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Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit einem ersten Anschluss zum Beaufschlagen eines ersten Druckraums mit einer Hydraulikflüssigkeit und einem zweiten Anschluss zum Beaufschlagen eines zweiten Druckraums mit der Hydraulikflüssigkeit.
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Aus dem Stand der Technik sind doppeltwirkende Hydraulikzylinder bekannt. 8a zeigt eine beispielhafte Prinzipskizze eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100 gemäß dem Stand der Technik. Der bekannte Hydraulikzylinder 100 nach 8a umfasst ein Zylindergehäuse 102 und einen in dem Zylindergehäuse 102 geführten Kolben 104. Das Zylindergehäuse 102 umfasst einen durch das Zylindergehäuse 102 gebildeten ersten Druckraum 106 und einen durch das Zylindergehäuse 102 gebildeten zweiten Druckraum 108. Der erste Druckraum 106 und der zweite Druckraum 108 sind durch den Kolben 104 voneinander getrennt. Der erste Druckraum 106 wird auch als Zylinderraum A bezeichnet, während der zweite Druckraum 108 auch als Zylinderraum B bezeichnet wird.
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Wie in 8a gezeigt, müssen die Zylinderräume 106, A, und 108, B mit einer Versorgungseinheit/Steuereinheit 110 verbunden werden, welche den Hydraulikzylinder 100 mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium versorgen. Die Verbindung zwischen der Versorgungseinheit/Steuereinheit 110 und dem Anschluss 112 bzw. 114 am Zylindergehäuse 102 erfolgt jeweils über einen flexiblen Schlauch 116, 118. Typischerweise sind am jeweiligen Schlauchende ein verpresstes Ringauge 120 aus Metall, eine Hohlschraube 122 und zwei Dichtungen 124, 126 angebracht, wie es in 8c schematisch dargestellt ist. In 8c ist insbesondere eine schematische Darstellung einer exponierten Hohlschraube 122 des bekannten Hydraulikzylinders 100 nach 8a gezeigt. Für die Anwendung bei Operationstischen wird typischerweise jeweils ein Schlauch 116, 118 mit einer Nennweite DN 3 und DN 4 verwendet. Ferner hat die Verschraubung eine Höhe L1 von der äußeren Oberfläche des Zylindergehäuses 102 bis zum Ende der Hohlschraube 122 von ca. 15 mm. Die Schläuche 116, 118 sind notwendig, wenn der in 8a gezeigte Zylinder 100 beweglich angebracht ist.
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8b zeigt eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 200 gemäß dem Stand der Technik. In 8b ist insbesondere ein Ersatzteilbild des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 200 der Baureihe CSH1 MF3, MF4, MT4 und MS2 gemäß dem Bosch Rexroth Katalog mit der Katalognummer RD17332/07.13 gezeigt. Bei doppeltwirkenden Hydraulikzylindern muss an der A-Seite, d. h. kolbenseitig, und an der B-Seite, d. h. kolbenstangenseitig, jeweils ein Anschluss für ein flüssiges Medium vorgesehen sein. Meist wird dies, wie in 8b gezeigt, durch eine Anschlussbohrung 212, 214 im Gehäuse des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 200 realisiert.
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Die bekannten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinder haben den Nachteil, dass, sofern das in 8a gezeigte Zylindergehäuse 102 mit den Schlauchanschlüssen 112, 114 in engen Bauräumen eingesetzt wird, die in 8c gezeigte Hohlschraube 122 am jeweiligen Schlauchende sehr exponiert und störend ist. Dies ist insbesondere dahingehend nachteilhaft, dass ca. 15 mm Bauraum in der Länge oder Breite des Hydraulikzylinders verloren gehen. Ferner haben die bekannten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinder den Nachteil, dass ein Abscheren der exponierten Hohlschraube 122 an nahen Bauteilen bei den sich bewegenden Hydraulikzylindern aufgrund der hohen Zylinderkräfte bei der Verfahrbewegung leicht möglich ist. Darüber hinaus sind die in 8a gezeigten Schlauchverbindungen 116, 118 bei den bekannten, doppeltwirkenden Hydraulikzylindern relativ anfällig gegen Beschädigungen.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder anzugeben, der einen kompakten und robusten Aufbau hat und gleichzeitig einen zuverlässigen Betrieb desselben ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 werden ein kompakter und robuster Aufbau des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders und gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb desselben erreicht, da insbesondere ein erstes Zylindergehäuse, ein in dem ersten Zylindergehäuse geführter Kolben und ein zweites Zylindergehäuse vorgesehen sind. Im ersten Zylindergehäuse sind ein erster Druckraum und ein zweiter Druckraum vorgesehen, die durch den Kolben voneinander getrennt sind. Ein erster Anschluss dient zumindest zum Zuführen einer Hydraulikflüssigkeit zum ersten Druckraum, während ein zweiter Anschluss zumindest zum Zuführen der Hydraulikflüssigkeit zum zweiten Druckraum dient. Das zweite Zylindergehäuse umgibt das erste Zylindergehäuse zumindest in einem Abschnitt. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss sind an einem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders angeordnet. Der zweite Druckraum ist über den Abschnitt, in dem das zweite Zylindergehäuse das erste Zylindergehäuse umgibt, mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar. Somit kann auf den Anschluss an der B-Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders verzichtet werden. Stattdessen kann dieser Anschluss an der A-Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders vorgesehen sein. Dabei befindet sich die A-Seite auf einer ersten Seite des Kolbens, während sich die B-Seite auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Kolbens befindet.
