DE19935890A1 - Schlagbewegungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Um die Schlagkraft zu maximieren und die Anzahl an Komponenten und ein Gewicht durch ein Einrichten eines Steuerorgans bzw. eines Ventils zwischen einem Kolben und einem Zylinder zu verringern, sieht die Erfindung eine Schlagbewegungsvorrichtung vor, welche ein Steuerorgan aufweist, das zwischen dem Kolben und dem Zylinder eingerichtet ist, wobei das Steuerorgan derart aufgebaut ist, um einen Strömungsweg zu öffnen/schließen und organisch mit dem Kolben durch seine vorbestimmten Bewegungen zusammenarbeitet, und wobei das Ventil im wesentlichen eine zylindrische Gasamtform aufweist, dessen beiden Stirnflächen, deren obere und untere Stirnflächen mit verschiedenen Querschnittsflächen, und wobei das Steuerorgan ebenso eine Längskolbenöffnung mit mehrstufigen Schwellen, eine Vielzahl von Öffnungen, die sich rechteckig zu der Kolbenöffnungen zum Verbinden der Kolbenöffnungen mit dem äußeren erstrecken, und einem ringförmigen Vorsprung mit vorderen und hinteren Umfangsoberflächen enthält, die teilweise auf der Umfangsoberfläche des Steuerorgans ausgebildet sind, wobei der Zylinder, der auf der Außenseite des Steuerorgans angebracht ist und eine Vielzahl von Zylinderöffnungen zum Hin- und Herbewegen des Kolbens enthält; und wobei eine hintere Abdeckung, die an dem hinteren Teil des Steuerorgans und des Zylinders angebracht ist, wobei der Kolben, der Zylinder und das Steuerorgan eine Vielzahl von Kammern aufweisen und eine Umsteuerkammer des Steuerorgans, die durch ein ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagbewegungsvorrich­ tung und insbesondere einen Schlagbohrer, dessen Effizienz durch ein Vorsehen eines zwischen einem Kolben und einem Zylinder geformten Steuerorgans bzw. eines Ventils, und einem organischen bzw. geeigneten Zusammenwirken bzw. -arbeiten dieser hydraulischen Elemente miteinander für eine Hin- und Herbewegung des Kolbens mit einem hohen hydraulischen Druck zum Schlagen/Vorantreiben eines Schaftes mit einer hohen Geschwindigkeit maximiert werden kann.

Hintergrund der Erfindung

Normalerweise gehen U-Bahntunnelarbeiten, Stein- und Mineraltrichterbildungs­ arbeiten, einer Aggregatherstellung und einem Bossenwerk für eine Verstärkung eines brüchigen Untergrundes Bohrvorgänge bzw. Bohrarbeiten voraus. Diese Bohrvorgänge werden in zwei Klassen eingeteilt: Einer ist ein Drehbohrvorgang, der einen mit einer niedrigen Geschwindigkeit rotierenden Antrieb mit einer Spitze an einem Ende der Vor­ richtung vorsieht, um ein Ziel zu bohren, der andere ist ein Drehschlagbohrvorgang, der eine Schlagbewegung mit einer Hochgeschwindigkeits-Drehbewegung ausführt, um ein Ziel zu bohren. Im Fall des Letzteren wird der Vorgang normalerweise bei einer Bewe­ gungsgeschwindigkeit von 200 Umdrehungen pro Minute (rpm)/3000 Schlägen pro Minute (bpm) und einer Vortriebsgeschwindigkeit von 1,5 m/min ausgeführt, welche ähnlich dem Fall des pneumatischen Bohren sind, wobei jedoch beide Fälle sehr unter­ schiedlich in ihrer Leistung sind.

Ein Schlagbohrer, der bei dem Drehschlagbohrvorgang verwendet wird, benutzt eine Öl-Hydraulikschaltung, die als hydraulische Schaltung bzw. System in Kombina­ tion mit zahlreichen hydraulischen Elementeinheiten dient. Bei dieser Art von Schlag­ bohrer wird ein hoher hydraulischer Druck hergestellt und mittels einer hydraulischen Pumpe, die mechanische Energie in Druckenergie umwandelt, in Umlauf gesetzt.

