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Die
Erfindung betrifft einen Verriegelungszylinder gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Derartige
Verriegelungszylinder sind Gegenstand von den Patenten
DE 103 56 597 B3 ,
DE 103 56 598 B3 ,
DE 103 56 596 B3 und
DE 10 2004 022 203
B3 der Schutzrechtsinhaberin. Bei dem hier vorliegenden
Schutzrecht handelt es sich um eine Weiterentwicklung der vorgenannten
Anmeldungsgegenstände,
so das der Einfachheit halber und zur Vermeidung von Wiederholungen
der Inhalt dieser vier Patente an dieser Stelle vollinhaltlich aufgenommen wird.
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Bei
bestimmten Einsatzfällen
von mechanisch verriegelbaren Verriegelungszylindern kann es erforderlich
sein, dass bei verriegelter Spindel der Kolben relativ zu dem Zylinder
in Einfahrrichtung oder in Ausfahrrichtung durch äußere Kräfte bewegt werden
muss. Beispielsweise kann es erwünscht sein,
dass bei einer Verriegelung nur auf Druck, d. h. bei einer mechanischen
Verriegelung des Kolbens relativ zu dem Zylinder in Einfahrrichtung,
dennoch der Kolben relativ zu dem Zylinder in Ausfahrrichtung herausgezogen
bzw. mit herausgezogen werden kann. Dies ist bei den vorerwähnten Verriegelungszylindern
nicht bzw. nicht ohne ein erhebliches Betriebsrisiko möglich.
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Ferner
ist es bei einem Einsatz der hydraulischen Elemente und Anschlusskonfigurationen,
wie insbesondere in dem vorerwähnten
Patent
DE 103 56 596
B3 beschrieben, in Verbindung mit bestimmten hydraulischen
Schalt- und Leitungselementen denkbar, dass es unter Last zu einer
Bewegung des Kolbens relativ zu dem Zylinder kommen kann, obwohl
die Spindel mechanisch verriegelt ist. Dies würde ebenfalls ein erhebliches
Betriebsrisiko bedeuten.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Verriegelungszylinder
zur Verfügung
zu stellen, der auch bei speziellen Anforderungen hinsichtlich Einsatz
und Funktion sowie bei einfacher und platzsparender Konstruktion
eine hohe Betriebssicherheit ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1, insbesondere dadurch
gelöst,
dass ein den relativ zu dem Zylinder bewegbaren Verriegelungskörper enthaltender
Sperrklinkenmechanismus vorgesehen ist, mittels dessen eine mechanische Blockierung
bzw. Verriegelung der Spindel in einer ersten Drehrichtung um ihre
Drehachse erreichbar ist, während
bzw. und wobei die Spindel in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung
um ihre Drehachse bewegbar ist bzw. bleibt, um eine Bewegung des
Kolbens längs
des Zylinders zu ermöglichen.
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In
konkreter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der relativ zu
dem Zylinder bewegbare Verriegelungskörper mithilfe der Federkraft
der Feder gegen eine den Gegenverriegelungskörper begrenzende und um die
Drehachse der Spindel umlaufende stufen- bzw. zahnförmige Steuerkante
angedrückt
ist, wobei der relativ zu dem Zylinder bewegbare Verriegelungskörper und
die Stufe bzw. der Zahn derart aufeinander abgestimmt gestaltet
sind, dass der relativ zu dem Zylinder bewegbare Verriegelungskörper bei
einer Drehung der Spindel in ihrer ersten Drehrichtung an der Stufe
bzw. an dem Zahn in seiner Verriegelungsstellung einrasten bzw.
anschlagen kann, um eine mechanische Verriegelung der Spindel zu bewirken
und wobei die Steuerkante bei einer Drehung der Spindel in ihrer
entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung, im Wesentlichen ungehindert
an dem relativ zu dem Zylinder beweglichen Verriegelungskörper entlang
laufen kann. Die Spindel ist also in dieser zweiten Drehrichtung
stets mechanisch entriegelt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Gegen-Verriegelungskörper, vorzugsweise
der mit der Spindel drehfest verbundene Verriegelungskörper, wenigstens eine
nach außen
offene Verriegelungsausnehmung aufweist, in die der mittels der
Federkraft der Feder beaufschlagte und relativ zu dem Zylinder bewegliche
Verriegelungskörper
eingreifen kann.
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Eine
besonders einfache, platzsparende und kostengünstige sowie betriebssichere
Konstruktion kann erreicht werden, wenn die Verriegelungsausnehmung
mit einer eine Steuerkante enthaltenden Auslaufschräge, beispielsweise
einer Rampe bzw. schiefen Ebene, für den relativ zu dem Zylinder
beweglichen Verriegelungskörper
gestaltet ist.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungsausnehmung in Umfangsrichtung
einen trapezförmigen
Querschnitt aufweist. Dadurch lässt sich
eine derartige Verriegelungsausnehmung besonders einfach und kostengünstig herstellen.
Eine besonders platzsparende Konstruktion in Verbindung mit vorteilhaften
Möglichkeiten
einer weiter verbesserten Betriebssicherheit kann dadurch erreicht
werden, dass die Verriegelungsausnehmung axial, also in Längsrichtung
des Zylinders, nach außen
offen gestaltet ist.
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Es
ist ferner zweckmäßig, wenn
die Verriegelungsausnehmung in einem lochscheibenförmigen Ansatz
versehen ist, der drehfest mit der Spindel verbunden ist.
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Die
Betriebssicherheit lässt
sich weiter erhöhen,
wenn mehrere Verriegelungsausnehmungen in Umfangsrichtung bezogen
auf die Drehachse der Spindel und beabstandet zueinander angeordnet sind.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens vier, vorzugsweise
wenigstens sechs Verriegelungsausnehmungen vorgesehen sind.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn der relativ zu dem Zylinder bewegliche
Verriegelungskörper
parallel zu der Drehachse der Spindel axial verschieblich an bzw.
in einem Kopf des Zylinders gelagert ist und in seiner Verriegelungsstellung
in eine axial nach außen
offene Verriegelungsausnehmung bzw. in mehrere axial nach außen offene
Verriegelungsausnehmungen eingreift.
