AT516280B1 - Kolben-Zylindereinheit mit Stellring - Google Patents

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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylin¬der und einem in einer Hubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe einesDruckmittels in eine Aushubrichtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einer mitdem Hubkolben verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtungverstellbarer Stellring befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagflä¬che bringbar ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Kolben-Zylindereinheiten der genannten Art wurden etwa in der CN 202201677 U be¬schrieben und werden insbesondere zum Heben schwerer Lasten verwendet. Hierzu wird derHubkolben mithilfe eines Druckmittels, beispielsweise einem Hydrauliköl, in eine Aushubrich¬tung bewegt. Zumeist muss die Kolben-Zylindereinheit für längere Zeit unter hoher Belastung ineiner ausgeschobenen Stellung verweilen. Hierbei kann ein plötzlicher Druckmittelabfall etwa inFolge eines Bruches des Druckmittelkreises zu einer unerwünschten und raschen Rückstellungdes Kolbens führen, die in der Praxis hohe Verletzungsgefahr und Sachschäden verursachenkann. Daher ist ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring vorge¬sehen, der am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange befes¬tigt ist. Der Stellring kann etwa als Stellmutter ausgeführt sein, die auf ein Außengewinde desKolbens oder der Kolbenstange aufgeschraubt wird. Der Stellring wird dabei im Zuge einerAushubbewegung mit dem Kolben oder der Kolbenstange mitgeführt und kann in ausgescho¬bener Stellung der Kolben-Zylindereinheit so verdreht und somit axial verstellt werden, dass erin Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche gebracht wird. Falls der Druckmit¬telkreis und somit der in Aushubrichtung entgegen der äußeren Belastung wirkende Druckversagt, unterbindet der an der Anschlagfläche des Zylinders anliegende Stellring eine rückstel¬lende Bewegung des Kolbens. Weitere Hubeinrichtungen wurden in der GB 874404 A,US 4449734 A, FR 2857000 A1, JP S6430906 A und der FR 2457402 A1 beschrieben.

[0003] 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. Ins¬besondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kann dasLösen des Stellrings aufgrund des Reibschlusses mit der Anlagefläche aber mitunter nurschwer möglich sein.

[0004] Es ist daher das Ziel der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kolben-Zylindereinheitdas Lösen des Stellrings bei erwünschter Rückstellung des Kolbens zu erleichtern.

[0005] Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sichauf eine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder und einem in einerHubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushub¬richtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolben verbunde¬nen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellringbefestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche bringbar ist. Erfin¬dungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, dass auf der der Aushubrichtung abgewandten Seiteder Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtungverstellbar ist und mit dem Hubkolben über Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der inAushubrichtung orientierte Verstellweg des Anhebekolbens durch einen Anschlag begrenzt ist.Der Anhebekolben kann in Aushubrichtung bewegt werden, wobei er mit dem Hubkolben überDruckübertragungsmittel verbunden ist. Eine Druckbeaufschlagung des Anhebekolbens über¬trägt sich somit auf den Hubkolben, sodass eine Bewegung des Anhebekolbens in Aushubrich¬tung auch den Hubkolben in Aushubrichtung bewegt. Falls der Stellring vor der Betätigung desAnhebekolbens in Anlage mit der Anschlagfläche stand, wird er somit von der Anschlagflächeabgehoben. Auf diese Weise wird auch der Reibschluss zur Anschlagfläche gelöst und derStellring lässt sich leicht bewegen. Allerdings ist für ein Lösen des Reibschlusses lediglich eingeringfügiger Verstellweg des Anhebekolbens erforderlich. Daher wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass der in Aushubrichtung orientierte Verstellweg des Anhebekolbens durcheinen Anschlag begrenzt ist. Diese Begrenzung durch einen Anschlag vereinfacht einerseits dieAnsteuerung des Anhebekolbens und vermeidet andererseits zuverlässig zu große Verschie¬bungen des Hubkolbens.

[0006] Vorzugsweise handelt es sich bei dem Druckübertragungsmittel um das in der Hub¬kammer befindliche Druckmittel für den Hubkolben selbst, das den Hubkolben in die Aushub¬richtung bewegt. Der Anhebekolben liegt somit nicht direkt am Hubkolben an, sondern beauf¬schlagt das Druckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund der Inkompressibilitätder üblicherweise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf den Hubkolben überträgt. DieseVorgangsweise ist nicht nur baulich einfach umzusetzen, sondern hat auch den Vorteil, dass einAnheben des Hubkolbens und somit des Stellrings mithilfe des Anhebekolbens in jeder Stellungdes Hubkolbens bewirkt werden kann.