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Dadurch kann ein relativ großer Bauraum des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders vermieden werden. Ferner kann ein Abscheren eines exponierten Anschlusselements, wie z. B. einer exponierten Hohlschraube, vermieden werden. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass im Betrieb des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders Beschädigungen der Verbindungsschläuche, die sich zwischen den Anschlüssen des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders und der Versorgungs-/Steuereinheit (wie z. B. ein Hydraulikaggregat) erstrecken, auftreten. Dies ermöglicht den kompakten und robusten Aufbau des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders und gleichzeitig den zuverlässigen Betrieb desselben.
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Vorzugsweise umgibt das zweite Zylindergehäuse das erste Zylindergehäuse zumindest in einem Abschnitt entlang der Längsachse des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders. Somit kann ein Abschnitt, in dem das zweite Zylindergehäuse das erste Zylindergehäuse umgibt, bereitgestellt werden, wobei sich dieser Abschnitt entlang der Längsachse des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders erstreckt.
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Vorzugsweise ist der erste Druckraum ein kolbenseitiger Druckraum, während der zweite Druckraum ein kolbenstangenseitiger Druckraum ist. Dabei ist der Hydraulikzylinder insbesondere ein Differentialzylinder. Somit können ein kolbenseitiger Druckraum und ein kolbenstangenseitiger Druckraum eines Differentialzylinders bereitgestellt werden, die jeweils durch das erste Zylindergehäuse gebildet werden.
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Vorzugsweise wird das dem zweiten Druckraum abgewandte Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders von einem Zylinderboden begrenzt. Der Zylinderboden kann ein dem zweiten Druckraum abgewandtes Ende des ersten Zylindergehäuses und ein dem zweiten Druckraum abgewandtes Ende des zweiten Zylindergehäuses umschließen. Somit können die dem zweiten Druckraum abgewandten kolbenseitigen Enden des ersten und zweiten Zylindergehäuses fest mit dem Zylinderboden verbunden werden.
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Vorzugsweise ist zwischen dem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des ersten Zylindergehäuses und dem Zylinderboden ein erstes Dichtungselement angeordnet. Ferner ist zwischen dem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des zweiten Zylindergehäuses und dem Zylinderboden ein zweites Dichtungselement angeordnet. Somit können ein erstes und zweites Dichtungselement bereitgestellt werden, mit deren Hilfe das dem zweiten Druckraum abgewandte Ende des ersten Zylindergehäuses bzw. das dem zweiten Druckraum abgewandte Ende des zweiten Zylindergehäuses und der Zylinderboden gegeneinander abgedichtet werden können.
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Vorzugsweise sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss an dem Zylinderboden angeordnet. Somit können sowohl der erste Anschluss als auch der zweite Anschluss an einem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders vorgesehen sein.
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Vorzugsweise umfasst der erste Anschluss eine erste Durchgangsöffnung. Ferner erstreckt sich die erste Durchgangsöffnung von einer seitlichen Oberfläche des Zylinderbodens bis zu dem ersten Druckraum. Somit kann in dem Zylinderboden eine erste Durchgangsöffnung bereitgestellt werden, über die der erste Druckraum mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist.
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Vorzugsweise umfasst der zweite Anschluss eine zweite Durchgangsöffnung. Ferner erstreckt sich die zweite Durchgangsöffnung von einer seitlichen Oberfläche des Zylinderbodens bis zu dem Abschnitt, in dem das zweite Zylindergehäuse das erste Zylindergehäuse umgibt. Somit kann in dem Zylinderboden eine zweite Durchgangsöffnung bereitgestellt werden, über die der zweite Druckraum mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist.
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Vorzugsweise sind das erste Zylindergehäuse und das zweite Zylindergehäuse derart angeordnet, dass ein Zwischenraum zwischen dem ersten Zylindergehäuse und dem zweiten Zylindergehäuse gebildet wird. Dabei erstreckt sich der Zwischenraum von dem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders bis zu einem dem ersten Druckraum abgewandten Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders. Somit kann ein Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Zylindergehäuse bereitgestellt werden, wobei dieser Zwischenraum dazu dient, eine Verbindung des zweiten Druckraums mit dem zweiten Anschluss an dem dem zweiten Druckraum abgewandten Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders herzustellen.
