DE102020112884A1

DE102020112884A1 - Double-acting hydraulic cylinder with redundant pressure chambers

Info

Publication number: DE102020112884A1
Application number: DE102020112884.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Evesque
Original assignee: EWO FLUID POWER GmbH
Current assignee: EWO FLUID POWER GmbH
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen doppelt wirkender Hydraulikzylinder (1), umfassend- ein Zylindergehäuse (2), welches an einer Stirnseite durch einen Zylinderboden (7) verschlossen ist,- einen in dem Zylindergehäuse (2) axial verschiebbar geführten Kolben (3)- und eine mit dem Kolben (3) verbundene Kolbenstange (4), die mit einem freien Ende durch eine Öffnung in einem Zylinderdeckel (12), welcher das Zylindergehäuse (2) an der dem Zylinderboden (7) gegenüberliegenden Stirnseite begrenzt, aus dem Zylindergehäuse (2) herausgeführt ist, wobei der Kolben (3) in dem Zylindergehäuse (2) einen durch Verschieben des Kolbens (3) in seiner Größe veränderlichen ersten Druckraum (10) begrenzt, wobei in dem Hydraulikzylinder (1) ein zweiter Druckraum (13) ausgebildet ist, der durch Verschieben des Kolbens (3) mit der Kolbenstange (4) gleichsinnig mit dem ersten Druckraum (10) in seiner Größe veränderlich ist,wobei in dem Hydraulikzylinder (1) ein dritter Druckraum (18) ausgebildet ist, der durch Verschieben des Kolbens (3) mit der Kolbenstange (4) gegensinnig zu dem ersten Druckraum (10) und gegensinnig zu dem zweiten Druckraum (13) in seiner Größe veränderlich ist,und wobei in dem Hydraulikzylinder (1) ein vierter Druckraum (22) ausgebildet ist, der durch Verschieben des Kolbens (3) mit der Kolbenstange (4) gleichsinnig mit dem dritten Druckraum (18) in seiner Größe veränderlich ist.The invention relates to a double-acting hydraulic cylinder (1), comprising - a cylinder housing (2) which is closed at one end by a cylinder base (7), - a piston (3) guided axially displaceably in the cylinder housing (2) - and a with the piston (3) connected piston rod (4), which with a free end through an opening in a cylinder cover (12), which delimits the cylinder housing (2) on the end face opposite the cylinder base (7), out of the cylinder housing (2) is led out, the piston (3) in the cylinder housing (2) delimiting a first pressure chamber (10) which can be changed in size by moving the piston (3), a second pressure chamber (13) being formed in the hydraulic cylinder (1), which can be changed in size by moving the piston (3) with the piston rod (4) in the same direction as the first pressure chamber (10), a third pressure chamber (18) being formed in the hydraulic cylinder (1), which is provided by Versc Lifting the piston (3) with the piston rod (4) in the opposite direction to the first pressure chamber (10) and in the opposite direction to the second pressure chamber (13) is variable in size, and a fourth pressure chamber (22) is formed in the hydraulic cylinder (1) which is variable in size by moving the piston (3) with the piston rod (4) in the same direction as the third pressure chamber (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Er umfasst in an sich bekannter Weise ein Zylindergehäuse, in dem ein Kolben in axialer Richtung hin und her verschiebbar geführt ist. Der Kolben ist dabei mit einer ein- und ausfahrbaren Kolbenstange verbunden, die mit einem freien Endbereich durch eine Öffnung in einem Zylinderdeckel, welcher das Zylindergehäuse an der dem Zylinderboden gegenüberliegenden Stirnseite begrenzt, aus dem Zylindergehäuse herausgeführt ist. Innerhalb des Zylindergehäuses begrenzt der Kolben einen in seiner Größe veränderlichen ersten Druckraum, der über eine Leitung mit einem ersten Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders verbunden ist. Durch Zuführen von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit wird der Kolben bewegt und damit die an der Kopfseite aus dem Zylindergehäuse herausgeführte Kolbenstange zum Verrichten mechanischer Arbeit axial weiter ausgefahren. Das Volumen des Druckraums vergrößert sich dabei entsprechend.The present invention relates to a double-acting hydraulic cylinder according to the preamble of claim 1. It comprises, in a manner known per se, a cylinder housing in which a piston is guided so that it can be displaced back and forth in the axial direction. The piston is connected to a retractable and extendable piston rod, which is led out of the cylinder housing with a free end region through an opening in a cylinder cover which delimits the cylinder housing on the end face opposite the cylinder base. Inside the cylinder housing, the piston delimits a first pressure chamber which is variable in size and which is connected to a first pressure medium connection of the hydraulic cylinder via a line. By supplying hydraulic fluid under pressure, the piston is moved and thus the piston rod, which is led out of the cylinder housing on the head side, is further axially extended to carry out mechanical work. The volume of the pressure chamber increases accordingly.

Neben einfach wirkenden Hydraulikzylindern sind auch doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit zwei Druckmittelanschlüssen und zwei damit verbunden Druckkammern allgemein bekannt, bei denen der Kolben durch Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in den ein oder anderen Druckmittelanschluss in der ein oder anderen Richtung verfahren werden kann. Dabei vergrößert sich das Volumen des einen Druckraums, während gleichzeitig das Volumen des anderen Druckraums seine Größe im entgegengesetzten Sinne verändert, also sich verkleinert. Diese beispielsweise aus der DE 199 34 480 B4 bekannten doppelt wirkenden Hydraulikzylinder können auch beim Einfahren der aus dem Zylindergehäuse herausgeführten Kolbenstange mechanische Arbeit verrichten.In addition to single-acting hydraulic cylinders, double-acting hydraulic cylinders with two pressure medium connections and two associated pressure chambers are generally known, in which the piston can be moved in one direction or the other by supplying hydraulic fluid to one or the other pressure medium connection. In the process, the volume of one pressure chamber increases, while at the same time the volume of the other pressure chamber changes its size in the opposite direction, that is to say it decreases in size. This, for example, from the DE 199 34 480 B4 known double-acting hydraulic cylinders can also perform mechanical work when the piston rod led out of the cylinder housing is retracted.