[0007] Der Anhebekolben ist vorzugsweise in einem in axialer Richtung an die Hubkammeranschließenden Aufnahmeraum geführt, wobei der Anschlag durch einen stufenförmigen Über¬gang zwischen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird. Ein solcher stufenförmi¬ger Übergang wird etwa erreicht, indem die Abmessungen des Aufnahmeraumes jene derHubkammer zumindest abschnittsweise überragen. Der im Aufnahmeraum in dichter Anlagegeführte Anhebekolben stößt somit im Zuge seines in Aushubrichtung orientierten Verstellwe¬ges am Anschlag an und wird somit in seinem Verstellweg begrenzt.

[0008] Vorzugsweise weist der Aufnahmeraum eine zylindrische Innenwandung auf und istkoaxial zur Hubkammer ausgeführt, wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandungden inneren Durchmesser der Hubkammer überragt. Somit ergibt sich eine konzentrisch zumAnhebekolben verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich von der Hubkammer zum Auf¬nahmeraum, die den Anschlag für den Anhebekolben bildet. Ferner ist der Anhebekolben vor¬zugsweise koaxial zum Hubkolben angeordnet, wobei der Durchmesser des Anhebekolbensgrößer ist als jener des Hubkolbens.

[0009] 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.

[0010] Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe derbeiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die [0011] Fig. 1 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 3 gezeigten Schnittebene A für eine

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit, [0012] Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B für die

Kolben-Zylindereinheit gemäß Fig. 1, [0013] Fig. 3 einen Aufriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 1, und die [0014] Fig. 4 einen Grundriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustrati¬ on der Schnittführung gemäß Fig. 2.

[0015] 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 2 kanndurch ein Druckmittel, beispielsweise ein Hydrauliköl, in eine Aushubrichtung R bewegt werden,die in der Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet ist. Der Zylinder 1 ist auf seiner der AushubrichtungR abgewandten Seite mit einem Kolbenboden 3 verschlossen.

[0016] Das Druckmittel für den Hubkolben 2 kann über einen ersten Anschluss 11 der Hub¬kammer zugeführt werden, der am Zylinder 1 angeordnet ist und Teil eines ersten Druckmittel¬kreises ist. Der Hubkolben 2 wird während der Aushubbewegung einerseits von der innerenWand der Hubkammer geführt und andererseits von einer zentral angeordneten Kolbenführung 4, die in eine zentrale Sackbohrung des Hubkolbens 2 eingesetzt ist und an der sich der Hub¬kolben 2 über einen ersten Dichtring 15 sowie ein Endstück 16 der Kolbenführung 4 gleitendabstützt. Zwischen dem Hubkolben 2 und der Kolbenführung 4 ist ein ringförmiger Freiraum 9ausgebildet, der sich in axialer Richtung zwischen dem ersten Dichtring 15 des Hubkolbens 2und dem Endstück 16 der Kolbenführung 4 erstreckt.

[0017] Die Zufuhr des Druckmittels über den ersten Anschluss 11 bewirkt eine Aushubbewe¬gung des 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 Ausführungs¬beispiel der Fig. 1 als Stellmutter ausgeführt, die am Hubkolben 2 aufgeschraubt ist. Hierfür istam Hubkolben 2 ein Außengewinde vorgesehen, das etwa als Trapezgewinde ausgeführt seinkann um die Führung des Hubkolbens 2 innerhalb der Hubkammer zu verbessern. Ferner wirdeine Druckkalotte 6 mit bewegt, auf der die zu bewegende Last ruht. Die Druckkalotte 6 ist übereine Schraube 7 am Hubkolben 2 befestigt, wobei der Kopf der Schraube 7 federnd gelagert ist.Dadurch wird ein geringfügiges Verschwenken der Druckkalotte 6 innerhalb der konkavenAufnahme am Hubkolben 2 ermöglicht und die Lagerung der Last auf der Druckkalotte 6 ver¬bessert. Zur absichernden Begrenzung der Aushubbewegung weist der Zylinder 1 gemäß derAusführungsform von Fig. 1 ferner einen Überhubbegrenzungsanschluss 8 auf.