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Eine
besonders platzsparende, kostengünstige
und betriebssichere Konstruktion kann erreicht werden, wenn der
relativ zu dem Zylinder bewegliche Verriegelungskörper als
Verriegelungsbolzen gestaltet ist. Der Verriegelungsbolzen kann
vorteilhaft als Zylinderbolzen, insbesondere als kreiszylindrischer Bolzen
gestaltet sein.
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Von
besonderem Vorteil ist es ferner, wenn mehrere, vorzugsweise zwei
relativ zu dem Zylinder bewegliche Verriegelungskörper als
separat bewegliche Verriegelungsbolzen gestaltet sind. Dadurch kann
ein Verklemmen oder Verkanten bei der Verriegelung vermieden werden.
Derartige Verriegelungsbolzen sind einfach und kostengünstig herstellbar und
beanspruchen nur einen minimalen Einbau- und Schaltraum, so dass der gewonnene
Platz vorteilhaft für
andere Elemente und/oder Aufgaben genutzt werden kann oder ein insgesamt
kleinerer und leichterer Verriegelungszylinder bereitgestellt werden
kann. Es werden außerdem
nur vergleichsweise kleine Ver- und Entriegelungskräfte benötigt. Dadurch
kann der Verriegelungszylinder im Bereich der Verriegelungseinheit
insgesamt platzsparender bzw. leichter ausgeführt werden. Auch lassen sich
durch die vorgenannten Maßnahmen
deutlich reduzierte Ver- bzw. Entriegelungszeiten erreichen. Schließlich werden bei
einem Einsatz von separat beweglichen Verriegelungsbolzen keine
umlaufenden Dichtungen zwischen diesen und der Zylinderwand benötigt. Auf
diese Weise kann also ein Verriegelungszylinder bereitgestellt werden,
der bei einfacher und platzsparender Verriegelungskonstruktion eine
hohe Betriebssicherheit ermöglicht
und einen guten Wirkungsgrad aufweist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass mehrere,
vorzugsweise zwei relativ zu dem Zylinder bewegliche Verriegelungskörper separat
und unabhängig
voneinander beweglich sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der relativ
zu dem Zylinder bewegbare Verriegelungskörper mithilfe eines fluiden
Arbeitsmittels entgegen der Federkraft der Feder von seiner Verriegelungsstellung
in eine Entriegelungsstellung überführbar ist,
in welcher die Spindel um ihre Drehachse drehbar ist. Auf diese Weise
können
also die relativ zu dem Zylinder beweglichen Verriegelungskörper und
damit auch die Spindel hydraulisch entriegelt werden, so dass bei
einer Beaufschlagung des Kolbens mit fluidem Druckmittel, der Kolben
unter gleichzeitiger Drehung der Spindel relativ zu dem Zylinder
bewegt werden kann.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Längs-Querschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Verriegelungszylinder;
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
des Querschnitts gemäß 1 im
Bereich des dort rechts dargestellten Verriegelungsbolzens;
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3 eine
Teil-Ansicht auf den drehfest mit der Spindel verbundenen und lochscheibenförmig ausgestalteten
Ansatz, insbesondere zur Verdeutlichung der Zahl, Anordnung und
Ausgestaltung der Verriegelungsausnehmungen;
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4 einen
Querschnitt in einer Abwicklung entlang der Schnittlinie A–B in 3 zur
Verdeutlichung der Querschnittsgeometrie der Verriegelungsausnehmungen;
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5 einen
hydraulischen Schaltplan gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung;
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6 eine
der Ansicht in 3 entsprechende Ansicht des
die Verriegelungsausnehmungen aufweisenden Lochscheibenteils.
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Der
in 1 gezeigte Verriegelungszylinder 20 umfasst
einen Zylinder 21 und einen darin längs verschieblich gelagerten
Kolben 22. Der Kolben 22 ist gegenüber der
Zylinderinnenwand durch eine Ringdichtung 68 abgedichtet
und ist auf seinen in Richtung der Längsachse 29 des Zylinders 21 voneinander
weg weisenden Seiten 44, 46 durch ein fluides
Druckmittel, vorzugsweise Öl,
beaufschlagbar, um eine druckmittelunterstützte Bewegung des Kolbens 22 in
einer auch als zweite Richtung oder Entriegelungsrichtung bezeichneten
Einfahrrichtung 27 oder in einer auch als erste Richtung
bezeichneten Ausfahrrichtung 28 zu ermöglichen.
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Der
Kolben 22 ist fest mit einer Kolbenstange 23 verbunden,
die sich ausgehend von seiner Stirnseite 44 koaxial zur Zylinderlängsachse 29 erstreckt. Der
Zylinder 20 ist an seiner dem freien Ende 67 der Spindel 35 zugeordneten
Seite durch einen die Kolbenstange 23 aufnehmenden Deckel 30 abgeschlossen.
Auf seiner anderen Seite ist der Zylinder 21 fest mit einem
stufenförmigen
Ansatz 66 verbunden. Dieser ist wiederum durch einen den
Zylinderboden 53 bildenden Deckel bzw. Kopf 31 abgeschlossen.
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Der
Kolben 22 bildet einen Ansatz 32, der drehfest
mit der Kolbenstange 23 verbunden ist. Der Kolben 22 ist
als ein rohrförmiger
Hohlkörper
gestaltet und weist ein auch als Kolbengewinde bezeichnetes Innengewinde 34 auf.
Dieses steht im Eingriff mit einem auch als Spindelgewinde bezeichneten
Außengewinde 36 einer
Spindel 35, auf welcher der Kolben 22 geführt ist.
Das Innengewinde 34 des Kolbens 22 und das Außengewinde 36 der
Spindel 35 sind vorzugsweise als achtgängige Trapez-Steilgewinde gestaltet,
die zusammen ein nicht selbsthemmendes Gewinde 37 ausbilden,
das hier rechtsgängig
gestaltet ist.
