DE10339819A1

DE10339819A1 - Linearstellelement

Info

Publication number: DE10339819A1
Application number: DE10339819A
Authority: DE
Inventors: Horst Ollefs
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-31
Also published as: EP1510700A1; US20050047849A1; JP2005069487A; EP1510700B1; DE502004001649D1; BRPI0403593A

Abstract

Linearstellelement, das zwischen einer verkürzten Einfahrposition und einer verlängerten Ausfahrposition entlang einer Längsachse X verstellbar ist, umfassend ein erstes Anschlusselement 1, ein zweites Anschlusselement 8, ein schlauchförmiges Dehnelement 22, das elastisch verlängerbar sowie luft- oder flüssigkeitsdicht ist, das an seinem ersten Endabschnitt 23 mit dem ersten Anschlusselement 1 und an seinem zweiten Endabschnitt 24 mit dem zweiten Anschlusselement 8 dicht verbunden ist und das eine Außenfläche 25 aufweist. Ein Druckraum 29, der von den Anschlusselementen 1 und dem Dehnelement 22 umgrenzt wird, ist über das Rohrelement 6 mit Druck beaufschlagbar und entlastbar. Ein Stützelement 26 ist um die Außenfläche 25 des Dehnelementes 22 angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearstellelement, das zwischen einer verkürzten Einfahrposition und einer verlängerten Ausfahrposition entlang einer Längsachse verstellbar ist.

Die DE 39 09 370 A1 beschreibt einen Teleskopzylinder, der einfachwirkend ist und mit Druck beaufschlagbar ist, so dass seine einzelnen Teleskopabschnitte unter der Druckbeaufschlagung auf die verlängerte Position ausfahren. Es ist ein mechanischer Rückzug vorgesehen, der eine Seilwinde umfasst, die von einem Motor antreibbar ist, wobei zwischen beiden eine Freilaufkupplung vorgesehen ist. Das freie Ende des auf die Seilwinde aufgewickelten Seiles ist mit dem am weitesten ausfahrenden inneren Teleskopabschnitt verbunden. Bei der Druckbeaufschlagung fahren alle Teleskopabschnitte aus, wobei das Seil von der Winde abgewickelt wird, bis die äußerste Ausfahrposition erreicht ist. Soll der Teleskopzylinder eingezogen werden, d.h. auf seine Einfahrposition zurückgeführt werden, erfolgt eine Druckentlastung und zusätzlich die Rückführung mittels Teleskopabschnitte mittels der Seilwinde, die durch den zugehörigen Motor angetrieben wird, so dass das Seil verkürzt wird und dabei die einzelnen Abschnitte ineinander einfahren.

Ein solcher Teleskopzylinder ist nur für einen entsprechenden Platz zulassende Einrichtungen einsetzbar, nicht jedoch bei beengten Platzverhältnissen. Von Nachteil dabei ist auch, dass die Führungsflächen außen frei liegen, so dass Umwelteinflüsse die Funktion negativ beeinflussen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearstellelement zu schaffen, das kleinbaut und trotz geringer Abmessungen in der Einfahrposition eine relativ große Ausfahrlänge zulässt und dessen Verstellung auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen und Einbauverhältnissen nicht negativ beeinflusst wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Linearstellelement, das zwischen einer verkürzten Einfahrposition und einer verlängerten Ausfahrposition entlang einer Längsachse verstellbar ist, umfassend