[0018] Eine rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2 wird in der Regel bereits durch Reduk¬tion des durch den ersten Druckmittelkreis ausgeübten Drucks eingeleitet, da die rückstellendeBewegung zumeist unter Belastung des Hubkolbens 2 erfolgt. Bei einer rückstellenden Bewe¬gung ohne axiale Belastung des Hubkolbens 2 oder bei nur geringer Belastung könnte derReibschluss zwischen dem Hubkolben 2 und der inneren Wand der Hubkammer eine Rückstel¬lung des Hubkolbens 2 erschweren oder sogar unterbinden. Daher ist im gezeigten Ausfüh¬rungsbeispiel auch ein rückstellender Druckmittelkreis vorgesehen, bei dem über einen amKolbenboden 3 angeordneten zweiten Anschluss 12 Druckmittel über einen innerhalb der Kol¬benführung 4 verlaufenden Druckmittelkanal 14 dem ringförmigen Freiraum 9 zwischen Hubkol¬ben 2 und der Kolbenführung 4 zugeführt wird. Über das Druckmittel des rückstellendenDruckmittelkreises kann der erste Dichtring 15 mit Druck beaufschlagt werden, sodass auf denHubkolben 2 eine rückstellende Kraft entgegen der Aushubrichtung R ausgeübt wird. Da sichbei einer Aushubbewegung des Hubkolbens 2 ein zunehmender Abschnitt der zentralen Sack¬bohrung des Hubkolbens 2 oberhalb des Endstückes 16 befindet und bei einer rückstellendenBewegung des Hubkolbens 2 sich dieser Abschnitt wieder verkürzt, ist im gezeigten Ausfüh¬rungsbeispiel ein Belüftungskanal 17 vorgesehen, um einen Druckausgleich in den oberhalbdes Endstückes 16 befindlichen Abschnitten der zentralen Sackbohrung zu ermöglichen.

[0019] Wie bereits erwähnt wurde, wird der Stellring 5 im Zuge einer Aushubbewegung mit demHubkolben 2 mitgeführt und entfernt sich dadurch zunehmend vom Zylinder 1. In ausgeschobe¬ner Stellung der Kolben-Zylindereinheit kann der Stellring 5 aber axial so verstellt werden, dasser wieder in Anlage mit einer am Zylinder 1 festgelegten Anschlagfläche 18 gebracht wird, dieim gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch eine kreisringförmige Stirnfläche des Zylin¬ders 1 gebildet wird. Ist der Stellring 5 als Stellmutter ausgeführt, so kann diese axiale Stellbe¬wegung durch Verdrehen der Stellmutter erfolgen, bis die Stellmutter an der Anschlagfläche 18anliegt. Falls der Druckmittelkreis und somit der in Aushubrichtung R entgegen der äußerenBelastung wirkende Druck versagt, unterbindet der an der Anschlagfläche 18 des Zylinders 1anliegende Stellring 5 eine rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2.

[0020] Sobald der Hubkolben 2 der Kolben-Zylindereinheit wieder rückgestellt werden soll,muss der Stellring 5 wieder gelöst und in einen ausreichenden axialen Abstand zur Anschlag¬fläche 18 des Zylinders 1 gebracht werden, um eine gänzliche Rückstellung des Hubkolbens 2zu ermöglichen. Insbesondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kann das Lösen des Stellrings 5 aufgrund des Reibschlusses mit der Anlageflä¬che 18 aber mitunter nur schwer möglich sein.

[0021] Daher ist innerhalb des Zylinders 1 auf der der Aushubrichtung R abgewandten Seiteder Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben 10 vorgesehen. Der Anhebekolben 10 ist in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnahmeraum geführt, der einezylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zur Hubkammer ausgeführt ist. Der Anhebe¬kolben 10 wird während seines Verstellweges einerseits von der zylindrischen Innenwandungdes Aufnahmeraumes geführt und andererseits von der zentral angeordneten Kolbenführung 4,die eine zentrale Bohrung des Anhebekolbens 10 durchsetzt und an der sich der Anhebekolben10 über einen zweiten Dichtring 20 gleitend abstützt.

