DE1650521A1

DE1650521A1 - Hydraulischer Verstaerker mit doppelt wirkendem Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE1650521A1
Application number: DE19671650521
Authority: DE
Inventors: Rainer Bartholomaeus; Holger Krohn
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1967-11-18
Filing date: 1967-11-18
Publication date: 1970-09-17
Also published as: DE1650521B2

Description

- Hydraulischer Verstärker mit: doppelt wirkendem Arbeitszylinder Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Verstärker mit einem doppeltwirkenden Arbeitszylinder, wobei in einer Axialbohrung des Arbeitskolbens, bzw.. der Kolbenstange ein mit .schraubenlinienförmig verlaufenden Steuerkanten versehener, mit im Arbeitskolben" bzw. in der Kolbenstange vorgesehenen Steuerkanälen in Wirkverbindung stehender Steuerkolben drehbar aber axial unverschiebbar angeordnet ist. Der-Steuerteil des Verstärkers wird so-" mit von dem Steuerkolben gemeinsam mit dem Arbeitskolben bzw. der Kolbenstange gebildet, so daß zusätzliche Rückführungsglieder, wie sie bei Verwendung eines selbständigen Steuerteiles erforderlich sind, entfallen-können.-Außerdem -ergibt ein so: gebildeter Steuer- -teil eine platzsparende geschlossene Baueinheit des hydraulischen Verstärkers. Weiter wird durch die schraubenlinienförmig verlaufenden Steuerkanten, deren axiale Erstreckung dem Kolbenhub entspricht, in einfachster Weise aus eine drehenden Steuerbewegungeine in Axialriehtung wirkende Kraftverstärkung erreicht.
Bei diesen bekannten hydraulischen Verstärkern sind für jede der beiden Hubrichtungen des Arbeitskolbens jeweils zwei Steuerkanten " des Steuerkolbens und zwei mit diesen Steuerkanten zusammenwirkende, im Arbeitskolben, bzwKolbenstange verlaufende Steuerkanäle erforderlich, sowie zusätzliche im: Steuerkolben verlaufende, das Steuermedium zu- bzw. abführende Kanäle, die mit den von den Steuerkanten eingeschlossenen Nuten am Umfang des Steuerkolbens in Verbindung stehen. Diese das Druckmittel weiterleitenden Nuten milssen zur Aufrechterhaltung der Steuerfunktion in jeder Stellung des Arbeitskolbens von der Axiälbohrung im Kolben, bzw. in der Kolben-. Stange überdeckt bleiben. -_-Dadurch mufdie Axialerstreekung von Kolben mit Kolbenst4nge mindestens doppelt so groß sein wie die den Kolbenhub bestimmende Axiälerstreckung der Maten. Das utzungsvolumen eines solchen :Zy- linders gegenüber einem normalen Arbeitszylinder ist deshalb nur halb so groß.