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Zur
Befestigung des Verriegelungzylinders 20 weist die Kolbenstange 23 an
ihrem freien Ende ein hier mit einer Öse gestaltetes Befestigungselement 25 auf,
und ein entsprechend gestaltetes Befestigungselement 26 ist
gegenüberliegend
an dem Kopf 31 des Zylinders 21 befestigt.
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Das
Druckmittel ist über
die Kanäle 48 und 49 auf
beiden Seiten 44 und 46 des Kolbens 22 in eine
erste Arbeitskammer 45 und in eine zweite Arbeitskammer 33 zuführbar, um
eine Bewegung des Kolbens 22 längs des Zylinders 21 in
Einfahrrichtung 27 oder in Ausfahrrichtung 28 erreichen
zu können. Dabei
ist die erste Arbeitskammer 45 gegenüber der zweiten Arbeitskammer 33 über die
Ringdichtung 68 des Kolbens 22 abgedichtet.
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Im
Bereich des von dem freien Ende 67 der Spindel 35 weg
weisenden Endes 77 der Spindel 35 ist diese drehfest
mit einem flanschförmigen
Ansatz 65 verbunden. Dieser weist im Bereich seines zylinderbodenseitigen
Endes einen sich quer bzw. rechtwinklig zu der Drehachse 43 der
Spindel 35 erstreckenden, hier ringförmigen Wandteil 79 auf,
der als Lochscheibenteil 141 gestaltet ist. Dieser ist
auf der zu dem freien Ende 67 der Spindel 35 hinweisenden Seite
durch ein erstes Axiallager 120, hier in Form eines ersten
Ringlagers 127, das hier als Nadellager 138 ausgebildet
ist, an einer Stütz-
und Anlagestufe des Zylinderansatzes 66 gelagert. Dieses
als Wälzlager 137 gestaltete
Ringlager 127 dient dazu, die in der Ausfahrrichtung 28 auf
die Spindel 35 wirkenden Axialkräfte aufzunehmen. Um auch die
in der Einfahrrichtung 27 entgegengesetzt zu der Ausfahrrichtung 28 auf
die Spindel 35 wirkenden Axialkräfte aufnehmen zu können, sind
zwei Maßnahmen
getroffen:
Zur Aufnahme der während eines normalen Betriebs des
Verriegelungszylinders 20 in der ersten Richtung 28 auf
die Spindel 35 wirkenden Betriebs-Axialkräfte, ist
ein zweites Axiallager 121 in Form eines zweiten Ringlagers 130 vorgesehen,
das an dem kopfseitigen Ende 77 der Spindel 35 angeordnet
ist. Dieses Axiallager 121 ist ebenfalls als ein Wälzlager 122 in
Form eines Nadellagers 123 gestaltet. Es ist auf einem
koaxial zur Drehachse 43 der Spindel 35 fest mit
der Spindel 35 verbundenen Stützkörper 124 in Form eines
Zylinderbolzens 125 aufgenommen, der sich in Richtung des
Zylinderbodens bzw. Kopfes 31 des Zylinders 21 erstreckt
und der koaxial zur Drehachse 43 Spindel 35 angeordnet
ist.
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An
das Nadellager 123 schließt sich in Einfahrrichtung 27 ein
Tellerfederpaket 135 an, das aus mehreren Tellerfedern 134, 136 besteht.
Dabei sind die Tellerfedern 134 und die Tellerfedern 136 jeweils abwechselnd
nacheinander vorzugsweise derart angeordnet, dass jeweils der Federweg
jeder Tellerfeder 134, 136 für eine federnde Lagerung der
Spindel 35 zur Verfügung
steht. Die Tellerfedern 134, 136 sind hinsichtlich
ihrer Federkennlinien und Anordnung derart gewählt, dass im regulären Fahrbetrieb, wenn
der Kolben 22 in Einfahrrichtung 27 bewegt wird,
die dabei über
das nicht selbsthemmende Gewinde 37 und die Spindel 35 übertragenen
dynamischen resultierenden Kräfte
aufgefangen, d. h. kompensiert werden, so dass der Stützkörper 124 stets von
dem Kopf 31 des Zylinderbodens des Zylinders 21 abgehoben
ist.
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Wenn
der Kolben 22 in entgegengesetzter Richtung, d. h. in Ausfahrrichtung 28 ausgefahren wird,
wirkt dabei auf die Spindel 35 eine resultierende Axialkraft
in der Ausfahrrichtung 28, so dass auch bei dieser Kolbenbewegung
der Stützkörper 124 stets von
dem Kopf 31 abgehoben ist.
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Nichts
anderes gilt im Falle eines Haltens des Kolbens 22 in einer
gewünschten
Hubstellung. Denn dann wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird,
der Kolben 22 von Druckmittel, das sich in den beiden Arbeitskammern 33 und 45 sowie
mit diesen fluidverbundenen Kanälen 49 und 48 befindet, „eingespannt" gehalten, so dass
selbst unter zulässigen
hohen statischen Lasten, die von dem Verriegelungszylinder 20 gehalten
bzw. bewegt werden sollen, der Stützkörper 124 stets vom
Kopf 31 des Zylinders 21 abgehoben ist. In diesem
Fall werden also die mithilfe des Verriegelungszylinders 20 zu
haltende statische Last und die diesbezüglich auf die Spindel 35 übertragenen
Axialkräfte
im Wesentlichen über
den Kolben 22 und das diesen beaufschlagende Druckmittel
und über
die benachbarten Zylinderwandungen aufgenommen.
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Wenn
jedoch ein Schadenfall auftritt, also z. B. eine Leckage oder ein
Bruch im Bereich einer Druckmittelleitung auftritt, können in
der Einfahrrichtung 27 wirkende Überlast-Axialkräfte auftreten,
die von dem kleinen Nadellager 123 nicht mehr ohne Zerstörung aufgenommen
werden können.
