DE19934480B4

DE19934480B4 - Hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE19934480B4
Application number: DE1999134480
Authority: DE
Inventors: Christian Evesque
Original assignee: EWO FLUID POWER GmbH
Current assignee: EWO FLUID POWER GMBH, 73266 BISSINGEN, DE
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: DE19934480A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder mit zwei Druckmittelanschlüssen 17, 18 und mit einem axial beweglichen Kolben 2, der mit einer Kolbenstange 3 verbunden ist, die durch eine an einer Stirnseite des Hydraulikzylinders angeordnete Dichteinrichtung 7 hindurch geführt ist, sowie mit einem oder zwei steuerbaren Sperrventilen 10, 11 mit jeweils einem axial verschiebbaren Sperrkörper 12, wobei bei de Druckmittelanschlüsse 17, 18 in dem der Dichteinrichtung 7 gegenüberliegenden Bogen 5 des Hydraulikzylinders angeordnet sind und wobei beide Sperrventile 10, 11 vollständig in den Boden 5 des Hydraulikzylinders integriert sind, wobei die Verschiebeachsen der Sperrkörper 12 der Ventile 10, 11 koaxial oder parallel zur Längsachse 13 des Hydraulikzylinders angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Zylinder mit zwei Druckmittelanschlüssen und mit einem axial beweglichen Kolben, der mit einer Kolbenstange verbunden ist, die durch eine an einer Stirnseite des Hydraulikzylinders angeordnete Dichteinrichtung hindurch geführt ist, sowie mit einem steuerbaren Sperrventil mit einem axial verschiebbaren Sperrkörper, wobei beide Druckmittelanschlüsse sowie das Sperrventil in dem der Dichteinrichtung gegenüberliegenden Boden des Zylinders angeordnet sind.
Derartige Zylinder sind allgemein bekannt. Sie dienen beispielsweise im Bereich der Landwirtschaft oder der Industrie zur Handhabung bzw. Bewegung schwerer Arbeitsgeräte, die genau und feststellbar positioniert werden müssen. Ferner ist es bekannt, derartige Hydraulikzylinder zusammen mit steuerbaren, insbesondere vorgesteuerten Sperrventilen einzusetzen, um den Hydraulikzylinder in einer bestimmten Position zu fixieren. Derartige Ventile werden dabei auch als Sicherheitsvorkehrung eingesetzt, um den entsprechenden Druckraum des Zylinders bei einer Beschädigung der Zuführleitung oder der Hydraulikpumpe nicht drucklos werden zu lassen. So kann der Kolben erst dann wieder in den Zylinder ein- bzw. aus dem Zylinder ausfahren, wenn das Sperrventil entsperrt wird und die Hydraulikflüssigkeit aus dem entsprechenden Druckraum abfließen kann.

Derartige externe Sperrventile bedingen jedoch extern freiliegende und damit störanfällige Zuführleitungen zwischen den Anschlußöffnungen des Hydraulikzylinders und den Sperrventilen, die somit nicht nur Bauraum beanspruchen, sondern auch eine zusätzliche Gefahrenquelle darstellen. Es wurde daher in der DE 32 21 984 A1 vorgeschlagen, ein entsperrbares Rückschlagventil direkt an der Außenwandung des Zylinders anzuordnen und die Steuerdruckkanäle in die Wandung des Zylinders zu integrieren.

Auf diese Weise werden zwar freiliegende Zuführleitungen zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Ventil vermieden, aber das Ventil an sich befindet sich nach wie vor als externes Bauteil außerhalb des Zylinders. Es erhöht damit den Raumbedarf des Hydraulikzylinders und kann durch äußere Einflüsse leicht beschädigt werden. Außerdem können die Kanäle nur ab einer relativ hohen Wanddicke in die Zylinderwandungen integriert werden.

In der DE 42 19 906 A1 wurde daher vorgeschlagen, Sperrventile im Kolben anzuordnen. Dadurch werden die Kolben aufgrund der aufwendigen Konstruktion mit verschiedenen Leitungskanälen und Ventilräumen teuer in der Herstellung und sie beanspruchen einen erheblichen Bauraum. Insbesondere die radiale Anordnung der Ventile bedingt einen erheblichen Mindestdurchmesser von ca. 80 mm für den Kolben. Bei kleineren Zylindern ist eine derartige Konstruktion nicht ausführbar.

Aus der US 5 325 763 ist ein Zylinder mit einem einzigen Sperrventil bekannt. Dabei sind die Druckmittelanschlüsse jedoch nicht im Zylinder angeordnet, sondern im Kopf der Kolbenstange. Auch das einzige Sperrventil befindet sich nicht im Zylinder, sondern in dem Kopf der Kolbenstange, was insbesondere in konstruktiver Hinsicht einen sehr hohen Aufwand bedeutet.