Diese Vorrichtung, die einen hydraulischen Druck für eine Schlagbewegung ver­ wendet, benötigt notwendigerweise hydraulische Komponenten wie einen Kolben, einen Zylinder und ein Steuerorgan, um die Richtung der von dem Arbeitsöl gewonnenen Leis­ tung umzusteuern.

Bei dem hydraulischen Schlagbohrer führt die hydraulische Pumpe normalerweise ein Arbeitsöl mit Überdruck durch einen Zuführanschluß zu vorderen und hinteren Kammern. Infolgedessen wird ein hoher Druck aufgebaut, wenn die vorderen und hinte­ ren Kammern des Zylinders voll mit Arbeitsöl sind. Das Ventil, das abhängig von einem Flächendifferenzwert zum Öffnen und Schließen zwischen den vorderen und hinteren Kammern angeordnet ist, bewegt sich durch eine Druckdifferenz, die auf obere und untere Stirnflächen des Ventils wirkt derart, daß die hintere Kammer mit einem Unterdruckdurchgang verbunden werden kann.

Zu diesem Zeitpunkt erreicht der Kolben einen oberen Totpunkt und gleichzeitig wird das unter Überdruck stehende Öl einer Steuerorganschaltungs- bzw. Steuerorga­ numsteuerkammer über einen Öldurchgang zugeführt, der sich von einer unteren Stirn­ fläche des Zylinders ausdehnt, um das Steuerorgan zu bewegen. Diese Bewegung des Steuerorgans bewirkt, daß die hintere Kammer des Zylinders mit dem Überdrucköl­ durchgang verbunden wird, wobei gleichzeitig der Unterdrucköldurchgang blockiert wird, so daß der Kolben absinken kann, um in der gleichen Achse wie die des Kolbens auf einen Schaft zu schlagen.

Um das Steuerorgan zu steuern, sind zwangsläufig ein Steuerorganstopfen, ein Steuerorganstößel und dergleichen erforderlich.

Kurzfassung der Erfindung

Wie zuvor beschrieben, erfordert der Schlagbohrer des Stands der Technik einen Ventilstopfen, einen Ventilstößel und dergleichen zum Steuern des Steuerorgans bzw. Ventils, und muß mit sehr komplizierten mehrstufigen Öldurchgängen zum Bereitstellen des Überdrucköls in die Umsteuerkammer des Ventils und der hinteren Kammer des Zylinders ausgebildet sein.

Überdies ist die Größe des Steuerorgans größer, da es eine größere Menge an Ar­ beitsöl steuern soll, was zu dem Problem führt, daß Größe und Gewicht der Vorrichtung ebenso erhöht sind.

Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Nachteile, ist es eine Aufgabe der Er­ findung, diese Nachteile zu beseitigen und eine Schlagbewegungsvorrichtung zu schaf­ fen, die es durch ein Vorsehen eines besonders aufgebauten Steuerorgans zwischen einem Kolben und einem Zylinder, derart, daß es automatisch einen Strömungsweg bzw. Strömungsweg des auf den Kolben wirkenden Arbeitsöls schaltet und hydraulische Energie in Energie einer Hin- und -Herbewegung bzw. Energie einer Schlagbewegung umwandelt, auch wenn lediglich ein Basisarbeitsöl verwendet wird, möglich macht, eine Schlagkraft zu maximieren, die Anzahl an Komponenten zu reduzieren und Volu­ men/Gewicht der Vorrichtung zu minimieren/erleichtern.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist eine Schlagbewegungsvorrichtung einen Hauptkörper, der zumindest Komponenten fuhr ein Erzeugen einer Schlagkraft enthält, einen Kolben zum Hin- und Herbewegen in einem Zylinder, um ein durch den Zuführ­ anschluß zugeführtes Überdruckfluid abzulassen, einen mit einer Ausgangsstufe des Kolbens verbundenen Schaft, und eine Leistungsgeneratoreinheit zum Drehen des Schafts auf, wobei die Schlagbewegungsvorrichtung ein zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehenes Steuerorgan aufweist. Das Steuerorgan ist zum Öffnen/Schließen eines Strömungsweges aufgebaut, und arbeitet mit dem Kolben durch seine vorbe­ stimmten Bewegungen organisch bzw. geeignet zusammen, wobei das Steuerorgan eine im wesentlichen zylindrische Gesamtform aufweist, deren beiden Stirnflächen obere und untere Stirnflächen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen sind, und wobei das Steuerorgan weiterhin eine Längskolbenöffnung mit mehrstufigen Schwellen, eine Vielzahl von sich rechteckig in der Kolbenöffnung zum Verbinden der Kolbenöffnung mit außen erstreckende Öffnungen und einen ringförmigen Vorsprung mit vorderen und hinteren Umfangsoberflächen enthält, die teilweise auf einer Umfangsoberfläche des Steuerorgans ausgebildet sind. Der Zylinder ist auf der Außenseite des Steuerorgans angebracht und enthält eine Vielzahl von Zylinderöffnungen zum Hin- und Herbewegen des Kolbens. Eine hintere Abdeckung ist an dem hinteren Teil des Steuerorgans und des Zylinders angebracht, wobei der Kolben, der Zylinder und das Steuerorgan eine Vielzahl von Kammern und eine Umsteuerkammer aufweisen, wobei diese Umsteuerkammer des Steuerorgans durch ein Herstellen einer Durchmesserdifferenz entlang einer Längsrichtung zum Vorsehen von vorbestimmten ringförmigen Kammern zwischen deren inneren und äußeren Umfangsoberflächen, in welche das Fluid eingeführt werden kann, definiert ist, und wobei der Zylinder einen Zylinderblock enthält, der aus einer Vielzahl von Fluiddurchgängen für ein Zuführen/Auslassen eines Arbeitsöls ausgebildet ist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik macht es die Erfindung möglich, die Anzahl an Komponenten zum Vorsehen eines Strömungsweges für den hydraulischen Druck zu reduzieren, den Strömungsweg selber zu vereinfachen und das Gewicht der Vorrichtung zu erleichtern, da das Arbeitsöl, das auf das Steuerorgan wirkt, eine Zuführ- /Auslaßrichtung des hydraulischen Drucks zum Hin- und Herbewegen des Kolbens richtig steuert.

Bei diesem Aufbau der Erfindung wird der Zylinderblock weiterhin mit einem Überdruckakkumulator und einem Unterdruckakkumulator zum Kompensieren einer Ölmenge oder zum Verhindern eines Pulsierens während des Hin- und Hergehens des Kolbens vorgesehen, um einen Stoßdruck zu absorbieren.

Vorzugsweise enthält eine Vielzahl von Öffnungen des Steuerorgans zumindest eine Umsteuerkammerduchtrittsöffnung, eine Unterdruckdurchtrittsöffnung und eine Rückstromdurchtrittsöffnung, und weiterhin enthält eine Vielzahl von Zylinderöffnun­ gen zumindest eine Zylinderunterdruckdurchtrittsöffnung, eine Zylinderrückstrom­ durchtrittsöffnung und eine Zylinderüberdruckdurchtrittsöffnung, und besteht eine Viel­ zahl von Kammern aus zumindest einer vorderen Kammer, einer hinteren Kammer und einer mittleren Kammer.

Auf diese Art wird der Strömungsweg durch einen Kolbenantriebshydraulikdruck nur bei richtiger Interaktion der oben erwähnten Öffnungen automatisch geschaltet, wo­ durch auf separate Komponenten oder Einheiten zum Steuern des Strömungsweges verzichtet werden kann und somit nicht nur die Größe der Vorrichtung selber, sondern auch deren Kosten verringert werden.

Da separate Komponenten wie zum Beispiel der Ventilstopfen, der Ventilstößel zum Steuern des Ventils und/oder die hochkomplizierten mehrstufigen Durchgänge für Überdruckzufuhr unnötig sind, und das Ventil nicht größer sein muß, ist es dement­ sprechend möglich, das Gewicht und die Kosten der Vorrichtung aufgrund der Verrin­ gerung der Anzahl an Komponenten zu erniedrigen.

Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform er­ sichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die bevorzugte Ausführungsform der Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der Er­ findung wird im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung im Detail beschrieben, in welcher:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung zeigt;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Steuerorgans bzw. Ventils, das ein Teil der Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, zeigt;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Zylinders, der Teil der Schlagbewe­ gungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, zeigt;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht einer hinteren Abdeckung, die Teil einer Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, zeigt;

Fig. 6A bis 6C Schnittansichten von bestimmten Teilen der vorliegenden Erfin­ dung in einem großen Maßstab zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Das erste Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Weg eines Überdrucks­ fluids zum Absenken des Kolbens zu der hinteren Zylinderkammer minimal ist. Weiterhin besteht das zweite Merkmal der Erfindung darin, daß der Fluidströmungsweg zur Umsteuerung des Ventils durch ein Definieren bzw. Festlegen des Fluidwegs zur Umsteuerung aufgrund eines geeigneten Zusammenwirkens des Ventils und des Kolbens direkt mit der Umsteuerkammer des Ventils ohne ein Durchströmen von mehrstufigen Wegen in Verbindung steht, wodurch die Effizienz eines Impulses maximiert wird, und darin, daß das Ventil den Kolben umgibt. Gemäß dieser Merkmale der Erfindung weist eine Schlagbewegungsvorrichtung weniger Gewicht auf und es kann ein einfacher Aufbau vorgesehen werden, da der Installationsraum für das separate Ventil weggelassen ist.

Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der Erfin­ dung in einer Vorderansicht und einem Längsschnitt.

Ein Hauptkörper 10 enthält die Komponenten zum Erzeugen einer Schlagkraft. Über- und Unterdruckakkumulatoren 40, 42 sind auf der einen Seite des Hauptkörpers 10 zum Kompensieren einer Ölmenge oder zum Verhindern eines Pulsierens während eines Hin- und Hergehens eines Kolbens, um eines Stoßdruck zu absorbieren, angebracht, und innere Komponenten, z. B. ein Zuführanschluß 60 und ein Auslaßanschluß 70, die mit einem Zylinder und dergleichen in Verbindung stehen, sind auf dessen anderer Seite ausgebildet.

Ein unter Überdruck stehendes Fluid wird in das Innere mittels des Zuführan­ schlusses 60 eingeführt, zu einem unter Unterdruck stehenden Fluid umgewandelt und dann über den Auslaßanschluß 70 abgelassen.

Ein Spülabschnitt 20 ist mit dem Hauptkörper 10 zum Übertragen von kom­ primierter Luft zu einem Ende eines Schafts bei dessen Dreh- bzw. Hin- und Herbewe­ gung ohne Leckage verbunden, und im Gegenzug ist ein Drehabschnitt 30 mit dem Spülabschnitt 20 zum Erhöhen eines Drehmoments eines Hydromotors bei einem vor­ bestimmten Übertragungsverhältnis, wie nachstehend beschrieben, und zum Übertragen des Drehmoments auf den Schaft verbunden. Die Bezugszeichen 80, 100 und 120 kenn­ zeichnen jeweils einen Hydromotor, einen Schaft zum Übertragen einer Schlagkraft und eines Drehmoments auf ein Ziel und eine hintere Abdeckung.

Bezugnehmend auf Fig. 2, weist der Hauptkörper 10 den Überdruckakkumulator 40, den Unterdruckakkumulator 42, einen Kolben 130, ein Steuerorgan bzw. Ventil 140 und so weiter als wesentliche innere Komponenten. Der Hauptkörper 10 weist weiterhin einen Zylinderblock 12 mit einem darin enthaltenen Zylinder 150 auf. Der Zylinder 150 ist zum Aufnehmen des Kolbens 130 aufgebaut. Das Ventil 140 ist zwischen dem Kolben 130 und dem Zylinder 150 angeordnet.

Der Kolben 130 und das Ventil 140 arbeiten organisch zusammen und der Zylin­ der 150 und die hintere Abdeckung 120 sind derart aufgebaut, daß Strömungswege durch die Bewegungen des Ventils 140 geöffnet/geschlossen werden.