Darüber hinaus sind auch doppelt wirkende Hydraulikzylinder bekannt, die nicht nur zwei, sondern drei Druckräume aufweisen. So offenbaren beispielsweise die DE 10 2013 102 167 A1 und die DE 202 09 697 U1 jeweils einen doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit drei Druckräumen, von denen sich beim Verschieben des Kolbens in einer Richtung zwei Druckräume gleichsinnig miteinander in ihrer Größe verändern, wohingegen der dritte Druckraum bei dieser Verschiebung des Kolbens seine Größe gegensinnig zu den beiden anderen Druckräumen verändert.In addition, double-acting hydraulic cylinders are also known which have not only two, but three pressure chambers. For example, the DE 10 2013 102 167 A1 and the DE 202 09 697 U1 each a double-acting hydraulic cylinder with three pressure chambers, of which two pressure chambers change in size in the same direction when the piston is moved in one direction, whereas the size of the third pressure chamber changes in opposite directions to the other two pressure chambers when the piston is moved.

Eine gleichsinnige Größenveränderung von zwei Druckräumen bedeutet dabei, dass der zweite Druckraum größer wird, wenn auch der erste Druckraum größer wird, und dass er kleiner wird, wenn auch der erste Druckraum kleiner wird, wobei allerdings die Volumenänderungen der beiden Druckräume auch unterschiedlich groß ausfallen können. In entsprechender Weise bedeutet eine gegensinnige Größenveränderung von zwei Druckräumen, dass der zweite Druckraum kleiner wird, wenn der erste Druckraum größer wird, und dass der zweite Druckraum größer wird, wenn der erste Druckraum kleiner wird. Auch hierbei können die jeweiligen Volumenänderungen der beiden Druckräume unterschiedlich groß ausfallen.A change in size of two pressure chambers in the same direction means that the second pressure chamber becomes larger when the first pressure chamber is also larger, and that it becomes smaller when the first pressure chamber is also smaller, although the volume changes in the two pressure chambers can also be of different sizes . Correspondingly, a change in size of two pressure chambers in opposite directions means that the second pressure chamber becomes smaller when the first pressure chamber becomes larger and that the second pressure chamber becomes larger when the first pressure chamber becomes smaller. Here, too, the respective changes in volume of the two pressure spaces can be of different sizes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen derartigen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder weiter zu verbessern.The object of the present invention is to further improve such a double-acting hydraulic cylinder.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved according to the invention by a hydraulic cylinder according to claim 1. Advantageous refinements and expedient developments of the invention emerge from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass in dem Hydraulikzylinder ein vierter Druckraum ausgebildet ist, der durch Verschieben des Kolbens gleichsinnig mit dem dritten Druckraum in seiner Größe veränderlich ist. Das bedeutet also, dass der vierte Druckraum bei einer Verschiebung des Kolbens seine Größe gegensinnig zu dem ersten Druckraum und gegensinnig zu dem zweiten Druckraum verändert.The solution according to the invention provides that a fourth pressure chamber is formed in the hydraulic cylinder, the size of which can be changed by moving the piston in the same direction as the third pressure chamber. This means that the fourth pressure chamber changes its size in the opposite direction to the first pressure chamber and in the opposite direction to the second pressure chamber when the piston is displaced.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder besitzt somit sowohl für das Ausfahren als auch für das Einfahren des Kolbens mit der Kolbenstange jeweils zwei redundant wirkende Druckräume. Wesentlich ist es dabei, dass beim Verlagern des Kolbens in beiden axialen Richtungen jeweils zwei Druckräume vergrößert und gleichzeitig die beiden anderen Druckräume verkleinert werden.The hydraulic cylinder according to the invention thus has two redundantly acting pressure chambers both for the extension and for the retraction of the piston with the piston rod. It is essential that when the piston is displaced in both axial directions, two pressure chambers are enlarged and the other two pressure chambers are simultaneously reduced.

Ein wesentlicher Vorteil liegt dabei darin, dass in beiden Richtungen deutlich größere Kolbenflächen zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt werden können. Dabei stehen sowohl beim Ausfahren als auch beim Einfahren des Kolbens mit der Kolbenstange jeweils die axialen Stirnflächen von zwei Druckräumen zur Verfügung, die sich zu einer insgesamt wirksamen Stirnfläche addieren, so dass bei gleichem Druck einer dem Hydraulikzylinder zugeführten Hydraulikflüssigkeit eine entsprechend größere Druck- oder Zugkraft erzeugt werden kann.A major advantage here is that significantly larger piston surfaces can be used in both directions to perform mechanical work. Both when extending and when retracting the piston with the piston rod, the axial end faces of two pressure chambers are available, which add up to a total effective end face, so that with the same pressure of a hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder, a correspondingly greater compressive or tensile force can be generated.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders liegt in der besonders großen Flexibilität bei der Auslegung der insgesamt wirksamen Druckflächen in Ausfahr- und Einfahrrichtung. So kann die Größe der in beiden Richtungen wirksamen Druckflächen mit einem Verhältnis von weniger als 2:1 wesentlich näher aneinander liegen, als dies bei herkömmlichen doppelt wirkenden Hydraulikzylindern mit einem Verhältnis von etwa 3:1 möglich ist. Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder kann daher in beiden Richtungen besonders exakt gesteuert werden.Another essential advantage of the hydraulic cylinder according to the invention is the particularly great flexibility in the design of the overall effective pressure surfaces in the extension and retraction directions. The size of the pressure areas that are effective in both directions can be much closer to one another with a ratio of less than 2: 1 than is possible with conventional double-acting hydraulic cylinders with a ratio of around 3: 1. The inventive Hydraulic cylinder can therefore be controlled particularly precisely in both directions.

