DE2007711B2 - Kolbengetriebe mit eilgang und krafthub - Google Patents

Description

a) daß in an sich bekannter Weise der mit dem Arbeitskolben fest verbundene Eilgangkolben am Ende des Eilgangs unter Freigabe der Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Zylinderraum mit seiner im Eilgang beaufschlagten Stirnfläche aus dem dritten Zylinderraum in den ersten Zylinderraum heraustritt, und

b) daß der Abstand zwischen der abtriebsseitigen Stirnfläche des Arbeitskolbens und der beaufschlagten Stirnfläche des Eilgangkolbens im Verhältnis zur Länge des ersten Zylinderraums so groß ist, daß im Vorlauf der Arbeitskolben mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche früher in den zweiten Zylinderraum eintritt als der Eilgangkolben mit seiner beaufschlagten Stirnfläche aus dem dritten Zylinderraum heraustritt, wobei Sperrventile vorgesehen sind, die fehlendes bzw. überschüssiges Druckmittel in den ersten Zylinderraum einströmen bzw. aus diesem herausströmen lassen.

Die Erfindung betrifft ein Kolbengetriebe mit Eilgang und Krafthub, umfassend einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben großen Das Merkmal a) ist für sich von mit Eilgang und Krafthub arbeitenden Kolbengetrieben anderer Gattung her bekannt, bei denen die bis zum Beginn des Krafthubs bestehende Verbindung zwischen den Druckmittelkammern beiderseits des Arbeitskolbens durch den Arbeitskolben hindurchgeführt ist und zu

Beginn des Krafthubs dadurch unterbrochen wird, daß ein auf der Abtriebsseite befindlicher, zur Kolbenstange koaxialer Ansatz, in dessen freie Stirnseite der Verbindungskanal ausmündet, in eine SackbohiTjng in der dem Arbeitskolben auf der Abtriebsseite gegenüberliegenden Zylinderstirnwand mit dem Umfang abdichtend eintritt. Die Unterbrechung der Verbindung zwischen den Druckmittelkammern beiderseits den Arbeitskolbens erfolgt dabei zum gleichen Zeitpunkt wie die Freigabe der Verbindung aus dem Zylinderraum des Eilgangkolbens zur antriebsseitigen Arbeitskolbenfläche (USA.-Patentschrift 3 476 014).

Kolbengetriebe der vorstehenden, gattungsmäßig anderen Bauart verlangen einen Arbeitskolbenansatz von mindestens der maximalen Krafthublänge entsprechender Länge mit entsprechend langer Sackbohrung in der Gehäusestirnwand, wodurch die gesamte Baulänge des Getriebes bei Einheiten für lange Krafthübe unerwünscht groß ausfällt.

Durch die erfindungsj-emäßen Merkmale wird bei Kolbengetrieben nach dem Gattungsbegriff erreicht, daß der Krafthub erst dann einsetzt, wenn der Arbeitskolben bereits ein Stück in den zweiten Zylinderraum eingetreten ist und dadurch bereits eine zuverlässige Abdichtung zwischen ihm und dem zweiten Zylinderraum zustande gekommen ist, so daß das nach dem Heraustreten des Eilgangkolbens aus dem dritten Zylinderraum zum Arbeitskolben gelungende Druckmittel keinesfalls zur Abtriebsseite des Arbeitskolbens gelangen und dabei neben dem Nachteil des damit einhergehenden Druckmittelverlustes auch noch eine unerwünschte Erwärmung in Folge der starken Drosselung an der voreilenden Umfangskante des Arbeitskolbens bewirken kann. Es kann sich auch auf der Abtriebsseite des Arbeitskolbens zu Beginn des Krafthubs auf keinen Fall ein Gegendruck aufbauen. Damit ist eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet.

Bei dem erfindungsgemäßen Kolbengetriebe kommt es auf eine sehr präzise Führung des Kolbenaggregate an. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, dieses mit Kolbenstangen zu beiden Seiten auszurüsten, oder als wirksame Fläche des Eilgangkolbens eine Ringfläche vorzusehen, deren Querschnitt durch eine gehäuseteste Stange bestimmt ist, die in an sich bekannter Weise über den gesamten Hubweg des Eilgangkolbens als Tauchkolben in eine in diesem vorgesehene Bohrung abgedichtet eingreift. In beiden Fällen übernehmen die zweite Kolbenstange bzw. die gehäusefeste Stange die sichere Führung des Kolbenaggregate auf der von der kraftübertragenden Kolbenstange abgelegenen Seite. Die Ausführung mit gehäusefester Stange hat überdies den Vorteil, daß die Baulänge durch die zusätzliche Führung des Kolbenaggregats nicht vergrößert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 eine erste Ausführung des Kolbengetriebes im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine zweite Ausführung des Kolbengetriebes im Längsschnitt.