Denn dieses zweite Nadellager 123 weist eine gegenüber der Tragfähigkeit
bzw. dem tragenden Durchmesser des ersten Nadellagers 138 kleinere
Tragfähigkeit
bzw. einen kleineren tragenden Durchmesser auf, um den Anforderungen
an eine möglichst
platzsparende Konstruktion des Verriegelungszylinders 20 im
Verriegelungs- und Lagerbereich zu genügen. Dem tragen die Tellerfedern 134 und 136 Rechnung,
so dass bei Einwirkung der Überlast-Axialkräfte eine
Verschiebung der Spindel 35 in Einfahrrichtung 27 unter gleichzeitigem
Zusammendrücken
der Tellerfedern 134, 136 auftritt, bis der Stützkörper 124 mit
der an seinem freien Ende vorhandenen Stützfläche 129 auf der gegenüberliegenden
Stützfläche 131 des
Kopfes 31 des Zylinders anliegt. Der Stützkörper 124 stützt sich
also dann dort ab, so dass die wirkenden Überlast-Axialkräfte dann
von der Spindel 35 über
den Stützkörper 124 auf
den Kopf 131 des Zylinders 21 übergeleitet werden, ohne dass
das Nadellager 123 beschädigt würde.
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Durch
die Anordnung und die gewählten
Federkennlinien der Tellerfedern 134, 136 ist
also eine bestimmte Kraft vorgegeben, die einer bestimmten Grenz-Axialkraft
entspricht, bei deren Unterschreiten der Stützkörper 124 abgehoben
ist und bei deren Erreichen bzw. Überschreiten eine Verschiebung
der Spindel 35 zusammen mit dem Stützkörper 124 in Einfahrrichtung 27 auftritt,
bis der Stützkörper 124 an dem
Kopf 31 des Zylinders 21 anliegt.
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Der
flanschförmige
Ansatz 65 ist an dem sich quer zur Drehachse 43 der
Spindel 35 erstreckenden Wandteil 79 bzw. Lochscheibenteil 141 mit
hier insgesamt sechs Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 versehen.
Die Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 sind
in jeweils gleichen Winkelabständen
zueinander auf einem gedachten Umfangskreis 78 derart angeordnet,
dass jeweils zwei Verriegelungsausnehmungen diametral zueinander
angeordnet sind.
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Die
genaue Gestaltung und Anordnung der Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 ist
insbesondere in den 3 und 4 gezeigt.
Die Verriegelungsausnehmungen 38; 38.1 bis 38.3 sind
an dem von dem freien Ende 67 der Spindel 35 weg
weisenden Ende des mit der Spindel drehfest verbundenen und mit
einem Lochscheibenteil 141 gestalteten Ansatzes 65 vorgesehen.
Jede Verriegelungsausnehmung 38.1 bis 38.6 weist
in der in 4 gezeigten Schnittebene einen
trapezförmigen
Querschnitt 139 auf. Dabei ist jede Verriegelungsausnehmung 38; 38.1 bis 38.6 in
Einfahrrichtung 27 zum Zylinderboden 53 hin axial
nach außen
offen gestaltet und ist seitlich begrenzt durch einen mit einer
Kreisfläche 125 gebildeten
Ausnehmungsgrund, die hier normal zu der Drehachse 43 der
Spindel 35 angeordnet ist.
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Ausgehend
von diesem, mit einer Kreisfläche 125 gebildeten
Ausnehmungsgrund wird jede Verriegelungsausnehmung 38; 38.3 bis 38.6 einerseits
durch eine etwa senkrecht zu der Kreisfläche 125 axial nach
außen
verlaufende Wandung unter Ausbildung einer Stufe 61 begrenzt
und andererseits geht der Ausnehmungsgrund in eine als schiefe Ebene
bzw. Rampe gebildete Auslaufschräge 81 über. Dadurch
nimmt die Tiefe der Verriegelungsausnehmungen 38 ausgehend
von ihrem Ausnehmungsgrund dort kontinuierlich bis auf Null ab.
Durch diese Form und Anordnung der in Umfangsrichtung in gleichen
Winkelabständen
zueinander angeordneten Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 ist
eine stufen- bzw. zahnförmige
Steuerkante 78 ausgebildet, die in der Ansicht gemäß 3 durch
einen strichpunktierten Kreis gekennzeichnet ist, der konzentrisch
zu der Drehachse 43 der Spindel 35 angeordnet
ist. Ein Teil dieser Steuerkante 78 ist in dem Querschnitt
gemäß 4 gut
erkennbar.
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Jede
Verriegelungsausnehmung 38; 38.1 bis 38.6 ist
mit sich konisch nach innen verjüngenden Wandteilen 70 gestaltet
und dient zur Aufnahme von sich nach außen konisch verjüngenden
Wandteilen 72 von Verriegelungsbolzen 40; 40.1, 40.2.
Dabei ist das die konisch verjüngenden
Wandteile 72 aufweisende freie Ende 57 der jeweiligen
Verriegelungsbolzen 40 vorzugsweise derart auf die Verriegelungsausnehmungen 38 im
Bereich ihrer sich konisch verjüngenden
Wandteile 70 abgestimmt gestaltet, dass ein Durchströmspalt 71 für das Druckmittel
ausgebildet ist. Dieser Durchströmspalt 71 steht
in Fluidverbindung mit einem Spalt 91, der im Bereich der
radialen Ränder
sowohl des flanschförmigen
Ansatzes 65 als auch des diesem gegenüber liegenden Teils des Kopfes 31 des
Zylinders 21 angeordnet ist. Dieser Spalt 91 steht
in Fluidverbindung mit einem Schaltkanal 47, der wiederum
in Fluidverbindung mit Kanälen 48 und 49 bringbar
ist, über
die der Kolben 22 auf seinen jeweiligen Seiten 44 und 46 mit
Druckmittel beaufschlagbar ist.
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Die
Verriegelungsbolzen 40 sind im Bereich ihrer freien Enden 57 querschnittlich
geschlossen gestaltet. Jeder Verriegelungsbolzen 40 ist
als ein vorzugsweise langgestreckter Zylinderbolzen 69 rotationssymmetrisch
zu seiner Längsachse 74 gestaltet. Jeder
Verriegelungsbolzen 40 weist eine kreiszylindrische Außenkontur 50 und
eine kreiszylindrische Innenkontur auf, ist also als ein Rotations-Hohlkörper gestaltet.
Jeder Verriegelungsbolzen 40 weist außerdem eine kreiszylindrische
Ausnehmung 92 auf, die mit parallel zu der Längsachse 74 des
jeweiligen Verriegelungsbolzens 40 begrenzenden Wandteilen
gestaltet ist und die zu dem dem Kopf 31 des Zylinders 21 gegenüber liegenden
Ende 56 nach außen
offen ist. Diese Ausnehmung 92 dient zur Aufnahme und seitlichen
Abstützung
einer als Druckfeder gestalteten Feder 39. Diese ist im
montierten Zustand mit einem Federabschnitt 93 in der Ausnehmung 92 aufgenommen.
Dabei stützt
sich die Feder 39 mit einem ihrer Enden 95 an
einer Innenfläche 94 einer
sich radial nach innen erstreckenden Stütz- und Anlagefläche 60 des
Verriegelungsbolzens 40 ab. Das andere Ende 96 der
Feder 39 stützt
sich an einer Innenfläche einer
entsprechenden Stütz-
und Anlagestufe 76 des Kopfes 31 des Zylinders 21 ab.
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In
einem axialen Abstand von der Innenfläche der Stütz- und Anlagestufe 76 und
in Ausfahrrichtung 28 versetzt, ist eine sich radial nach
außen
erstreckende Anschlag- und Gegendichtfläche 98 für den Verriegelungsbolzen 40 vorgesehen,
die senkrecht zu den die Lagerausnehmung 75 begrenzenden
Wandteilen angeordnet ist. Jeder Verriege lungsbolzen 40 weist
an seinem kopf- bzw. federseitigen Ende 59 eine Ring-Stirnkante 99 auf,
die mit einer umlaufenden Ring-Dichtfläche 97 gestaltet ist
und die in Entriegelungsrichtung 27 des jeweiligen Verriegelungsbolzens 40 weist.
Diese Ring-Dichtfläche 97 liegt
abdichtend an der ebenfalls umlaufenden Anschlag- und Gegendichtfläche 98 des
Kopfes 31 des Zylinders 21 an, wenn der jeweilige
Verriegelungsbolzen 40 nach einer Beaufschlagung mit den
durch das Druckmittel in Entriegelungsrichtung 27 ausgeübten Druckkräften in
seine Entriegelungsstellung überführt worden
ist. Unter den dann wirksamen Druckkräften wird dort eine Abdichtung
erreicht, so dass keine Leckage von Druckmittel entlang den Außenflächen des
jeweiligen Verriegelungsbolzens 40 auftritt. Außerdem begrenzt
die Anschlag- und Abdichtgegenfläche 96 vorteilhaft
den jeweiligen Entriegelungshub der Verriegelungsbolzen 40.
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Jeder
Verriegelungsbolzen 40 ist mit geringem Spiel in der eine
zylindrische Innenkontur 98 aufweisenden Bohrung bzw. Lagerausnehmung 75 parallel
zur Drehachse 43 der Spindel 35 verschieblich
gelagert, kann also ausgehend von der in den 1 und 2 gezeigten
Verriegelungsstellung 41 mithilfe des Druckmittels in Ausfahr-
bzw. Entriegelungsrichtung 28 entgegen den Federkräften der
Feder 39 in seine Entriegelungsstellung verschoben werden,
bzw. kann umgekehrt nach Druckentlastung im Bereich seines freien
Verriegelungsendes 57 von seiner Entriegelungsstellung
automatisch, d. h. durch die von der jeweiligen Feder 39 auf
den jeweiligen Verriegelungsbolzen 40 ausgeübten Rückstell-Federkräfte, wieder
in seine Verriegelungsstellung 41 überführt werden. Die Lagerausnehmung 75 weist also
einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser
des Verriegelungsbolzens 40.
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Der
Verriegelungsbolzen 40 weist an seinem freien Ende 57 eine
senkrecht zu seiner Längsachse 74 angeordnete
Wirkfläche 58 auf,
an der das fluide Druckmittel angreifen kann, um den Verriegelungsbolzen 40 ausgehend
von der in 2 gezeigten Verriegelungsstellung 41 in
eine Entriegelungsstellung zu überführen, in
welche er außer
Eingriff mit den Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 steht,
also eine Drehung der Spindel 35 in ihre erste Drehrichtung 51 nicht
mehr blockiert. Bei einer Bewegung der Verriegelungsbolzen 40 von
ihrer Entriegelungsstellung in ihre Verriegelungsstellung 41 wird das
sich in den zugeordneten Verriegelungsausnehmungen 38 befindliche Öl über den
Schaltkanal 47 in den Rücklaufkanal 87 verdrängt.
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In
den 5 ist ein hydraulischer Schaltplan veranschaulicht,
wobei besonders vorteilhafte Steuerungsmittel und -wege verwendet
werden. Es ist ein als Lasthalte-Senkbrems-Mittel 150 bezeichnetes Lasthalte-Senkbrems-Ventil
vorgesehen, das bewirkt, dass bei Beaufschlagung des Kolbens 22 auf seiner
zweiten Seite 44 mit dem in der zweiten Arbeitskammer 45 befindlichen
Druckmittel unter Ausbildung eines Arbeitsdruckes, der eine Verschiebung des
Kolbens 22 in eine auch als zweite Richtung 27 bezeichnete
Einfahrrichtung bewirkt, gleichzeitig in der ersten Arbeitskammer 33 an
der ersten Seite 46 des Kolbens 22 ein durch das
in der ersten Arbeitskammer 33 befindliche Druckmittel
ausgeübter
Gegendruck wirkt. Dieser Gegendruck ist kleiner ist als der Arbeitsdruck
in der zweiten Arbeitskammer 45, so dass ein unkontrolliertes
Voreilen des Kolbens 22 in die zweite Richtung 27 vermieden
wird. Bei einer gewollten Druckentlastung am Rücklaufkanal 87 zum Zwecke
eines Haltens des Kolbens 22 in einer gewünschten
Hubstellung, sperrt das Lasthalte-Senkbrems-Mittel 150 einen Rückfluss
des Druckmittels aus der Arbeitskammer 33, so dass der
Kolben 22 durch das in der Arbeitskammer 33 befindliche Druckmittel
in der gewünschten
Hubstellung sicher gehalten ist.
