DE3942348C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mindestens einseitig betätigbaren, verriegelbaren Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche verriegelbaren Hydraulikzylinder werden eingesetzt, um damit einen Verbraucher zu betätigen, der beispielsweise aus einem Deckel, einem Hebel oder einem sonstigen Teil bestehen kann, welches letztendlich an der Kolbenstange des Arbeitskolbens angelenkt ist und insoweit durch Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens betätigt werden kann. Der Arbeitskolben des Hydraulikzylinders kann ein- oder beidseitig betätigbar sein. Auch ein Betrieb in Differentialschaltung ist möglich. Von all diesen Möglichkeiten ist jedoch die vorliegende Erfindung nicht abhängig. Wichtig ist nur, daß die Ausgangsstelle des Arbeitskolbens mechanisch formschlüssig verriegelbar ist, die bei drucklosem Zustand, also bei Fehlen einer Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß, wirksam ist. Die Verriegelungsstellung muß auch sicher erreichbar sein, wenn der Arbeitskolben in seine Ausgangsstellung zurückfährt, was entweder bei einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder durch Druckbeaufschlagung auf der Kolbenstangenseite und/oder durch Einwirkung von z. B. einer Gewichtskraft des Verbrauchers auf die Kolbenstange der Fall sein kann.

Verriegelbare Hydraulikzylinder der eingangs beschriebenen Art sind aus der DE-PS 29 11 071 sowie der DE-OS 37 32 561 bekannt. Der Hydraulikzylinder nach der DE-PS 29 11 071 weist einen im Gehäuse geführten Arbeitskolben auf, der im Anschluß an einen Arbeitsraum eine Arbeitswirkfläche besitzt, die über den Druckanschluß am Gehäuse direkt mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist. Ein Fortsatz des Arbeitskolbens ist als Käfig für die Kugeln eines Kugelgesperres ausgebildet und von einem hülsenartigen Verriegelungskolben umgeben, der rückraumseitig auf einer Verriegelungsfeder abgestützt ist. Der Verriegelungskolben ist auf einer Lösewirkfläche im Anschluß an einen Löseraum über eine Abzweigleitung ebenfalls von dem Druckanschluß her beaufschlagbar, so daß der Druckaufbau im Arbeitsraum und im Löseraum gleichzeitig erfolgt. Der Arbeitskolben kann seine Ausgangsstellung jedoch noch nicht verlassen, weil das Kugelgesperre sich noch in der Verriegelungsstellung befindet. Erst, nachdem der Verriegelungskolben gegen die Kraft der Verriegelungsfeder aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung verfahren ist, können sich die Kugeln des Kugelgesperres radial nach außen aus der Verriegelungsnut heraus in die Ausweichnut bewegen und erst anschließend kann der Arbeitskolben seinen Hub machen. Die sofortige Beaufschlagung des Arbeitskolbens auf der Arbeitswirkfläche bei Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß führt jedoch dazu, daß die Kugeln des Kugelgesperres in der Verriegelungsstellung des Kugelgesperres kraftmäßig belastet und in gewisser Weise geklemmt sind, weil der Arbeitskolben über die Kugeln eine Zugkraft überträgt, jedoch seine Ausgangsstellung noch nicht verlassen kann. Durch die schlagartige Druckbeaufschlagung des Verriegelungskolbens auf seiner gesamten Lösewirkfläche wird der Verriegelungskolben beschleunigt in die Lösestellung überführt und die Kugeln des Kugelgesperres springen ebenso plötzlich und schlagartig radial nach außen, so daß sich der Arbeitskolben ebenfalls schlagartig in Bewegung setzt. Dies ist in vielen Fällen unerwünscht oder sogar für den Verbraucher nachteilig. Weiterhin ist nachteilig, daß der Rückraum des Verriegelungskolbens, in welchem sich die Verriegelungsfeder befindet, nicht entlüftet ist, so daß die Gefahr der hydraulischen Blockierung des Kugelgesperres besteht, wenn z. B. über eine undicht werdende Dichtung des Verriegelungskolbens hydraulisches Medium in den Rückraum übertritt und diesen ausfüllt. In diesem Fall kann das Kugelgesperre hydraulisch nicht mehr entriegelt werden. Damit fällt der gesamte Hydraulikzylinder aus.