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen hydraulischen Verstärker der hier vorliegenden Art zu schaffen, dessen Hub durchdie Steuermittel praktisch nichtbeeinträchtigt wird und dessen Stehgenauigkeit nur von wenigen an der Steuerung beteiligten Elementen beeinflußbar ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, däß als Arbeitszylinder -in an sieh bekannter '.leise ein Differentialkolbenzylinder verwendet wird, wobei das Druckmittel unter Umgehung der Steuerelemente unmittelbar in den koibenstangenseitigen Zylinderraum zugeführt ist und die von den schraubenlinienförmig verlaufenden Steuerkanten eingeschlossenen Nuten mit dem kolbenseitigen Zylinderraum in Verbindung stehen und die eine Steuerkante des Steuerkolbens mit@;einer im Kolben -bz@rr. in der Kolbenstange verlaufenden, mit dem Tankanschluß in Verbindunü stehenden Steuerleitung in Verbindung steht und die andere Steuerkarte des Steuerkolbens in an sich*be--kannter Weise mit einer mit dem kolbenstangensetigen Zylinderraue in Verbiriäunö--js'4,-ehenden Steuerbohrung in Mirkverbiridung steht -Durch-die Unm#telbare ZufUhrunä des Druckmittels in den kölbenstängenäe#eh. Zyllinderraum des Differentialkalbenzylinders in Verbindung ittit oder -funktiönellen Bestimmung der, von den Steuer-.kanten dea 'Steuerkolbens eingeschlossenen i41-t, sowie die- den Ttuakieuf bildenden Steuerkanäle im: Kolben hzw. in vier KfllbenstangE tat fur beide- Hubriohtüngen des Dif ferentialkalbens jeweils nur giine -Steuerkante des. Steuerkolbens beteiligt.. Die Steigung der -nöhraUbenltniüntörmig verlaufenden Steuerkanten; die ein Maß für . das üntereurgaerhäatni:s zc@isahen Drehwinkel des 'lteuerkolben und VerateilWeg des Differentialkolbens darstellt, kann dadurc1 esObders;: flach aüsgefiihrt werden und außerdem der gesamte Zylinderraum f.-Ur Gien Kolbenhub ausgenutzt werden: Dadurch ergibt sic' für e:neri,gegebenen Hub eine gedrängte Bauweise des `üerst1.#irkers. Sehließlioh- ist bei dieser sogenannten Zi-,teil@aiitensteueru:@ der fertgurigstecanisehe Aufwand insbesondere in Bezug auf die genaue ge der mit den Steuerkantern -korrespondierenden, -Steuerkan'11? en gering, - - - -Der Steuerschieber wird vorteilhafterweise als Flach- oder ^ra;iezgetiiridesp,ndel-@aus@ebildet@ dereiie;,iindese""ulter breiter ist als. die Steuerbohrnuten ünd deren. Gewindeflanken, die beide.-. Steuerkanten bilden*-Zur :-.. _ Verneidung_ener einseitigen Anlage des: Steuerkolbens in der `.Arbeit,gkolben- bzw". Kolbenstangenbohrung werden in weiterer Ausbildurig zier Erfindung innerhalb des maximalen Nachlaufbereichee_-des Differentialkolbens gegenüber den Steuerkanten des Steuer-: schiebers Entlasturw,skanKlg im Arbeitskolben, bzw, in der Kolbenstage vorgeseäenj -die mit den ihnen zugeordneten Steuerkanälen verbunden sind und gemeinsan mit diesen gleichmäßig am Umfang der Bohrung im Arbeitskolben, bzw, in der Kolbenstange verteilt sind.' Der Antrieb des Steuerkolbens erfolgt durch einen mit dem Steuerkolben verbundenen, durch den-Zylinderdeclzel hindurchgeführten . Wellenstummel., der sich mittels eines Bundes oder 3j)annringes -an einem. Drucklager abstützt, wobei die axiale Fixierung des "Steuerkolbens Mit Hilfe des im kolbenseitigen Zylinderraum wirksamen Druckes des gruekttels erf ol`t.

