelagert ist. Dadurch wird ein geringfügiges Verschwenken derDruckkalotte 6 innerhalb der konkaven Aufnahme am Hubkolben 2 ermöglicht und dieLagerung der Last auf der Druckkalotte 6 verbessert. Zur absichernden Begrenzung derAushubbewegung weist der Zylinder 1 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 ferner eineÜberhubbegrenzungsanschluss 8 auf.
Eine rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2 wird in der Regel bereits durch Reduktiondes durch den ersten Druckmittelkreis ausgeübten Drucks eingeleitet, da die rückstellendeBewegung zumeist unter Belastung des Hubkolbens 2 erfolgt. Bei einer rückstellendenBewegung ohne axiale Belastung des Hubkolbens 2 oder bei nur geringer Belastung könnteder Reibschluss zwischen dem Hubkolben 2 und der inneren Wand der Hubkammer eineRückstellung des Hubkolbens 2 erschweren oder sogar unterbinden. Daher ist im gezeigtenAusführungsbeispiel auch ein rückstellender Druckmittelkreis vorgesehen, bei dem übereinen am Kolbenboden 3 angeordneten zweiten Anschluss 12 Druckmittel über eineninnerhalb der Kolbenführung 4 verlaufenden Druckmittelkanal 14 dem ringförmigenFreiraum 9 zwischen Hubkolben 2 und der Kolbenführung 4 zugeführt wird. Über dasDruckmittel des rückstellenden Druckmittelkreises kann der erste Dichtring 15 mit Druckbeaufschlagt werden, sodass auf den Hubkolben 2 eine rückstellende Kraft entgegen derAushubrichtung R ausgeübt wird. Da sich bei einer Aushubbewegung des Hubkolbens 2 einzunehmender Abschnitt der zentralen Sackbohrung des Hubkolbens 2 oberhalb desEndstückes 16 befindet und bei einer rückstellenden Bewegung des Hubkolbens 2 sich dieserAbschnitt wieder verkürzt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Belüftungskanal 17vorgesehen, um einen Druckausgleich in den oberhalb des Endstückes 16 befindlichenAbschnitten der zentralen Sackbohrung zu ermöglichen.
Wie bereits erwähnt wurde, wird der Stellring 5 im Zuge einer Aushubbewegung mit demHubkolben 2 mitgeführt und entfernt sich dadurch zunehmend vom Zylinder 1. Inausgeschobener Stellung der Kolben-Zylindereinheit kann der Stellring 5 aber axial soverstellt werden, dass er wieder in Anlage mit einer am Zylinder 1 festgelegtenAnschlagfläche 18 gebracht wird, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch einekreisringförmige Stirnfläche des Zylinders 1 gebildet wird. Ist der Stellring 5 als Stellmutterausgeführt, so kann diese axiale Stellbewegung durch Verdrehen der Stellmutter erfolgen,bis die Stellmutter an der Anschlagfläche 18 anliegt. Falls der Druckmittelkreis und somit derin Aushubrichtung R entgegen der äußeren Belastung wirkende Druck versagt, unterbindet der an der Anschlagfläche 18 des Zylinders 1 anliegende Stellring 5 eine rückstellendeBewegung des Hubkolbens 2.
Sobald der Hubkolben 2 der Kolben-Zylindereinheit wieder rückgestellt werden soll, mussder Stellring 5 wieder gelöst und in einen ausreichenden axialen Abstand zur Anschlagfläche18 des Zylinders 1 gebracht werden, um eine gänzliche Rückstellung des Hubkolbens 2 zuermöglichen. Insbesondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kann das Lösen des Stellrings 5 aufgrund des Reibschlusses mit derAnlagefläche 18 aber mitunter nur schwer möglich sein.
Daher ist innerhalb des Zylinders 1 auf der der Aushubrichtung R abgewandten Seite derHubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben 10 vorgesehen. Der Anhebekolben 10 ist ineinem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnahmeraum geführt, dereine zylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zur Hubkammer ausgeführt ist. DerAnhebekolben 10 wird während seines Verstellweges einerseits von der zylindrischenInnenwandung des Aufnahmeraumes geführt und andererseits von der zentralangeordneten Kolbenführung 4, die eine zentrale Bohrung des Anhebekolbens 10 durchsetztund an der sich der Anhebekolben 10 über einen zweiten Dichtring 20 gleitend abstützt.