– ein erstes Anschlusselement,
– ein zweites Anschlusselement,
– ein schlauchförmiges Dehnelement,
– das elastisch verlängerbar sowie luft- oder flüssigkeitsdicht ist,
– das an seinem ersten Endabschnitt mit dem ersten Anschlusselement und an seinem zweiten Endabschnitt mit dem zweiten Anschlusselement dicht verbunden ist und
– das eine Außenfläche aufweist,
– einen Druckraum,
– der von den Anschlusselementen und dem Dehnelement umgrenzt wird und
– der mit einer Verbindungsleitung zur Druckbeauschlagung und Druckentlastung verbunden ist, und
– ein Stützelement,
– das um die Außenfläche des Dehnelementes angeordnet ist.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, dass ein hermetisch abgedichtetes Linearstellelement erzielt wird, das auch ungünstige Umgebungsbedingungen, beispielsweise beim Einsatz von Landmaschinen oder Traktoren auf dem Feld sich nicht auf die Funktion des Stellelementes selbst auswirken. Es ist nach außen hermetisch abgedichtet, so dass auch bei einem Einsatz auf dem Felde die Funktion selbst beim Absetzen von Schmutz oder gefrierender Nässe nicht negativ beeinflusst wird. Von Vorteil ist ferner, dass keine Gleitführungen, so wie sie üblicherweise bei Stellzylindern vorgesehen sind, vorhanden sind, womit ein im wesentlichen verschleißfreies Arbeiten auch im schmutzbehafteten Raum möglich ist.

Günstig ist ferner, dass das Dehnelement in radialer Richtung gestützt wird, so dass bei Druckbeaufschlagung lediglich die Möglichkeit zu einer axialen Ausdehnung entlang der Längsachse gegeben ist. Die Rückzugskraft wird durch die elastische Dehnung des Dehnelementes selbst erzeugt, so dass das Linearstellelement seine Einfahrposition allein unter der Rückstellwirkung des Dehnelementes einnehmen kann. Als Druckmedium kommen entweder Druckluft oder aber auch Druckflüssigkeit in Frage.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsleitung durch eine Durchlassbohrung des ersten Anschlusselementes oder ein in diesem einsitzendes Rohrelement dargestellt ist. Günstig ist die Verwendung eines Rohrelementes, wenn beispielsweise das zugehörige Anschlusselement, in das das Rohrelement eingesetzt wird, aus einem Kunststoff besteht oder aus einem Werkstoff, der dem des Dehnelementes entspricht, jedoch eine größere Härte aufweist.

Vorzugsweise ist in dem Druckraum ein die Verlängerung in die Ausfahrposition begrenzendes Halteelement angeordnet, das einerseits mit dem ersten Anschlusselement und andererseits mit dem zweiten Anschlusselement verbunden ist. Soll dieses Halteelement keine weitere Funktion übernehmen, so genügt beispielsweise ein Zugelement in Form eines Seiles, Drahtes oder dergleichen. Soll jedoch das Halteelement zusätzlich beispielsweise eine Stützfunktion für das Dehnelement gegen Knickung übernehmen, ist es sinnvoll, dieses teleskopisch verlängerbar und verkürzbar auszubilden. Dazu weist das Halteelement vorzugsweise ineinander geführte Teleskoprohre und eine Teleskopstange auf, deren Bewegung entlang der Längsachse zueinander begrenzt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass bei kleiner Einbaulänge ein großer Hub erzielt werden kann.

Vorzugsweise ist das Stützelement als schraubenlinienförmig gewickelte Spirale gestaltet, die um die Außenfläche des Dehnelementes angeordnet ist und selbst keine Federwirkung ausübt, d.h. keine Zugkraft aufbringt. Ein erstes Spiralende und ein zweites Spiralende dienen zur Verbindung mit dem ersten Anschlusselement bzw. zweiten Anschlusselement. Ein erstes Spiralende und ein zweites Spiralende dienen zur Verbindung mit dem ersten Anschlusselement bzw. zweiten Anschlusselement. Die Spirale kann auch als Spiralfeder gestaltet sein. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes erfährt die Spiralfeder zusammen mit dem Dehnelement entlang der Längsachse eine Verlängerung in Richtung zur Ausfahrposition hin und wird dabei vorgespannt. Diese Vorspannung kann bei Druckentlastung des Druckraumes die Rückführung des Dehnelementes bzw. des Linearstellelementes zur Einfahrposition hin unterstützen. Es kann aber auch als Stützelement ein Rohr vorgesehen sein, das das Dehnelement umschließt und diesem gegenüber reibarm geführt ist, d.h. dessen Oberfläche im Verhältnis zum Dehnelement nur eine geringe Reibung aufweist.