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Das
Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 weist einen Einlass 153,
einen Auslass 154 und einen Steueranschluss 155 für das Druckmittel
auf, wobei der Einlass 153 mit der ersten Arbeitskammer 33 über den
Kanal 49 fluidverbunden ist. Der Steueranschluss 155 des
Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 ist mit dem Rücklaufkanal 87 fluidverbunden.
Mit dem Einlass 153 und dem Auslass 154 des Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 ist
ein Rückströmsperrmittel 156 fluidverbunden,
das eine Strömung
des Druckmittels von dem Auslass 154 zu dem Einlass 153 zulässt, aber
in entgegengesetzter Richtung sperrt.
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Von
dem mit dem Auslass 154 des Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 verbundenen
Vorlaufkanal 86 zweigt ein in den Kanal 55 mündender
Kanal ab, in dem ein in diese Richtung sperrendes Rückschlagventil 82 angeordnet
ist. Von dem mit dem Schaltkanal 47, dem Kanal 48 und
dem Schaltkanal 88 fluidverbundenen Rücklaufkanal 87 zweigt
ein ebenfalls in den Kanal 55 mündender Kanal ab, in dem ebenfalls
ein in diese Richtung sperrendes Rückschlagventil 83 angeordnet
ist.
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Der
in den Figuren gezeigte Verriegelungszylinder 20 ist auf
eine Verriegelung unter Druck ausgelegt. Dies bedeutet, dass der
Verriegelungszylinder 20 zum Bewegen bzw. Anheben einer
nicht näher in
den Figuren gezeigten Last in Ausfahrrichtung 27 eingesetzt
wird. Dabei wirken durch die zu bewegende bzw. anzuhebende Last
auf die Kolbenstange 23 entgegen der Ausfahrrichtung 28 wirkende
Druckkräfte.
Soll die Kolbenstange 23 in irgendeiner beliebigen Hub-
bzw. Ausfahrstellung unter Last in einer bestimmten Position gehalten
werden, ist die Kolbenstange 23 mit ihrem Kolben 22 in
der gewünschten Hub-
bzw. Ausfahrstellung durch das Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 in
einer stabilen Position relativ zu dem Zylinder 21 hydraulisch
gesichert gehalten.
-
Zusätzlich zu
der hydraulischen Sicherung mithilfe des Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 ist
eine mechanische Sicherung des Verriegelungszylinders 20 über die
Verriegelungseinheit 56 möglich. Diese zusätzliche
mechanische Sicherung greift insbesondere dann, wenn eine Leckage
oder ein Versagen oder ein ähnlicher
Schaden an dem hydraulischen System auftritt. Denn dann greifen
die Verriegelungsbolzen 40 in die Verriegelungsausnehmungen 38 ein und
bei der besagten Beanspruchung auf Druck in Richtung der Einfahrrichtung 27 bedeutet
dies, dass bedingt durch die Zwangskopplung zwischen dem Kolben 22 und
der Spindel 35 über
das nicht selbsthemmende, hier rechtsgängige Gewinde 37,
die Spindel 35 zu einer Rechtsdrehung in Drehrichtung 51 veranlaßt wird.
Sollten also die Verriegelungsbolzen 40.1, 40.2 in
der aktuellen Hub- bzw. Ausfahrstellung bedingt durch die Federkraft
der Feder 39 noch nicht in jeweils eine der Verriegelungsausnehmungen 38 hineinragen
und dort jeweils an den Stufen 61 anschlagen, wird die
Spindel 35 in Drehrichtung 51 noch geringfügig weiter
gedreht, bis die Verriegelungsbolzen 40.1, 40.2 in
den jeweiligen Verriegelungsausnehmungen 38 an den Stufen 61 anschlagen.
Auf diese Weise wird also eine unidirektionale Arretierung bzw.
Blockierung der Spindel 35 und damit des Kolbens 22 in
der gegebenen Hub- bzw. Ausfahrstellung erreicht. Diese Eingriffs-
bzw. Blockierstellung der Zylinderbolzen 40 wird insbesondere
in dem Moment erreicht, in dem eine ungewollte, sich in dem Kanal 49 und
damit auch in dem Schaltkanal 47 auswirkende Druckentlastung
auftritt. Denn dann wird der jeweilige Verriegelungsbolzen 40 durch
die mechanische Kraft der Druckfedern 39 gegen den sich
drehenden flanschförmigen
Ansatz 65 gedrückt, bis
der jeweilige Verriegelungsbolzen 40 in der nächstmöglichen
Verriegelungsausnehmung 38 an deren Stufe 61 einrastet
und dadurch die weitere Drehbewegung der Spindel, hier in die Drehrichtung 51 blockiert.
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Bei
einer Drehung der Spindel 35 in ihre zweite Drehrichtung 52 dreht
sich der drehfest mit der Spindel 35 verbundene und die
Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 aufweisende
Ansatz 65 in gleicher Drehrichtung 52 mit, so
dass auch die Steuerkante 78 eine entsprechende Drehung
erfährt.