Der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung des Aufnahmeraums für denAnhebekolben 10 überragt den inneren Durchmesser der Hubkammer. Dadurch ergibt sicheine konzentrisch zum Anhebekolben 10 verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich vonder Hubkammer zum Aufnahmeraum. Da auch der Anhebekolben 10 koaxial zum Hubkolben2 angeordnet ist und dessen Durchmesser größer ist als jener des Hubkolbens 2, bildet dieseRingschulter einen Anschlag 19 für den Anhebekolben 10. Wie der Fig. 1 entnommenwerden kann ist der Verstellweg des Anhebekolbens 10 nur sehr gering und inAushubrichtung R durch den Anschlag 19 stark begrenzt. Da der Anhebekolben 10 aberlediglich dazu dient einen Reibschluss zwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche 18 zulösen ist bloß ein geringer Verstellweg des Anhebekolbens 10 erforderlich.
Der Anhebekolben 10 ist parallel zur Aushubrichtung R verstellbar, indem ein zweiter, vomersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis vorgesehen ist. Hierfür ist amKolbenboden 3 ein dritter Anschluss 13 vorgesehen, über den ein Druckmittel für denAnhebekolben 10 zugeführt werden kann. Der Anhebekolben 10 ist dabei mit demHubkolben 2 über Druckübertragungsmittel verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispielder Fig. 1 handelt es sich dabei um das Druckmittel selbst, das den Hubkolben 2 in dieAushubrichtung R bewegt. Der Anhebekolben 10 liegt somit nicht direkt am Hubkolben 2 an,sondern beaufschlagt das Druckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund derInkompressibilität der üblicherweise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf denHubkolben 2 überträgt. Dadurch kann mithilfe des Anhebekolbens 10 in jeder Stellung desHubkolbens 2 ein Anheben des Hubkolbens 2 und somit des Stellrings 5 bewirkt werden. Das geringfügige Anheben des Hubkolbens 2 und somit des Stellrings 5 löst den Reibschlusszwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche 18, sodass sich der Stellring 5 leicht axial soverstellen lässt, dass er in größere Beabstandung vom Zylinder 1 gebracht werden kann. Inweiterer Folge kann die rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2 durch Verringerung desDrucks im ersten Druckmittelkreis eingeleitet werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B für dieKolben-Zylindereinheit gemäß Fig. 1, die Fig. 3 einen Aufriss einer erfindungsgemäßenKolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 1, und die Fig. 4 einenGrundriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration derSchnittführung gemäß Fig. 2.
Die Erfindung erleichtert somit mithilfe des zusätzlichen Anhebekolbens 10 das Lösen desStellrings 5 bei erwünschter Rückstellung des Hubkolbens 2. Dabei ist der zusätzlichesteuerungstechnische Aufwand zur Ansteuerung des Anhebekolbens 10 begrenzt, da derVerstellweg des Anhebekolbens 10 durch den Anschlag 19 auf einfache Weise konstruktivbegrenzt ist.
Bezugszeichenliste: 1 Zylinder 2 Hubkolben 3 Kolbenboden 4 Kolbenführung 5 Stellring 6 Druckkalotte 7 Schraube 8 Überhubbegrenzungsanschluss 9 ringförmiger Freiraum 10 Anhebekolben 11 erster Anschluss 12 zweiter Anschluss 13 dritter Anschluss 14 Druckmittelkanal 15 erster Dichtring 16 Endstück 17 Belüftungskanal 18 Anschlagfläche 19 Anschlag 20 zweiter Dichtring

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder (1) und einem ineiner Hubkammer des Zylinders (1) geführten Hubkolben (2), der mithilfe einesDruckmittels in eine Aushubrichtung (R) axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben (2)oder an einer mit dem Hubkolben (2) verbundenen Kolbenstange ein außerhalb derHubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring (5) befestigt ist, der in Anlagemit einer am Zylinder (1) festgelegten Anschlagfläche (18) bringbar ist, dadurchgekennzeichnet, dass auf der der Aushubrichtung (R) abgewandten Seite derHubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben (10) vorgesehen ist, der parallel zurAushubrichtung (R) verstellbar ist und mit dem Hubkolben (2) überDruckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung (R) orientierteVerstellweg des Anhebekolbens (10) durch einen Anschlag (19) begrenzt ist.
  2. 2. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beidem Druckübertragungsmittel um das in der Hubkammer befindliche Druckmittel fürden Hubkolben (2) handelt.
  3. 3. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass derAnhebekolben (10) in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließendenAufnahmeraum geführt ist, wobei der Anschlag (19) durch einen stufenförmigenÜbergang zwischen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird.
  4. 4. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Aufnahmeraum eine zylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zurHubkammer ausgeführt ist, wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandungden inneren Durchmesser der Hubkammer überragt.
  5. 5. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Anhebekolben (10) koaxial zum Hubkolben (2) angeordnet ist, und derDurchmesser des Anhebekolbens (10) größer ist als jener des Hubkolbens (2).
  6. 6. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass für den Hubkolben (2) ein erster Druckmittelkreis vorgesehen ist und für denAnhebekolben (10) ein zweiter, vom ersten Druckmittelkreis unabhängigerDruckmittelkreis.
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