Bei dem Drehabschnitt 30 stehen ein oberes Futter 32, ein unteres Futter 34, ein angetriebenes Rad 36 und ein Antriebsrad 38 mit dem Schaft 100 drehend in Eingriff.

Eine Leistung von dem auf der einen Seite des Hauptkörpers 10 angebrachten Hy­ dromotors 80 wird durch eine Kupplungswelle 82 und dem Antriebsrad 38, das das an­ getriebene Rad 36 antreibt, zum Drehen des Schafts 100 als finales Ausgangsteil über­ tragen.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen in einer vergrößerten Schnittansicht jeweils das Ventil 140, den Zylinder 150 und die hintere Abdeckung 120 als Teile der Schlagbewegungs­ vorrichtung gemäß der Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 3, weist das Ventil 140 eine im wesentlichen zylindrische Gesamtform auf, ist mit einer Kolbenöffnung 142 ausgebildet, in welche der Kolben 130 eingeführt ist und bewegt wird, und ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 143a, 143b und 143c vorgesehen, die die Kolbenöffnung 142 mit außen bzw. dem Äußeren verbinden.

Genauer gesagt sind in dem Ventil 140 eine erste Durchtrittsöffnung 143a als eine Umsteuerkammerdurchtrittsöffnung, eine zweite Durchtrittsöffnung 143b als eine Un­ terdruckdurchtrittsöffnung und eine dritte Durchtrittsöffnung 143c als eine Rückstrom­ durchtrittsöffnung des Ventils von der linken Seite in Fig. 3 her gesehen abwechselnd ausgebildet bzw. perforiert vorgesehen.

Auf einer Seite des Ventils 140 ragt ein ringförmiger Vorsprung 148 aus dem Um­ fang des Ventils 140 heraus, um eine vordere Ventilumfangsoberfläche 148a und eine hintere Ventilumfangsoberfläche 148b auszubilden. Die Bezugszeichen 141 und 149 bezeichnen jeweils eine obere bzw. vordere Ventilstirnfläche und eine untere bzw. hin­ tere Ventilstirnfläche.

Bezugnehmend auf Fig. 4 ist der Zylinder 150 außen an dem Ventil 140 ange­ bracht und wird mit einer Zylinderöffnung 152 vorgesehen, in welcher der Kolben 130 und das Ventil 140 eingefügt sind und sich hin- und herbewegen. Erste und zweite Durchtrittsöffnungen 153 und 154 als eine Zylinderunterdruckdurchtrittsöffnung, eine dritte Durchtrittsöffnung 154 als eine Zylinderrückstromdurchtrittsöffnung und eine vierte Durchtrittsöffnung 155 als eine Zylinderüberdruckdurchtrittsöffnung werden in dem Zylinder 150 von der linken Seite in Fig. 4 her gesehen abwechselnd ausgebildet, um die Zylinderöffnung 152 mit außen zu verbinden.

Fig. 5 zeigt die hintere Abdeckung 120, die an dem hinteren Teil des Ventils 140 und des Zylinders 150 angebracht ist. Die hintere Abdeckung 120 weist einen Befesti­ gungsflansch 122 mit einer Vielzahl von Schraubenöffnungen 123 und eine Stufenober­ fläche für ein Zusammenbauen mit einer Stirnfläche des Ventils 140 auf.

Die Fig. 6A bis 6C sind Querschnittsansichten, die bestimmte Teile der Erfindung in einem großen Maßstab zeigen.

Bezugnehmend auf Fig. 6, ist eine Vielzahl von Räumen (Ringkammern) zwi­ schen den jeweiligen inneren und äußeren Umfangsoberflächen des Kolbens 130, dem Ventil 140 und dem Zylinder 150 definiert, da die jeweiligen Umfangsoberflächen in Längsrichtung verschiedene Durchmessergrößen aufweisen. Ein Fluid kann in die Räume eingebracht werden. Das heißt, jede der vorderen und hinteren Umfangsoberflä­ chen 132 und 134 des Kolbens 130 weisen einen Stufenabschnitt auf, so daß eine vor­ dere Kammer 136 (eine erste Kammer) und eine hintere Kammer 138 (eine zweite Kammer) jeweils zwischen jedem Stufenabschnitt und der inneren Umfangsoberfläche des Kolbens 130 ausgebildet werden.