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Vorzugsweise umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder eine Stangenbuchse. Die Stangenbuchse ist an einem dem ersten Druckraum abgewandten Ende des ersten und zweiten Zylindergehäuses angeordnet. Ferner ist die Stangenbuchse derart ausgebildet, dass eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange bei einer Beaufschlagung des ersten Druckraums mit der Hydraulikflüssigkeit in eine erste Kolbenbewegungsrichtung und bei einer Beaufschlagung des zweiten Druckraums mit der Hydraulikflüssigkeit in eine der ersten Kolbenbewegungsrichtung entgegengesetzte zweite Kolbenbewegungsrichtung bewegt wird. Somit kann an dem kolbenstangenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders eine Stangenbuchse vorgesehen sein, die ein dem ersten Druckraum abgewandtes Ende des Hydraulikzylinders verschließt.
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Vorzugsweise umfasst die Stangenbuchse eine Ausnehmung. Ferner ist der zweite Druckraum über den Abschnitt, in dem das zweite Zylindergehäuse das erste Zylindergehäuse umgibt, und über die Ausnehmung der Stangenbuchse mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar. Somit kann der kolbenstangenseitige Druckraum mit Hilfe des zweiten Anschlusses, der an dem kolbenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders vorgesehen ist, einfach und zuverlässig mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden.
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Vorzugsweise umfassen das erste Zylindergehäuse ein erstes Zylinderrohr und das zweite Zylindergehäuse ein zweites Zylinderrohr. Somit kann insbesondere ein einfacher und robuster Aufbau des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders realisiert werden.
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Vorzugsweise umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder mindestens ein erstes Halteelement zum Halten des zweiten Zylindergehäuses. Ferner ist das mindestens eine erste Haltelement zumindest abschnittsweise um das zweite Zylindergehäuse herum an einer äußeren Oberfläche des zweiten Zylindergehäuses angeordnet. Somit können das erste und zweite Zylindergehäuse mit Hilfe des mindestens einen ersten Halteelements einfach und sicher an dem Zylinderboden gehalten werden.
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Vorzugsweise ist der erste Anschluss derart ausgebildet, dass dieser mit einer ersten Verbindungsleitung zumindest zum Zuführen der Hydraulikflüssigkeit verbindbar ist. Ferner ist der zweite Anschluss derart ausgebildet ist, dass dieser mit einer zweiten Verbindungsleitung zumindest zum Zuführen der Hydraulikflüssigkeit verbindbar ist. Somit können zwei geeignete Anschlüsse zur Verbindung mit einem Hydraulikaggregat bereitgestellt werden.
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Der doppeltwirkende Hydraulikzylinder kann insbesondere ein Differentialzylinder, Gleichlaufzylinder oder Tandemzylinder sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a eine schematische, perspektivische Ansicht eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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1b eine schematische Draufsicht auf den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder nach 1a;
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2 eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in 1b;
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3 eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B in 1b;
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4a eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Schnittlinie C-C in 1b;
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4b eine schematische Darstellung eines kolbenseitigen Endes des in 1a gezeigten doppeltwirkenden Hydraulikzylinders;
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5 eine beispielhafte Prinzipskizze eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6a eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6b eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mit einem Anschluss an der B-Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß dem Stand der Technik;
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7a eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7b eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders mit einer exponierten Hohlschraube gemäß dem Stand der Technik;
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8a eine beispielhafte Prinzipskizze eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß dem Stand der Technik;
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8b eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders gemäß dem Stand der Technik; und
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8c eine schematische Darstellung einer exponierten Hohlschraube des bekannten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinders nach 8a.
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1a zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In 1a ist insbesondere ein Doppelwandzylinder in einer aufgeschnittenen Darstellung gezeigt. Wie in 1a gezeigt, umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 ein erstes Zylinderrohr 14, ein zweites Zylinderrohr 16 und einen Kolben 26. Der Kolben 26 ist mit einer Kolbenstange 24 verbunden. Die Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 erstreckt sich durch einen Mittelpunkt der Kolbenstange 24 entlang einer Längsausdehnung der Kolbenstange 24. Das erste und zweite Zylinderrohr 14, 16 sind konzentrisch um diese Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 herum angeordnet.
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Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Zylinderrohr 14 vorgesehen, auf dem der Kolben 26 abgedichtet gleitet und die Kraft des Aktuators erzeugt. Ferner ist um dieses erste Zylinderrohr 14 herum das zweite Zylinderrohr 16 angeordnet. Ein erstes kolbenstangenseitiges Ende des zweiten Zylinderrohrs 16 ist mit einer Stangenbuchse 22 dicht verbunden. Ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende des Zylinderrohrs 16 ist mit einem Zylinderboden 12 dicht verbunden ist. Das erste Zylinderrohr 14 dient als inneres Zylinderrohr, während das zweite Zylinderrohr 16 als äußeres Zylinderrohr dient. Das zweite Zylinderrohr 16 wird über einen Drahtring 20a und ein ringförmiges Halteelement 20b mit Hilfe von Schrauben 46a bis 46d an dem Zylinderboden 12 gehalten. Der Zylinderboden 12 und das ringförmige Halteelement 20b bilden einen Abschnitt des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10. Das zweite Zylinderrohr 16 ist gegen diesen Abschnitt abgedichtet. In der Schnittdarstellung nach 1a ist die Schraube 46d nicht gezeigt.