Auch beim Hydraulikzylinder nach der DE-OS 37 32 561 treten diese Nachteile auf, weil auch hier der Arbeitsraum des Arbeitszylinders und der Löseraum des Verriegelungszylinders gleichzeitig über den Druckanschluß hydraulisch beaufschlagt werden. Auch hier bildet der Rückraum des Verriegelungskolbens, in welchem die Verriegelungsfeder angeordnet ist, ein abgeschlossenes Volumen. Wenn die Kugeln des Kugelgesperres so angeordnet sind, daß sie in einer Verlängerungshülse des Arbeitskolbens käfigartig aufgenommen sind, besteht der weitere Nachteil, daß diese Kugeln beim Hub des Arbeitskolbens an der zylindrischen Wandung des Gehäuses reiben, so daß die hierdurch eintretenden Beschädigungen zu einem Undichtwerden der Dichtung des Arbeitszylinders führen können. Wenn dagegen die Kugeln des Kugelgesperres an einem Einsatz ortsfest gelagert sind und an der Axialbewegung des Arbeitskolbens nicht teilnehmen, entfällt zwar dieser Nachteil, aber auch hier wird der Arbeitsraum und der Löseraum gleichzeitig hydraulisch beaufschlagt, so daß sich der Arbeitskolben bei Druckbeaufschlagung und nachdem das Kugelgesperre entriegelt hat, auch hier schlagartig in Bewegung setzt.

Aus der DE-OS 30 18 920 ist ein verriegelbarer Hyraulikzylinder bekannt, bei welchem über einen ersten Druckanschluß ein Verriegelungskolben und über einen zweiten Druckanschluß ein Arbeitskolben beaufschlagbar sind. In die Leitungsverbindung zwischen dem zweiten Druckanschluß und dem Arbeitskolben ist ein Sperrventil eingeschaltet, welches nach Schieberbauart ausgebildet ist. Der Ventilkörper des Sperrventils weist eine Fortsatz auf, über welchen das Sperrventil in Abhängigkeit von der Bewegung des Verriegelungskolbens gesteuert wird. Das Sperrventil besitzt eine Schließstellung und eine Offenstellung, so daß nur in der Offenstellung Druckmedium in den Arbeitsraum des Arbeitskolbens übertreten kann. Der Verriegelungskolben ist auf einer Verriegelungsfeder abgestützt und besitzt eine Wirkfläche, die im Anschluß an einen Löseraum vorgesehen ist. Der Löseraum ist über den gesonderten Druckanschluß ungedrosselt beaufschlagt, so daß auch das Sperrventil schlagartig von seiner Schließstellung in die Offenstellung umschaltet, was einen entsprechenden Anfahrvorgang des Arbeitskolbens zur Folge hat.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Problematik des schlagartigen Anfahrens des Arbeitskolbens bei Druckbeaufschlagung zu vermeiden und ein sanftes Anfahren des Arbeitskolbens aus der Ausgangsstellung heraus zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem Druckanschluß und dem Arbeitsraum des Arbeitskolbens eine Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion vorgesehen ist, während der Löseraum des Verriegelungskolbens über den Druckanschluß ungedrosselt beaufschlagbar ist, so daß bei Beaufschlagung über den Druckanschluß zunächst der Verriegelungskolben die Verriegelungsstellung verläßt und erst anschließend der Druckaufbau im Arbeitsraum erfolgt. Damit wird bei einer Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß zunächst erreicht, daß sich der Druck im Löseraum ungedrosselt aufbauen kann, während ein Druckaufbau im Arbeitsraum des Arbeitskolbens nur über die Drossel und damit zeitverzögert erfolgen kann. Insoweit lastet auf den Kugeln des Kugelgesperres zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verriegelungskolben seine Verriegelungsstellung verläßt, noch keine Zugkraft; die Kugeln sind also nicht eingeklemmt, sondern können sich frei bewegen, und zwar in dem Maße, in welchem der Verriegelungskolben die Verriegelungsstellung verläßt, so daß die Kugeln aus der Verriegelungsnut heraus und in die Ausweichnut eintreten können. Gleichzeitig erfolgt über die Drossel nur ein gedrosselter Druckaufbau im Arbeitsraum, so daß der Arbeitskolben aus seiner Ausgangsstellung mit diesem gedrosselten bzw. verminderten Druck beaufschlagt ist und seine Ausgangsstellung durch eine sanfte Anfahrbewegung verläßt. In Abstimmung hierauf ist die Drosselfunktion der Drossel abschaltbar, d. h. es wird die drosselnde Wirkung aufgehoben, so daß sich im Arbeitsraum der volle Druck, der über den Druckanschluß eingesteuert wird, aufbauen und auswirken kann, wie er zur Betätigung des Verbrauchers erforderlich ist. Durch die axiale Länge der Drossel kann der Zeitpunkt wegabhängig bestimmt werden, zu welchem die drosselnde Funktion abgeschaltet wird, und zwar abhängig von einem entsprechenden Hub des Verriegelungskolbens. Damit ist auf jeden Fall sichergestellt, daß die drosselnde Funktion erst dann abgeschaltet wird, wenn der Verriegelungskolben auch tatsächlich seine Verriegelungsstellung verlassen hat. Die drosselnde Funktion wird ausgeschaltet, bevor der Verriegelungskolben seine vollständige Lösestellung erreicht hat. Die Abstimmung erfolgt auch auf die Bewegungsgeometrie und die Bewegungsgeschwindigkeit der Teile des Kugelgesperres. Damit wird erreicht, daß die Kugeln des Kugelgesperres ohne Einwirkung einer nennenswerten Zugkraft durch den Arbeitskolben die Sperrstellung verlassen können und der Druckaufbau im Arbeitsraum zunächst gedrosselt, jedoch anschließend ungedrosselt erfolgt, damit der Arbeitskolben in einer sanft anlaufenden Bewegung, jedoch dann mit der erforderlichen Betätigungskraft, wie sie für die Betätigung des Verbrauchers erforderlich ist, seinen Hub beginnt bzw. durchführt.

Der Verriegelungskolben kann als Stufenkolben ausgebildet sein und auf der einen Kolbenseite außer der Lösewirkfläche noch eine zweite Wirkfläche aufweisen, die vom Druck im Arbeitsraum beaufschlagbar ist. Die Lösewirkfläche muß auf jeden Fall so groß gestaltet sein, daß bei der ungedrosselten Beaufschlagung über den Druckanschluß die Kraft der Verriegelungsfeder überwunden wird und der Verriegelungskolben allein durch diese Beaufschlagung sicher aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt wird. Der Verriegelungskolben kann eine zweite Wirkfläche aufweisen, über die er dann auch aus dem Arbeitsraum heraus beaufschlagt wird, so daß während des Vorwärtshubs des Arbeitskolbens der Verriegelungskolben mit Sicherheit in der Lösestellung gehalten wird. Die Stufe am Stufenkolben kann gleichzeitig zur Bildung von Funktionsbestandteilen des Kugelgesperres genutzt werden.

Zwischen Arbeitsraum und Druckanschluß kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches in Richtung auf den Druckanschluß öffnend und in einer die Drossel überbrückenden Leitung angeordnet ist. Diese Leitung verbindet den Druckanschluß bzw. den Löseraum mit dem Arbeitsraum und überbrückt die Drossel. Das Rückschlagventil öffnet in Richtung auf den Druckanschluß und dient dazu, das im Arbeitsraum befindliche Volumen des hydraulischen Mediums während der Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens in die Ausgangsstellung hinein in den Druckanschluß rückströmen zu lassen. Dabei fährt der Arbeitskolben in seine verriegelte Ausgangsstellung und die vorher abgeschaltete Drosselfunktion der Drossel tritt wieder in Wirktätigkeit, so daß das hydraulische Medium aus dem Arbeitsraum über das sich öffnende Rückschlagventil beschleunigt in den Druckanschluß und die dort angeschlossene Steuerleitung hinein verschoben werden kann. Das Rückschlagventil ist nur erforderlich, wenn diese Funktion gewünscht wird. Bei kleinen Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens des Hydraulikzylinders, bei denen die Rückströmung über die Drossel ausreicht, kann es in Fortfall kommen. Das Rückschlagventil und seine zugehörige Umgehungsleitung ist auch dann entbehrlich, wenn ein gedrosseltes Verschieben des Hydraulikmediums aus dem Arbeitsraum heraus zwecks Erreichung der Ausgangsstellung des Arbeitskolbens, in der er verriegelt ist, gewünscht wird. Es kann in solchen Sonderfällen die wiedereinsetzende Drosselfunktion der Drossel für diese zweite Funktion sinnvoll genutzt werden. Das Rückschlagventil kann im Verriegelungskolben angeordnet sein. Hier steht im allgemeinen ausreichend Platz zur Verfügung, insbesondere dann, wenn der Verriegelungskolben als Kolben mit kreisförmigem Querschnitt - im Gegensatz zu einem hülsenförmigen Verriegelungskolben mit kreisringförmigem Querschnitt - besteht. Es ist natürlich andererseits auch möglich, eine Umgehungsleitung gehäuseseitig zu verlegen und anzuordnen, die den Druckanschluß mit dem Arbeitsraum verbindet, die Drossel überbrückt und das Rückschlagventil enthält.