Die Steuerkante 78 wandert also in Drehrichtung 52 an den
zylinderortsfesten, jedoch in Axialrichtung parallel zu der Spindeldrehachse 43 beweglichen
Verriegelungsbolzen 40 entlang. Dadurch vollziehen die Verriegelungsbolzen 40 im
Zuge der Drehung in Drehrichtung 52 eine axiale Hin- und
Herbewegung, während
sie durch die Federkraft ihrer Federn 39 an der Steuerkante 78 angedrückt gehalten
werden.
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Im
Unterschied dazu, d. h. wenn die Spindel 35 mit einer Kraft
beaufschlagt wird, welche eine Drehung der Spindel 35 in
ihre entgegengesetzte, erste Drehrichtung 51 induziert
wird, kann sich der mit dem Lochscheibenteil 141 versehene
Ansatz 65 und damit die Spindel 35 nur so lange
in ihrer ersten Drehrichtung 51 drehen, bis die sich leicht
konisch verjüngenden
Wandteile 72 an dem jeweiligen freien Ende 57 des
jeweiligen Verriegelungsbolzens 40 an den jeweiligen Stufen 61 der
zugeordneten Verriegelungsausnehmungen 38 anschlagen, wodurch
ein Verriegeln bzw. Blockieren der Spindel 35 in der besagten Drehrichtung 51 erreicht
wird.
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Durch
die vorbeschriebenen konstruktiven Maßnahmen ist also eine Art Sperrklinkenmechanismus 54 realisiert,
mittels dessen eine mechanische Blockierung der Spindel 35 in
einer ersten Drehrichtung 51 um ihre Drehachse 43 erreichbar
ist, während
die Spindel 35 in ihrer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 52 um
ihre Drehachse 43 im Wesentlichen frei bewegbar ist bzw.
bleibt, insbesondere um eine Bewegung des Kolbens 22 längs des
Zylinders 21, hier in Ausfahrrichtung 28, zu ermöglichen.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht nur bei auf Druck verriegelnden
Verriegelungszylindern einsetzbar ist, sondern selbstverständlich auch
bei auf Zug verriegelnden Verriegelungszylindern. Dann jedoch würde das
Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 nicht
dem Vorlaufkanal 86 zugeordnet sein, wie in 5 gezeigt,
sondern es würde
dem Rücklaufkanal 87 zugeordnet.
In einem derartigen Fall wäre
also der Auslass 154 des Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 mit
dem Rücklaufkanal 87 fluidverbunden
und der Einlass 153 des Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 wäre mit dem
in die zweite Arbeitskammer 45 mündenden Kanal 48 fluidverbunden.
Schließlich
würde dann
noch der Schaltkanal 47 nicht in den in die zweite Arbeitskammer 45 mündenden
Kanal 48 münden, sondern
der Schaltkanal 47 in den in die erste Arbeitskammer 33 mündenden
Kanal 49. Die übrige Konstruktion
könnte
unverändert
bleiben.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des Verriegelungszylinders 20 unter
Verwendung der in 5 gezeigten Schaltung beschrieben:
Um
beispielsweise eine Bewegung des Kolbens 22 und damit der
Kolbenstange 23 relativ zu dem Zylinder 22 in
der Ausfahrrichtung 28 zu erreichen, wird der hier mit
Vorlaufkanal 86 bezeichnete Kanal mit Druckmittel beaufschlagt,
d. h. es wird mithilfe einer in den Figuren nicht näher gezeigten
Pumpe ein Druckmittel durch den Vorlaufkanal 86 zugeführt.
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Das
Druckmittel kann dann von dem Kanal 86 über die in diese Richtung durchgängige Rückströmsperre 173 in
den Kanal 49 fließen,
der wiederum in die erste Arbeitskammer 33 einmündet. Dadurch
wird der Kolben 22 auf seiner zweiten Seite 46 mit
Druck beaufschlagt, so dass eine Kraft in Ausfahrrichtung 28 auf
den Kolben 22 wirkt. Bedingt durch die Zwangskopplung des
Kolbens 22 mit der Spindel 35 über das nicht selbsthemmende,
hier rechtsgängige
Gewinde 37, wirkt gleichzeitig auf die Spindel 35 eine
Kraft, die eine Drehung der Spindel nach links, d. h. in ihre zweite
Drehrichtung 52 induziert. Diese Drehung der Spindel 35 in
ihre zweite Drehrichtung 52 ist im Wesentlichen ungehindert möglich, weil
bei einer Drehung in dieser Drehrichtung 52 die Verriegelungsbolzen 40.1, 40.2 entgegen den
Federkräften
ihrer Federn 39 aufgrund der Auslaufschrägen 81 der
Verriegelungsausnehmungen 38.1 bis 38.6 jeweils
aus diesen Verriegelungsausnehmungen 38 herausgedrückt werden
können.
Dies wird also insbesondere durch die spezielle Gestaltung des hier
als Lochscheibenteil 141 ausgebildeten Ansatzes 65 mit
der an den Verriegelungsbolzen 40.1 und 40.2 umlaufenden
Steuerkante 78 ermöglicht.
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Im
Zuge der Bewegung des Kolbens 22 in seine Ausfahrrichtung 28 vollziehen
also die Verriegelungsbolzen 40 mehrfach eine Hin- und
Herbewegung parallel zu der Längsachse 29 des
Zylinders bzw. parallel zu der Drehachse 43 der Spindel 35, wobei
sie jeweils mit ihren freien Enden 57 zugeordneten Anlageflächen an
der umlaufenden Steuerkante 78 des Lochscheibenteils 141 durch
die Federkräfte
der Federn 39 angedrückt
gehalten werden bzw. sind.
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Um
andererseits eine Bewegung des Kolbens 22 und damit der
Kolbenstange 23 relativ zu dem Zylinder 22 in
der Einfahrrichtung 27 zu erreichen, wird der hier mit
Rücklaufkanal 87 bezeichnete Kanal
mit Druckmittel beaufschlagt, d. h. es wird mithilfe der in den
Figuren nicht näher
gezeigten Pumpe durch den Rücklaufkanal 87 ein
Druckmittel zugeführt.
Dadurch steigt der Druck in den nachgeordneten Kanälen, d.
h. in dem Schaltkanal 88 für das Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150,
in dem Schaltkanal 47 zur hydraulischen Betätigung der
Verriegelungsbolzen 40 sowie in dem in die zweite Arbeitskammer 45 mündenden
Kanal 48 an.
-
Das
Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 ist federdruckbeaufschlagt
derart eingestellt, dass dieses erst ab einem bestimmten Druck öffnet, ab
dem also das Druckmittel von dem Einlass 153 zu dem Auslass 154 des
Lasthalte-Senkbrems-Ventils 150 strömen kann.
Dies bedeutet, dass ein Druckanstieg an dem Rücklaufkanal 87 zunächst bewirkt,
dass Druckmittel über
den Schaltkanal 47 in die Verriegelungsausnehmungen 38 strömt, wodurch
die etwaig darin eingreifenden Verriegelungsbolzen 40 in
Ausfahrrichtung 28 gegen die Federkräfte der Feder 39 zurückgedrückt werden,
so dass also die Spindel 35 zunächst entriegelt wird.
-
Im
Zuge des in dem Rücklaufkanal 87 weiter ansteigenden
Druckes öffnet
das Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150, wodurch eine Bewegung
des Kolbens 22 in Einfahrrichtung 27 ermöglicht wird,
weil das sich in der ersten Arbeitskammer 33 befindliche Arbeitsmedium
dann über
den Kanal 49 durch das Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 hindurch
in den Vorlaufkanal 86 strömen kann. Durch den vermittels
dem Lasthalte-Senkbrems-Ventil 150 stets wirkenden Gegendruck
wird ein Voreilen des Kolbens 22 in Einfahrrichtung 27 mit
Sicherheit vermieden.
-
- 20
- Verriegelungszylinder
- 21
- Zylinder
- 22
- Kolben
- 23
- Kolbenstange
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Befestigungselement
- 26
- Befestigungselement
- 27
- Einfahrrichtung
(zweite Richtung, Entriegelungsrichtung)
- 28
- Ausfahrrichtung
(erste Richtung)
- 29
- Längsachse
von 21
- 30
- Deckel
- 31
- Kopf
(Deckel)
- 32
- Ansatz
- 33
- erste
Arbeitskammer
- 34
- Innengewinde
(Kolbengewinde)
- 35
- Spindel
- 36
- Außengewinde
(Spindelgewinde)
- 37
- nicht
selbsthemmendes Gewinde
- 38
- Verriegelungsausnehmung
- 38.1
bis 38.6
- Verriegelungsausnehmung
- 39
- Feder
- 40
- Verriegelungsbolzen
- 40.1
- Verriegelungsbolzen
- 40.2
- Verriegelungsbolzen
- 41
- Verriegelungsstellung
- 42
- Verriegelungskörper
- 42.1
- Verriegelungskörper
- 42.2
- Verriegelungskörper
- 43
- Drehachse
von 35
- 44
- erste
Seite von 22
- 45
- zweite
Arbeitskammer
- 46
- zweite
Seite von 22
- 47
- Schaltkanal
- 48
- Kanal
- 49
- Kanal
- 50
- Außenkontur
von 40
- 51
- erste
Drehrichtung
- 52
- zweite
Drehrichtung
- 53
- Zylinderboden
- 54
- Sperrklinkenmechanismus
- 55
- Kanal
- 56
- Verriegelungseinheit
- 57
- freies
Ende von 40
- 58
- Wirkfläche
- 59
- federseitiges
Ende von 40
- 60
- Stütz- und
Anlagefläche
- 61
- Stufe
- 62
- Außendurchmesser
von 39
- 63
- Ringdichtung
- 64
- Ringdichtung
- 65
- Ansatz
- 66
- Ansatz
- 67
- freies
Ende von 35
- 68
- Ringdichtung
- 69
- Zylinderbolzen
- 70
- Wandteil
von 38
- 71
- Durchströmspalt
- 72
- Wandteil
- 74
- Längsachse
von 40
- 75
- Lagerausnehmung
(Bohrung)
- 76
- Stütz- und
Anlagestufe
- 77
- Ende
von 35
- 78
- Steuerkante
- 79
- Wandteil
von 65
- 80
- Feder
- 81
- Auslaufschräge
- 81.1
bis 81.6
- Auslaufschräge
- 82
- Rückschlagventil
- 83
- Rückschlagventil
- 86
- Vorlaufkanal
- 87
- Rücklaufkanal
- 88
- Schaltkanal
- 89
- Innenkontur
von 75
- 91
- Spalt
- 92
- Ausnehmung
- 93
- Federabschnitt
- 94
- Innenfläche von 60
- 95
- Ende
von 39
- 96
- Ende
von 39
- 97
- Dichtfläche, Anschlagfläche
- 98
- Gegendichtfläche
- 99
- Stirnkante
- 120
- erstes
Axiallager
- 121
- zweites
Axiallager
- 122
- Wälzlager
- 123
- Nadellager
- 124
- Stützkörper
- 125
- Kreisfläche
- 125.1
bis 125.6
- Kreisfläche
- 126
- Feder
- 127
- erstes
Ringlager
- 128
- freies
Ende von 124
- 129
- Stützfläche
- 130
- zweites
Ringlager
- 131
- Stützfläche
- 134
- Tellerfeder
- 135
- Tellerfederpaket
- 136
- Tellerfeder
- 137
- Wälzlager
- 138
- Nadellager
- 139
- trapezförmiger Querschnitt
- 141
- Lochscheibenteil
- 142
- Umfangsrichtung
- 150
- Lasthalte-Senkbrems-Mittel (Lasthalte-Senkbrems-Ventil)
- 153
- Einlass
von 150
- 154
- Auslass
von 150
- 155
- Steueranschluss
von 150
- 156
- Rückströmsperrmittel
- 173
- Sperrglied
von 156
- 175
- erster
Verriegelungskörper
(Gegen-Verriegelungskörper)