Aus der DE 25 06 793 A1 ist ein Zylinder der eingangs genannten Art bekannt, bei dem beide Druckmittelanschlüsse sowie das Sperrventil in dem der Dichteinrichtung gegenüberliegenden Boden des Zylinders angeordnet sind. Bei einem derartigen Pneumatikzylinder werden im Gegensatz zu Hydraulikzylinder wesentlich schnellere Schaltvorgänge ausgeführt und hierbei wesentlich geringere Massen bewegt. Deshalb kann hier eine relativ einfache Membran als Sperrventil eingesetzt werden, wohingegen bei den in einem Hydraulikzylinder wirkenden wesentlich höheren Drücken der Hydraulikflüssigkeit eine derartige Membran nicht funktionieren kann.

Darüber hinaus hat dieser Zylinder kein zweites Sperrventil, was bei einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder jedoch aus den voranstehend genannten Gründen als Sicherheitsvorkehrung erforderlich ist, wenn er in beiden Richtungen fixiert werden können soll. Außerdem bedingt die Bauform des aus der DE 25 06 793 A1 bekannten Zylinders vergleichsweise größere Durchmesser, da die Verschiebeachse der Sperrkörper der Ventile nicht koaxial oder parallel zur Längsachse des Hydraulikzylinders angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen konstruktiv einfachen, besonders preiswert herzustellenden und leicht handhabbaren Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Bauraum auch bei kleinen und kleinsten Durchmessern und Wanddicken eine Integration der Sperrventile ermöglicht und der dabei alle für einen sicheren Betrieb notwendigen Sperrventile umfasst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikzylinder nach Patentanspruch 1 gelöst. Wesentlich ist dabei, dass mindestens ein zweites Sperrventil vorgesehen ist, das koaxial zu dem ersten Sperrventil angeordnet ist, dass die Verschiebeachse der Sperrkörper der Ventile koaxial oder parallel zur Längsachse des Hydraulikzylinders angeordnet ist, und dass die Sperrventile vollständig in den Boden des Hydraulikzylinders integriert sind, wobei die Ventile durch Rückschlagventile gebildet sind.

Der Hauptvorteil liegt dabei darin, daß bei einfacher Konstruktion eine Integration der Ventile in den Hydraulikzylinder auch bei sehr geringen Durchmessern sowie bei sehr geringen Wanddicken möglich ist.

Ferner ist die Handhabung einfach und der Hydraulikzylinder ist aufgrund der Anordnung von Rückschlagventilen besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Auch bei kleinen Zylindern ist somit der Montageaufwand reduziert und es werden Fehlerquellen beim Anschluß der Verbindungsleitungen zwischen den Ventilen und dem Zylinder vermieden.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Sperrventile koaxial hintereinander den Durchmesser des Hydraulikzylinders besonders gering zu halten.

Der Hydraulikzylinder kann dabei sowohl einstufig als auch mehrstufig mit mehreren Teleskopstufen ausgebildet sein. Bei einer mehrstufigen Ausbildung befindet sich am innenliegenden Ende einer jeden Teleskopstufe ein Kolben, der in der nächst größeren Teleskopstufe hin und her verfahrbar ist. Die beiden Druckmittelanschlüsse sowie das oder die Sperrventil(e) sind auch bei einer mehrstufigen Ausführungsform in dem Boden des äußeren Gehäuses des Hydraulikzylinders angeordnet.

In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind sämtliche Druckleitungen zwischen den Druckmittelanschlüssen und den an den Kolben angrenzenden Druckräumen sowie dem bzw. den Ventil(en) vollständig in den Hydraulikzylinder integriert. Dadurch sind in Zuflussrichtung der Hydraulikflüssigkeit hinter den Druckmittelanschlüssen des Hydraulikzylinders keine weiteren externen Druckmittelleitungen erforderlich, was insbesondere bei kleinen Zylindern, die oftmals in stark begrenztem Bauraum eingesetzt werden müssen, einen erheblichen Platzvorteil bedeutet.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn an einem Ventil oder zwischen zwei Ventilen ein Zwischenkanal vorgesehen ist, in dem ein Hilfskolben axial verschiebbar gelagert ist, durch den das Ventil bzw. wahlweise eines der Ventile entsperrbar ist oder das Ventil bzw. beide Ventile gesperrt sind.