Weiterhin ist eine Ventilumsteuerkammer 145 zwischen inneren und äußeren Um­ fangsoberflächen des Ventils 140 definiert, um das Ventil 140 vorwärts oder rückwärts durch einen Übergang zu einem Überdruck- oder Unterdruckzustand, abhängig vom Zustand einer Verbindung mit der vorderen, einen größeren Durchmesser aufweisenden Umfangsoberfläche 132 und der mittleren, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Umfangsfläche 133 des Kolbens 130. Eine mittlere Kammer 139 (eine dritte Kammer) ist zwischen der mittleren Umfangsoberfläche 133 des Kolbens 130 und dem Ventil 140 bestimmt.

Das Ventil 140, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Zy­ linders 150 ist, weist untere und obere Stirnflächen 141 und 149, auf welche immer ein Überdruck wirkt, eine vordere Umfangsoberfläche 148a, auf welche immer ein Unterdruck wirkt, eine hintere Umfangsoberfläche 148b, die die Kraft zum Bewegen des Ventils 140 entsprechend der Wirkung des Über-/Unterdrucks erzeugt, eine erste Durchtrittsöffnung 143, die immer mit dem Unterdruckdurchgang in Verbindung steht, und eine zweite Durchtrittsöffnung 144 auf, die die hintere Kammer 138 mit/von einer Unterdruckseite durch die Bewegung des Ventils 140 verbindet/trennt.

Ein hinterer Abschnitt des Kolbens 130 ist im Umfang derart klein, daß die hintere Kammer 138 zwischen dem hinteren Abschnitt des Kolbens 130 und dem Ventils 140 definiert werden kann. Diese hintere Kammer 138 ist mit/von einer Überdruckseite durch die Bewegung des Ventils 140 aufgrund eines Druckauf- oder -abbaus verbun­ den/getrennt.

Der Zylinderblock 12 ist mit zwei Fluiddurchgängen 12a und 12b ausgebildet. Der Fluiddurchgang 12a, der die Ventilumsteuerkammer 145 mit dem Zuführanschluß 60 verbindet, und der Fluiddurchgang 12b, der die mittlere Kammer 139 mit dem Auslaß­ anschluß 70 verbindet, ermöglichen es, eine Hochgeschwindigkeitsschlagbewegung des Kolbens 130 zu erzeugen.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6C die Arbeitsweise be­ schrieben, die bei Verwendung der Schlagbewegungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau ausgeführt werden kann.

Fig. 6A zeigt einen Anfangszustand der Schlagbewegungsvorrichtung, das heißt, Positionen des Kolbens 130 und des Ventils 140 am Ende ihrer Abwärtsbewegungen, in welchen ein unter Überdruck stehendes Fluid durch den Zuführanschluß 60 in den Hauptkörper 10 eingeführt wird, und über den Fluiddurchgang 12a der vorderen Kam­ mer 136 in dem unteren Teil (linke Seite in Fig. 6A) des Kolbens 130 zugeführt wird.

Der Zustand in Fig. 6A ist der Zustand, bei dem die vorderen und hinteren Kam­ mern 136 und 138 nicht mit Außen, sondern miteinander verbunden sind. In diesem Zustand erhöhen sich Drücke der vorderen und hinteren Kammern 136 und 138 im gleichen Ausmaß, da das unter Überdruck stehende Fluid durch den Zuführanschluß 60 zu den Kammern 136 und 138 ununterbrochen zugeführt wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird die folgende Beziehung zwischen der unteren Ventil­ stirnfläche 141 auf der Seite der vorderen Kammer 136 und der oberen Ventilstirnfläche 149 auf der Seite der hinteren Kammer 138 gebildet:
Querschnittsfläche der unteren Ventilstirnfläche 141 < Querschnittsfläche der oberen Ventilstirnfläche 149.