Das Kolbengetriebe gemäß F i g. 1 weist ein Zylindergehäuse 1 auf, das auf der linken Stirnseite mittels einer einschraubbaren Stirnwand la abgeschlossen ist. Die rechte Stirnwand 1 b besteht mit dem Gehäusemantel aus einem Stück.

Das Gehäuse 1 enthält einen in der Mitte liegenden ersten Zylinderraum la, einen links davon befindlichen zweiten Zylinderraum Ib und einen rechts davon befindlichen Zylinderraum 2 c, die zueinander koaxial liegen und jeder für sich einen konstanten Durchmesser aufweisen. Der Zylinderraum 2 α hat den größten Durchmesser, der Zylinderraum 2 c den kleinsten.

In dem Zylindergehäuse 1 ist ein Kolbenaggregat 3 gleitbar gelagert. Dieses besteht aus einem Axbeits-

kolben 3 α, einem sich unmittelbar rechts an diesen anschließenden Eilgangkolben 3 6 von kleinerem Durchmesser als demjenigen des Arbeitskolbens und Kolbenstangen 3 c auf der linken bzw. 3 d auf der rechten Seite der beiden vorgenannten Kolben. Die

J5 Kolbenstangen durchsetzen die Stirnwände la bzw.

1 b des Gehäuses 1 und sind gegen diese abgedichtet.

Der Durchmesser des Eilgangkolbens 3 b entspricht

dem Durchmesser des dritten Zylinderraums 2 c, mit dem er während des Eilgangs in dichter Gleitberührung steht.

Der Durchmesser des Arbeitskolbens 3 α entspricht dem Durchmesser des zweiten Zylinderraums 2 b, mit dem er während des Krafthubs in dichter Gleitberührung steht. Während des Eilgangs befindet sich der Arbeitskolben 3 a mit seinen beiden Stirnseiten im ersten Zylinderraum 2 a, der einen größeren Durchmesser aufweist, als er selbst, so daß das Druckmittel von seiner einen Stirnfläche zur anderen umströmen kann.

Zu Beginn des Eilgangs befindet sich das Kolbenaggregat in der in F i g. 1 oberhalb der Mittellinie gezeichneten Stellung, und es bewegt sich während des Eilgangs bis zu der in Fig. 1 unter der Mittellinie dargestellten Stellung. Es ist ohne weiteres ersichtlich,

daß der Druckmittelumfluß von einer Arbeitskolbenseite zur anderen ausgehend von der erstgenannten Stellung so lange möglich ist, bis der Arbeitskolben mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche 4 kurz vor Erreichen der unterhalb der Mittellinie gezeigten Stellung in den zweiten Zylinderraum 2 b eintritt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Umfluß infolge der nunmehr am Umfang des Arbeitskolbens auftretenden Abdichtung gegen den zweiten Zylinderraum 2 b unterbrochen, während gleich danach die Verbindung

zwischen dem dritten Zylinderraum Ic und dem ersten Zylinderraum 2 a freigegeben wird, weil der Eilgangkolben 3 b mit seiner stirnseitigen Vorlauffläche 5 zu diesem Zeitpunkt aus dem dritten Zylinderraum 2 c in den ersten Zylinderraum 2 α heraustritt. Dies hat seine Ursache darin, daß der Abstand b zwischen der abtriebsseitigen Stirnfläche des Arbeitskolbens 3 α und der stirnseitigen Vorlauf-Fläche 5 des Eilgangkolbens 3 b im wesentlichen der Länge α des ersten Zylinderraums 2 α entspricht, wobei er allerdings aus einem nachstehend erläuterten Grund um ein kleines Stück länger ist als der letztere.