Dabei ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Zwischenkanal über in den Hydraulikzylinder integrierte Leitungen derart mit einer bzw. mit den beiden Ein- bzw. Auslassöffnungen des Hydraulikzylinders verbunden ist, dass der Hilfskolben durch einströmende Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist. Es ist jedoch auch möglich, andere mechanische oder elektromagnetische Mittel zum Verschieben des Hilfskolben vorzusehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben in einer in dem Hydraulikzylinder angeordneten Hülse geführt, deren Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Hydraulikzylinders, so daß die Hydraulikflüssigkeit durch einen zwischen der Außenwandung der Hülse und der Innenwandung des Hydraulikzylinders gebildeten hülsenförmigen Hohlraum hindurch von einem Druckmittelanschluss in den dem Boden des Hydraulikzylinders abgewandten, die Kolbenstange ringförmig umgebenden Druckraum des Hydraulikzylinders fließen kann. Dadurch können die Druckmittelleitungen auf besonders einfache Weise in sehr geringe Wanddicken des Zylinders eingebracht werden. Bei einer mehrstufigen Ausführungsform ist lediglich für die äußerste Teleskopstufe eine Hülse in dem Hydraulikzylinder angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Hülse form- und/oder kraftschlüssig auf dem Boden und/oder auf der Dichteinrichtung des Hydraulikzylinders gehalten ist. Dadurch werden bei einfacher Montierbarkeit keine zusätzlichen Befestigungsmittel für die Hülse benötigt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

1: Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder, und

2: Stirnansicht des Hydraulikzylinders aus 1
Der in 1 dargestellte doppeltwirkende einstufige Hydraulikzylinder hat einen in dem Zylindergehäuse 1 axial beweglich gelagerten Kolben 2, der fest mit einer Kolbenstange 3 verbunden ist, an deren freiem Ende eine Befestigungsvorrichtung 4 angeordnet ist. An dem stirnseitig in den Zylinder eingesetzten Boden 5 ist eine zweite Befestigungsvorrichtung 6 angeordnet.
Die Kolbenstange 3 ist durch eine Dichteinrichtung 7 hindurch geführt, die den Zylinder an der dem Boden 5 gegenüberliegenden Stirnseite abschließt. Zwischen der Dichteinrichtung 7 und dem Kolben 2 ist ein die Kolbenstange 3 umgebender, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Ringraum 8 ausgebildet. Zwischen dem Kolben 2 und dem Boden 5 ist gegenüberliegend ein ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter Druckraum 9 ausgebildet.
In dem Boden 5 sind zwei hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile 10 und 11 mit jeweils einer als Sperrkörper axial verschiebbaren Kugel 12 koaxial zur Längsachse 13 des Hydraulikzylinders angeordnet. Zwischen den beiden Ventilen 10, 11 ist ein Zwischenkanal 14 angeordnet, in dem ein Hilfskolben 15 axial verschiebbar gelagert ist. Der Hilfskolben 15 weist zwei zu seinen Stirnseiten sich erstrekkende Stößel 16 auf, durch die bei Verschieben des Hilfs kolbens wahlweise eine der Kugeln 12 aus ihrem Ventilsitz abhebbar und somit das entsprechende Ventil 10 oder 11 entsperrbar ist.
Ferner befinden sich in dem Boden 5 des Hydraulikzylinders zwei Druckmittelanschlüsse 17 und 18, durch die Hydraulikflüssigkeit zum Bewegen des Kolbens 2 in den Hydraulikzylinder hineingepumpt werden kann. In der 1 ist die Position des Druckmittelanschlusses 18 um einen Winkel verdreht dargestellt. Die tatsächliche Position ist in 2 gezeigt. Die Leitung 21 kreuzt den Druckmittelanschluss 18 daher nicht.
Der Zwischenkanal 14 ist dabei über in den Boden 5 des Hydraulikzylinders integrierte Leitungen 19 derart mit den Druckmittelanschlüsse 17 und 18 des Hydraulikzylinders verbunden, daß der Hilfskolben 15 durch einströmende Hydraulikflüssigkeit verschoben werden kann und das jeweils der Verschieberichtung des Kolbens 2 entgegenwirkende Ventil 10 oder 11 entsperrt wird. So bewirkt beispielsweise das Einpumpen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckmittelanschluss 17, daß sich der Hilfskolben 15 von der Dichteinrichtung 7 weg bewegt und das Rückschlagventil 10 entsperrt. Die einströmende Hydraulikflüssigkeit fließt durch das zweite Rückschlagventil 11 in Durchlassrichtung hindurch und verfährt den Kolben 2 aus dem Zylinder heraus. Die dabei aus dem Ringraum 8 verdrängte Hydraulikflüssigkeit kann durch das entsperrte Rückschlagventil 10 hindurch aus dem Druckmittelanschluss 18 herausströmen. In entsprechender Weise kann der Kolben 2 in den Zylinder hinein verfahren werden wenn Hydraulikflüssigkeit in den Druckmittelanschluss 18 eingepumpt wird. Ein Verschieben des Kolbens 2 ohne Einpumpen von Hydraulikflüssigkeit ist demgegenüber aufgrund der gesperrten Rückschlagventile 10 und 11 nicht möglich.
Der Kolben 2 ist in einer in dem Hydraulikzylinder angeordneten Hülse 22 geführt, die form- und kraftschlüssig auf jeweils einem ringförmigen Vorsprung des Bodens 5 sowie der Dichteinrichtung 7 gehalten ist. Der Außendurchmesser der Hülse 22 ist geringer als der Innendurchmesser des Hydraulikzylinders, so daß die Hydraulikflüssigkeit zwischen der Außenwandung der Hülse 22 und der Innenwandung des Hydraulikzylinders hindurch durch einen im Querschnitt ringförmigen Hohlraum 23 von dem Druckmittelanschluss 18 über Leitungen 19, 20, 21 sowie durch das Ventil 10 in den Ringraum 8 fließen kann. Die Hülse 22 hat dabei ebenso wie der Hydraulikzylinder eine relativ geringe Wanddicke.

1: Zylindergehäuse
2: Kolben
3: Kolbenstange
4: Befestigungsvorrichtung
5: Boden
6: zweite Befestigungsvorrichtung
7: Dichteinrichtung
8: Ringraum
9: Druckraum
10, 11: Rückschlagventile
12: Sperrkörper (Kugel)
13: Längsachse des Hydraulikzylinders
14: Zwischenkanal
15: Hilfskolben
16: Stößel
17, 18: Druckmittelanschlüsse
19a, 19b, 19c, 20, 21: Leitungen
22: Hülse
23: Hohlraum

Claims

Doppeltwirkender Zylinder mit zwei Druckmittelanschlüssen (17, 18) und mit einem axial beweglichen Kolben (2), der mit einer Kolbenstange (3) verbunden ist, die durch eine an einer Stirnseite des Zylinders angeordnete Dichteinrichtung (7) hindurch geführt ist, sowie mit einem steuerbaren Sperrventil (10) mit einem axial verschiebbaren Sperrkörper (12), wobei beide Druckmittelanschlüsse (17, 18) sowie das Sperrventil (10) in dem der Dichteinrichtung (7) gegenüberliegenden Boden (5) des Zylinders angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder ein Hydraulikzylinder ist, dass mindestens ein zweites Sperrventil (10, 11) vorgesehen ist, das koaxial zu dem ersten Sperrventil (10) angeordnet ist, dass die Verschiebeachse der Sperrkörper (12) der Ventile (10, 11) koaxial oder parallel zur Längsachse (13) des Hydaulikzylinders angeordnet ist, und dass die Sperrventile (10, 11) vollständig in den Boden (5) des Hydraulikzylinders integriert sind, wobei die Ventile (10, 11) durch Rückschlagventile gebildet sind.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrstufig mit mindestens zwei hydraulisch ein- und ausfahrbaren Teleskopstufen ausgebildet ist, wobei jede Teleskopstufe an ihrem dem Boden des Hydraulikzylinders zugewandten Ende einen Kolben aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Druckleitungen (19, 20, 21, 23) zwischen den Druckmittelanschlüssen (17, 18) und den an den Kolben (2) angrenzenden Druckräumen (8, 9) sowie dem bzw. den Ventil(en) (10, 11) vollständig in den Hydraulikzylinder integriert sind.
Hydraulikzylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Sperrventilen (10, 11) ein Zwischenkanal (14) vorgesehen ist, in dem ein Hilfskolben (15) axial verschiebbar gelagert ist, durch den wahlweise eines der Sperrventile (10, 11) entsperrbar ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkanal (14 ) über in den Hydraulikzylinder integrierte Leitungen (19) derart mit einem bzw. beiden Druckmittelanschlüssen (17, 18) des Hydraulikzylinders verbunden ist, dass der Hilfskolben (15) durch einströmende Hydraulikflüssigkeit verschiebbar ist.
Hydraulikzylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) in einer in dem Hydraulikzylinder angeordneten Hülse (22) geführt ist, deren Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Hydraulikzylinders, so dass die Hydraulikflüssigkeit durch einen zwischen der Außenwandung der Hülse (22) und der Innenwandung des Hydraulikzylinders gebildeten Hohlraum (23) hindurch von einem Druckmittelanschluß (18) in den dem Boden (5) des Hydraulikzylinders abgewandten Druckraum (8) des Hydraulikzylinders fließen kann.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) form- und/oder kraftschlüssig auf dem Boden (5) und/oder auf der Dichteinrichtung (7) des Hydraulikzylinders gehalten ist.