Abhängig von der Beziehung der Querschnittsflächen, ist der hydrostatische Druck auf der Seite der vorderen Kammer 136, der auf die untere Ventilstirnfläche 141 wirkt, größer, so daß sich das Ventil 140 in Richtung der hinteren Kammer 138 bewegt, das heißt, das Ventil 140 steigt. Dieser Zustand ist in Fig. 6B dargestellt.

Wenn das Ventil 140 bis zu einem bestimmten Ausmaß gestiegen ist, sind die auf die oberen und unteren Stirnflächen 141 und 149 wirkenden Drücke gleich und ein Un­ terdruck wirkt identisch auf die vorderen und hinteren Ventilumfangsoberflächen 148a und 148b.

Wie es in Fig. 6B gezeigt ist, beginnt die obere Ventilstirnfläche 149 die vierte Öffnung 156, eine Überdruckdurchtrittsöffnung, des Zylinders zu blockieren, wenn das Ventil 140 sich in Richtung einer rechten Seite (einer oberen Seite) bewegt.

Da bei dem vollständig angestiegenen Zustand des Ventils 140 die zweite Kammer, die durch den Kolbenabschnitt mit dem kleineren Durchmesser definiert ist, d. h., die hintere Kammer 138, von der vierten Öffnung 156, der Zylin­ derüberdruckdurchtrittsöffnung, getrennt ist, und mit der dritten Öffnung, der Zylinderunterdruckdurchtrittsöffnung, verbunden ist, wirkt jeweils ein Über- bzw. ein Unterdruck auf der vorderen Kolbenumfangsoberfläche 132 bzw. der hinteren Kolbenumfangsoberfläche 134, so daß der Kolben 130 aufgrund dieser Druckdifferenz ansteigen kann.

Zu diesem Zeitpunkt wird das Arbeitsöl in der hinteren Kammer 138 durch die dritte Öffnung 155 in den Fluiddurchgang 12b abgelassen.

Wenn der Kolben 130 bis zu einem Ausmaß ansteigt, das die vordere Kolbenum­ fangsoberfläche 132 an der unteren Ventilstirnfläche 141 vorbei gegangen ist, wie es in Fig. 6C gezeigt ist, wirkt das unter Überdruck stehende Fluid in der vorderen Kolben­ kammer 136 auf die hintere Ventilumfangsoberfläche 148b in der Ventilumsteuerkam­ mer 145 durch die erste Durchtrittsöffnung 143a, die sich zwischen dem Kolben 130 und dem Ventil 140 befindet, um das Ventil 140 abzusenken.

Wenn die hintere Kolbenkammer 138 mit der vierten Zylinderöffnung 156 auf­ grund des Absenkens des Ventils 140 in Verbindung steht, wirken identische Über­ drücke auf die vorderen und hinteren Kolbenumfangsoberflächen 132 und 134, jedoch bewegt sich der Kolben 130 weiterhin vorwärts in die in Fig. 6C gezeigte Position, da die Querschnittsflächen der hinteren Umfangsoberfläche 134 größer als die der vorderen Umfangsoberfläche 132 ist. Dann wird der gleiche Hubvorgang wiederholt, wie er vorgehend schon erklärt worden ist.

Gemäß der vorhergehend beschriebenen Schlagbewegungsvorrichtung der Erfindung ist das Ventil zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet. Das Ventil kann automatisch den Zuführ-/Auslaßweg des Arbeitsöls steuern bzw. schalten, wobei es das Arbeitsöl zum Betreiben der Komponenten der Schlagbewegungsvorrichtung ohne weitere Maßnahmen, d. h. wie es ist, verwendet. Ebenso kann das Ventil auf separate Komponenten oder Einheiten zum Steuern des Strömungsweges, zum Beispiel auf einen Ventilstopfen, einen Ventilstößel und dergleichen, zum Steuern des Ventils verzichten. Da hochkomplizierte mehrstufige Durchgänge für eine Zufuhr des unter Überdruck stehenden Arbeitsöls unnötig sind, und das Ventil zum Steuern des Arbeitsöls nicht größer sein muß, wird ebenso die Möglichkeit von Schwierigkeiten aufgrund der Verringerung der Anzahl an Komponenten eingeschränkt, und aus der Reduzierung der Größe bzw. des Gewichts der Vorrichtung resultiert eine Kostensenkung.