[0022] Der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung des Aufnahmeraums für den Anhe¬bekolben 10 überragt den inneren Durchmesser der Hubkammer. Dadurch ergibt sich einekonzentrisch zum Anhebekolben 10 verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich von derHubkammer zum Aufnahmeraum. Da auch der Anhebekolben 10 koaxial zum Hubkolben 2angeordnet ist und dessen Durchmesser größer ist als jener des Hubkolbens 2, bildet dieseRingschulter einen Anschlag 19 für den Anhebekolben 10. Wie der Fig. 1 entnommen werdenkann ist der Verstellweg des Anhebekolbens 10 nur sehr gering und in Aushubrichtung R durchden Anschlag 19 stark begrenzt. Da der Anhebekolben 10 aber lediglich dazu dient einen Reib¬schluss zwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche 18 zu lösen ist bloß ein geringerVerstellweg des Anhebekolbens 10 erforderlich.

[0023] Der Anhebekolben 10 ist parallel zur Aushubrichtung R verstellbar, indem ein zweiter,vom ersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis vorgesehen ist. Hierfür ist am Kol¬benboden 3 ein dritter Anschluss 13 vorgesehen, über den ein Druckmittel für den Anhebekol¬ben 10 zugeführt werden kann. Der Anhebekolben 10 ist dabei mit dem Hubkolben 2 überDruckübertragungsmittel verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt essich dabei um das Druckmittel selbst, das den Hubkolben 2 in die Aushubrichtung R bewegt.Der Anhebekolben 10 liegt somit nicht direkt am Hubkolben 2 an, sondern beaufschlagt dasDruckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund der Inkompressibilität der üblicher¬weise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf den Hubkolben 2 überträgt. Dadurch kann mit¬hilfe des Anhebekolbens 10 in jeder Stellung des Hubkolbens 2 ein Anheben des Hubkolbens 2und somit des Stellrings 5 bewirkt werden. Das geringfügige Anheben des Hubkolbens 2 undsomit des Stellrings 5 löst den Reibschluss zwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche18, sodass sich der Stellring 5 leicht axial so verstellen lässt, dass er in größere Beabstandungvom Zylinder 1 gebracht werden kann. In weiterer Folge kann die rückstellende Bewegung desHubkolbens 2 durch Verringerung des Drucks im ersten Druckmittelkreis eingeleitet werden.

[0024] Die Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B fürdie Kolben-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 der Schnittführunggemäß Fig. 2.

[0025] Die Erfindung erleichtert somit mithilfe des zusätzlichen Anhebekolbens 10 das Lösendes Stellrings 5 bei erwünschter Rückstellung des Hubkolbens 2. Dabei ist der zusätzlichesteuerungstechnische Aufwand zur Ansteuerung des Anhebekolbens 10 begrenzt, da der Ver¬stellweg des Anhebekolbens 10 durch den Anschlag 19 auf einfache Weise konstruktiv be¬grenzt 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 in einerHubkammer des Zylinders (1) geführten Hubkolben (2), der mithilfe eines Druckmittels ineine Aushubrichtung (R) axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben (2) oder an einer mitdem Hubkolben (2) verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialerRichtung verstellbarer Stellring (5) befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder (1)festgelegten Anschlagfläche (18) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der derAushubrichtung (R) abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben(10) vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtung (R) verstellbar ist und mit dem Hub¬kolben (2) über Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung (R)orientierte Verstellweg des Anhebekolbens (10) durch einen Anschlag (19) begrenzt ist.
2. 2. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei demDruckübertragungsmittel um das in der Hubkammer befindliche Druckmittel für den Hub¬kolben (2) handelt.
3. 3. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der An¬hebekolben (10) in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnah¬meraum geführt ist, wobei der Anschlag (19) durch einen stufenförmigen Übergang zwi¬schen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird.
4. 4. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahme¬raum eine zylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zur Hubkammer ausgeführt ist,wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung den inneren Durchmesser derHubkammer überragt.
5. 5. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dassder Anhebekolben (10) koaxial zum Hubkolben (2) angeordnet ist, und der Durchmesserdes Anhebekolbens (10) größer ist als jener des Hubkolbens (2).
6. 6. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dassfür den Hubkolben (2) ein erster Druckmittelkreis vorgesehen ist und für den Anhebekolben(10) ein zweiter, vom ersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen