-
Einrichtung zur Verriegelung eines Kolbens in einem Zylinder mit
sich selbst einstellenden Verriegelungspunkt Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
fur Kolben, welche es erlaubt, am Ende des Kolbenhubes den Verriegelungspunkt im
Zylinder Uber einen bestimmten Bereich stufenlos und sicher in beiden Richtungen
zu verriegeln.
-
Bei vielen Zylinderanwendungen ist es erforderlich, daß die Endpunkte
des Zylinderhubes in beiden Richtungen verriegelt sind. Das ist der Fall, wenn der
Zylinder ein einfacher Betötigungszylinder ist, nit den Stellungen: -Kolbenstange
aufgefahren und -Kolben stange eingefahren und die auftretenden Kräfte in wechselnden
Richtungen wirken. Wird durch einen solchen Zylinder ein Maschinenbauteil, z. B.
eine Drosselklappe usw. gegen einen Anschlag betätigt, so kann die genaue Stellung
des Maschinenbauteiles nur so lange exakt sein, wie die gegeneinander liegenden
Berührungsflächen keinen Verschleiß zeigen und die Anschlageinrichtung sowie die
Verriegelungseinrichtung spiel frei ausgeführt ist.
-
Bedingt durch die Zahl der Betdtigungen kommt es an der Anschlogeinrichtung
durch Verschleiß zur Ausbildung von Spiel, welches ein dauerndes Nachiustieren von
Verriegelungseinrichtung und Anschlageinrichtung erfordert.
-
Um Maschinenbauteile bzw. Betätigungsorgane, die von Zylindern betätigt
werden, an bestimmten Stellen zu verriegeln und sie in die Lage zu versetzen, Kräfte
aufzunehron bzw. zu übertragen, ist es bekannt, daß in den Zylinder Verriegelungseinrichtungen
eingebaut sind.
-
Diese Einrichtungen arbeiten entweder noch dea Prinzip der mechanischen
Klauenverriegelung, de. Prinzip der Klemmreibung durch einen Hohlringkörper oder
der rein hydraulischen Verriegelung, der sogenannten hydraulischen Verblockung.
Das Prinzip der mechanischen Klauenverriegelung besteht ii wesentlichen aus einer
Reihe von ringförmig angeordneten federnden Klauen. Durch den Systsrdruck wird der
Kolben in die Endstellung gebracht, wo die Klauen in die Ringnut des Kolbens eingreifen
und von eine. dorUber greifenden Ring cm Auffedern der Klauen und somit am Lösen
der Verriegelung gehindert werden. Als Nachteil dieser Verriegelung ist zu erwähnen,
daß sie sich nur in eine. Endpunkt exakt verriegeln läßt. Eine selbsttätige Anderung
des Verriegelungspunktes, welche durch Verschleiß der Klauen notwendig werden kcnn,
ist nicht möglich. Eine andere Art der Verriegelung wirkt durch Klemmreibung. Bei
dieser Art wird ein Kolben in einer Zylinder konzentrisch von ein.. Hohlringkörper
umfaßt. Der Hohlringkörper wird zu beiden Seiten durch Druckringe begrenzt. Wenn
nun der Zylinder gegen einen außerhalb des Zylinders liegenden Anschlog gedruckt
wird' verschieben sich durch den Arbeitsdruck der Hohlringkörper und die Druckringe
gegenüber de. Kolben so weit, daß der auf der druckabgewandten Seite liegende Druckring
an ein Anschlag des Kolbens zur Anlage kommt. Durch diese Formschlüssigkeit entsteht
ein G.genloger und es wird der zwischen den beiden Druckringen liegende Hohlringkörper
axial geklemmt. Dadurch erführt der Hohlringkörper eine radiale Aufweitung, die
so zwischen Kolben und Zylinderinnenwand eine Radialverspannung und so Verriegelung
bewirkt0 Die Verriegelung ist
Uber den gesamten Kolbenhub voll wirksam.
Allerdings ergibt sich durch die erforderliche große Klemilange des Hohlringkörpers
eine große Kolbenlänge und sorbit große Baulänge des Zylinders. Das Verhältnis zwischen
Hub- und Baulönge ist demzufolge sehr ungünstig. Es wöre als letzte Art noch die
rein hydraulische Verriegelung zu nennen, welche auch als hydroulische Verblockung
bekonnt ist. Hier wird durch das Absperren der Hydraulikflüssigkeit in den beiden
Zylinderkammern zum Versorgungssystem hin oder bei gleichen Kolbenflächen durch
beidseitige Druckbeaufschlagung von Versorgungssystem her ohne Flussigkeitsaustousch
von Zylinderkammer zu Zylinderkammer eine Verriegelung des Zylinders erreicht. Nachteilig
wirkt sich bei dieser Verriegelung der Te.peratureinfluß aus, da durch Ausdehnung
der eingeschlossenen Flüssigkeit sich hohe Druckwerte ergeben können. Diese wirken
sich sehr ungünstig auf die Lebensdauer der Geröte aus. Ebenso ist sie sehr anfällig
gegen innere Leckagen, wobsi auch die allgemein fUr hydraulische Geräte zulässige
Tröpfchenleckage bereits Weichheiten und Stellungsungenauigkeiten mit sich bringt.
-
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine .echanische Verriegelung
fUr Zylinder zu entwickeln, die es erlaubt, den Verriegelungspunkt in der Endstellung
des Kolbens selbstündig zu finden. Mit dieser Verriegelung soll nun die Möglichkeit
geschaffen werden, Lagerspiele und einen aus den Norialbetrieb entstehenden Verschleiß
automatisch auszugleichen. Dabei soll die Verriegelung in beiden Richtungen sicher
sein. FUr eine sichere Verriegelung eines Zylinders bietet sich die mechanische
Klauenverriegelung an. Sie ist in hohsn Maße zuverlössig und ist auch in der Lage,
ii Verriegelungszustand große äußere Kräfte auf den Zylinder zu übertragen.
-
Ausgehend von einer Einrichtung zur gegenseitigen Verriegelung von
Zylinder und Kolben in der Endstellung des Kolbens, bestehend aus federnd spreizfähigen
Verriegelungsklauen ci Kolben, die in entsprechende Vertiefungen eines zylinderfesten
Verriegelungsteiles, z. B. Verriegelungsnut, eingreifen und durch eine sich nach
Einrasten der Klauen durch den Druck des Arbeitsmediums im Zylinder darüberschiebende
Hülse gegen Lösen gesichert sind,-wird das Ziel erfindungsgemäß erreicht durch a)
Verriegelungsklauen des Kolbens, die gleitend verschiebbar in konusartig verlaufende,
zylinderfeste Vertiefungen eingreifen und auf ihrer Außenseite Vorspruenge aufweisen,
die nach beiden Seiten mit schrägen Auflaufflächen versehen sind, b) eine dem Zylinder
zugeordnete und ihm gegenüber begrenzt axial federnd verschiebbare Verriegelungshülse
mit federnd spreizbaren Gliedern, die in der Endstellung des Kolbens alt ihren spreizbaren
Gliedern Uber die Vorsprünge der Klauen greift, und c) eine auf die spreizbaren
Glieder der Verriegelungshulse auftreffende Sicherungshülse mit Abschrägung und
anschließendem zylinerischen Teil, durch deren Abschrägung im Zusammenwirken alt
den Auflaufflächen der Verriegelungsklauen eine axiale Verschiebung der Verriegelungshülse
entgegen einer Federkraft erfolgt, die eine sich selbsttätig nach stellende kraftschlussige
Verbindung zwischen dem zylindrischen Teil der Sicherungshulse und dem zylinderfesten
Verriegelungsteil herstellt.
-
Durch diese neue Einrichtung ist ein Noch justieren nicht mehr erforderlich,
da das Verriegeln des Kolbens stufenlos nöglich ist. Sie stellt in Bezug auf Haltekraft
und Zuverlössigkeit die beste Lösung dar.
-
Ein Ausführungsbeispiel ist noch stehend anhand der Zeichnungen erldutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 Löngsschnitt der Verriegelung - nicht verriegelt
Fig. 2 Längsschnitt der Verriegelung - verriegelt Fig. 3 Ldngsschnitt des Kolbens
mit Verriegelungsklauen Fig. 4 Längsschnitt der Verriegelungshülse Die in Fig. 1
dargestellte Verriegelungseinrichtung für Zylinder besteht aus einem Verriegelungsteil
3, der gehdusefest ist, und konusartig verlaufende zylinderfeste Vertiefungen aufweist.
Auf diesem Verriegelungsteil 3 befindet sich die Verriegelungshulse 2, welche axial
verschiebbar zwischen den Tellerfedern 6 und der Zylinderfeder 5 eingespannt ist.
Die Verriegelungshulse 2 weist federnd spreizbore Glieder auf, die in der Endstellung
des Kolbens im Zusammenwirken mit den Verriegelungsklauen 1 des Kolbens die Verriegelung
durchführen. Die spreizboren Glieder der Verriegelungshülse 2 sind ringförmig angeordnet,
wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist. Sie kbnnen beispielsweise durch Einsögen einer
zylindrischen HUlse hergestellt werden.
-
Der Kolben 9 ist in der Fig. 3 gesondert herausgezeichnet. Mon erkennt,
daß auch bei ihm die Verriegelungsklauen 1 ringförmig am Kolben angeordnet sind.
Auch sie können z. B. durch Einsaugen einer HUlse hergestellt werden. Wesentlich
ist dabei, daß die Verriegelungsklauen 1 des Kolbens 9 auf ihrer Außenseite VorsprUnge
aufweisen, die nach beiden Seiten hin mit schrägen Auflouffluchen 10 versehen sind.
Wie die Fig. 3 weiter zeigt, können derortige Verriegelungsklauen auf beiden Seiten
des Kolbens vorgesehen sein, damit der Kolben in beiden Endstellungen verriegelt
werden kann. Der Übersichtlichkeit halber ist jedoch die Verriegelung der zweiten
Endstellung in den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnet.
-
Auf dem Arbeitskolben 9 gleitet als konzentrischer Ring in an sich
bekannter Weise die Sicherungshülse 4. Wirkt z. B. auf die Kolbenseite 12 der Arbeitsdruck,
so bewegt sich der Kolben 9 vorwärts, bis die Verriegelungsklauen 1 an der Verriegelungshulse
2 anliegen.
-
Dann werden beide Teile, d. h. Kolben 9 und Verriegelungshulse 2,
gemeinsam weiter gegen den Federdruck der Federn 5 bewegt. Bei dem weiteren Weg
des Kolbens 9 stoßen die Verriegelungsklcuen 1 an den Verriegelungsteil 3 an, von
welchem sie aufgespreizt werden und an dessen Schräge 11 sie zur Anlage kommen.
Gleichzeitig federn die Klauen der Verriegelungshülse 2 Uber die Verriegelungsklauen
1 bzw. über deren Vorsprünge an ihre Außenseite und legen sich an die schrägen Auflaufflächen
10 der Klauen 1 an. Die Bewegung des Kolbens 9 wird dadurch beendet, daß das an
der Kolbenstange 8 sich anschließende Bauteil gegen einen Freidanschlag außerhalb
des Zylinders gedrückt wird. Der Kolben 9 hat damit seine eine Endstellung erreicht.
Die Lage der Verriegelungsklauen 1 auf der schrägen Auflauffläche 11 und die Lage
der Klauen der Verriegelungshülse 2 auf der schrägen Auflauffläche 10 der Klauen
1 ist somit exakt und es ist eine Kompensation aller Lagerspiele erfolgt. Anschließend
wird durch den Arbeitsdruck die Sicherungshülse 4 auf dem Kolben 9 verschoben und
erreicht mit ihrer Abschrögung 14 die Auflaufflöche an den Klauen der Verriegelungshulse
2. Durch die Abschrägung 14 werden die Klauen der Verriegelungshulse 2 über die
schräge Auflauffldche 10 axial entgegen der Federkraft 6 so weit verschoben, daß
sich anschließend die Sicherungshulse 4 mit ihrem an die Abschrägung 14 anschließenden
zylindrischen Teil über die Klauen der Verriegelungshülse 2 schieben kann. Durch
diese axiale Verschiebung der Verriegelungshulse 2 und das anschließende Darüberstülpen
der Sicherungshülse 4 ist die Verriegelung hergestellt. Die Klauen der Verriegelungshulse
2
können sich auch bei Aufbringen starker Kräfte nicht mehr aufspreizen
und die Verriegelung lösen, da die Sicherungshülse darüber geschoben ist, Andererseits
werden, wie erwähnt, die Tellerfedern 6 gespannt, so daß bei Auftreten eines Spieles,
z. B. durch Verschleiß die Klauen der Verriegelungshülse 2 auf den schrägen Auflaufflächen
10 der Verriegelungsklauen 1 am Kolben 9 aufgrund der Federkraft 6 gleiten können,
und somit eine sich stets selbsttötig nach stellende kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem zylindrischen Teil der Sicherungshulse 4 und dem zylinderfesten Teil
3 entsteht. Diese Stellung der Bauteile ist in Fig. 2 dargestellt. Der Vorteil dieser
Ausbildung liegt dcrin, daß die Verriegelung auch eindeutig und sicher bestehen
bleibt, wenn z. B. der bisherige Arbeitsdruck auf der Seite 12 entfällt. Die Verriegelung
wird erst wieder lösbar, wenn Gegendruck auf der Seite 13 des Kolbens 9 aufgebracht
wird0 Die Entriegelung erfolgt in der Form, daß der Arbeitsdruck auf der Kolbenseite
13 (siehe Fig. 2) zunächst die Sicherungshülse 4 zurückschiebt, wodurch sowohl die
Klauen der Verriegelungshulse 2 als auch die Verriegelungsklauen 1 auffedern können.
-
Dadurch wird die Verriegelung zwischen dem Kolben 9 und dem Verriegelungs
teil 3 aufgehoben und der Kolben ist frei verschiebbar.