;;#rechn-@"i@-er=xeise ist das kolbenstangenseitige Ende des ;teuer-

kolben_s mit eine-:a der t:,ialbönrune in. Arbeitskolben bzw. Kolben-

stanze en Ansatz versehen, wobei zur Auf- i

freet-t@erha..tx__@ r@er hydraulischen axialen Pixieruag des Steuer-

kolbens derxzrc _e s ser des nach außen: -@ef -ihrteri :#:ellenstummels

Jr er @;e_al.ten_ i.@@ t als der ,urchmesser des Steuerkolbens. und der.

das T'%»uckmittel zum Talk weiterleitende

in die Axial--

hohrung, der F-.albenstae einrrtT_indet und z"-rar an einer Stelle, die -

in '3c'-n turg des Wellensstummels gesehen bei eingezogenem Arbdts-

kolben vor dem zylindrischen Ansatz des Steuerkolbens liegt. _

Dadurch bildet in einwacher Weise die Kolbenstange gleichzeitig

der Tankanschlu

.In Weiterbildung der Erfindung ist der Steuerkolben mit zylindri-'scher Verlängerung und Wellenstummel mit einer AYialbohrung versehen, die Wellenstummel-seitig Verschlossen ist und durch eine Querbohrung mit einem den de-llenstummel umgebenden 'Pingraurl im Zylinderdeckel in Verbindung steht. Der Ringraum steht somit mit dem Tankanschluß in Verbindung, so daß die Durchführung des Wellenstummels durch den Zylinderdeckel-lediglich gegen den Druck in der Rücklaufleitunö zum Tank abgedichtet werden muß. Vorteilhafterweise wird der Ringraum mit einer im Zylinderdeckel verlaufenden, gleiezzeitig den Tankanschluß bildenden Querbohrung versehen und die Axialbohrung im Differentialkolben mit Kolbenstange, kolbenstangenseitig verschlossen.

Für den Fall, daß die PZasehnenelemente, die den 'hydraulischen Verstärker aufnehmen, nicht drehsteif zueinander ausgebildet sind, werden an dem Verstärker bekannte Drehsicherungselemente zwischen Zylinder und Kolben, bzw. Kolbenstange vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung; dargestellt. -Fig. 1 zeigt einen Axialsehnitt durch den hydraulischen Verstärker. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des hydr. Verstärkers nach Fig. 1 im Bereich -des-Arbeitskolbens...

3 zeigt einen schnitt III-III der- Fig. 2 .. Nach Pig. l ist mit 1 der hydraulische Zylinder mit dem kolbenseitigen Zylinderdeckel 2 und kolbenstangenseitigen Zylinderdeckel 3 bezeichnet. Im Zylinder l ist der Differentialkolben 5 geführt. Seine Kolbenstange 6 ist durch eine Bohrung 7 im Zylinderdeckel _3 nach außen geführt und durch einen Dichtungsring 8, der von einem in den Zylinderdeckel 3-eingeschraubten Einsatzkörper axial festgelegt ist, abgedichtet. Ein weiterer Diehtunnsring 9 ist in eine Ringnut 10 eingelassen. Die Kolbenstange 6 weist mit Differentialkolben 5- eine durc'rigehende Axialbohrung 11 auf, die kolbenseitig ein mit zwei Steuerbohrungen 12 und 13 versehenes rolxförmiges Steuerteil 14 und im Bereich der Kolbenstange 6 ein Fizhrungsro__r 15 aufnimmt. Kolbenstangenseitig ist die Axialbohrung 11 von einem Verschlüßstopfen 16 abgeschlossen, der gleichzeitig das Steuerteil 1`t und- Führungsrohr 15 mit dem Kolben und der Kolbenstange--kraftschlüssig verbindet, wobei sich der Steuerteil 14 mit seiner Stirnfläche 17 an ein Federelement 18 abstützt, das sich seinerseits an einen im Kolben 5 eingelassenen Sprengring 19 abstützt. Die durchmessergleic.'_nen äxialbohrungen 20 und 21 des Steuerteiles 14 und des Führungsrohres 15 nehmen den@als Flachgewindespindel ausgebilde ten Steuerkolben 22 auf. Kolbenseitig i gt der Steuerkolben 22 mit einer wellenstummelartigen Verlängerung ,23 versehen, die durch den Zylinderdeckel 2 hindurchgeführt ist: ]#r Steuerkolben 22 stütz4 as sich axial über den im Wellenstummel 23 eingelassenen: .$prengrinjK.24 am Drucklager 25 ab., Der.-Steuerkolben ;29- mit W%lle4stümme 23 1s: elseitig mit 1 reit einer Aial-bohrung 26 a Tersehen", ds'@.Wellsenstxr einem Stopfen 2 . abgeschlossen ist. Eine @ mBereich res, `Vellengtuttels 23 .,.3d- Zylinderdeckel ein gelassene Ringnut 2.8 seht Mir' iine QüOrba'hrU 1g 29 im -tieil6nstnmmel: mit der Axialbohrung 26 in verbinäuhg. Sine Bohrung 30 im Zylinderdeckel 2 verbindet die liinsuut 28-- Mit dem Tankansahlut3 -31. Eine Ringdichtung 32 mit Halteelemanten 33" 34,- dichtet den, von der Ritignut 28 °gebildeten Raum nach- außen ab Die SteuerbohrUng 12 des Steuerteiles 14 steht mit einer In der Kolbsnbohrtng sngelassenen Binut 35s ünd diese mit der im Kolben 5-veriaüfenden Ungsbohruns. 36 in Verbindung, Kolbenkonfseitig ist die tängsbohrurig 3fmittels =des Stopfens 37 verschlossen. Dadurchiest4-ht in -jeder Stellung -des Differentialkolbens 5 eine Verbindung zwischen Steuerbohrung 12 und kolbenstangensetgein Zylinderraum 42. Dis Steuerbohrung 13 des -Steuerteiles 14 steht mit dem RIngrattr38 -ain veribiiidxng: der einerseits von der Axialböhrung 11-des Kolbens und IColbenstaxre -und andererseits von dem abgesetzten Teil 3? des Steuerteiles 14 und---dem sich-' daran anschließenden Außenumfang des Führungsröhxeä.15rebildet-wird, Kolbentangensetig ist der Ring r$um 38 von dem Versahlußstopferi 16 begrenztDurch Querba"xurzgers ` 40 in :N.he -desersiili p --tO!ns'-iist där-;---lllritraum 3 S.Mit einem p Raum 41' verbunden, 'der seinerseits . mit der AXcialbohrung '26 des

.Steue41toibens, 2ä @in `. Verbindung -steht. mit .besteht in jeder

Stellung cles:Difterentialkolbens im Zylinder. eine verbi:dnrizc:i-

sehenteuerh%ung '13ünd'TBn'katnsel;3nt31. Die- S euerbo?zrungen 12

;uid 13 werden in, ihrer- läullstellu.ig von den" vpn- den :Ge;zi_Zdef l,ani@er_

-gebildeten. Steuerkanten =43- ünd 44 ohne rdecküng abgeschlossen.

Dadurch wird ein annähernd spielfreier Betrieb des Verstärkers_ge-', währleistet. Durch Fehen des Steuerkolbens, z.B. mittels eines am Wellenstummel 23 angekoppelten elektrischen Schrittmotors wird je nach Drehrichtung infolge des schraubenlinienförmigen Verlaufes der Steuerkanten 43, 44, die Steuerbohrung 13 oder 14 um einen von-der. Tr"glieit des Steuersystems bestimmten De-trag freibegeben und damit ein Obertritt des Druckmittels beispielsweise beim Öffnen des Steuer-Kanals 12 von dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 42 über Steuer- -Kanal 36, ßirignut 35, Steuerkanal 12 und Schraubengang 45 in den kolbenseitigen Zylinderraum 46 erreicht. Durch die größere wirksame Kolbenfläche 47 im Zylinderraum 46 gegenüber der wirksamen Kolbenfläche 48- im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 42 wird der Kolben 5 in Riehtu:Z des kolbenstan penseitir;en Zylinderraumes 42 bewegt. =Diese Bewe- -ungsriez.tung entspricht gleichzeitig-- der Schließrichtung des Steuerkanals 12.

sobald der Steuerkolben durch Anhalten seines nicht dargestellten Antriebes f:estoppt wird, kann sich der Arbeitskolben 5 nur noch so weit in :Zicr"tui:f; des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4f bewegen, bis -

sein :@te@;erkaral 12 von-der Steuerkante 43 geschlossen und damit der

`übertritt des Zr:ekmittels vors kolbenstängenseitigen Zylinderraum 42

in den kol benseitigen Zylinderraum 46 unterbrochen ist. Wird die

Lrehr-i-c::tu:=g des Steuerkolbens 22 umgekehrt und damit eine Verstellung

vier Steuerfante 44 in Öffnunsrichtung herbeigeführt, wird der kol-

benseiti-e Zylinderraum 46 über 2chraubengang 45, Steuerkanal 13,

Rtngka naI J , uerbchrungeri 4Q, ;:aun 41, Axialbohrung 26,uerböh-, " .