Gleichzeitig ist der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder bei einfacher Konstruktion kostengünstig herzustellen und leicht zu montieren und handzuhaben. At the same time, the hydraulic cylinder according to the invention is inexpensive to manufacture with a simple construction and is easy to assemble and handle.

Vorteilhafterweise wirken der erste Druckraum und der zweite Druckraum bei einer Druckbeaufschlagung parallel zueinander in einer ersten axialen Richtung auf den Kolben und die Kolbenstange ein, während der dritte Druckraum und der vierte Druckraum bei einer Druckbeaufschlagung parallel zueinander in einer der ersten axialen Richtung entgegen gesetzten zweiten axialen Richtung auf den Kolben und die Kolbenstange einwirken.Advantageously, when pressure is applied, the first pressure chamber and the second pressure chamber act parallel to each other in a first axial direction on the piston and the piston rod, while the third pressure chamber and the fourth pressure chamber act parallel to each other in a second axial direction opposite to the first axial direction when pressure is applied Act in the direction of the piston and the piston rod.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kolbenstange in der ersten axialen Richtung aus dem Zylindergehäuse ausgefahren und in der zweiten axialen Richtung in das Zylindergehäuse eingefahren wird.It is particularly advantageous if the piston rod is extended out of the cylinder housing in the first axial direction and is retracted into the cylinder housing in the second axial direction.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein mit dem ersten Druckraum verbundenes erstes steuerbares Absperrorgan in das Zylindergehäuse integriert ist, durch das der erste Druckraum absperrbar ist und das in eine Freigabeposition verstellbar ist, in der eine Verbindung zwischen dem ersten Druckraum und einem ersten Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders besteht, und dass ein mit dem zweiten Druckraum verbundenes zweites steuerbares Absperrorgan in das Zylindergehäuse integriert ist, durch das der zweite Druckraum absperrbar ist und das in eine Freigabeposition verstellbar ist, in der eine Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum und dem ersten Druckmittelanschluss oder einem weiteren Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders besteht. Auf diese Weise kann eine doppelte Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Ein- oder Ausfahren des unter der Einwirkung einer äußeren Last stehenden Kolbens und der Kolbenstange, beispielsweise im Falle eines Bruchs oder Lecks in einer an den Hydraulikzylinder angeschlossenen Hydraulikleitung oder eines Schlauchs oder auch bei einem Defekt eines der beiden Absperrorgane, gewährleistet werden. In an sich bekannter Weise ist ein Druckraum abgesperrt und der Kolben und die Kolbenstange können nicht weiter gegen diesen Druckraum bewegt werden, wenn sich das zugehörige Absperrorgan in einer Sperrposition befindet,. Erst wenn das als Sicherheitsventil dienende Absperrorgan so angesteuert wird, dass es in eine Freigabeposition verstellt wird, ist wieder eine Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders hergestellt, so dass die Hydraulikflüssigkeit gewollt aus dem Druckraum herausströmen kann. Die Ansteuerung des Absperrorgans kann insbesondere über eine elektrische oder hydraulische Steuerleitung erfolgen. Auch ist es denkbar, das Absperrorgan manuell zu steuern.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed that a first controllable shut-off element connected to the first pressure chamber is integrated into the cylinder housing, through which the first pressure chamber can be shut off and which can be adjusted into a release position in which a connection between the first pressure chamber and there is a first pressure medium connection of the hydraulic cylinder, and that a second controllable shut-off element connected to the second pressure chamber is integrated into the cylinder housing, through which the second pressure chamber can be shut off and which can be adjusted into a release position in which a connection between the second pressure chamber and the first Pressure medium connection or another pressure medium connection of the hydraulic cylinder exists. In this way, a double security against unintentional retraction or extension of the piston under the action of an external load and the piston rod, for example in the event of a break or leak in a hydraulic line or a hose connected to the hydraulic cylinder, or in the event of a defect of the two shut-off devices. In a manner known per se, a pressure chamber is shut off and the piston and the piston rod cannot be moved any further against this pressure chamber when the associated shut-off element is in a blocking position. Only when the shut-off element serving as a safety valve is activated in such a way that it is moved into a release position is a connection established again between the pressure chamber and the pressure medium connection of the hydraulic cylinder, so that the hydraulic fluid can intentionally flow out of the pressure chamber. The shut-off device can in particular be controlled via an electrical or hydraulic control line. It is also conceivable to control the shut-off element manually.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Hydraulikzylinder Mittel aufweist, durch die das erste steuerbare Absperrorgan und das zweite steuerbare Absperrorgan zusammen in jeweils eine Freigabeposition verstellt werden können.It is particularly advantageous if the hydraulic cylinder has means by means of which the first controllable shut-off element and the second controllable shut-off element can each be adjusted together into a release position.