Die Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion kann durch einen Drosselspalt zwischen einem Zylinderabschnitt an dem Verriegelungskolben und einer Bohrung im Gehäuse oder einem im Gehäuse ortsfest angeordneten Teil gebildet sein. Damit ist zur Ausbildung der Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion kein gesondertes Bauteil erforderlich. Es wird lediglich entsprechend der gewünschten Zeitverzögerung die Länge der Überdeckung zwischen Zylinderabschnitt und Bohrung festgelegt, also der Zeitpunkt, zu welchem bei einem entsprechenden Hub des Verriegelungskolbens, der Zylinderabschnitt aus der Bohrung vollständig herausgefahren ist, so daß damit die Drosselwirkung aufgehoben ist und der Arbeitsraum nachfolgend ungedrosselt beaufschlagt wird. Durch die Bemessung des Drosselspalts selbst kann der gedrosselte Druckaufbau im Arbeitsraum beeinflußt werden.

Die Verriegelungsfeder des Verriegelungskolbens kann in einem mit der Atmosphäre verbundenen Raum angeordnet sein. Damit ist eine Entlüftung dieses Raums erreicht und Leckagen über die Dichtung des Verriegelungskolbens können nicht mehr zu einer hydraulischen Blockierung des Kugelgesperres führen. Damit wird die Betriebssicherheit erhöht. Andererseits ist sichergestellt, daß das Kugelgesperre auch seine Sperrstellung verlassen kann und insoweit die Gewähr dafür gegeben ist, daß der Arbeitskolben auch seinen ordnungsgemäßen Hub ausführen kann.

Der Verriegelungskolben kann auf der dem Arbeitskolben abgekehrten Seite einen Fortsatz aufweisen, an welchem der Verriegelungskolben durch einen mechanischen Kraftangriff von der Verriegelungsstellung in die Lösestellung verschiebbar ist. Für manche Anwendungsfälle ist es erforderlich bzw. wünschenswert, daß bei Ausfall des hydraulischen Drucks die Verriegelungsstellung des Hydraulikzylinders durch einen manuellen Kraftangriff aufgehoben werden kann, um durch weitere manuelle Betätigung, z. B. am Verbraucher, die vorgesehene Betätigung trotz Ausbleibens des hydraulischen Drucks herbeiführen zu können. Hierzu muß zunächst einmal das Kugelgesperre entriegelt werden. Der Fortsatz am Verriegelungskolben gestattet einen mechanischen Kraftangriff, durch welchen der Verriegelungskolben aus seiner Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt wird, wobei das Kugelgesperre löst und damit der Arbeitskolben beweglich wird.

Der Verriegelungskolben kann gegensinnig zum Arbeitskolben bewegbar angeordnet sein, mit seiner zweiten Wirkfläche an den Arbeitsraum anschließen und die Verriegelungsfeder kann in dem entlüfteten Raum auf der anderen Seite des Verriegelungskolbens angeordnet sein. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Raum, in welchem die Verriegelungsfeder angeordnet ist, in sehr einfacher Weise an die Atmosphäre angeschlossen. Es fehlt hier jegliche Dichtung an dem Fortsatz. Bei anderen Ausführungsformen, z. B. wenn der Verriegelungskolben gleichsinnig zum Arbeitskolben aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführbar ist, ist im allgemeinen eine Entlüftung etwas schwieriger. Die Entlüftung kann aber auch hier durch den Arbeitskolben geführt werden. Auch eine Verbindung des Rückraums mit dem Rückraum des Arbeitskolbens ist möglich; dabei muß sichergestellt sein, daß der Hydraulikzylinder nicht in Differentialschaltung betrieben wird, weil sonst das Kugelgesperre dabei nicht lösbar ist. Wird dagegen der Hydraulikzylinder auch in Differentialschaltung betrieben, sollte eine Entlüftung des Rückraums des Verriegelungskolbens auf andere Weise erzielt werden, z. B. durch eine Längsbohrung in der Kolbenstange.

Der Fortsatz des Verriegelungskolbens kann eine von außen zugängliche Nut für den mechanischen Kraftangriff aufweisen, so daß es damit möglich ist, den Verriegelungskolben aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung zu überführen.

Der Arbeitskolben kann eine Verlängerungshülse zur Aufnahme der Kugeln des Kugelgesperres aufweisen, wobei im Gehäuse eine Verriegelungsbuchse ortsfest angeordnet ist, die die Verriegelungsnut trägt. Durch die Bemessung der Verriegelungsbuchse in radialer Richtung kann dafür Sorge getragen sein, daß die Kugeln des Kugelgesperres auf keinen Fall an der zylindrischen Bohrung des Gehäuses schleifen, wenn der Arbeitskolben seinen Hub ausführt.

Die Erfindung wird anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Hydraulikzylinders in der Verriegelungsstellung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Hydraulikzylinders gemäß Fig. 1 bei einem Teilhub des Arbeitszylinders,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Hydraulikzylinders in der Verriegelungsstellung und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Hydraulikzylinders gemäß Fig. 3 bei einem Teilhub des Arbeitszylinders.

Der Hydraulikzylinder gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen Bohrung 2 ein Arbeitskolben 3 mit Hilfe von Dichtung 4 und Führungsring 5 gleitend und dichtend verschiebbar geführt ist. An dem Arbeitskolben 3 ist eine Kolbenstange 6 befestigt, beispielsweise eingeschraubt, die an ihrem anderen, nicht dargestellten Ende aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist und dort mit einem Verbraucher in Wirkverbindung steht, der auf diese Art und Weise betätigt wird.

Am Gehäuse ist ein Druckanschluß 7 vorgesehen, an den eine Steuerleitung für ein Druckmedium anschließbar ist, wie sie u. a. zur Betätigung des Arbeitskolbens 3 benötigt wird. Es ist hier nur ein Druckanschluß 7 dargestellt und ein einfach wirkender Arbeitskolben 3 beschrieben. Für die Erfindung ist es nicht nachteilig, wenn eine doppelt wirkende Ausbildung und entsprechend mehrere Anschlüsse für das Druckmedium vorgesehen sind. Im Gehäuse 1 ist in einem Absatz der Bohrung 2 eine Verriegelungsbuchse 8 ortsfest gelagert und mit Hilfe einer Dichtung 9 nach außen abgedichtet. Die Verriegelungsbuchse 8 wird von einem in das Gehäuse 1 eingesetzten Deckelteil 10 gehalten, wobei das Deckelteil 10 auch in anderer Weise ausgebildet sein kann oder auch ggf. angeschweißt oder sonstwie mit dem Gehäuse 1 verbunden sein kann. In der Verriegelungsbuchse 8 ist ein Verriegelungskolben 11 begrenzt verschiebbar gelagert und mit einer Dichtung 12 dichtend geführt. Die Verschieblichkeit des Verriegelungskolbens 11 ist durch Anschläge begrenzt. Zwischen dem Verriegelungskolben 11 und der Verriegelungsbuchse 8 ist ein Löseraum 13 gebildet, der in dauernder Verbindung mit dem Druckanschluß 7 steht. Angrenzend an den Löseraum 13 weist der Verriegelungskolben eine Lösewirkfläche 14 auf, die, wie ersichtlich, als Kreisringfläche ausgebildet ist. Der Verriegelungskolben 11 weist weiterhin einen Zylinderabschnitt 15 auf, dem eine Bohrung 16 an der Verriegelungsbuchse 8 zugeordnet ist. Durch den Zylinderabschnitt 15 und die Bohrung 16 wird eine Drossel 17 in Form eines entsprechend bemessenen Drosselspalts gebildet, dessen radiale Spaltweite und axiale Spaltlänge bestimmend für die Drosselfunktion sind. Die Drossel 17 stellt eine Verbindung zwischen dem Löseraum 13 und einem Arbeitsraum 18 dar, der ansonsten zwischen dem Verriegelungskolben 11 und dem Arbeitskolben 3 gebildet ist. Druckmedium aus dem Löseraum 13 und damit aus dem Druckanschluß 7 kann nur über die Drossel 17 in den Arbeitsraum 18 gelangen. Der Arbeitskolben 3 besitzt im Anschluß an den Arbeitsraum 18 eine Arbeitswirkfläche 19, deren Beaufschlagung mit hydraulischem Medium im wesentlichen für den Hub des Arbeitskolbens 3 verantwortlich ist.