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Gemäß 1a umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 einen Anschluss 34 zum Beaufschlagen eines kolbenstangenseitigen Druckraums 38 mit einer Hydraulikflüssigkeit. Wie in 1a gezeigt, ist dieser Anschluss 34 in dem Zylinderboden 12 vorgesehen. Der in dem Zylinderboden 12 angeordnete Anschluss 34 ist vorzugsweise über Bohrungen mit dem Zwischenraum 40 zwischen dem ersten und zweiten Zylinderrohr 14, 16 verbunden. Ferner umfasst der an dem kolbenstangenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 angeordnete Verschluss 22 mit Kolbenstangendurchführung eine Nut 42. Dieser Verschluss 22 kann auch als Stangenbuchse bezeichnet werden. Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel wird über diese Nut 42 in der Stangenbuchse 22 die Hydraulikflüssigkeit in den kolbenstangenseitigen Druckraum 38 eingeleitet. Somit kann über den in dem Zylinderboden 12 angeordneten Anschluss 34 der kolbenstangenseitige Druckraum 38, d. h. die B-Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10, mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt oder Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum 38 abgeführt werden. Ferner umfasst der in 1a gezeigte, doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 einen Anschluss 32 zum Beaufschlagen des kolbenseitigen Druckraums 36 mit der Hydraulikflüssigkeit sowie zum Ableiten von Hydraulikflüssigkeit aus diesem Druckraum. Dieser Anschluss 32 und der kolbenseitige Druckraum 36 sind in 1a nicht dargestellt. Für den Einbau in eine zylindrische Bohrung ist der durch das zweite Zylinderrohr 16 gebildete Manteldurchmesser die relevante Größe.
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1b zeigt eine schematische Draufsicht auf den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 10 nach 1a. In 1b ist insbesondere der Zylinderboden 12 mit den sich durch den Zylinderboden 12 erstreckenden Schrauben 46a bis 46d schematisch dargestellt. 1b dient zur Verdeutlichung einer ersten bis dritten Schnittlinie 48a, A-A, 48b, B-B, und 48c, C-C, in Bezug auf den Zylinderboden 12. Die folgenden 2, 3 und 4a sind Schnittdarstellungen von Schnitten entlang der in 1b gezeigten ersten bis dritten Schnittlinie 48a bis 48c.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Längsschnitts entlang der Schnittlinie 48a, A-A in 1b. In der schematischen Schnittdarstellung nach 2 sind im Wesentlichen die Elemente 12 bis 44 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 nach 1a gut sichtbar. Der in 1a gezeigte Anschluss 34 zum Beaufschlagen und Ableiten des kolbenstangenseitigen Druckraums 38 von Hydraulikflüssigkeit ist in 2 nicht sichtbar. Gemäß 2 umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 das erste Zylinderrohr 14 und den in dem ersten Zylinderrohr 14 geführten Kolben 26. Vorzugsweise umfasst das erste Zylinderrohr 14 den durch das erste Zylinderrohr 14 gebildeten kolbenseitigen Druckraum 36 zwischen dem Kolben 26 und dem der Kolbenstange 24 gegenüberliegenden ersten Ende des durch den Zylinderboden 12 verschlossenen Zylinderrohrs 14 und den durch das erste Zylinderrohr 14 gebildeten kolbenstangenseitigen Druckraum 38 zwischen dem Kolben 26 und dem durch die Stangenbuchse 22 verschlossenen zweiten Ende des Zylinderrohrs 14. Der kolbenseitige Druckraum 36 und der kolbenstangenseitige Druckraum 38 sind durch den zweiten Kolben 26 voneinander getrennt. Das mit Hilfe der Stangenbuchse 22 verschlossene zweite Ende des ersten Zylinderrohrs 14 wird auch als kolbenstangenseitiges Ende bezeichnet, und das mit Hilfe des Zylinderbodens 12 verschlossene zweite Ende des Zylinderrohrs 14 wird auch als kolbenseitiges Ende bezeichnet.
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Wie in 2 gezeigt, ist zwischen dem kolbenseitigen Ende des ersten Zylinderrohrs 14 und dem Zylinderboden 12 ein erstes Dichtungselement 18a angeordnet. Ferner ist zwischen dem kolbenseitigen Ende des zweiten Zylinderrohrs 16 und dem Zylinderboden 12 ein zweites Dichtungselement 18b angeordnet. Darüber hinaus kann ein drittes Dichtungselement 18c vorgesehen sein, das zwischen dem kolbenstangenseitigen Ende des zweiten Zylinderrohrs 16 und der Stangenbuchse 22 angeordnet ist. Vorzugsweise umfassen das erste bis dritte Dichtungselement 18a bis 18c ein statisches Dichtungselement, wie z. B. einen O-Ring. Somit kann insbesondere das zweite Zylinderrohr 16 an seinem kolbenseitigen und kolbenstangenseitigen Ende sicher gegen den Zylinderboden 12 bzw. die Stangenbuchse 22 abgedichtet werden.
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Ferner ist in 2 gezeigt, dass der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 eine erste und zweite Schraubverbindung 28a, 28b umfasst. Die erste Schraubverbindung 28a dient zur Verbindung des Kolbens 26 mit der Kolbenstange 24, während die zweite Schraubverbindung 28b zur Verbindung einer kolbenstangenseitigen Einheit mit der Kolbenstange 24 dient. Vorzugsweise umfassen die erste und zweite Schraubverbindung 28a, 28b ein Gewinde, das an dem kolbenseitigen bzw. kolbenstangenseitigen Ende der Kolbenstange 24 angeordnet ist. Die Stangenbuchse 22 dient zur Aufnahme der Kolbenstange 24. Ferner dient die Stangenbuchse 22 zum linearen Führen der Kolbenstange 24 und des mit der Kolbenstange 24 verbundenen Kolbens 26. Wie in 2 schematisch dargestellt, wird die Kolbenstange 24 bzw. der Kolben 26 bei einer Beaufschlagung des kolbenseitigen Druckraums 36 mit der Hydraulikflüssigkeit in eine erste Kolbenbewegungsrichtung P1 linear verschoben. Ferner wird die Kolbenstange 24 bzw. der Kolben 26 bei einer Beaufschlagung des kolbenstangenseitigen Druckraums 38 mit der Hydraulikflüssigkeit in eine zweite Kolbenbewegungsrichtung P2 linear verschoben. Vorzugsweise sind die erste und zweite Kolbenbewegungsrichtung P1, P2 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10. Ferner stellen die erste und zweite Kolbenbewegungsrichtung P1, P2 entgegengesetzte Kolbenbewegungsrichtungen des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 dar.
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In 2 ist insbesondere gezeigt, dass das zweite Zylinderrohr 16 das erste Zylinderrohr 14 zumindest in einem Abschnitt 41 umgibt. Gemäß 2 erstreckt sich dieser Abschnitt 41 entlang der Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10. Der von dem ersten und zweiten Zylinderrohr 14, 16 gebildete Zwischenraum 40 erstreckt sich im Wesentlichen innerhalb dieses Abschnitts 41. Ferner erstreckt sich der Zwischenraum 40 im Wesentlichen von dem Zylinderboden 12 zu der in der Stangebuchse 22 vorgesehenen Nut 42. Dabei entspricht die Nut 42 insbesondere einer Ausnehmung der Stangenbuchse 22, die sich von dem Zwischenraum 40 zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 38 erstreckt. Somit sind der Zwischenraum 40, die Ausnehmung 42 der Stangenbuchse 22 und der kolbenstangenseitige Druckraum 38 miteinander verbunden. Die in 2 gezeigte Abmessung D1 ist durch eine äußere Oberfläche 44 des zweiten Zylinderrohrs 16 gegeben. Diese Abmessung D1 entspricht einem Einbauraum für den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 10.
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3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Schnittlinie 48b, B-B, in 1b. In 3 ist insbesondere der erste Anschluss 32 zum Beaufschlagen des kolbenseitigen Druckraums 36 gut sichtbar. Wie in 3 schematisch dargestellt, umfasst der erste Anschluss 32 eine erste Durchgangsöffnung 33. Vorzugsweise erstreckt sich diese erste Durchgangsöffnung 33 von einer seitlichen Oberfläche 62 des Zylinderbodens 12 bis zu dem kolbenseitigen Druckraum 36. Beispielsweise erstreckt sich die erste Durchgangsöffnung 33 im Wesentlichen senkrecht zur seitlichen Oberfläche 62 des Zylinderbodens 12. Der erste Anschluss 32 dient zur Verbindung einer ersten Verbindungsleitung 52. Diese erste Verbindungsleitung 52 ist in 3 nicht dargestellt.
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4a zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Schnittlinie 48c, C-C, in 1b. Insbesondere ist in 4a der zweite Anschluss 34 zum Beaufschlagen des kolbenstangenseitigen Druckraums 38 gut sichtbar. Wie in 4a schematisch dargestellt, umfasst der zweite Anschluss 34 eine zweite Durchgangsöffnung 35. Vorzugsweise erstreckt sich diese zweite Durchgangsöffnung 35 von einer seitlichen Oberfläche 62 des Zylinderbodens 12 bis zu dem von dem ersten und zweiten Zylinderrohr 14, 16 gebildeten Zwischenraum 40. Beispielsweise erstreckt sich die zweite Durchgangsöffnung 35 von dem Zwischenraum 40 schräg nach oben. Der zweite Anschluss 34 dient zur Verbindung einer zweiten Verbindungsleitung 54. Diese zweite Verbindungsleitung 54 ist in 4a nicht dargestellt. Gemäß 1a bis 4a sind der zweite Anschluss 34, der Zwischenraum 40, die Ausnehmung 42 der Stangenbuchse 22 und der kolbenstangenseitige Druckraum 38 miteinander verbunden.
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4b zeigt eine schematische Darstellung eines kolbenseitigen Endes des in 1a gezeigten doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10. Insbesondere sind in 4b der erste und zweite Anschluss 32, 34 gut sichtbar. Wie in 4b gezeigt, ist der sich durch den Zylinderboden 12 erstreckende erste Anschluss 32 beispielsweise in einem mittleren Bereich des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 angeordnet, während der sich durch den Zylinderboden 12 erstreckende zweite Anschluss 34 beispielsweise in einem seitlichen Bereich des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 angeordnet ist. Gemäß 4b können sowohl der erste Anschluss 32 als auch der zweite Anschluss 34 an dem kolbenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 vorgesehen sein.
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5 zeigt eine beispielhafte Prinzipskizze eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 nur ein einziges Zylinderrohr 14. Insbesondere umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5 nicht das zweite Zylinderrohr 16 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1a. Somit bezieht sich das Ausführungsbeispiel von 5 auf einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der in 5 gezeigte, doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 umfasst den in dem Zylinderrohr 14 geführten Kolben 26, der den kolbenseitigen Druckraum 36 von dem kolbenstangenseitigen Druckraum 38 trennt. Der kolbenseitige und kolbenstangenseitige Druckraum 36, 38 werden durch das Zylinderrohr 14 gebildet. Ferner ist eine kolbenstangenseitige Stangenbuchse 22 vorgesehen, die die Kolbenstange 24 aufnimmt und linear führt.
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Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 den ersten und zweiten Anschluss 32, 34. Gemäß 5 dient der erste Anschluss 32 zum Beaufschlagen des kolbenseitigen Druckraums 36 mit einer Hydraulikflüssigkeit, während der zweite Anschluss 34 zum Beaufschlagen des kolbenstangenseitigen Druckraums 38 mit der Hydraulikflüssigkeit dient. Ferner umfasst gemäß 5 der erste Anschluss 32 eine erste Durchgangsöffnung 33, während der zweite Anschluss 34 eine zweite Durchgangsöffnung 35 umfasst. Vorzugsweise erstrecken sich diese erste und zweite Durchgangsöffnung 33, 35 vollständig durch die Kolbenstange 24. Dabei erstrecken sich die erste und zweite Durchgangsöffnung 33, 35 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10. Gemäß 5 erstreckt sich die erste Durchgangsöffnung 33 von einem dem Kolben 26 abgewandten Ende der Kolbenstange 24 durch die Kolbenstange 24 hindurch bis zu einem dem Kolben 26 zugewandten Ende der Kolbenstange 24. Ferner erstreckt sich gemäß 5 die zweite Durchgangsöffnung 35 von dem dem Kolben 26 abgewandten Ende der Kolbenstange 24 durch die Kolbenstange 24 hindurch bis zu dem dem Kolben 26 zugewandten Ende der Kolbenstange 24. Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich die erste Durchgangsöffnung 33 weiterhin von dem dem Kolben 26 zugewandten Ende der Kolbenstange 24 parallel zur Längsachse 30 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 und vollständig durch den Kolben 26 hindurch bis zu dem kolbenseitigen Druckraum 36. Ferner ist in 5 gezeigt, dass sich die zweite Durchgangsöffnung 35 weiterhin von dem dem Kolben 26 zugewandten Ende der Kolbenstange 24 abgewinkelt und teilweise durch den Kolben 26 hindurch bis zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 38 erstreckt. Somit können gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5 der kolbenseitige und kolbenstangenseitige Druckraum 36, 38 über den in der Kolbenstange 24 vorgesehenen ersten bzw. zweiten Anschluss 32, 34 mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden.
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Anhand der folgenden 6a, 6b, 7a und 7b werden einige Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik erläutert.
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6a zeigt eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 mit einem ersten Anschluss 32 und einem zweiten Anschluss 34 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 6a gezeigt, sind der erste und zweite Anschluss 32, 34 an dem Zylinderboden 12 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 angeordnet. Ferner ist in 6a gezeigt, dass der erste und zweite Anschluss 32, 34 mit einem Hydraulikaggregat 50 verbunden sind. Vorzugsweise ist der erste Anschluss 32 über eine erste Verbindungsleitung 52 mit einem A-Anschluss des Hydraulikaggregats 50 verbunden, während der zweite Anschluss 34 über eine zweite Verbindungsleitung 54 mit einem B-Anschluss des Hydraulikaggregats 50 verbunden ist. Dabei dient der A-Anschluss des Hydraulikaggregats 50 zur Versorgung des ersten Anschlusses 32 mit einer Hydraulikflüssigkeit, während der B-Anschluss des Hydraulikaggregats 50 zur Versorgung des zweiten Anschlusses 34 mit der Hydraulikflüssigkeit dient.
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Bei dem in 6a gezeigten Ausführungsbeispiel ist das kolbenstangenseitige Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 mit einer kolbenstangenseitigen Einheit 56 verbunden. Die kolbenstangenseitige Einheit 56 kann mit Hilfe des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 in die erste bzw. zweite Kolbenbewegungsrichtung P1, P2 verschoben werden. In 6a ist insbesondere der Einbauraum 58 für den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 10 gezeigt. Der Einbauraum 58 ist in 6a durch gestrichelte Linien schematisch dargestellt. Bei dem in 6a gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Einbauraum 58 im Wesentlichen durch die äußere Oberfläche 44 des zweiten Zylinderrohrs 16 gegeben. Somit entspricht der Einbauraum 58 im Wesentlichen der in 2 gezeigten Abmessung D1. Insbesondere ist der Einbauraum 58 für den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6a relativ klein im Vergleich zum Stand der Technik.
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6b zeigt eine schematische Darstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100 mit einem Anschluss 114 an der B-Seite des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100. In 6b ist insbesondere der an dem kolbenstangenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100 angeordnete Anschluss 114 gezeigt. Der andere Anschluss 112, der an dem kolbenseitigen Ende des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100 angeordnet ist, ist in 6b nicht dargestellt. Diese Anschlüsse 112, 114 sind über zwei Verbindungsleitungen 52, 54 mit dem A-Anschluss bzw. B-Anschluss eines Hydraulikaggregats 50 verbunden. Der Einbauraum 128 für den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 100 gemäß 6b ist durch gestrichelte Linien schematisch dargestellt. Insbesondere ist der Einbauraum 128 im Wesentlichen durch die seitliche Ausdehnung der Oberfläche des Zylinderrohrs 102 und der exponierten Hohlschraube 122 gegeben. Somit ist der in 6b gezeigte Einbauraum 128 gemäß dem Stand der Technik relativ groß im Vergleich zu dem Einbauraum 58 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 6a.
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7a zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist in 7a der Einbauraum 58 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel von 7a umfasst der zweite Anschluss 34 eine exponierte Hohlschraube 60. Vorzugsweise erstreckt sich die exponierte Hohlschraube 60 durch ein Ringauge 64 hindurch bis in die zweite Durchgangsöffnung 35. Wie in 7a gezeigt, ist die exponierte Hohlschraube 60 an dem Zylinderboden 12 angeordnet. Insbesondere dient die in 7a gezeigte, exponierte Hohlschraube 60 zum Anschluss der zweiten Verbindungsleitung 54.
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Ferner sind in 7a die Abmessungen D1 bis D4 gezeigt. Die Abmessung D1 entspricht dem Außendurchmesser des zweiten Zylinderrohrs 16, die Abmessung D2 entspricht dem Innendurchmesser des ersten Zylinderrohrs 14, die Abmessung D3 entspricht der Wandstärke des ersten und zweiten Zylinderrohrs 14, 16, und die Abmessung D4 entspricht der Wandstärke des ersten Zylinderrohrs 14. Vorzugsweise betragen die Abmessung D1 50 mm, die Abmessung D2 35 mm, die Abmessung D3 7,5 mm und die Abmessung D4 3,5 mm.
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7b zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 100 gemäß dem Stand der Technik. In 7b ist der Einbauraum 128 gut sichtbar. Ferner sind in 7b die Abmessungen L1 bis L3 gezeigt. Die Abmessung L2 entspricht dem Innendurchmesser des Zylinderrohrs 102, während die Abmessung L3 der Wandstärke des Zylinderrohrs 102 entspricht. Vorzugsweise betragen die Abmessung L1 20 mm, die Abmessung L2 35 mm und die Abmessung L3 3,5 mm.
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Bezug nehmend auf 7a kann bei einem Betriebsdruck von 70 bis 300 bar bei einem Kolbendurchmesser bzw. Innendurchmesser D2 des ersten Zylinderrohrs 14 von 35 mm gemäß der vorliegenden Erfindung durch geschickte Platzierung des zweiten Anschlusses 34 der skizzierte, zylindrische Einbauraum 58 eingehalten werden. Der bestimmende Außendurchmesser D1 der Mantelfläche 44 beträgt nur 50 mm. Dieser Außendurchmesser D1 der Mantelfläche 44 ist maximal 7,5 mm größer als der Kolbendurchmesser bzw. Innendurchmesser D2 des ersten Zylinderrohrs 14. Bei anderen Kolbendurchmessern und vergleichbarem Druck bleibt das Maß 7,5 konstant.
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Im Gegensatz dazu ragt bei dem in 7b gezeigten Stand der Technik der Anschluss 114 bzw. die exponierten Hohlschraube 122 typischerweise 23,5 mm über den Kolbendurchmesser bzw. Innendurchmesser L2 des Zylinderrohrs 102 hinaus. Wegen der gezeichneten Gewindetiefe bei einer typischerweise verwendeten Hohlschraube M8x1 kann die bekannte Lösung nicht wie die erfindungsgemäße Lösung optimiert werden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine bauraumsparende, sichere Zuführung von Energie innerhalb eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 10 und ein Anbringen des A- und B-Anschlusses 32, 34 am Zylindergehäuse 12 nahe beieinander.
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Die vorliegende Erfindung hat insbesondere die folgenden Vorteile. Der Einbauraum 58 kann durch die erfindungsgemäße Lösung deutlich kleiner im Durchmesser ausgeführt werden. Dadurch wird insbesondere Bauraum eingespart. Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich vor allem auf doppeltwirkende Hydraulikzylinder. Der doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere bei Operationstischen eingesetzt werden. Bringt man bei langen Verfahrwegen des Zylinders 10 die Versorgungseinheit/Steuereinheit 50 des Zylinders 10 vorzugsweise an der Kinematik des Zylinderbodens 12 an, erfahren die Verbindungsleitungen 52, 54 zu den beiden Anschlüssen 32, 34 keine Relativbewegung. Würde man die Versorgungseinheit/Steuereinheit 50 an der stangenseitigen Einheit 56 anbringen, würden die Schläuche eine große Längenänderung beim Ausfahren des Zylinders 10 erfahren. Die erfindungsgemäße Lösung macht es möglich, den B-Anschluss 34 ebenfalls an dem Zylinderboden 12 anzubringen. Dies ist beim Stand der Technik nicht möglich. Hier muss der Anschluss 114 am stangenseitigen Ende über das Ringauge 120 ungünstig angebracht werden. Gemäß Ausführungsbeispielen entfällt die exponierte Hohlschraube 122 mit der Gewindebuchse 120 an der Mantelfläche des Zylinderrohrs 102. Insbesondere kann ein Beschädigen der exponierten Hohlschraube 122 durch die Bewegungen des Zylinders 10 oder Montage an der Bohrung 128 ausgeschlossen werden, da die Hohlschraube 60 bei der erfindungsgemäßen Lösung an dem Zylinderboden 12 außerhalb des Einbauraums 58 angebracht ist. Ferner kann die Versorgung der B-Seite mit der Hydraulikflüssigkeit über die erfindungsgemäße Doppelrohrlösung anstatt über die außen verlegten Leitungen gemäß dem Stand der Technik durchgeführt werden. Auch sind die kurzen flexiblen Leitungen gemäß Ausführungsbeispielen erheblich weniger anfällig gegen Beschädigungen.
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Im Gegensatz zu bekannten Anwendungen mit Anschlüssen 212, 214 nach 8b kann gemäß Ausführungsbeispielen entsprechend viel Bauraum bei den Hohlschrauben freigelassen werden.
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Für Anwendungen mit wenig Bauraum kann die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise eine Ölzuführung, auch über die Kolbenstange 24 realisiert werden, wie es in dem Ausführungsbeispiel von 5 gezeigt ist. Hierzu können beispielsweise zwei Bohrungen 33, 35 in der Kolbenstange 24 ausgeführt sein oder mehrere Rohre ineinander geschoben werden, um zwei getrennte, ölführende Räume zu erhalten. Der A-Anschluss 32 und der B-Anschluss 34 sind am äußeren Ende der Kolbenstange 24 angeordnet. Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel hat gegenüber dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel den Nachteil, dass der Querschnitt der Kolbenstange 24 durch die Ölbohrungen 33, 35 geschwächt wird. Ferner wird eine lange Zylinderstange 24, wie z. B. mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kolbenstange größer als 30, durch die Schwächung knickempfindlicher. Außerdem entstehend durch den Aufbau nach 5 im Vergleich zu dem Aufbau nach 1a relativ hohe Kosten durch die Bohrungen 33, 35.
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Anstelle des anhand von 1a bzw. 5 beschriebenen Differentialzylinders 10 kann der doppeltwirkende Hydraulikzylinder auch als Gleichlaufzylinder oder Tandemzylinder ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- doppeltwirkender Hydraulikzylinder
- 12
- Zylinderboden
- 14, 16
- Zylinderrohr
- 18a bis 18c
- Dichtungselement
- 20a, 20b
- Halteelement
- 22
- Verschluss mit Kolbenstangendurchführung
- 24
- Kolbenstange
- 26
- Kolben
- 28a, 28b
- Schraubverbindung
- 30
- Längsachse
- 32, 34
- Anschluss
- 33, 35
- Durchgangsöffnung
- 36, 38
- Druckraum
- 40
- Zwischenraum
- 41
- Abschnitt
- 42
- Ausnehmung
- 44
- Oberfläche
- 46a bis 46e
- Schraube
- 48a bis 48c
- Schnittlinie
- 50
- Hydraulikaggregat
- 52, 54
- Verbindungsleitung
- 56
- stangenseitige Einheit
- 58
- Einbauraum
- 60
- Hohlschraube
- 62
- Oberfläche
- 64
- Ringauge
- 100, 200
- Doppeltwirkender Hydraulikzylinder gemäß dem Stand der Technik
- 100 bis 128, 212, 214
- Komponenten des bekannten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinders
- P1, P2
- Kolbenbewegungsrichtung
- D1 bis D4, L1 bis L3
- Abmessung