Um auch in der entgegengesetzten Richtung eine Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Ein- oder Ausfahren des unter der Einwirkung einer äußeren Last stehenden Kolbens und der Kolbenstange zu gewährleisten, wird weiterhin vorgeschlagen, dass ein mit dem dritten Druckraum verbundenes steuerbares Absperrorgan in das Zylindergehäuse integriert ist, durch das der dritte Druckraum absperrbar ist und das in eine Freigabeposition verstellbar ist, in der eine Verbindung zwischen dem dritten Druckraum und einem zweiten Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders besteht, und/oder dass ein mit dem vierten Druckraum verbundenes steuerbares Absperrorgan in das Zylindergehäuse integriert ist, durch das der vierte Druckraum absperrbar ist und das in eine Freigabeposition verstellbar ist, in der eine Verbindung zwischen dem vierten Druckraum und dem zweiten Druckmittelanschluss oder einem weiteren Druckmittelanschluss des Hydraulikzylinders besteht.In order to ensure security against unintentional retraction or extension of the piston and the piston rod under the action of an external load in the opposite direction, it is further proposed that a controllable shut-off device connected to the third pressure chamber be integrated into the cylinder housing that the third pressure chamber can be shut off and that is adjustable into a release position in which there is a connection between the third pressure chamber and a second pressure medium connection of the hydraulic cylinder, and / or that a controllable shut-off element connected to the fourth pressure chamber is integrated into the cylinder housing, through which the fourth pressure chamber can be shut off and is adjustable into a release position in which there is a connection between the fourth pressure chamber and the second pressure medium connection or a further pressure medium connection of the hydraulic cylinder.

Wie schon zuvor für den ersten und den zweiten Druckraum ausgeführt kann in entsprechender Weise eine doppelte Sicherheit dadurch erreicht werden, dass sowohl dem dritten Druckraum als auch dem vierten Druckraum jeweils ein eigenes steuerbares Absperrorgan zugeordnet ist.As already explained above for the first and the second pressure chamber, double safety can be achieved in a corresponding manner in that both the third pressure chamber and the fourth pressure chamber are each assigned their own controllable shut-off device.

Im letztgenannten Fall ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn der Hydraulikzylinder Mittel aufweist, durch die das dritte steuerbare Absperrorgan und das vierte steuerbare Absperrorgan zusammen in jeweils eine Freigabeposition verstellt werden können.In the last-mentioned case, it is again particularly advantageous if the hydraulic cylinder has means by which the third controllable shut-off element and the fourth controllable shut-off element can each be adjusted together into a release position.

Eine besonders kompakte und leicht handhabbare Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, dass alle steuerbaren Absperrorgane in dem Zylinderboden des Hydraulikzylinders angeordnet sind.A particularly compact and easily manageable embodiment can be achieved in that all controllable shut-off devices are arranged in the cylinder base of the hydraulic cylinder.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kolben einen Außenbereich auf, der sich ausgehend von der Kolbenstange radial nach außen erstreckt und unter Zwischenfügung einer Dichtung an einer Innenwandung des Zylindergehäuses anliegt, wobei sich der dritte Druckraum radial zwischen der Kolbenstange und der Innenwandung des Zylindergehäuses sowie axial zwischen dem Außenbereich des Kolbens und dem Zylinderdeckel befindet.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the piston has an outer area which extends radially outward from the piston rod and rests against an inner wall of the cylinder housing with the interposition of a seal, the third pressure chamber being located radially between the piston rod and the inner wall of the cylinder housing and located axially between the outer region of the piston and the cylinder cover.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Kolben und die Kolbenstange mit einer axialen Bohrung versehen, in die ein am Zylinderboden befestigtes und axial vorstehendes Rohr mit einem inneren Kanal hineinragt, wobei die Kolbenstange an ihrem aus dem Zylindergehäuse herausgeführten freien Ende verschlossen ist, so dass sie in ihrem Inneren einen endseitig abgeschlossenen Hohlraum aufweist, der zumindest einen Teil des zweiten Druckraums des Hydraulikzylinders bildet und mit dem in dem Rohr ausgebildeten Kanal verbunden ist, wobei das axial vorstehende Rohr in einem vom Zylinderboden entfernten Bereich, insbesondere an seinem freien Endbereich, einen außenseitigen Kragen trägt, der unter Zwischenfügung einer Dichtung an der Innenwandung der Kolbenstange anliegt, wobei der Kolben einen Innenbereich aufweist, der sich ausgehend von der Kolbenstange radial nach innen erstreckt und unter Zwischenfügung einer Dichtung an dem Rohr anliegt, und wobei der vierte Druckraum radial zwischen dem Rohr und der Kolbenstange sowie axial zwischen dem Innenbereich des Kolbens und dem Kragen ausgebildet ist. According to a further particularly preferred embodiment of the invention, the piston and the piston rod are provided with an axial bore into which an axially protruding tube with an inner channel, fastened to the cylinder base and protruding, protrudes, the piston rod being closed at its free end extending out of the cylinder housing, so that in its interior it has a cavity closed at the end, which forms at least part of the second pressure chamber of the hydraulic cylinder and is connected to the channel formed in the tube, the axially protruding tube in an area remote from the cylinder base, in particular at its free end area , carries an outside collar which rests against the inner wall of the piston rod with the interposition of a seal, the piston having an inner region which extends radially inward from the piston rod and rests against the tube with the interposition of a seal, and wherein the fourth pressure chamber is formed radially between the tube and the piston rod and axially between the inner region of the piston and the collar.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn innerhalb der Wandungen des Rohrs ein zweiter Kanal ausgebildet ist, der mit dem vierten Druckraum verbunden ist.It is particularly advantageous if a second channel is formed within the walls of the tube, which channel is connected to the fourth pressure chamber.

Auf besonders einfache Weise kann das dadurch ausgeführt sein, dass das Rohr mit zwei einander konzentrisch umgebenden Teilrohren doppelwandig ausgeführt ist, wobei der zweite Kanal in einem radialen Zwischenraum zwischen den beiden Teilrohren ausgebildet ist.This can be carried out in a particularly simple manner in that the pipe is double-walled with two concentrically surrounding partial pipes, the second channel being formed in a radial space between the two partial pipes.

Der erste Druckraum ist bei der zuletzt beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsform vorteilhafterweise ringförmig um das Rohr herum ausgebildet.In the particularly preferred embodiment described last, the first pressure chamber is advantageously designed in a ring shape around the pipe.

Von Vorteil ist es ferner, wenn in zumindest einigen, vorteilhafterweise in allen Druckräumen jeweils ein Drucksensor angeordnet ist, durch den der in dem jeweiligen Druckraum herrschende Druck der Hydraulikflüssigkeit überwacht werden kann. Auf diese Weise ist über einen Druckverlust ein möglicher Defekt, beispielsweise ein Ausfall eines Sicherungsventils in einem von zwei parallel bzw. gleichsinnig wirkenden Druckräumen, frühzeitig feststellbar, so dass der Defekt rechtzeitig und gefahrlos behoben werden kann, bevor es beispielsweise auch noch zu einem Ausfall des Sicherungsventils des anderen der beiden genannten Druckräume kommt. Die Sicherheit des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems kann auf diese Weise deutlich gesteigert werden.It is also advantageous if a pressure sensor is arranged in at least some, advantageously in all pressure chambers, by means of which the pressure of the hydraulic fluid prevailing in the respective pressure chamber can be monitored. In this way, a possible defect, for example a failure of a safety valve in one of two pressure chambers acting in parallel or in the same direction, can be detected early on via a pressure loss, so that the defect can be remedied in good time and safely before it also fails, for example Safety valve of the other of the two pressure chambers mentioned comes. The safety of the hydraulic system according to the invention can be increased significantly in this way.

Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders können insbesondere jegliche Art von festen oder mobilen Installationen sein, bei denen größere Haltekräfte ausgeübt bzw. größere Belastungen abgestützt werden müssen. So kann der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder beispielsweise bei Abstützsystemen wie Hubstützen oder Hubbühnen, bei Wagenhebern oder bei Kränen zum Einsatz kommen. Aber auch für Anwendungsfälle, wo es weniger auf große Kräfte als auf eine gute hydraulische Steuerbarkeit ankommt, kann der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder vorteilhaft eingesetzt werden. So kann der Hydraulikzylinder aufgrund der optimal aufeinander abstimmbaren Druckflächenverhältnisse zwischen den beiden Druckraum-Paaren für die Einfahr- und die Ausfahrrichtung beispielsweise auch für Lenkungssysteme von Fahrzeugen eingesetzt werden, die eine hohe Genauigkeit erfordern.Areas of application of the hydraulic cylinder according to the invention can in particular be any type of fixed or mobile installations in which greater holding forces must be exerted or greater loads must be supported. For example, the hydraulic cylinder according to the invention can be used in support systems such as lifting supports or lifting platforms, in car jacks or in cranes. However, the hydraulic cylinder according to the invention can also be used advantageously for applications where large forces are less important than good hydraulic controllability. For example, the hydraulic cylinder can also be used for steering systems of vehicles that require a high level of accuracy due to the pressure area ratios between the two pressure chamber pairs for the retraction and extension directions, which can be optimally matched to one another.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantages and features of the invention emerge from the following description of the exemplary embodiment shown in the drawings.

Es zeigen:

1: Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit jeweils redundanten Druckkammern,
2: vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs aus 1, und
3: perspektivische Ansicht des Hydraulikzylinders aus 1.

Show it:

1 : Cross section through a double-acting hydraulic cylinder according to the invention, each with redundant pressure chambers,
2 : enlarged display of a partial area 1 , and
3 : perspective view of the hydraulic cylinder from 1 .

Der in den Figuren dargestellte doppelt wirkende Hydraulikzylinder 1 umfasst ein äußeres Zylindergehäuse 2, in dem ein beidseitig mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbarer Kolben 3 mit einer rohrförmigen Kolbenstange 4 axial ein- und ausfahrbar geführt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikzylinder 1 als Abstützzylinder für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Dazu ist am freien Ende der Kolbenstange 4 ein beweglich gelagerter Abstützteller 5 vorgesehen, der beim Abstützen des Fahrzeugs in Kontakt mit dem Untergrund gebracht werden kann. Über eine an das Zylindergehäuse 2 angeschweißte Halteeinrichtung 6 kann der Hydraulikzylinder 1 leicht montiert, etwa an einem Fahrzeug angeschraubt werden.The double-acting hydraulic cylinder shown in the figures 1 includes an outer cylinder housing 2 , in which a piston that can be acted upon by hydraulic fluid on both sides 3 with a tubular piston rod 4th is guided axially in and out. In the illustrated embodiment, the hydraulic cylinder is 1 designed as a support cylinder for a motor vehicle. This is at the free end of the piston rod 4th a movably mounted support plate 5 provided, which can be brought into contact with the ground when the vehicle is supported. Via one to the cylinder housing 2 welded holding device 6th can the hydraulic cylinder 1 Easily mounted, for example screwed to a vehicle.

Im Bereich des Bodens 7 des Zylindergehäuse 2 ist ein erster Druckmittelanschluss 8 angeordnet, der über im Zylinderboden 7 verlaufende Leitungen und über ein erstes in den Zylinderboden 7 eingesetztes hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 9 mit dem ersten Druckraum 10 verbunden ist, welcher sich auf der dem Boden 7 zugewandten Seite des Kolbens 3 befindet. Dieser erste Druckraum 10 ist ebenso wie der Kolben 3 ringförmig ausgebildet, da er von einem zentralen Rohr 11 durchquert wird, welches am Zylinderboden 7 befestigt ist und sich koaxial durch eine zentrale Bohrung des Kolbens 3 hindurch bis in den Innenraum der Kolbenstange 4 erstreckt. Das Ende dieses Rohres liegt etwa auf Höhe der außenseitigen Oberfläche des Deckels 12, mit dem das Zylindergehäuse 2 kopfseitig verschlossen ist.In the area of the floor 7th of the cylinder housing 2 is a first pressure medium connection 8th arranged over in the cylinder base 7th running lines and a first in the cylinder base 7th used hydraulically releasable check valve 9 with the first print room 10 connected, which is on the ground 7th facing side of the piston 3 is located. This first pressure room 10 is just like the piston 3 ring-shaped as it is supported by a central tube 11th is traversed, which on the cylinder base 7th is attached and coaxially through a central bore of the piston 3 through to the interior of the piston rod 4th extends. The end of this tube is approximately level with the outside surface of the lid 12th with which the cylinder housing 2 is closed at the head.

Innerhalb der Kolbenstange 4 und innerhalb des Rohres 11 befindet sich der zweite Druckraum 13, der axial einerseits durch den Gehäuseboden 7 und andererseits durch den endseitigen Verschluss der Kolbenstange 4, der hier durch eine Aufnahme 5a für einen am Abstützteller 5 angebrachten Kugelkopf 5b gebildet ist, begrenzt wird. Durch den Boden 7 verläuft eine von der zum ersten Druckraum 10 führenden Leitung abgezweigte Leitung, die über ein zweites hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 14 mit dem zweiten Druckraum 13 verbunden ist. Die beiden Rückschlagventile 9 und 14 bilden dabei zusammen mit dem ersten und zweiten Druckraum 10, 13 ein doppeltes Sicherheitssystem gegen ein ungewolltes Einfahren der Kolbenstange 4 mit dem Kolben 3 in das Zylindergehäuse 2 des Hydraulikzylinders 1.Inside the piston rod 4th and inside the pipe 11th the second pressure chamber is located 13th , the axially on the one hand through the housing base 7th and on the other hand by the end-side closure of the piston rod 4th who's here through a recording 5a for one on the support plate 5 attached ball head 5b is formed, is limited. Through the ground 7th one runs from the to the first pressure chamber 10 leading line branched line, which has a second hydraulically releasable check valve 14th with the second pressure chamber 13th connected is. The two check valves 9 and 14th form together with the first and second pressure chamber 10 , 13th a double safety system against unintentional retraction of the piston rod 4th with the piston 3 in the cylinder housing 2 of the hydraulic cylinder 1 .

Der Kolben 3 gleitet unter Zwischenfügung einer Ringdichtung 15 an der Außenwandung des Rohres 11 entlang, so dass der erste Druckraum 10 kolbenseitig abgedichtet ist. Ferner ist zwischen der Umfangswand des Kolbens 3 und der Innenwand des Zylindergehäuses 2 eine Ringdichtung 16 sowie zwischen der Durchgangsöffnung des Deckels 12 und der Außenwandung der Kolbenstange 4 mindestens eine Ringdichtung 17 angeordnet, wodurch ein dritter Druckraum 18 abgedichtet ist, der die Kolbenstange 4 auf der vom ersten Druckraum 10 abgewandten Seite des Kolbens 3 ringförmig umgibt. Der dritte Druckraum 18 ist mit einem zweiten Druckmittelanschluss 19 verbunden, durch den Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden kann, um den Kolben 3 und die Kolbenstange 4 in das Zylindergehäuse 2 einzufahren. Dazu werden die beiden Rückschlagventilen 9 und 14 entsperrt, um die als redundantes Sicherungssystem ausgeführte parallele Blockierung der beiden Druckräume 10 und 13 aufzuheben, so dass die darin enthaltene Hydraulikflüssigkeit ausströmen kann und der Kolben 3 und die Kolbenstange 4 bewusst und kontrolliert eingefahren werden können. Das Entsperren kann, wie in der DE 10 2013 102 167 A1 näher beschrieben, beispielsweise über eine hydraulische Steuerleitung erfolgen, die von dem zweiten Druckmittelanschluss 19 oder von einer daran angeschlossenen Zuleitung abzweigt.The piston 3 slides with the interposition of a ring seal 15th on the outer wall of the pipe 11th along so that the first pressure chamber 10 is sealed on the piston side. Furthermore, between the circumferential wall of the piston 3 and the inner wall of the cylinder housing 2 a ring seal 16 as well as between the through opening of the lid 12th and the outer wall of the piston rod 4th at least one ring seal 17th arranged, creating a third pressure chamber 18th is sealed that of the piston rod 4th on that of the first printing room 10 remote side of the piston 3 surrounds annularly. The third printing room 18th is with a second pressure medium connection 19th connected, through which hydraulic fluid can be supplied to the piston 3 and the piston rod 4th in the cylinder housing 2 retract. To do this, the two check valves 9 and 14th Unlocked to the parallel blocking of the two pressure chambers implemented as a redundant safety system 10 and 13th lift so that the hydraulic fluid contained therein can flow out and the piston 3 and the piston rod 4th can be retracted consciously and in a controlled manner. Unlocking can, as in the DE 10 2013 102 167 A1 described in more detail, for example, take place via a hydraulic control line from the second pressure medium connection 19th or branches off from a supply line connected to it.

Das zentrale Rohr 11 trägt an seinem vom Zylinderboden 7 entfernten freien Ende einen sich ringförmig nach außen erstreckenden Kragen 20, der unter Zwischenfügung einer Dichtung 21 abgedichtet an der Innenwandung der Kolbenstange 4 anliegt. Gleichzeitig liegt der Kolben 3 über die Ringdichtung 15 abgedichtet an der Außenwandung des Rohres 11 an. Dabei ergibt sich axial zwischen dem Kolben 3 und dem Kragen 20 und radial zwischen dem Rohr 11 und der Kolbenstange 4 der erfindungsgemäß vorgesehene vierte Druckraum 22, der parallel zu dem dritten Druckraum 18 in Einfahrrichtung auf den Kolben 3 und somit auch auf die damit verbundene Kolbenstange 4 wirkt. Der vierte Druckraum 22 liegt dabei radial innerhalb des dritten Druckraums 18 und ist von diesem in radialer Richtung durch die Kolbenstange 4 getrennt.The central pipe 11th carries on his from the cylinder bottom 7th distant free end has an annularly outwardly extending collar 20th , with the interposition of a seal 21 sealed on the inner wall of the piston rod 4th is applied. At the same time, the piston lies 3 over the ring seal 15th sealed on the outer wall of the pipe 11th at. This results axially between the piston 3 and the collar 20th and radially between the pipe 11th and the piston rod 4th the fourth pressure chamber provided according to the invention 22nd , which is parallel to the third pressure chamber 18th in the retraction direction on the piston 3 and thus also on the piston rod connected to it 4th works. The fourth printing room 22nd lies radially within the third pressure chamber 18th and is from this in the radial direction through the piston rod 4th separated.

Insgesamt weist der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder 1 somit vier Druckräume 10, 13, 18 und 22 auf, von denen die beiden Druckräume 10 und 13 redundant in Ausfahrrichtung wirken, während die beiden Druckräume 18 und 22 in der Einfahrrichtung redundant wirken.Overall, the hydraulic cylinder according to the invention 1 thus four pressure rooms 10 , 13th , 18th and 22nd on, of which the two pressure rooms 10 and 13th act redundantly in the direction of extension, while the two pressure chambers 18th and 22nd act redundantly in the direction of entry.

Der vierte Druckraum 22 wird über einen Kanal 23 gespeist, der innerhalb der Wandungen des Rohrs 11 verläuft. Dazu ist das Rohr 11 mit zwei einander konzentrisch umgebenden Teilrohren 11a und 11b doppelwandig ausgeführt, wobei der zweite Kanal 23 in dem radialen Zwischenraum zwischen den beiden Teilrohren 11a und 11b verläuft. In geringen Abstand vor dem bodenseitigen Ende des Kragens 20 verbindet eine Querbohrung 24 den Kanal 23 mit dem vierten Druckraum 22.The fourth printing room 22nd is via a channel 23 fed within the walls of the tube 11th runs. To do this is the pipe 11th with two concentrically surrounding partial tubes 11a and 11b Double-walled, the second channel 23 in the radial space between the two partial tubes 11a and 11b runs. At a short distance from the bottom end of the collar 20th connects a cross hole 24 the channel 23 with the fourth pressure chamber 22nd .

Innerhalb des inneren Teilrohrs 11 b verläuft der innere Kanal 25, der von dem zweiten Rückschlagventil 14 zum zweiten Druckraum 13 führt. Das zentrale Rohr 11 umfasst somit zwei voneinander unabhängige Kanäle 11c und 23 Inside the inner part of the tube 11th b runs the inner canal 25th from the second check valve 14th to the second pressure chamber 13th leads. The central pipe 11th thus comprises two independent channels 11c and 23

Der dritte Druckraum 18 wird über einen hier zeichnerisch nicht dargestellten Kanal gespeist, der innerhalb des Zylindergehäuses 2 verläuft, wie es beispielsweise in der DE 199 34 480 B4 beschrieben ist. Dieser Kanal zweigt innerhalb des Zylinderbodens 7 von dem zum vierten Druckraum 22 führenden Kanal 23 ab, wobei zwischen der Verzweigungsstelle und dem zweiten Druckmittelanschluss 19 ein für den dritten und vierten Druckraum 18 und 22 gemeinsam wirksames hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 26 in den Zylinderboden 7 eingesetzt ist. Da der Hydraulikzylinder 1 als Abstützzylinder für ein Kraftfahrzeug eingesetzt wird, ist ein einfaches Sicherungssystem für die beiden Druckräume 18 und 22 ausreichend, welches ein ungewolltes Ausfahren des Kolbens 3 mit der Kolbenstange 4 verhindert.The third printing room 18th is fed via a duct, not shown in the drawing, inside the cylinder housing 2 runs, for example, in the DE 199 34 480 B4 is described. This channel branches off inside the cylinder base 7th from that to the fourth pressure chamber 22nd leading channel 23 from, wherein between the branch point and the second pressure medium connection 19th one for the third and fourth pressure chamber 18th and 22nd jointly effective hydraulically releasable check valve 26th in the cylinder base 7th is used. Because the hydraulic cylinder 1 is used as a support cylinder for a motor vehicle, is a simple safety system for the two pressure chambers 18th and 22nd sufficient to prevent accidental extension of the piston 3 with the piston rod 4th prevented.

