Die Erfindung betrifft ein doppeltwirkendes hydraulisches Kolben- Zylinderaggregat mit Rücklaufsperre.
Bekannt sind Aggregate dieser Art, bei denen die Rücklaufsperre an der Kolbenstange selbst zur Wirkung gelangt. wobei die Kolbenstange in dem Bereich, in dem die Riicklaufsperre angreift. gezahnt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kolben Zylinderaggregat der eingangs erwähnten Art so auszubilden.
dass die Riicklaufsperre iiber dem ganzen Hubbereich praktisch stufenlos zur Wirkung gelangen kann und das Lösen der Rücklaufsperre ein nur sehr geringes Bewegen des Kolbens im Sinne des Vorlaufes zur Folge hat.
Diese Aufgabe soll erfindungsgemäss dadurch gelöst werden. dass a) die Kolbenstange oder ein fest mit ihr verbundener Fortsatz durch eine nicht-selbsthemmende Schraubverbindung mit einem inbezug auf den Zylinder mindestens angenähert axial unbeweglich gehaltenen, aber drehbaren Glied verbunden ist.
b > die Rücklaufsperre eine an diesem Glied zur Einwirkung zweiten Ausfiihrungsform in teilweisem Längsschnitt, Bremslösevorrichtung aufweist.
Wichtige Vorteile und Einzelheiten von Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Unteransprüchen.
Beiliegende Zeichnung stellt zwei Ausführungsformen beispielsweise dar. Es zeigen:
Die Fig. 1 und 2 Obersichtsdarstellungen der ersten bzw.
zweiten Ausfiihrungsform in teilweichem Längsschnitt,
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt zu Fig. 1 in grösserem Niasstab.
Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt zu Fig. 2 in grösserem Masstab,
Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, und
Fig. 6 eine Teilansicht zu Fig. 5.
Das in den Fig. 1 und 3 gezeigte doppelwirkende hydraulische Kolben- Zylinderaggregat weist einen Zylinder 1 auf. in dem ein Kolben 2 mit Kolbenstange 3 arbeitet. Es ist orausgesetzt, dass das Heben einer Last, die mit dem Ende 3a der Kolbenstange verbunden ist, eine Bewegung nach rechts in Fig. 1 gesehen, ist, also bei einer Druckmittelzufuhr in die Zylinderkammer 4 erfolgt, und eine nachher zu beschreibende selbsttätige Rücklaufsperre wirken soll, wenn der Druck in dieser Kammer 4 beabsichtigt oder unbeabsichtigt zusammenfällt.
Der Kolben 2 hat an seinem linksseitigen Ende einen Ringansatz 2a, an dem eine Kugelumlaufmutter 5 festgeschraubt ist; die Kugeln sind mit 6 bezeichnet und arbeiten in einer Schraubennut einer Spindel 7, so dass zwischen den Teilen 5, 7 eine nicht selbsthemmende Schraubverbindung besteht, durch die jede Längsbewegung des Kolbens 2 in eine Drehbewegung der Spindel 7 umgesetzt wird; die Rücklaufsperre muss also, wenn sie zur Wirkung gelangt, die Drehung der Spindel 7 verhindern.
Die Rücklaufsperre weist eine Friktionsdrehbremse mit hydraulisch betätigbarer Bremslösevorrichtung auf. Die mit ihrem einen Ende in eine Sackbohrung 8 der Kolbenstange hineinragende Spindel 7 ist mit ihrem anderen Ende mittels eines Kugellagers 22 drehbar und verschiebbar in einem Bremslösekolben 9 gelagert, wobei ihre Verschiebbarkeit nach rechts inbezug auf diesen Kolben 9 durch einen Anschlagring 23. der sich an einem in einer Ringnut des Spindelendteils 7a sitzenden Sprengring 24 abstützt, auf ein Mass a begrenzt ist, das kleiner ist als der totale Hubweg b+c des Bremslösekolbens 9. Dieser arbeitet in einem Abschlussteil 10 des Zylinders 2, wobei dieser Abschlussteil zugleich das feststehende Glied der Friktionsdrehbremse bildet; er hat die hohlkegelige Friktionsfläche iOa und Längskanäle 25, welche die Kammer 4 mit der Kammer 26 verbinden.
Der bewegliche Teil der Friktionsdrehbremse besteht aus einem Bremsrotor 11, der auf dem Teil 7a der Spindel 7 durch einen Keil 12 gegen Drehung gesichert ist und durch ein Axialkugellager 13 am Bremslösekolben 9 abgestützt ist; seine Friktionsfläche ist mit Ii a bezeichnet, und sie hat die gleiche Konizität wie die Friktionsfläche 10a. Der Raum 14. in welchem der Bremslösekolben 9 arbeitet, ist durch einen mittels Schrauben 15 am Abschlussteil 10 befestigten Deckel 16 abgeschlossen; er hat einen Anschluss 17 für eine Druckmittelzweigleitung 18, die an die zur Speisung der Zylinderkammer 21 dienende Leitung angeschlossen ist.
Es sei angenommen, dass in der gezeigten Lage a= 1,5 mm, b=l mm und c=1 mm sei.
Wenn durch die Leitung 22' Druckmittel in die Kammer 4 einströmt und aus der Kammer 21 Druckmittel abströmt infolge entsprechender Betätigung nicht gezeigter äusserer Absperrorgane - erfolgt die Verschiebung des Kolbens 2 nach rechts (Fig. 1 und 3) entgegen dervoraussetzungsgemäss an der Kolbenstange 3 angreifenden Last. Bei Beginn einer solchen Bewegung wird durch das in der Kammer 26 wirkende Druckmittel der Bremslösekolben 9 an den Deckel 15 gedrückt, wogegen der Bremsrotor 11 der Rücklaufsperre von der feststehenden Bremsfläche 10a abgehoben wird, im vorliegenden Beispiel um 0,5 mm, wobei zugleich a=0 wird und im Axiallager 13 ein geringfügiges Spiel entsteht.
Die Spindel 7 samt Bremsrotor ist gegen weitere Verschiebung nach rechts mittels der Teile 23, 24, am Bremslösekolben 9 abgestützt. Bei der weiteren Bewegung des Arbeitskolbens 2 erfolgt nur noch eine freie Drehung der Spindel 7 samt Bremsrotor 11. Sobald die Druckmittelzufuhr zum Zylinderraum 4 aufhört, oder wenn ein Bruch der Leitung 22' eintritt, erfolgt unter der Einwirkung der an der Kolbenstange 3 angreifenden Last das Zurückverschieben des Bremsrotors 11 durch die Spindel 7 bis der Bremsrotor 11 an der feststehenden Bremsfläche 10a aufliegt, wodurch die Rücklaufsperre wieder selbsttätig wirksam wird.
Soll nun eine Rücklaufbewegung - nach links in den Fig. 1 und 3 - des Arbeitskolbens 2 erfolgen, so ist die Druckmittelzufuhr durch die Leitungen 20, 18 zu den Kammern 21 und 14 freizugeben. Es wird dann der Bremslösekolben aus der Kammer beaufschlagt und um den Betrag b +c bis zum Anschlag am Abschlussteil 10 bewegt; diese Bewegung wird durch das Axiallager 13 an den Bremsrotor 11 übertragen.
Sobald dieser von der feststehenden Bremsfläche 10a abgehoben ist, kann die Rücklaufbewegung des Arbeitskolbens 2 erfolgen. bei welcher durch die nicht selbsthemmende Schraubverbindung (Kugelumlaufmutter 5) die Spindel 7 gedreht wird. Sobald die Druckmittelzufuhr zu den Kammern 21 und 14 abgestellt wird, oder falls ein Bruch einer der Leitungen 17, 18 eintritt, der Bremslösekolben 9 also nicht mehr beaufschlagt wird, kommt der Bremsrotor 11 wieder an der feststehenden Bremsfläche 10a zum Aufliegen, wird also die Rücklaufsperre wieder selbsttätig wirksam. Das Spiel im Axiallager 13 wird aufgehoben und über dieses Axiallager 13 wird zudem etwa in seine Mittellage verschoben; alle beweglichen Teile nehmen nun die in Fig. 3 gezeigte Lage ein.
Bei dem in der Fig. 2 und 4-6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein eigentlicher Arbeitszylinder 30, in dem der Arbeitskolben 31 arbeitet, fest mit einem zylinderähnlichen Gehäuse 33, 34 verbunden, in welchem die zusammenfassend mit 35 bezeichnete selbsttätige Rücklaufsperre untergebracht ist. Die Kolbenstange 36 erstreckt sich dies und jenseits des Kolbens 31; an ihrem linksseitigen Ende trägt sie den Teil 37, der mit der voraussetzungsgemäss zu hebenden und zu senkenden Last verbunden ist; es ist vorausgesetzt, dass die aus den Teilen 30, 33, 34 bestehende Baueinheit ruhend gelagert ist.
Der sich im Gehäuse 33, 34 erstreckende Teil der Kolbenstange 36 ist über einem Teilabschnitt seiner Länge als zur
Zusammenarbeit mit einer Kugelumlaufmutter 38 geeignete
Schraubspindel 39 ausgebildet, wobei die so gebildete
Schraubverbindung, zu der die Umlaufkugeln 40 gehören, nicht-selbsthemmend sein muss. Die Kugelumlaufmutter 38 ist mittels Ringen 41, 42 und Axialkugellagern 43, 44 frei drehbar aber axial unbeweglich an den Gehäuseteilen 33, 34 abgestützt.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird durch die eben erwähnte, nicht-selbsthemmende Schraubverbindung jede
Axialbewegung des Kolbens 31 in eine Drehbewegung der
Kugelumlaufmutter 38 umgesetzt. Diese letztere bildet in der
Rücklaufsperre 35 einen Teil einer als Kugelsperre ausgebilde ten Friktionsdrehbremse. In drei Lageröffnungen eines Steuer ringes 45 ist je eine Kugel 46 frei drehbar gehalten. Diese
Kugeln 46 liegen einerseits an einer glatten, flachen Stirnfläche eines an der Mutter 38 vorhandenen Flansches und andererseits an einer mit keilförmigen Sperrvertiefungen 47 versehenen, ansonst flachen Stirnfläche eines Stützringes 48 an, der mittels
Stiften 49 am Gehäuse 34 befestigt ist.
Der Steuerring 45 hat am Umfang eine Nase 45a, an welcher im einen Drehsinn nämlich im Sinne des Anlegens der Kugeln 46 an den Boden der zugehörigen keilartigen Vertiefung 47, wie aus Fig. 6 ersichtlich - ein durch eine Feder 50 belasteter Stössel 51' angreift; im anderen Drehsinn wirkend ist an der Nase 45a die
Stange 51a eines zur Bremslöseeinrichtung gehörenden Hilfs kolbens 51 zur Einwirkung bringbar.
Zum Bewegen des Kolbens 31 von rechts nach links (Fig. 2 und 4) - voraussetzungsgemäss zum Heben einer äusseren Last - wird Druckflüssigkeit in die Kammer 52 eingelassen. Über die nicht-selbsthemmende Schraubverbindung wird dabei die
Mutter 38 im Sinne des Pfeiles a (Fig. 5 und 6) gedreht, was durch die Kugelsperre zugelassen wird weil ja die Kugeln 46 die Tendenz haben, im Sinne des Pfeiles a mitzulaufen. Sobald aber die Druckmittelzufuhr zur Kammer 52 abgestellt wird oder unbeabsichtigt aussetzt, hat die äussere Last das Bestreben, die
Kolbenstange 36 zurückzuschieben und somit die Mutter 38 zurückzudrehen. Durch die Wirkung der Feder 50 auf den Stössel 51 ', den Steuerring 45 und die Kugeln 46 wird aber die
Kugelsperre als Rücklaufsperre sofort wirksam.
Soll nun ein Rücklauf erfolgen, so muss Druckflüssigkeit nicht nur in die Zylinderkammer 53, sondern über eine Zweigleitung 54 (ähnlich der Zweigleitung 18 des ersten Ausführungsbeispiels) in den Raum 55 über dem Hilfskolben 51 eingelassen werden. Der Steuerring 45 wird dadurch samt den
Kugeln 46 im Sinne des Pfeiles a bewegt und somit wird - wie aus einer Betrachtung der Fig. 6 leicht hervorgeht - die Kugelsperre unwirksam gemacht; die zurücklaufende Kolbenstange 36 kann also die nicht gebremste Mutter entgegen dem Drehsinn a drehen. Sobald die Druckmittelzufuhr zum Raum oberhalb des Hilfskolbens 51 (und zum Zylinderraum 53) wieder abgestellt wird, wird die Kugelsperre bzw. die ganze Rücklaufsperre 35 sofort wieder wirksam.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann am rechtsseitigen Ende der
Kolbenstange 36 bzw. ihres Fortsatzes 39 ein Hilfskolben 56 vorgesehen sein, der durch den Anschluss 57 hindurch etwa mit
Druckmittel aus einer Handpumpe beaufschlagt werden kann etwa wenn die Hauptdruckmittelzufuhr in die Kammer 52 ausgefallen ist.
In beiden Ausführungsbeispielen wird die Vor- und die Rücklaufbewegung des Arbeitskolbens über dem ganzen Hub bereich durch die nicht-selbsthemmende Schraubverbindung stufenlos in eine Drehbewegung eines Bremsgliedes umgesetzt, das zu einer stufenlos wirkenden Friktionsbremse gehört, die im Bedarfsfalle sofort selbsttätig als Rücklaufsperre wirksam wird.
In beiden Fällen findet in der nicht-selbsthemmenden Schraubverbindung vorzugsweise eine Kugelumlaufmutter Verwendung, damit in dieser Schraubverbindung die Gewindesteigung verhältnismässig klein gehalten sein kann, mit der Folge, dass für einen bestimmten Drehweg, den das Drehglied der zur Rücklaufsperre gehörenden Friktionsbremse beim selbsttätigen Ansprechen zurücklegt, ein entsprechend kleiner Weg der Kolbenstange entspricht.