Weiterhin wird der Druckverlust minimiert und somit eine Effizienz bezüglich einer minimalen Länge des Fluiddurchgangs und bezüglich einer direkten Zuführung eines unter Überdruck stehenden Arbeitsöls in die Ventilumsteuerkammer und die hin­ tere Kolbenkammer maximiert. Zu guter Letzt wird die Vorrichtung durch ein Positio­ nieren des Ventils über der Kolbenumfangsoberfläche in koaxialer Relation zu dem Kolben vereinfacht und erleichtert.

Claims (3)

1. Schlagbewegungsvorrichtung mit einem Hauptkörper, der zumindest Kompo­ nenten für ein Erzeugen einer Schlagkraft, einen Kolben zum Hin- und Herbewe­ gen in einem Zylinder, um ein unter Überdruck stehendes, durch den Einlaßan­ schluß zugeführtes Fluids abzulassen, einen mit einer Ausgangsstufe des Kolbens verbundenen Schaft und eine Leistungsgeneratoreinheit zum Drehen des Schafts enthält, wobei die Verbesserung aufweist:
ein Steuerorgan, das zwischen dem Kolben und dem Zylinder angeordnet ist, wobei das Steuerorgan zum Öffnen/Schließen eines Strömungsweges aufgebaut ist und mit dem Kolben durch seine vorbestimmten Bewegungen organisch zu­ sammenarbeitet, wobei das Steuerorgan eine im wesentlichen zylindrische Ge­ samtform aufweist, dessen beide Stirnflächen, welches obere und untere Stirnflä­ chen sind, unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, und wobei weiterhin das Steuerorgan eine Längskolbenöffnung mit mehrstufigen Schwellen, eine Vielzahl von Öffnungen, die sich rechteckig in der Kolbenöffnung zum Verbinden der Kolbenöffnung mit dem Äußeren erstrecken, und einen ringförmigen Vorsprung mit vorderen und hinteren Umfangsoberflächen enthält, die teilweise auf einer Umfangsoberfläche des Steuerorgans ausgebildet sind, wobei der Zylinder auf der Außenseite des Steuerorgans angebracht ist und eine Vielzahl von Zylinderöffnungen zum Hin- und Herbewegen des Kolbens enthält; und
eine hintere Abdeckung, die an dem hinteren Teil des Steuerorgans und des Zy­ linders angebracht ist,
wobei der Kolben, der Zylinder und das Steuerorgan eine Vielzahl von Kammern und eine Umsteuerkammer aufweisen, wobei die Umsteuerkammer des Steuer­ organs durch ein Herstellen einer Durchmesserdifferenz entlang einer Längsrich­ tung zum Vorsehen von vorbestimmten Ringkammern zwischen deren inneren und äußeren Umfangsoberflächen, in welche das Fluid eingeführt werden kann, definiert ist, und wobei der Zylinder einen Zylinderblock enthält, der aus einer Vielzahl von Fluiddurchgängen für ein Einlassen/Auslassen eines Arbeitsöls aus­ gebildet ist.

2. Schlagbewegungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerorgan weiter­ hin einen ringförmigen Vorsprung auf seiner Umfangsoberfläche, und zumindest eine Umsteuerkammerdurchtrittsöffnung, eine Unterdruckdurchtrittsöffnung und eine Rückstromdurchtrittsöffnung an der Seite der hinteren Umfangsoberfläche des Steuerorgans aufweist, die von den Ringflächen links und rechts des Vor­ sprungs eine größere Ringfläche aufweist.

3. Schlagbewegungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kolbenöffnung des Steuerorgans weiterhin eine erste Stufenschwelle und eine zweite Stufenschwelle aufweist, die zum Definieren der Bewegung des Kolbens mit der Umsteuerdurch­ trittsöffnung des Steuerorgans verbunden sind.