Durch die Freigabe der Verbindung zwischen den Zylinderräumen 2 α und 2 c gelangt das Druckmittel, das während des Eilgangs über den Anschluß 6 in den dritten Zylinderraum 2 c eingeleitet wird und dort die Stirnfläche 5 des Eilgangkolbens 3 ft zur Durchführung des Eilgangs beaufschlagt, auch in den ersten Zylinderraum 2 a, in dem es, da der Druckmittelumfluß um den Arbeitskolben in der oben beschriebenen Weise unterbrochen worden ist, nun den Arbeitskolben auf seiner Antriebsseite beaufschlagt. Dadurch wird der Arbeitskolben über den Krafthub bewegt, wobei das auf seiner Abtriebsseite befindliche Druck-

mittel über den Anschluß 7 aus dem zweiten Zylinderraum Ib abströmen kann. Der Arbeitskolben bewegt sich über den Krafthub maximal so weit, bis seine abtriebsseitige Stirnfläche 4 an der ihm zugewendeten Stirnfläche 8 der linken Gehäusestimwand 1 α zur Anlage gelangt.

Der Rückhub kommt dadurch zustande, daß die Druckbeziehung an den Anschlüssen 6 und 7 vertauscht und das Druckmittel nun in den zweiten Zylinderraum 2 b eingeleitet wird. Der Arbeitskolben bewegt sich nun über eine seinen Krafthub entsprechende Strecke im langsamen Rückhub mit verhältnismäßig großer Kraft bis in die Stellung, in der seine beim Rücklauf nacheilende Schulter aus dem Zylinderraum 2 b heraustritt, also ein kleines Stück weiter nach rechts, als dies unterhalb der Mittellinie in F i g. 2 dargestellt ist. Von diesem Augenblick an hat das Druckmittel beiderseits des Arbeitskolbens 3 α wieder die Möglichkeit, im Zylinderraum 2 α um den Arbeitskolben 2 α herumzuströmen, so daß sich der Arbeitskolben nunmehr im schnellen Eilrückgang wieder in die Arbeitsstellung zurückbewegen kann, und zwar nach dem Kolbenstangendifferenzprinzip, weil der Abdichtdurchmesser der linken Kolbenstange 3 c gegen die Gehäusestirnwand 1 α kleiner ist als der Abdichtdurchmesser des Eilgangkolbens 3 b gegen den dritten Zylinderraum 2 c.

Kurz vor dem Heraustreten der linken Stirnfläche des Arbeitskolbens 3 a aus dem zweiten Zylinderraum Ib in den ersten Zylinderraum la ist beim Durchlaufen der in F i g. 1 unterhalb der Mittellinie dargestellten Stellung des Kolbenaggregats 2 die Verbindung zwischen dem ersten Zylinderraum 2 α und dem dritten Zylinderraum Ic wieder unterbrochen worden, aus welchem Grunde für das Kolbenstangendifferenzprinzip der Abdichtdurchmesser des Eilgangskolbens 3 b gegen den dritten Zylinderraum 2 c maßgeblich ist.

Die Maßnahme, den Abstand b zwischen der abtriebsseitigen Stirnfläche 4 des Arbeitskolbens 3 α und der stirnseitigen Vorlauf-Fläche 5 des Eilgangkolbens 3 b etwas größer zu bemessen als die Länge a des ersten Zylinderraums 2 α hat die Wirkung, daß der Arbeitskolben 3 a mit seiner abtricbsscitigen Stirnfläche 4 früher in den zweiten Zylinderraum 2 b eintritt, als die Vorlauf-Fläche 5 des Eilgangkolbens 3 b aus dem dritten Zylinderraum 2 c in den ersten Zylinderraum la heraustritt, wie dies die unter der Mittellinie in F i g. 1 gezeichnete Kolbenstellung deutlich erkennen läßt Damit wird gewährleistet, daß beim Einsetzen des Krafthubs durch öffnen der Verbindung zwischen den Zylinderräumen la und Ic der Arbeitskolben 3a bereits ober ein Stück seiner Länge an der Wand des Zylinderraums 2 b abgedichtet ist und so Leckverluste vermieden werden. Da das während dieser Zwischenzeit ans dem ersten Zylinderraum 2 α austretende Volumen des Arbeitskolbens 3 a größer ist als das ia dieser Zeit in den Zylinderraum la eintretende Volumen des Eilgangkolbens 3 fc, kommt es in dieser Übergangszeit im ZytinderraxDB Io zu einem Drucknnttelmangel, dem dadurch abgeholfen wird, daß ein Rückschlagventil 8 eine Druckmittelanfüllung von der Abtriebsseite des Arbeitskolbens her in den ersten Zylinderraum 2 α zuläßt. Dieses Rückschlagventil schließt unter dem auf der Antriebsseite des Arbeitskolbens vorherrsehenden Druck, so daß der Krafthub nicht beeinträchtigt wird.