Eine kompakte Bauweise ergibt sich, wenn beispielsweise das erste Teleskoprohr auf dem ersten Anschlusselement sitzt und darauf erst das Dehnelement mit seinem ersten Endabschnitt festgelegt ist. Die Befestigung am ersten Anschlusselement erfolgt damit unter Zwischenschaltung des Teleskoprohres.

Zur Befestigung des ersten Federendes an dem ersten Anschlusselement kann das diesem zugeordnete Rohrelement genutzt werden, in dem das abgewinkelte Ende der Windung der Spiralfeder um das Rohrelement gelegt ist.

Vorzugsweise besteht das Dehnelement aus einem Gummiwerkstoff, der weich und elastisch ist.

Die Anschlusselemente können im wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen wie das Dehnelement, aber eine größere Härte aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Anschlusselemente aus Metall oder Kunststoff bestehen.

Besteht das Teleskoprohr, an dem der erste Endabschnitt des Dehnelementes festgelegt ist oder aber bei unmittelbarer Festlegung des ersten Endabschnittes des Dehnelementes an dem ersten Anschlusselement aus Metall, kann die Verbindung beispielsweise durch Kleben oder Anvulkanisieren erzeugt werden.

Wenn das Dehnelement und die Anschlusselemente aus dem gleichen Material bestehen, ist es möglich, beispielsweise zumindest eines der Dehnelemente dem zugehörigen Anschlusselement einteilig auszuführen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

1 eine Ansicht des Linearstellelementes in der Einfahrposition,

2 einen Längsschnitt durch das Linearstellelement und

3 eine Draufsicht zur 1.

