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Die
Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder.
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Hydraulikzylinder
sind im Stand der Technik bekannt. Typischerweise besitzt ein solcher
Hydraulikzylinder einen Zylinderkörper, in dessen Zylinderhöhlung ein
Kolben einliegt, dessen Kolbenmantelfläche Dichtringe oder dergleichen
aufweist, die bei der Verlagerung des Kolbens im Zylinder an der
Zylinderinnenwand entlang gleiten und somit eine Abdichtung zwischen
den beiden Druckkammern, die sich auf den gegenüber liegenden Seiten des Kolbens
im Zylinder befinden, bewirken. Zu den beiden Druckkammern führen Hydraulikzuleitungen.
Die mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllten
Druckkammern können dadurch
wahlweise druckbeaufschlagt werden. Dies hat zur Folge, dass sich
der Kolben im Zylinder wahlweise in die eine oder die andere Richtung
verlagern kann. Während
die eine Druckkammer durch den Zylinderkopf verschlossen ist, ist
die andere Druckkammer durch den Zylinderboden verschlossen, welche eine Öffnung besitzt,
durch welche die Kolbenstange abgedichtet geführt ist.
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Um
den Kolben in den einzelnen Funktionsstellungen zu fixieren, ohne
dass eine ständige Druckbeaufschlagung
der Druckkammern erforderlich ist, sind Klemmmittel vorgesehen,
die an der Kolbenstange angreifen. Derartige Klemmmittel sind als Bremse
ausgebildet und wirken in der Regel reibschlüssig auf die Kolbenstange.
Die Klemmmittel können
hydraulisch betätigt
sein. Es ist auch im Stand der Technik vorgeschlagen worden als
Klemmmittel einen Schleppkeil zu verwenden.
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Die
US 3,665,812 beschreibt
einen Hydraulikzylinder mit einem Zylinder und einem darin geführten Kolben,
an dem eine aus einer Öffnung
des Zylinders herausragende Kolbenstange befestigt ist bzw. befestigbar
ist, wobei der Kolben durch Druckbeaufschlagung mindestens einer
Druckkammer des Zylinders im Zylinder verlagerbar ist. In den Verlagerungsstellungen
kann der Kolben mit dem Kolben zugeordneten Klemmmitteln, die mit
der Zylinderinnenwand zusammenwirken, fixiert werden. Beim bekannten Hydraulikzylinder
ist dazu ein elastischer Ring vorgesehen, der Reibstücke radial
nach außen
verlagern kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zuvor erläuterten
Hydraulikzylinder herstellungstechnisch zu verbessern.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung,
wobei zunächst und
im wesentlichen darauf abgestellt ist, dass das Klemmmittel die
Form einer umfangsexpandierbaren Hülse hat. Diese Hülse bildet
eine Außenfläche, die eine
gegen die Zylinderinnenwand tretende Klemmfläche ausbildet. Unterbrochen
ist die Klemmfläche von
einem, in Umfangsrichtung des Ringes eingebrachten, Rillenprofil,
um Hydraulikflüssigkeit
aus dem Klemmspalt zwischen Kolbenmantelfläche und Zylinderinnenwand zu
verdrängen.
Die Ausgestaltung des Rillenprofils ist derart, dass sie etwa dem Rillenprofil
eines üblichen
Autoreifens entspricht. Darüber
hinaus ist eine Profilierung der Ringinnenwand auch möglich. Der
Ring hat die Form einer umfangexpandierbaren Hülse, die randgedichtet eine Druckkammer
des Kolbens umgibt. Für
die Druckkammerbegrenzung besitzt der Kolben quer zur seiner Erstreckungslage
angeordnete Dichtungsringe, die einhergehend die Randdichtung der
Hülse bilden und
derart angeordnet sind, dass sie einen Abstand zur Randkante der
Hülse besitzen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Hülse in einer Ringaussparung der
Kolbenmantelfläche
einliegt, welche einen zwischen den Dichtringen angeordneten Ringkanal
zur Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit
besitzt. Der Ringkanal steht dabei über ein oder mehrere radial
in den Kolben eingebrachte Stichkanälen in Verbindung mit dem axial
ausgerichteten Durchflusskanal. Begrenzt ist die Ringaussparung
einseitig von einer Stufe des Kolbens und anderseitig vom Rand eines
die Stirnfläche
des Kolbens bildenden Deckels. Über
den Zuleitungskanal der Kolbenstange wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit
auf die Klemmmittel über
die Hydraulikzuleitung erhöht,
wobei die Klemmmittel durch innenwandige Beaufschlagung der Druckflüssigkeit radial
austreten und zwar derart, dass sie mit ihren Wirkflächen gegen
die Zylinderinnenwand gepresst werden. Somit ist in einfacher Weise
eine Klemmvorrichtung geschaffen, die ohne Aufrechterhaltung des Arbeitsdruckes
der einen oder anderen Druckkammer den Kraftübertragungskolben in seiner
Stellung reibschlüssig
fixiert. Unabhängig
von der Ausgestaltung der Klemmfixierung sind diese sowohl bei einfach
wirkenden und als auch bei doppelt wirkenden Hydraulikzylindern
anwendbar.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Hydraulikzylinder in einer Ausführungsform in einer Ausgangsstellung;
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2 die
Folgedarstellung der 1, in der Endstellung;
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3 ein
stark vergrößerter Ausschnittsbereich
einer als Klemmmittel dienenden Hülse;
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4 einer
Darstellung gemäß 3,
wobei sich die Hülse
durch Steigerung des Hydraulikdruckes ausgedehnt hat und an der
Kolbeninnenwand reibschlüssig
anliegt;
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5 einen
Querschnitt gemäß der Linie V-V
in 1 und
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6 einen
Querschnitt gemäß der Linie VI-VI
in 1.
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Der
in 1 dargestellte Hydraulikzylinder H besteht im
Wesentlichen aus einem Zylindergehäuse 1 und einem in
demselben axial verlagerbaren und geführten Kolben 2. Führung erfährt der
Kolben 2 durch einen Druckkammerdeckel 3, welcher
das Zylindergehäuse 1 dichtend
abschließt.
An der freien Stirnfläche 2' des Kolbens 2 ist
mit diesem Axialgewinde 5 eine Kolbenstange 4 befestigt.
Die andere Stirnfläche 2'' des Kolbens 2, welche
in dem Zylindergehäuse 1 angeordnet
ist, wird von einem Deckel 6 gebildet, der mittels einer
Schraubverbindung 7 am Kolben 2 befestigt ist.
Der Deckel 6 weist dabei einen größeren Außendurchmesser auf, als der
in dem Zylindergehäuse 1 geführten Kolbenkopf 8.
Mit diesem Durchmesserüberschuss
bildet der Deckel 6 eine erste Stufe 10. Der Stufe 10 deckungsgleich
in axialer Richtung gegenüber
liegend bildet der Kolben 2 eine zweite Stufe 11 aus.
Somit ist mittels der Stufen 10 und 11 eine Ringaussparung 12 geschaffen,
welche in der gesamten Längserstreckung
eine Hülse 13 aufnimmt.
Die Wandungsstärke
der Hülse 13 ist
etwas geringer als die Stufentiefe der Stufen 10 und 11. Ferner
bilden die Stufen 10 und 11 und die Hülse 13 mit
ihren fluchtenden Mantelflächen
den Gleitabschnitt des Kolbenkopfes 8 aus. Des Weiteren
besitzt die Hülse 13 mantelaußenflächig radial
eingebrachte rillenartige Profilierungen 15. Optional weist
die Innenwandung der Hülse 13 weitere
Profilierungen 16 auf. Der Kolbenkopf 8 besitzt
im Bereich der Hülse 13,
mittig zu derselben angeordnet, einen radial eingebrachten, tieferen
und zur Hülse 13 hin
offenen Ringkanal 17. Dieser Ringkanal 17 formt
eine Druckkammer D1 aus. Durchsetzt ist der Ringkanal 17 von quer
in Kolbenlängserstreckung
eingebrachten Stichkanälen 18,
selbige Stichkanäle 18 münden in
einen in dem Kolben 2 axial eingebrachten, Durchflusskanal 19.
An der, der Stirnfläche 2' zugeordneten Öffnung besitzt
der Durchflusskanal 19 das bereits Eingangs beschriebene
Gewinde 5, in welches die Kolbenstange 4 drehfest
verschraubt ist. Dabei besitzt die Kolbenstange 4 ebenfalls
einen axial eingebrachten Durchflusskanal 20, welcher von
einem radial dazu angeordneten Zuleitungskanal 21 gekreuzt
ist. Somit formen der Zuleitungskanal 21, der Durchflusskanal 20 sowie
der Durchflusskanal 19 und die Stichkanäle 18 eine Hydraulikölzuleitung
HZ zu der Druckkammer D1 aus. Die Zuleitung kann auch unmittelbar
in die Stirnfläche 2' erfolgen.
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Die
Druckkammer D1 ist durch beidseitig randseitig angeordnete Radial-Dichtungsringe 22 und 23 seitlich
begrenzt. Die Ringe 22 und 23 liegen in Ringnuten
der Ringaussparung 12. Die Hülse sitzt stramm auf den Ringen 22 und 23.
Zudem ist die Anordnung der Dichtungsringe 22 und 23 derart,
das sie jeweils mit Abstand zur zugeordneten Randkante der Hülse 13 platziert
sind. Hierdurch biegt sich die Hülse bei
Druckbeaufschlagung mittig durch, so dass die Hülsenränder von der Zylinderinnenwand 34 beabstandet
bleiben.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
beschrieben: Um eine geradlinige Bewegung des Kolbens 2 in
die eine oder andere Richtung herbeizuführen, besitzt das Zylindergehäuse 1 außenseitig
radial angeordnete Hydraulikzuleitungen 29 und 30,
in welche eine Druckflüssigkeit eingespeist
wird. Wird über
die Hydraulikzuleitung 29 die Druckflüssigkeit zugeführt, so führt dies
zu einer Druckerhöhung
in der Druckkammer D2. Infolge dessen wird unter Beaufschlagung
der Stirnfläche
des Deckels 6 der Kolben 2 in Bewegung gesetzt.
Um eine Zurückverlagerung
des Kolbens 2 herbeizuführen,
wird der Druck über
die Hydraulikzuleitung 30 erhöht, wobei unter Beaufschlagung
der Angriffsfläche 31 der
Kolben 2 zurückverlagert
wird. Damit der nötige
Unterdruck innerhalb des Zylindergehäuses 1 nicht entweicht,
sind zwischen Druckkammerdeckel 3 und Kolben 2 Dichtungen 32 und
Abstreifer 33 vorgesehen. Die Druckkammern sind mittels
der Hülse 13 gegeneinander
abgedichtet.
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Ist
eine gewählte
Position des Kolbens 2 erreicht, können unter Zuführung einer
Druckflüssigkeit über die
Hydraulikzuleitung HZ beispielsweise mittels Druckerhöhung der
in der Hydraulikzuleitung HZ bevorrateten Druckflüssigkeit
die Klemmmittel K hydraulisch verlagert werden. Bei der ersten Ausführung des
Klemmmittels K wird auf die Hülse 13 innenseitig
ein Druck aufgebaut, so dass sie nach radial außen expandiert. D. h., sie
tritt mit ihrer eine Klemmfläche
bildenden Außenmantelfläche 14 gegen
die Innenwandung 34 des Zylindergehäuses 1. Die durch
die Expansion der Hülse 13 im
Klemmspalt 35 verdrängte
Druckflüssigkeit
kann in den Profilierungen 15 und 16 ausweichen
(vgl. insbesondere die Darstellung in 4). Der
Kolben 2 ist dann reibschlüssig im Zylinder fixiert.