Im Rücklauf hat die vorgenannte Maßnahme andererseits die Wirkung, daß der Eilgangkolben zu der Zeit, zu der derUmfluß um den Arbeitskolben wieder

ίο freigegeben wird, bereits ein kleines Stück in den dritten Zylinderraum 2 c eingetreten ist, so daß der weitere Rücklauf im Eilgang mit Sicherheit nach dem Kolbenstangendifferenzprinzip weitergeführt wird. In diesem Falle kommt es während der Zeit, zu der die Verbindung zwischen dem ersten Zylinderraum 2 a und dem dritten Zylinderraum 2 c bereits unterbrochen worden ist, der Arbeitskolben 3 α aber mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche 4 noch nicht aus dem zweiten Zylinderraum 2 b herausgetreten ist, im ersten

ao Zylinderraum la zu einem Druckmittelüberschuß, der über das Rückschlagventil 9 zum Anschluß 6 abgeleitet werden kann. Das Rückschlagventil 9 schließt unter dem Druck des über den Anschluß 6 während des Vorlauf-Eilgangs und des Krafthubs eingeleiteten Druckmittels, so daß es in gleicher Weise wie das Rückschlagventil 8 die Funktion des Kolbengetriebes nicht stört.

Die vorbeschriebene Ausführung gestattet auch eine nichtmetallische Abdichtung des Arbeitskolbens 3 a gegenüber dem zweiten Zylinderraum 2 b.

Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht, was die Beziehung zwischen den Zylinderräumen und den Kolben anbetrifft und auch hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Abstand b und der Länge α sowie zwisehen dem Abdichtdurchmesser der linken Kolben stange und dem Abdichtdurchmesser des Eilgangkolbens der Ausführung nach Fig. 1, wobei allerdings die Rückschlagventile nicht dargestellt sind. Sie besitzt jedoch abweichend von der letztgenannten Ausführung keine sich mit dem Kolbenaggregat bewegende, aus dem Gehäuse herausragende Kolbenstange auf der Eilgangkolbenseite, sondern statt dessen eine sich von dieser Stelle aus in das Kolbenaggregat hineinerstreckende koaxiale Bohrung 10, in die eine gehäusefeste Kolbenstange 11 über den gesamten Hubweg des Aggregats als gegen die Bohrungswand 10 abgedichteter Tauchkolben eingreift. Diese feststehende Kolbenstange 11 dient in gleicher Weise wie die sich mit dem Kolbenaggregat bewe-

gende Kolbenstange 3d bei der Ausföhrang nach Fig. 1 der zusätzlichen Führung des Kolbeaaggregats.

Die Ausführung nach Fig. 2 ist gegeoülser der Ausführung nach Fig. 1 platzsparender, dafür aber konstruktiv etwas aufwendiger.

Damit sich das Kolbenaggregat gegenüber der Kolbenstange 11 ungehindert bewegen kann, ist ein die Kolbenstange 11 durchsetzender Entlüftungskanai 12 vorgesehen, der den vor der freien linken Stirnseite 11 α der Kolbenstange 11 beSndüchen Tefl der Bohrung 10 stets mit der freien Atmosphäre verbindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kolbengetriebe mit Eilgang und Krafthub, umfassend einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben großen Querschnitts, der während des eine vorgegebene Länge aufweisenden Eilgangs in einem ersten Zylinderraum läuft, dessen Durchmesser größer ist als sein Abdichtdurchmesser, und der zur Durchführung des Krafthubs am Ende des Eilgangs mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche in einen zweiten Zylinderraum eintritt, der sich in Richtung des Krafthubs koaxial an den ersten Zylinderraum anschließt und ihn mindestens an der Eintrittsseite druckmitteldicht umschließt, und ferner mit einem Eilgangkolben kleinen Querschnitts, der während des Eilgangs in einem in Richtung des Krafthubs koaxial vor dem ersten Zylinderraum befindlichen dritten Zylinderraum läuft, der mit dem Abdichtdurchmesser des Eilgangkolbenb entsprechendem Durchmesser in den ersten Zylinderraum übergeht, gekennzeichnet duich die Kombination folgender Merkmale:

a) daß in an sich bekannter Weise der mit dem Arbeitskolben (3 a) fest verbundene Eilgangkolben (3 b) am Ende des Eilgangs unter Freigabe der Verbindung zwischen dem ersten (2 a) und dem dritten (2 c) Zylinderraum mit seiner im Eilgang beaufschlagten Stirnfläche (5) aus dem dritten Zylinderraum (2 c) in den ersten Zylinderraum (2 α) heraustritt und

b) daß der Abstand (£>') zwischen der abtriebsseitigen Stirnfläche (4) des Arbeitskolbens (3 a) und der beaufschlagten Stirnfläche (S) des Eilgangkolbens (3 b) im Verhältnis zur Länge (α) des ersten Zylinderraums (2 α) so groß ist, daß im Vorlauf der Arbeitskolben (3 α) mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche (4) früher in den zweiten Zylinderraum (2 b) eintritt als der Eilgangkolben (3 b) mit seiner beaufschlagten Stirnfläche (5) aus dem dritten Zylinderraum (2 c) heraustritt, wobei Sperrventile (8, 9) vorgesehen sind, die fehlendes bzw. überschüssiges Druckmittel in den ersten Zylinderraum (2 a) einströmen bzw. aus diesem herausströmen lassen.

2. Kolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Kolbenstangen (3 c, 3d) zu beiden Seiten der Kolben (3 a, 3 b) vorgesehen sind.

3. Kolbengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des Eilgangkolbens (3 ft) eine Ringfläche ist, deren Querschnitt durch eine gehäusefeste Stange (11) bestimmt ist, die in an sich bekannter Weise über den gesamten Hubweg des Eilgangkolbens als Tauchkolben in eine in diesem vorgesehene Bohrung abgedichtet eingreift.

Querschnitts, der während des eine vorgegebene Länge aufweisenden Eilgangs in einem ersten Zylinderraum läuft, dessen Durchmesser größer ist als sein Abdichtdurchmesser, und der zur Durchführung des Krafthubs am Ende des Eilgangs mit seiner abtriebsseitigen Stirnfläche in einen zweiten Zylinderraum eintritt, der sich in Richtung des Krafthubs koaxial an den ersten Zylinderraum anschließt und ihn mindestens an der Eintrittsseite druckmitteldicht umschließt, und ferner mit einem Eilgangkolben kleinen Querschnitts, der während des Eilgangs in einem in Richtung des Krafthubs koaxial vor dem ersten Zylinderraum befindlichen dritten Zylinderraum läuft, der mit dem Abdichtdurchmesser des Eilgang-

kolbens entsprechendem Durchmesser in den ersten Zylinderraum übergeht

Ein solches Kolbengetriebe ist aus der deutschen Patentschrift 802 606 bekannt. Bei dieser Bauart sind der Eilgangkolben und der Arbeitskolben vonein-

ao ander getrennt Sie stehen in Richtung des Krafthubs nur kraftschlüssig miteinander in Verbindung, wobei der Eilgangkolben während des Eilgangs den Arbeitskolben vor sich herschiebt. Der Eilgangkolben bleibt über die Gesamthublänge mit semer stirnseitigen Vorlauf-Fläche dauernd im dritten Zylinderraum. Die Umschaltung von Eilgang auf Krafthub erfolgt beim Eintritt des Arbeitskolbens in den zweiten Zylinderraum durch hierfür eigens vorgesehene Umsteuerschieber. Dies bedingt einen komplizierten Aufbau der Gesamtanlage.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Kolbengetriebe der eingangs genannten Bauart so zu verbessern, daß die Druckmittelzufuhr zur Antriebsseite des Arbeitskolbens bei dessen Eintritt in den zweiten Zylinderraum automatisch ohne zusätzliche Steuerschieber zu einem Zeitpunkt erfolgt, der einen störungsfreien Funktionsablauf gewährleistet.
Gemäß der Erfindung wird die vorstehende Aufgäbe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: