DE2313821C3 - Mechanische Innenverriegelung von Arbeitszylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Innenverriegelung von Arbeitszylindern der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung.

Es ist bereits ein Arbeitszylinder mit mechanischer Innenverriegelung des Kolbens in beiden Endstellungen bekannt, wobei der Kolben an beiden Seiten jeweils mit einem Kran.j waagerechter, radial nach außen federbelasteter Rasiarme versehen ist und an den beiden Enden des Arbeitszylinder jeweils ein axial nach innen federbelasteter, zum Arbeitskolben koaxialer Verriegelungskolben vorgesehen ist, welcher mit einem vorderen Abschnitt verminderten Durchmessers in einen mit dem Arbeitszylindergehäuse fest verbundenen Haltering ragt, gegen welchen der zugehörige Verriegelungskolben durch die ihn belastende Feder gedrückt wird, so daß sich zwischen dem vorderen Abschnitt verminderten Durchmessers des Verriegelungskolbens und dem entsprechenden Haitering eine Ringnut zur Aufnahme des Kranzes, von Rastarmen auf der entsprechenden Seite des Arbeitskolbens ergibt.

Läuft der Arbeitskolben in eine seiner beiden Endstellungen, dann kommen die jeweils vorlaufenden Rastarme zunächst am Haltenng des entsprechenden Arbeitszylinders zur Anlage, um jeweils entgegen der Wirkung der sie belastenden Federkraft radial nach innen verschwenkt zu werden und vor die Stirnseite des zugehörigen Verriegelungskolbens zu gelangen, den sie dann im weiteren Zuge der Bewegung des Arbeitskolbens entgegen der Wirkung der den Verriegelungskolben belastenden Feder axial verschieben, um in die erwähnte Ringnut einzutreten, wobei die Rastarme wieder radial nach außen in die waagerechte Stellung schwenken, so daß der Verriegelungskolben wieder in Anlage an den zugehörigen Haltering laufen kann, die Rastarme auf diese Weise festlegend und den Arbeitskolben formschlüssig in der jeweiligen Endstellung haltend. Diese mechanische Innenverriegelung des Arbeitskolbens wird gelöst, wenn der Arbeitszylinder an demjenigen seiner beiden Enden mit Druckmittel beaufschlagt wird, an welchem der Arbeitskolben verriegelt ist. Das Druckmittel gelangt nämlich über den jeweiligen Anschluß in den Raum zwischen Arbeitskol-

ben und benachbartem Verriegelungskolben und drückt diesen entgegen der Wirkung der ihn belastenden Feder vom zugehörigen Haltering weg, so daß die eingeschlossen gewesenen Rastarme freigegeben werden und der Arbeitskolben durch das ihn beaufschlagende Druckmittel in die andere Endstellung im Arbeitszylinder verschoben werden kann. Der Federraum jeder der beiden den einen bzw. den anderen Verriegelungskolben belastenden Druckfedern ist über eine Öffnung mit der freien Atmosphäre verbunden (DT-AS 11 63 680).

μ Bei dieser bekannten Anordnung ist es notwendig, daß jeder Federraum gegenüber dem Innenraum des Arbeitszylinders, in welchem der Arbeitskolben läuft, sorgfällig und mit einem dementsprechenden Aufwand abgedichtel sein muß, und daß jede einen Verriege-

lungskolben belastende Feder verhältnismäüig stark sein muß, um den zugehörigen Verriegelungskolben gegen den Druck des im Arbeitszylinderinnenraum vor dem Verriegelungskolben befindlichen Druckmittels in die Verriegelungsstellung verschieben zu können. Es

kann sogar geschehen, daß die Drücke in dem besagten Raum so hoch sind, daß für die Zurückbewegung des Verriegelungskolbens in die Verriegelungsstellung die zugehörige Feder so stark sein muß, daß diese Bauweise mit Verbindung des Federraumes mit der freien Atmosphäre nicht mehr möglich ist.

Man könnte daran denken, den Federraum statt mit der freien Atmosphäre mit demjenigen Raum des Arbeitszylinrlers zu verbinden, welcher beim Verschieben des Arbeitskolbens auf die jeweilige Innenverriegelung zu mit Druckmittel beaufschlagt wird, also der Innenverriegelung nicht benachbart ist. Dies hätte jedoch zur Folge, daß dann, wenn der Kolben des Arbeitszylinders sich der betreffenden Endstellung nähert und beginnt, den Verriegelungskolben aus der Verriegelungsstellung zurückzuschieben, die an der Kolbenstange zur Verfügung stehende Kraft sich nicht nur um die für das Zusammendrücken der Feder des Verriegelungskolbens erforderliche Kraft vermindert, sondern zusätzlich um die Kraft, welche dem Produkt aus Querschnittsfläche des Federraumes und Druck im Federraum, also dem Druck des den Arbeitskolben verschiebenden Druckmittels, gleich ist. Zusätzlich ergäben sich hohe Flächenpressungen an denjenigen Stellen, an welchen der Arbeitskolben am Verriegelungskolben zur Verschiebung desselben in Entriegelungsstellung angreift.

Ferner könnte daran gedacht werden, den Federraum mit dem Rücklaufbehälter der Druckmittelquelle für den Arbeitszylinder zu verbinden. Dies würde jedoch einen weiteren Anschluß am Arbeitszylinder und eine besondere Verbindungsleitung für diesen Anschluß mit dem Rücklaufbehälter erforderlich machen, wenn das Steuerventil zur Steuerung des Druckrnittelzulaufes zum Arbeitszylinder und des Druckmittelablaufes vom Arbeitszylinder entfernt vom Arbeitszylinder angeordnet ist. Dies wäre insofern nachteilig, als eine solche Verbindungsleitung aus Gewichts- und Plalzgründen häufig nicht verlegt werden kann, insbesondere nicht bei

Flugzeugen wegen der dort gegebenen, beengten Verhältnisse und der Forderung nach größtmöglicher Gewichtsersparnis. Gerade bei Flugzeugen aber sind Arbeitszylinder und zugehöriges Steuerventil in der Regel weit voneinander entfernt, und gerade Lei 5 Flugzeugen werden aus Sicherheitsgründen pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Arbeitszylinder mit mechanischer Innenverriegelung verwendet, beispielsweise zum Ein- und Ausfahren des Fahrwerkes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung vorstehender Schwierigkeiten eine mechanische Innenverriegelung von Arbeitszylindern der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung zu schaffen, welche auf einfache Weise besondere Anschlüsse am Arbeitszylinder und besondere Verbindungsleitungen zwischen Arbeitszylinder und Rücklaufbehälter vermeidet, dennoch aber verhältnismäßig hohe Betätigungskräfte des Arbeitszylinders Zustandekommen läßt.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Wesentlich ist also, daß der Federraum des Verriegelungskolbens über das Wechselventil stets mit demjenigen der beiden Druckräume des Arbeitszylinders beiderseits von dessen Kolben verbunden ist, in welchem der niedrigere Druck herrscht. Dies vermittelt die folgenden Vorteile.

Gegenüber einer solchen Bauform, bei welcher der Federraum mit der freien Atmosphäre verbunden ist, ist der Aufwand für die Abdichtung des Federraumes gegenüber dem benachbarten Druckraum vermindert, und es muß auch keine derart starke Feder verwendet werden, wie sie sonst erforderlich wäre, um den Verriegelungskolben gegen den Druck im letztgenannten Druckraum in die Verriegelungsstellung zu verschieben. Bei höheren Rücklaufdrücken, welche bei der Zurückbewegung des Verriegelungskolbens in die Verriegelungsstellung im besagten Druckraum herrsehen, müßte die Feder so stark sein, daß diese Bauweise mit Verbindung des Federraumes mit der freien Atmosphäre unmöglich wird.

Gegenüber einer solchen Baumform, bei welcher der Federraum mit dem Rücklaufbehälter verbunden ist und die Feder bei der Verschiebung des Verriegelungskoibens aus der Entriegelungs- in die Verriegelungsstellung lediglich Reibungskräfte zwischen dem Verriegelungskolben und den angrenzenden Bauteilen zu überwinden hat, ist der Vorteil erzielt, daß der Arbeitszylinder trotz der räumlich getrennten Anordnung vom zugehörigen Steuerventil nicht mit einem weiteren Anschluß zur Verbindung des Federraumes mit dem Rücklaufbehälter versehen und keine gesonderte Leitung zum Rücklaufbehälter vorgesehen sein muß, was insbesondere bei Luftfahrzeugen aus Gewichts- und Platzgründen nachteilig ist.

Schließlich ist der folgende Nachteil einer solchen Bauform behoben, bei welcher der Federraum mit demjenigen Druckraum verbunden ist, welcher der Verriegelung nicht benachbart ist. Wenn dabei der Kolben des Arbeitszylinders sich der Endstellung nähert und beginnt, den Verriegelungskolben aus dessen Verriegelungsstellung zurückzuschieben, verringert sich die an der Kolbenstange des Arbeitskolbens zur Verfügung stehende Kraft nicht nur um die für das Zusammendrücken der Feder erforderliche Kraft, sondern zusätzlich um die Kraft, welche dem Produkt aus Ringquerschnittsfläche des Federraumes und dem Druck im Federraum, also dem Druck des von diesem entfernten Druckraumes, gleich ist. Zusätzlich ergibt sich eine hohe Flächenpressung an denjenigen Stellen, an welchen ein Angriff am Verriegelungskolben zur Verschiebung desselben in Entriegelungsstellung erfolgt. Alle diese Nachteile sind mit der Erfindung ausgeschlossen.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, wobei Arbeitszylinder und zugehöriges Wechselventil im halben bzw. vollständigen Axialschnitt mit unterschiedlichem Maßstab dargestellt sind, und

Fig. 2 eine Axialschnitthälfte einer zweiten Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist der Arbeitszylinder 1 einen im Gehäuse 2 axial versehieblichen Kolben 3 mit Kolbenstange 4 auf, welche sich auf einer Stirnseite aus dem Gehäuse 2 hinaus erstreckt. An dieser Stirnseite ist das Gehäuse 2 mit einem Deckel 5 verschlossen.

Dus Gehäuse 2 ist beiderseits vom Kolben 3 mit jeweils einer Druckmittel-Durchlaßöffnung 6 bzw. 7 versehen, welche gemäß Fig.! über eine Leitung 8 bzw. 9 mit einem 4/2-Wege-Steueiventil 10 verbunden ist. Das Steuerventil 10 ist weiterhin an eine Druckmittelpumpe 11 und einen Rücklaufbehäller 12 angeschlossen. In der in Fig. 1 dargestellten linken Stellung des Steuerventils 10 ist die Leitung 8 mit der Pumpe 11 und d'.e Leitung 9 mit dem Rücklaufbehälter 12 verbunden, in der rechten Stellung umgekehrt, die Leitung 8 mit dem Rücklaurbehälter 12 und die Leitung 9 mit der Pumpe 11.

Der Kolben 3 des Arbeits/ylinders 1 ist in der rechten axialen Endstellung im Gehäuse 2 mechanisch verriegelbar. Dazu sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. I am Kolben 3 auf der Kolbenstangenseite sich parallel zur Kolbenstange 4 erstreckende Rastarme 13 vorgesehen, welche um die Kolbenstange 4 herum gleichmäßig verteilt sind und am freien Ende jeweils einen radial nach innen gerichteten Vorsprung 14 mit etwa dreieckigem Querschnitt aufweisen. An der von der Kolbenstange 4 durchsetzten Seite des Gehäuses 2, d. h. am Deckel 5, ist ein Rohransatz 15 vorgesehen, welcher am freien Ende eine äußere, umlaufende Rastnut 16 aufweist, deren dem freien Rohransatzende benachbarte Seitenflanke 17 von der anderen Seitenflanke weggeneigt ist und in eine konische, sich zum freien Rohransatzende hin verjüngende Rohransalzmantelfläche 18 übergeht.

Auf dem inneren Rohransatz 15 ist ein ringförmiger Verriegelungskolben 19 mit L-förmiger Axialschnitthälfte axial verschieblich geführt, welcher durch eine Druckfeder 20 gegen einen Anschlag 21 am Gehäuse 2 gedrückt ist.

In den ringförmigen Federraum 22 des Verriegelungskolbens 19 mündet eine Druckmitteldurchlaßöffnung 23 im Gehäuse 2. Die Öffnung 23 ist durch eine Leitung 24 mit einem Wechselventil 25 verbunden.

Das Wechselveniil 25 weist zwei Haupteingänge 26 und 27 und einen damit wechselweise in Verbindung setzbaren Eingang 28 auf. Während an letzterem die Leitung 24 angeschlossen ist, sind die Haupteingänge 26 und 27 jeweils durch eine Leitung 29 bzw. 30 mit der Druckmitteldurchlaßöfl'nung 6 bzw. 7 im Gehäuse 2 verbunden.

Zwischen dem Eingang 28 und jedem Hauplcingang 26 bzw. 27 des Wechselventils 25 weist dieses ein vom

Haupteingang 26 bzw. 27 weg schließendes Rückschlagventil auf. Die beiden Rückschlagventile sind durch einen Schieber 31 derart miteinander gekoppelt, daß beim Schließen des einen Rückschlagventils das andere öffnet und umgekehrt.

jedes Rückschlagventil weist eine Kugel 32 auf, welche durch eine Druckfeder 33 belastet ist, und zwar auf einen Ventilsitz 34 zu. Die beiden Federn 33 und die beiden Kugeln 32 sowie der Schieber 31 sind koaxial zueinander in einem gemeinsamen, rohrförmigen Gehäuse 35 angeordnet. Dieses ist an den beiden Stirnseiten jeweils durch einen Schraubstopfen 36 verschlossen, welcher mit dem Haupteingang 26 bzw. 27 versehen ist, und gegen welchen sich die benachbarte Druckfeder 33 abstützt. Der mittlere, den Schieber 31 aufnehmende Gehäuseabschnitt weist einen verminderten Durchmesser auf und ist an den beiden Enden mit radialen Kanälen 37 bzw. 38 versehen, welche außen in eine Ringkammer 39 münden, in welcher der Eingang 28 vorgesehen ist. Der Schieber 31 ist an beiden Stirnseiten jeweils mit einem mittleren Zapfen 40 ausgestattet, an welchem die benachbarte Kugel 32 anliegt. Die Ventilsitze 34 sind am Gehäuse 35 ausgebildet.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist folgende. Soll der Kolben 3 des Arbeilszylinders 1 aus der in Fi g. 1 wiedergegebenen Stellung nach rechts verschoben werden, dann wird das Steuerventil 10 auf die in Fig. I linke Stellung geschaltet, so daß Druckmittel über die öffnung 6 in den Druckraum A gelangt, während Druckmittel aus dem Druckraum ß über die Öffnung 7 austreten kann. Der Kolben 3 fährt nach rechts, bis die Rastarmc 13 auf die konische Mantelfläche 18 auflaufen, sich gegen den Verriegelungskolben 19 legen und diesen entgegen der Wirkung der Feder 20 und das im Federraum 22 herrschenden Druckes in die in F i g. 1 gestrichelt wiedergegebene Stellung mitnehmen. Dann federn die Rastarme 13 radial nach innen, so daß deren Vorsprünge 14 in die Rastnut 16 eingreifen, worauf der Kolben 19 wieder in die Anlagcstellung am Anschlag 21 läuft, in welcher er die Rastarmc 13 mit ihren Vorsprüngen 14 formschlüssig in der Rastnut 16 hält.

Um diese mechanische Verriegelung des Kolbens 3 im Gehäuse 2 aufzuheben und den Kolben 3 wieder nach links in die Stellung gemäß I"ig. 1 bewegen zu können, wird das Steuerventil 10 auf, die in Fig. I rechte Stellung geschaltet. Der Druckraum ϋ ist dann mit der Pumpe 11 verbunden, der Druckraiim A mit dem Rücklaufbchiiltcr 12. Durch den Druck im Drucknuim B wird der Vcrriegclungskolben 19 in die in Fig. I gestrichelt wiedergegebene Stellung zurückgeschoben. Die Rastarme 13 können nun aufgrund der schrägen Seitcnflunke 17 und der entsprechenden Abschrügung ihrer Vorsprünge 14 aus der Rastnut 16 federnd herausglcilcn. Der Kolben 3 ist entriegelt und kann ungehindert weiterlaufen.

Die AusfUhrungsform gemäß F i g. 2 unterscheidet sich lediglich dadurch von derjenigen nach Fig. 1, daß der ringförmige Federraum 22 im Kolben 3 des Arbeitszylinder 1 vorgesehen Ist. wobei der Verriege· lungskolben 19 auf der Kolbenstange 4 läuft und in Verriegelungsstcllung gegen einen Anschlag 21 um Kolben 3 gedrückt ist. Die federnden Rastarmc 13 sind am' Gehäuse 2 bzw. an dessen Deckel S vorgesehen, wahrend die zugehörige, umlaufende Rastnut 16 sich am Kolben 3 befindet. Das Wechselventil 25 ist mittig im Kolben 3 des Arbeitszylinders 1 angeordnet und mündet mit den beiden Haupteingängen 26 und 27 sowie dem damit wechselweise in Verbindung setzbaren Eingang 28 unmittelbar in den zugehörigen Druckraum A bzw. £ des Arbeitszylinders 1 bzw. in den Federraum 22.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist folgende. Bevor der Kolben 3 in die dargestellte Endstellung gelangt, läuft er mit der

ίο konischen Ringfläche 18 auf die benachbarte konische Fläche der Vorsprünge 14 der Rastarme 13 auf, so daß diese radial nach innen federn, um am ringförmigen Verriegelungskolben 19 zur Anlage zu kommen und diesen entgegen der Wirkung der Feder 20 und des im Federraum 22 herrschenden Drucks im Kolben 3 vom Anschlag 21 weg zu verschieben. Die Rastarme 13 können dann, wenn der Kolben 3 die in Fig.2 wiedergegebene Stellung erreicht, radial nach außen federn, so daß sie mit ihren äußeren Vorsprüngen 14 in

ao der inneren Rastnut 16 liegen und der Verriegelungskolben 19 wieder gegen den Anschlag 21 in die Verricgelungsstellung läuft, in welcher er die Rastarme 13 mit den Vorsprüngen 14 in Eingriff mit der Rastnut 16 hält.

Um diese formschlüssige, mechanische Verriegelung aufzuheben, wird der Druckraum B mit Druckmittel beaufschlagt, wobei der Druckraum A mit dem in F i g. 2 nicht wiedergegebenen Rücklaufbchälter 12 verbunden ist. Dies hat zur Folge, daß der Verriegclungskolben 19

in Fig.2 nach links verschoben wird, und zwar entgegen der Wirkung der Feder 20 und des im Federraum 22 herrschenden Drucks. Die Rastarme 13 federn aufgrund der schrägen Seitenflanke 17 der Rastnut 16 und der entsprechend schrägen Gcgcnflächc

der Vorsprünge 14 radial nach innen. Der Kolben 3 kann von den Rastarmen 13 heruntcrglcitcn.

Bei den zeichnerisch wicdergcgcbcnen Ausführungsformen ist der Kolben 3 lediglich in einer axialen Einstellung mechanisch vcrriegclbar. Die Erfindung

kann jedoch auch bei Arbeitszylindern mit mechanischer Inncnvcrricgelung des Arbeilszylinder-Kolbcns in beiden axialen Einstellungen verwirklicht werden. Weiterhin kann es sich beim Arbeitszylinder 1 um einen sogenannten Betätigungszylinder handeln, welcher Bewegungen zwischen zwei definierten Endstellungen bewirkt, oder aber um einen Stcllzylindcr, dessen Kolben in jeder Axialstellung zwischen zwei definierten Einstellungen von außen druckmittelfcstlcgbar ist. Auch kann der Kolben 3 eine durchgehende Kolben-

stange 4 aufweisen, welche also das Gehäuse 2 uuch uuf der dem Deckel 5 abgewandten Seite durchsetzt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das Wechhelventil 25 vorzugsweise unmittelbar im Gehäuse 2 angeordnet, wobei das Ventilgehäuse 35 in eine

Bohrung 41 des Gehäuses 2 eingesetzt sein kann.

Das Wechsclventil 25 wirkt derart, daß dann, wenn beispielsweise am Haupteingang 26 ein höherer Druck herrscht als am Haupteingang 27 gemäß F i g. I die linke Kugel 32 gegen den zugehörigen Sitz 34 gedrückt wird,

to wobei die linke Kugel 32 über den Schieber 31 die rechte Kugel 32 vom zugehörigen Sitz 34 entfernt hält. In den Ringraum 39 und somit zum Eingang 28 kann also lediglich Druckmittel vom Haupteingang 27 her über die Kanttlc 38 gelangen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mechanische Innenverriegelung von Arbeitszylindern mit entfernt vom Arbeitszylinder angeordnetem Steuerventil zur Steuerung des Druckmittelzulaufes und des Druckmittelablaufes, insbesondere für Flugzeuge, wobei der Kolben des Arbeitszylinders in mindestens einer Endstellung mittels federnder Rastarme in Verbindung mit einem die Rastarme in Verriegelungsstellung festhaltenden, koaxialen Verriegelungskolben verriegelbar ist, welcher durch eine in einem mit einer öffnung versehenen Federraum angeordnete Druckfeder in Verriegelungsstellung belastet und durch Beaufschlagung mit dem den Kolben des Arbeitszylinders aus der Endstellung heraus belastenden Druck entgegen der Wirkung der Feder in Entriegelungsstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (23) des Federraumes (22) über ein Wechselventil (25) stets mit demjenigen der beiden Druckräume (A und B) des Arbeitszylinders (1) beiderseits von dessen Kolben (3) verbunden ist, in welchem der niedrigere Druck herrscht.

2. Mechanische Innenverriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (25) in einer Bohrung (41) des Arbeitszylindergehäuses (2) angeordnet ist.

3. Mechanische Innenverriegelung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Wechsel ventil (25) in einer Bohrung des Arbeitskolbens (3) angeordnet ist.