ra-#-J 29,. _;-'_in"--rau-.i 2, <iuerbolxung _ 10, Tankanschluß 31 und über die -

Tan1-=c:mit; der. ebenfalls nicht gegeigten

Infolge des hierbei auftretenden Druckgefälles zwischen dem unter Pumpendruck stehenden-kolbenstangenseitigen Zylinderraum 42 und dem mtdem Tank in Verbindung stehendem kolbenseitigen Zylinderraum 46 führt der Arbeitskolben 5'eine,.Bewegung in Richtung des kolbenseitigen.Zylinderraumes 46 aus, die der Schließrichtung des Steuerkanales 13 entsprich Sobald der Steuerkanal. 13-von der Steuerkante -44 geschlossen ist und damit einAbertritt des Druckmittels vom kolbenseitigen Zylinderraum 46 zum Tank unterbunden ist, findet keine weitere Verschiebung des Arbeitskolbens mehr statt. -Somit entspricht jeder Winkelstellung dies Steuerkolbens eine bestimmte axiale Stellung des Arbeitskolbens 5.

Damit ' der Steuerkolben' 22 infolge der Druokbeaufsehlagung -über die Steuerbohrung 12 sowie im Bereich der mit dem Tank in Verbindung stehenden-Steuerbohrung 13 nicht einseitig im Steuerteil 14 anliegt, sind-im Steuerteil, zusntzliche Bohrungen 49,: 50 vorgesehen, wobei gemäß Fig. 3 die zur Steuerbohrung 12 gehörenden Bohrungen 49 mit der Hingnutfi 35 und die zur Steuerbohrung 13 gehörenden Bohrungen 50 mit dem Ringraum 38 In Verbindung * stehen.
Ihre wirksamen c@uersehnitte entsnrechen denen der Steuerbo-#?rlun@en, ;;o daß dir ateuerkolben 22 durch die gleichm:4Pig verteilte Anordriunu der»zusätzliehen Bohrungen 49, 50, gemeinsam mit der jeweiligen Steuerbohrung 12, 13, über dem Umfang des Steuerkolbens,, hydrau-o lisch ausgeglichen-st. Der -Durchmesser der zusätzlichen Rohrungen 49, 50 im Bereich der-.Gewindeschulter 51 Ist @so groß bemessen und so vorgesehen, daß sie bei der Steuerbewegung des" Steuerkolbens von der Gewindeschulter 51 überdeckt bleiben.
Die Pfeile 52 und -.53 veranschaulichen den Ein, und Austritt der Arbeitsflüssigkeit des Verstärkers.
Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden, so ist es insbesondere auch denkbar, daß das Steuer=. -teil 14 mit Steuerbohrungen-12 und 13 unmittelbar vom Kcflben 5 bzw. von der Kolbenstange 6 gebildet wird, die 'ärbindüncer @-Steuerbohrung 13 mit' dem RÜcklaufraum- 4.1 durch eire LängsboheurZ, in der Kolbenstange 6 hergestellt wird und anstelle eines-VUhrunösrohres 15 'der Kolben 5:gemeinsam mit der Kolbenstange eine entsprechende Axialbohrung für den Steuerkolben22 erhält.

Claims

P` a t:e n £ , n a n r il e ?e rm .@ Hydraulischer Verstärker mit doppeltwirkendem rbeitszÜTl irid- Wobei fn einer Axialbohrung des Arbeitskolbens Iz@:a, der 'oi- benstgtge ein :mit schraubenlinienförmig verlaufenden .te uer- . kanten, deren axiale Erstreckung dem Arbeitshub ein: pre' t, versehener Stet;erlcolben drehbar und a.-ia' fixiert angeord- . fiet isst und dessen Steuerlca#_itei_- mit im Arbeitskolben, in der Kobensta t;e verlaufenden Steuerlzan-=l ei: in Bierender Verbindung ste:@e--1 °"i-:der !gei verstellung gegenüber den @tc?taerbo?_r-..zn@@cn eine axiale _ ac7e- änderung des Arbeitskolbens :erbef?it, dadurch ge- f k e n n. z e i c h n e t, da-' als -rbeits--yl ider in an ` sich bekannter *:eise ein Differesitalkolbex. vercie::det ist. wobei das Druckmittel unter Unsehun der S teclerelenaente -z- mittelbar dem' kolbenstangenseitigen Zylinderraum zaief 'rt ist und die von den Steuerkanter eingeschlossenen 'ratet. des Steuerkolbens mit dem kolbenseitigen *Zylinderraum in Y.=r- bindung stehen und die mit de: einen Steuerkante des :.I teuer:- :rehebers in lirkverb@odunZ- stehenden Steuerkar_h1E -im =ol- . . , _ ben, _ bzw. in der Kolbenstanzre unmittelbar -mit einer mit deri flank in -Verbindung stehenden Saum in Verbindung steten -und i- -die mit der anderen Steuerkante ,n Wirtrrerbindarü stehenden Steuerkanäle im Kolbens fizw#. j n der Kolbenstange- n an, s ich bekannter Ideise mit det#t. ko?benstangenseitiger_@Tl i.aderra::r ` i.n Verbindung stehen. ' _

2.j ° Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n-e t , daß der Steuerschieber'als Flach- oder 'Trapezgewindest)indel ausgebildet istj deren Gewindeschulter breiter ist als die Steuerbohrungen und deren Gewindeflanken die Steuerkanten bilden: 3.T Hydraulischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i o 'h n e t , daß jedem Steuerkanal mehrere hydraulische Entlastungskanäle zugeordnet sind, die gemeinsam :mit dem jeweiligen Steuerkahgl gleichmäßig am Umfang der Bohrung im Arbeitskolben'btwKolbenstange verteilt sind. "t Hydraulischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis oder . einem derselben, dadurch g e k e n_n°z e i 0 h41 e t ,. daß der Stuerkolben Arbeitskolben-seitig arF6irieM°rucklager abgestützt ist und in Verlängerung 'feit einem na Ä" i@üBen geführ-- ten k,ntriebsstummel versehen - ist. 5-) @' Fydri5ulisc=er Verstärker nach Anspruch e4f dadurch . _ e k e n t: z e g c 1. n.e, t. däß c ärf],rSteuerkolben einen der _ . Axiälbol:rurig der Kolbenstange angv6pÄßten Fortsatz aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als zier Durchmesser des durch r den kolbenseitigen Zylinderdeckel: nätsh außen geführten An-, '.riebsstummela1

60') Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 5, dadurch -9-e, k e n n z e i. e h n e t , daß die Axialbohrung in-der- . - . . . ,Kolbenstange gleichzeitig: den Tankansehluß . . 1. bildetj Hydxaulisdher--Verstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bie°5, dadurch-; g e ,k e n n z e i o h n e t daß die Axialbohrung in der Kolbenstange hinter der Ein-. " . mündungsstelle der das Druckmedium zum Tank führenden Steuerbohrungen verschlossen ist und der Steuerkolben zur Weiterleitung des rruckmediums zum Tank mit einer Axialbohrurig versehen ist, die mittels einer Querbohrung in den einen Tankanschluß bildenden -1.Iingraum-im Zylinderdeckel im Bereich des Wellenstummels einmündet, Hydraulischer Verstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n @z e i e h n e t, daß der Kalben mit Kolbenstange mit dem: Zylinder eine drehsteife Einheit bildet.