Der Verriegelungskolben 11 besitzt jedoch nicht nur die Lösewirkfläche 14, sondern auf der gleichen Seite stirnseitig im Anschluß an den Arbeitsraum 18 und jenseits der Drossel 17 eine zweite Wirkfläche 20, die als kreisförmige Wirkfläche ausgebildet und sich radial etwa bis zu der Drossel 17 erstreckt. In diesem Bereich besitzt der Verriegelungskolben einen Blockierzylinder 21 und eine Ausweichnut 22, die wirkungsmäßig zu einem Kugelgesperre 23 gehören, mit dessen Hilfe der Arbeitskolben 3 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage (Druckanschluß 7 drucklos) mechanisch blockiert ist. Zu dem Kugelgesperre 23 gehört eine käfigartige Verlängerungshülse 24, die der Aufnahme und Führung von Kugeln 25 dient, die zu mehreren über den Umfang der Verlängerungshülse 24 verteilt in entsprechenden radial geführten konischen Einzelausnehmungen gelagert sind. Die Lagerung ist so getroffen, daß die Kugeln 25 nur begrenzt gegenüber der Verlängerungshülse 24 radial beweglich sind. In der Verriegelungsbuchse 8 ist eine Verriegelungsnut 26 eingearbeitet, die zur Aufnahme der Kugeln 25 in der Verriegelungsstellung bestimmt ist. In dieser Verriegelungsstellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Kugeln 25 in die Verriegelungsnut 26 eingetreten und werden durch die dargestellte Relativlage des Verriegelungskolbens 11 über den Blockierzylinder 21 gehindert, nach innen radial auszuweichen.

In dem Verriegelungskolben 11 ist ein Rückschlagventil 27 vorgesehen, welches, wie dargestellt, eine auf einer Feder abgestützte Verschlußkugel aufweist, die gegen einen Sitz 28, der in den Verriegelungskolben 11 eingeschraubt ist, in die Schließlage angestellt wird. Eine radial geführte Bohrung 29 und ein axialer Kanal 30 bilden zusammen eine Leitung 29, 30, in der das Rückschlagventil 27 angeordnet ist. Die Leitung 29, 30 verbindet den Arbeitsraum 18 mit dem Löseraum 13 und überbrückt dabei die andere Verbindung zwischen diesen beiden Räumen über die Drossel 17. Durch die Einbaurichtung des Rückschlagventils 27 ist sichergestellt, daß über die Leitung 29, 30 nur Druckmedium aus dem Arbeitsraum 18 in den Löseraum 13 und damit den Druckanschluß 7 zurückgeführt, jedoch niemals in der umgekehrten Richtung eingebracht werden kann.

Der Verriegelungskolben 11 weist auf der anderen Seite der Dichtung 12 einen Fortsatz 31 auf, der ohne weitere Dichtung durch den Deckelteil 10 hindurchgeführt ist und im Bereich einer Ausnehmung 32 endet, durch welche eine am Fortsatz 31 vorgesehene Nut 33 von außen zugänglich ist. Damit kann von außen ein mechanischer Kraftangriff an dem Fortsatz 31 des Verriegelungskolbens 11 erfolgen, wodurch der Verriegelungskolben 11 entsprechend der vorgesehenen axialen Beweglichkeit auch dann verschoben werden kann, wenn z. B. das Druckmedium über den Druckanschluß 7 ausgefallen ist oder nicht zur Verfügung steht. Auf der Rückseite des Verriegelungskolbens 11 ist gehäuseseitig ein Raum 34 gebildet, der über den nicht abgedichteten Fortsatz 31 in dauernder Verbindung zur Atmosphäre steht, also entlüftet ist. In diesem Raum 34 bzw. in dem Deckelteil 10 ist eine Verriegelungsfeder 35 gehäuseseitig abgestützt, die den Verriegelungskolben 11 so belastet, daß sich das Kugelgesperre 23 in der verriegelten Stellung befindet, wobei der Blockierzylinder 21 die Kugeln 25 daran hindert, aus der Verriegelungsnut 26 radial nach innen auszuweichen.