In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders 1 ist jedoch auch ein in der Ausfahrrichtung redundant wirkendes Sicherungssystem mit zwei getrennten Rückschlagventilen für die beiden Druckräume 18 und 22 möglich.In an alternative embodiment of the hydraulic cylinder according to the invention 1 However, there is also a redundant safety system in the extension direction with two separate check valves for the two pressure chambers 18th and 22nd possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19934480 B4 [0002, 0037]
DE 102013102167 A1 [0003, 0032]
DE 20209697 U1 [0003]

Claims

Double-acting hydraulic cylinder (1), comprising - a cylinder housing (2) which is closed on one end face by a cylinder base (7), - a piston (3) guided axially displaceably in the cylinder housing (2) - and one with the piston ( 3) connected piston rod (4), the free end of which is led out of the cylinder housing (2) through an opening in a cylinder cover (12) which delimits the cylinder housing (2) on the end face opposite the cylinder base (7), whereby the piston (3) in the cylinder housing (2) delimits a first pressure chamber (10) which can be changed in size by moving the piston (3), a second pressure chamber (13) being formed in the hydraulic cylinder (1), which can be opened by moving the The piston (3) with the piston rod (4) is variable in size in the same direction as the first pressure chamber (10), and a third pressure chamber (18) is formed in the hydraulic cylinder (1), which can be opened by moving the piston (3 ) is variable in size with the piston rod (4) in the opposite direction to the first pressure chamber (10) and in the opposite direction to the second pressure chamber (13), characterized in that a fourth pressure chamber (22) is formed in the hydraulic cylinder (1), which is variable in size by moving the piston (3) with the piston rod (4) in the same direction as the third pressure chamber (18).

Hydraulic cylinder (1) Claim 1 , characterized in that the first pressure chamber (10) and the second pressure chamber (13) act parallel to one another in a first axial direction on the piston (3) and the piston rod (4) when pressure is applied, and that the third pressure chamber (18) and when pressure is applied, the fourth pressure chamber (22) acts on the piston (3) and the piston rod (4) parallel to one another in a second axial direction opposite to the first axial direction.

Hydraulic cylinder (1) Claim 2 , characterized in that the piston rod (4) is extended out of the cylinder housing (2) in the first axial direction and is retracted into the cylinder housing (2) in the second axial direction.

Hydraulic cylinder (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that a first controllable shut-off element (9) connected to the first pressure chamber (10) is integrated into the cylinder housing (2), through which the first pressure chamber (10) can be shut off and which can be adjusted into a release position in which one There is a connection between the first pressure chamber (10) and a first pressure medium connection (8) of the hydraulic cylinder (1), and that a second controllable shut-off element (14) connected to the second pressure chamber (13) is integrated into the cylinder housing (2) through which the second pressure chamber (13) can be shut off and is adjustable into a release position in which there is a connection between the second pressure chamber (13) and the first pressure medium connection (8) or a further pressure medium connection of the hydraulic cylinder (1).

Hydraulic cylinder (1) Claim 4 , characterized in that it comprises means by which the first controllable shut-off element (9) and the second controllable shut-off element (14) can each be adjusted together into a release position.

Hydraulic cylinder (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that a controllable shut-off element (26) connected to the third pressure chamber (18) is integrated into the cylinder housing (2), through which the third pressure chamber (18) can be shut off and which can be adjusted into a release position in which a connection exists between the third pressure chamber (18) and a second pressure medium connection (19) of the hydraulic cylinder (1), and / or that a controllable shut-off element (26) connected to the fourth pressure chamber (22) is integrated into the cylinder housing (2) through which the fourth pressure chamber (22) can be shut off and is adjustable into a release position in which there is a connection between the fourth pressure chamber (22) and the second pressure medium connection (19) or a further pressure medium connection of the hydraulic cylinder (1).

Hydraulic cylinder (1) Claim 6 , characterized in that a third controllable shut-off element connected to the third pressure chamber (18) and a fourth controllable shut-off element connected to the fourth pressure chamber (22) are integrated in the cylinder housing (2), and that the hydraulic cylinder (1) comprises means by which the third controllable shut-off element and the fourth controllable shut-off element can each be adjusted together into a release position.

Hydraulic cylinder (1) according to one of the Claims 4 until 7th , characterized in that the controllable shut-off devices (9, 14, 26) are arranged in the cylinder base (7) of the hydraulic cylinder (1).

Hydraulic cylinder (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (3) has an outer area which, starting from the piston rod (4), extends radially outward and with the interposition of a seal (16) on the inner wall of the cylinder housing ( 2), the third pressure chamber (18) radially between the piston rod (4) and the inner wall of the cylinder housing (2) and axially between the Outside of the piston (3) and the cylinder cover (12) is formed.

Hydraulic cylinder (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (3) and the piston rod (4) are provided with an axial bore into which an axially protruding tube (11) fastened to the cylinder base (7) and with a inner channel (25) protrudes, wherein the piston rod (4) is closed at its free end led out of the cylinder housing (2) so that it has a cavity closed at the end in its interior, which at least part of the second pressure chamber (13) of the Hydraulic cylinder (1) and is connected to the channel (25) formed in the tube (11), the axially protruding tube (11) at its end facing away from the cylinder base (7) carrying an outside collar (20) which is interposed a seal (21) rests on the inner wall of the piston rod (4), the piston (3) having an inner region which, starting from the piston rod (4), extends radially inward and with intervening g a seal (15) rests on the tube (11), the fourth pressure chamber (22) radially between the tube (11) and the piston rod (4) and axially between the inner region of the piston (3) and the collar (20) is trained.

Hydraulic cylinder (1) Claim 10 , characterized in that a second channel (23) is formed within the walls of the tube (11) which is connected to the fourth pressure chamber (22).

Hydraulic cylinder (1) Claim 11 , characterized in that the tube (11) is double-walled with two concentrically surrounding partial tubes (11a, 11b), the second channel (23) being formed in a radial space between the two partial tubes (11a, 11b).

Hydraulic cylinder (1) according to one of the Claims 10 until 12th , characterized in that the first pressure chamber (10) is designed in an annular manner around the pipe (11).