In der 1 ist das Linearstellelement in der Einfahrposition dargestellt. In 2 ist das Linearstellelement in ausgezogenen Linien in der Einfahrposition mit der Länge L zwischen den Anschlussbohrungen und darüber hinaus schematisch durch strichpunktierte Linien auf die Länge L1 verlängert bei Druckbeaufschlagung dargestellt. Das Linearstellelement umfasst ein erstes Anschlusselement 1, das mit einer quer zur Längsachse X verlaufenden Befestigungsbohrung 2 versehen ist, um das erste Anschlusselement 1 an einem Bauteil, an dem es sich abstützt, festzulegen. Das erste Anschlusselement 1 weist einen Ansatz 3 auf, der mit einer zentral auf der Längsachse X angeordneten Zentralbohrung 4 versehen ist, in welche eine von außen eingebrachte Schrägbohrung 5 mündet. In diese ist ein Rohrelement 6 eingesetzt, das zur Außenumgebung und zu der Zentralbohrung 4 hin offen ist. Die Außenfläche des Ansatzes 3 bildet eine kreiszylindrische Sitzfläche 7.
Das Linearstellelement umfasst ferner ein zweites Anschlusselement 8, das eine Befestigungsbohrung 9 besitzt, die ebenfalls quer zur Längsachse X verläuft. Ausgehend von der der Befestigungsbohrung 9 entfernten Stirnfläche des zweiten Anschlusselementes 8 ist eine Bohrung 10 eingebracht. Der Abschnitt des zweiten Anschlusselementes 8, der die Außenfläche zu der Bohrung 10 hin bildet, ist als kreiszylindrische Sitzfläche 11 gestaltet. Zwischen dem ersten Anschlusselement 1 und dem zweiten Anschlusselement 8 ist ein Halteelement 12 wirksam. Dieses umfasst eine erstes Teleskoprohr 13, das auf der kreiszylindrischen Sitzfläche 7 des ersten Anschlusselementes 1 fest und dicht sitzt. Das erste Teleskoprohr 13 weist hierzu einen im Durchmesser erweiterten Sitzabschnitt 14 auf. Das dem Sitzabschnitt 14 entfernte Ende des ersten Teleskoprohres 13 ist mit einem einwärts gerichteten Kragen 15 versehen, der in Richtung zur Längsachse X vorsteht.
In dem ersten Teleskoprohr 13 ist ein zweites Teleskoprohr 16 begrenzt beweglich zum ersten Teleskoprohr 13 aufgenommen. Es weist ein im Durchmesser vergrößertes Rohrende 17 auf, mit dem es in der Einfahrposition des Linearstellelementes sich gegen die Stirnfläche des Ansatzes 3 des ersten Anschlusselementes 1 abstützen kann. Dieses Rohrende 17 ist so vergrößert, dass beim Ausfahren das Rohrende 17 gegen den Kragen 15 des ersten Teleskoprohres 13 zur Anlage kommt.
Dem zweiten Anschlusselement 8 ist eine Teleskopstange 19 zugeordnet, die mit einem Abschnitt 20 in der Bohrung 10 des zweiten Anschlusselementes 8 sitzt, und darin eingepresst, eingeklebt oder mit einem Gewinde, wobei die Bohrung 10 als Gewindebohrung gestaltet ist, festgelegt ist. Diesem Abschnitt 20 entfernt ist die Teleskopstange 19 mit einem im Durchmesser vergrößerten Bund 21 versehen, der beim Ausfahren gegen den einwärts, d.h. auf die Längsachse X zu, gerichteten Kragen 18 des zweiten Teleskoprohres 16 zur Anlage kommt, so dass insgesamt in der vollen Ausfahrposition die Ausfahrlänge L1, ausgehend von der Einfahrlänge L, mechanisch durch das Halteelement 12 begrenzt ist und zusätzlich das Dehnelement 22 gegen Ausknicken gestützt wird.
Es ist ein schlauchförmiges Dehnelement 22 vorgesehen, das aus einem Werkstoff besteht, der eine elastische Verlängerung desselben erlaubt und darüber hinaus luft- oder flüssigkeitsdicht ist. Dieses schlauchförmige Dehnelement 22 sitzt dicht mit seinem ersten Endabschnitt 23 auf dem Sitzabschnitt 14 des ersten Teleskoprohres 13, welches wiederum mit diesem Sitzabschnitt 14 auf der Sitzfläche 7 des ersten Anschlusselementes 1 dicht sitzt. Die Verbindung kann beispielsweise dann, wenn ein gummiartiger Werkstoff für das Dehnelement 22 benutzt wird, durch Anvulkanisieren an das erste Teleskoprohr 13 erfolgen. Es ist aber auch eine Klebeverbindung oder eine Befestigung mittels eines Stützringes, der das Dehnelement 22 radial beaufschlagt, denkbar. Der zweite Endabschnitt 24 des Dehnelementes 22 sitzt auf der Sitzfläche 11 des zweiten Anschlusselementes 8. Es ist ebenfalls mit diesem dicht und fest verbunden.
Zwischen der Innenfläche des schlauchförmigen Dehnelementes 22 und dem ersten Anschlusselement 1 sowie dem zweiten Anschlusselement 8 ist ein Druckraum 29 gebildet. Die Außenfläche 25 des Dehnelementes 22 wird von einem Stützelement in Form einer Spiralfeder 26, die eine geringe Steigung aufweist, so dass viele Windungen vorhanden sind, umschlossen. Das erste Federende 27 dieser als Spiralfeder 26 ist an dem Rohrelement 6 des ersten Anschlusselementes 1 festgelegt. Das zweite Federende 28 der Spiralfeder 26 ist an einem Absatz des zweiten Anschlusselemente 8 festgelegt.
Wird über die Bohrung des Rohrelementes 6 Druckmittel in den Druckraum 29 eingeleitet, beispielsweise in Form von Druckluft oder Druckflüssigkeit, so verlängert sich das Dehnelement 22 in Richtung bzw. entlang der Längsachse X, da eine radiale Ausweitung unter der radialen Stützwirkung der Spiralfeder 26 bzw. des Stützelementes verhindert wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel erfolgt dabei sowohl eine elastische Vorspannung des Dehnelementes 22 als auch der Spiralfeder 26. Erfolgt nun eine Druckentlastung des Druckraumes 29, so wird das Linearstellelement beispielsweise von der Ausfahrlänge L1 in die Einfahrposition mit der Einbaulänge L zurückgeführt. Dabei unterstützt die Spiralfeder 26 die Rückstellbewegung.

1: erstes Anschlusselement
2: Befestigungsbohrung
3: Ansatz
4: Zentralbohrung
5: Schrägbohrung
6: Rohrelement
7: Sitzfläche
8: zweites Anschlusselement
9: Befestigungsbohrung
10: Bohrung
11: Sitzfläche
12: Halteelement
13: erstes Teleskoprohr
14: Sitzabschnitt
15: Kragen
16: zweites Teleskoprohr
17: Rohrende
18: Kragen
19: Teleskopstange
20: Abschnitt
21: Bund
22: Dehnelement
23: erster Endabschnitt
24: zweiter Endabschnitt
25: Außenfläche
26: Stützelement/Spirale
27: erstes Spiralenende
28: zweites Spiralenende
29: Druckraum

Claims

Linearstellelement, das zwischen einer verkürzten Einfahrposition und einer verlängerten Ausfahrposition entlang einer Längsachse (X) verstellbar ist, umfassend – ein erstes Anschlusselement (1 ), – ein zweites Anschlusselement (8), – ein schlauchförmiges Dehnelement (22), – das elastisch verlängerbar sowie luft- oder flüssigkeitsdicht ist, – das an seinem ersten Endabschnitt (23) mit dem ersten Anschlusselement (1) und an seinem zweiten Endabschnitt (24) mit dem zweiten Anschlusselement (8) dicht verbunden ist und – das eine Außenfläche (25) aufweist, – einen Druckraum (29), – der von den Anschlusselementen (1, 8) und dem Dehnelement (22) umgrenzt wird und – der mit einer Verbindungsleitung (6) zur Druckbeauschlagung und Druckentlastung verbunden ist, und – ein Stützelement (26), – das um die Außenfläche (25) des Dehnelementes (22) angeordnet ist.
Linearstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung durch eine Durchlassbohrung des ersten Anschlusselementes oder ein in diesem einsitzendes Rohrelement (6) dargestellt ist.
Linearstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckraum (29) ein die Verlängerung. in die Ausfahrposition begrenzendes Halteelement (12) angeordnet ist, das einerseits mit dem ersten Anschlusselement (1) und andererseits mit dem zweiten Anschlusselement (8) verbunden ist.
Linearstellelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (12) teleskopisch verlänger- und verkürzbar ausgebildet ist.
Linearstellelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (12) ineinander geführte Teleskoprohre (13, 16) und eine Teleskopstange (19) umfasst, deren Bewegung entlang der Längsachse (X) zueinander begrenzt ist.
Linearstellelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das das Halteelement (12) das Dehnelement (22) gegen seitliches Ausknicken stützt.
Linearstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement als schraubenlinienförmig gewickelte Spirale (26) gestaltet ist, die um die Außenfläche (25) des Dehnelements (22) angeordnet ist, die ein erstes Spiralende (27) und ein zweites Spiralende (28) aufweist, wobei das erste Spiraldende (27) mit dem ersten Anschlusselement (1) und das zweite Spiralende (28) mit dem zweiten Anschlusselement (8) verbunden ist.
Linearstellelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale (26) als Spiralfeder ausgebildet ist, die bei Druckbeaufschlagung des Druckraums (29) zusammen mit dem Dehnelement (22) entlang der Längsachse (X) eine Verlängerung zur Ausfahrposition erfährt und dabei vorgespannt wird und die bei Druckentlastung des Druckraums (29) eine Rückführung zur Einfahrposition unterstützt.
Linearstellelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dehnelement (22) unter Zwischenschaltung eines Teleskoprohres (13) mit dem ersten Anschlusselement (1) dicht verbunden ist.
Linearstelleelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federende (27) an dem dem ersten Anschlusselement (1) zugeordneten Rohrelement (6) festgelegt ist.
Linearstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dehnelement (22) aus einem elastischen Gummiwerkstoff besteht.
Linearstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (1, 8) aus Metall oder Kunststoff bestehen.