Die normale Ausgangsstellung bzw. Ruhestellung des Arbeitskolbens 3 mit verriegeltem Kugelgesperre 23 ist in Fig. 1 dargestellt. Wird nun hydraulisches Medium unter Druck über eine nicht dargestellte Steuerleitung und den Druckanschluß 7 herangeführt, so baut sich in dem Löseraum 13 ein entsprechender Druck auf, während die Beaufschlagung des Arbeitsraums 18 durch die Drossel 17 behindert ist. Durch die auf die Lösewirkfläche 14 des Verriegelungskolbens 11 einwirkende Kraft wird der Verriegelungskolben 11 unter Überwindung der Kraft der Verriegelungsfeder 35 aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung (Fig. 2) überführt, wobei er sich an dem Deckelteil 10, welches hier als Anschlag fungiert, anlegt. Da sich der Druck des hydraulischen Mediums über die Drossel 17 mit der entsprechenden Drosselwirkung nur vergleichsweise wenig aufbauen kann, wirkt auf den Arbeitskolben 3 bzw. dessen Arbeitswirkfläche 19 zu diesem Zeitpunkt noch keine nennenswerte Kraft ein. Die Kugeln 25 des Kugelgesperres 23 können somit im Verlauf der Bewegung des Verriegelungskolbens 11, sobald die Ausweichnut 22 den Kugeln 25 gegenübersteht, ohne weiteres aus der Verriegelungsnut 26 austreten, damit das Kugelgesperre 23 und insoweit die mechanische Verriegelung des Arbeitskolbens 3 freigeben und radial nach innen entsprechend der Ausweichnut 22 ausweichen. Unmittelbar anschließend oder auch überlagernd zu diesem Vorgang ist der Zylinderabschnitt 15 des Verriegelungskolbens 11 aus der Bohrung 16 der Verriegelungsbuchse 8 herausgefahren, so daß die Drosselfunktion der Drossel 17 damit abgeschaltet ist. Der enge Querschnitt ist beseitigt und es kann sich nun im Arbeitsraum 18 der volle Steuerdruck des hydraulischen Mediums aufbauen und auswirken. Durch die beschriebene zeitliche Abfolge wird zunächst das Kugelgesperre 23 gelöst und erst anschließend der volle Steuerdruck auf der Arbeitswirkfläche 19 des Arbeitskolbens 3 aufgebaut, so daß sich der Arbeitskolben 3 nach der Freigabe des Kugelgesperres 23 in einem sanften Anlauf in Bewegung setzt. Sobald die drosselnde Wirkung der Drossel 17 abgeschaltet wurde, wirkt jedoch der volle Steuerdruck auf den Arbeitskolben 3, so daß dieser entsprechend seiner Auslegung in der Lage ist, den angeschlossenen Verbraucher zu betätigen. Fig. 2 zeigt diese Stellung, nachdem der Arbeitskolben 3 einen Teilhub zurückgelegt hat. Während des Vorwärtshubs des Arbeitskolbens 3 wird der Verriegelungskolben 11 unter Zusammendrückung der Verriegelungsfeder 35 in seiner Lösestellung (Fig. 2) gehalten. Die Kugeln 25 können radial infolge der besonderen käfigartigen Ausbildung nach innen in den Arbeitsraum 13 nicht einfallen. Es können auch zusätzlich besondere Vorkehrungen getroffen sein, wie dies anhand des zweiten Ausführungsbeispiels verdeutlich ist, die einem solchen Einfallen der Kugeln 25 radial nach innen oder außen entgegenstehen.

Nachdem der Verbraucher entsprechend dem vorgesehenen Hub des Arbeitskolbens betätigt ist, beispielsweise ein Hebel entsprechend verschoben oder verschwenkt wurde und dieser Verbraucher wieder außer Funktion gesetzt werden soll, wird der Steuerdruck in der Steuerleitung und damit im Druckanschluß 7 erniedrigt, so daß entweder eine Vorspannung oder ein Gewicht des Verbrauchers ausreicht, um den Arbeitskolben 3 in seine Ausgangslage zurückzuführen. Es ist natürlich auch möglich, den Hydraulikzylinder doppelt wirkend auszubilden und diesbezüglich den Arbeitskolben 3 von der Seite der Kolbenstange 6 her zu beaufschlagen. In beiden Fällen erfolgt der Rückhub des Arbeitskolbens 3, wobei zunächst nach der Druckerniedrigung am Druckanschluß 7 die Verriegelungsfeder 35 den Steuerkolben 11 zunächst in seine in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückführt, ohne daß die Kugeln 25 in ihrer Verriegelungsstellung sind. Diese werden vielmehr mit der Rückbewegung des Arbeitskolbens 3 durch die Verlängerungshülse 24 mitgenommen. Sie legen sich im letzten Bereich des Rückhubs des Arbeitskolbens 3 an die Ausweichnut 22 an und verschieben den Verriegelungskolben 11 entgegen der Kraft der Verriegelungsfeder 35 gleichsinnig nach rückwärts, bis sie in eine benachbarte Lage zu der Verriegelungsnut 26 in der ortsfesten Verriegelungsbuchse 8 gelangen. Sobald diese Stellung erreicht wird, können die Kugeln 25 radial nach außen ausweichen und die Verriegelungsfeder 35 schiebt den Verriegelungskolben 11 in die Verriegelungsstellung gemäß Fig. 1. Damit ist die Ausgangslage des Arbeitskolbens 3 wiederum mechanisch verriegelt. Bei dieser Rückbewegung tritt die Drosselfunktion der Drossel 17 dann wieder auf, wenn der Zylinderabschnitt 15 in die Bohrung 16 einfährt, so daß sich diese beiden Teile unter Bildung des Drosselspalts überdecken. Von diesem Zeitpunkt an ist eine Entleerung des Arbeitsraums 18 über die Drossel 17 nur bedingt möglich. Dafür öffnet jetzt das Rückschlagventil 27, so daß der Druckabbau und das Überströmen von hydraulischem Medium aus dem Arbeitsraum 18 in den Löseraum 13 und damit in den Druckanschluß 7 über diese Leitung 29, 30 und das geöffnete Rückschlagventil 27 erfolgen können. Wenn auch die Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens 3 sehr sanft und allmählich erfolgen soll, kann das Rückschlagventil 27 und die Leitung 29, 30 natürlich fehlen.

Im Defektfall, wenn beispielsweise ein Druckaufbau über den Druckanschluß 7 nicht möglich ist, kann das Kugelgesperre 23 durch mechanischen Kraftangriff an der Nut 33 des Fortsatzes 31 gelöst werden. Es wird dabei der Verriegelungskolben 11 entgegen der Kraft der Verriegelungsfeder 35 in die Lösestellung zurückgezogen, so daß der Arbeitskolben 3 entriegelt ist und beispielsweise durch weiteren Kraftangriff am Verbraucher oder an der Kolbenstange 6 ein Nothub des Arbeitskolbens 3 durchgeführt werden kann. Nach Beendigung des Hubs kann der Arbeitskolben 3 auch in seine Ausgangsstellung wieder zurückgeführt werden, wobei auch in diesem Fall die mechanische Verriegelung über das Kugelgesperre 23 erfolgt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist grundsätzlich ähnlich, zumindest in funktioneller Hinsicht, ausgebildet, weshalb gleiche oder funktionsmäßig vergleichbare Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 der Arbeitskolben 3 und der Verriegelungskolben 11 hydraulisch gegensinnig betätigbar waren, sind diese beiden Teile bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 gleichsinnig betätigbar. Demzufolge ist der Raum 34, in dem die Verriegelungsfeder 35 angeordnet ist, hier auf der anderen Seite, also dem Arbeitskolben 3 zugekehrt, vorgesehen, wobei bei einem einfach wirkenden Kolben die Entlüftung über einen Kanal 36 zu dem kolbenstangenseitigen Raum möglich ist. Wenn der Hydraulikkolben dagegen doppelt wirkend betätigt wird, muß auf eine andere Art eine Entlüftung des Raums 34 erfolgen, z. B. über die Kolbenstange 6.

Statt des Fortsatzes 31 an dem Verriegelungskolben 11 ist hier im Deckelteil 10 ein Stift 37 mit Hilfe einer Dichtung 38 dichtend gelagert, der manuell eingedrückt werden kann und sich dann an den Verriegelungskolben 11 anlegt und diesen von der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt. Die Kugeln 25 brauchen hier in der Verlängerungshülse 24 nicht begrenzt radial beweglich gelagert sein. Sie können in Durchbrechungen der Verlängerungshülse 24 frei beweglich gelagert sein. An einem Herausfallen in der Lösestellung werden sie einerseits durch den Verriegelungskolben 11 und dessen Zylinderabschnitt 15 gehalten. Andererseits, d. h. radial nach außen, ist eine Schutzhülse 40 vorgesehen, die auf einer Feder 39 abgestützt ist und die die Kugeln 25 während des Vor- und Rückwärtshubs des Arbeitskolbens 3 daran hindert, aus den Durchbrechungen in der Verlängerungshülse 24 radial nach außen auszutreten.

Die Funktion des Hydraulikzylinders gemäß den Fig. 3 und 4 ist entsprechend. Sobald der Steuerdruck über den Druckanschluß 7 gehäuseseitig eingeleitet wird und sich ein solcher Druck in dem Löseraum 13 aufbaut, wird zunächst der Verriegelungskolben 11 aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt, dabei das Kugelgesperre 23 gelöst. Während dieser Zeit kann im Arbeitsraum 18 nur ein zeitlich verzögerter, gedrosselter Druckaufbau stattfinden. Erst, nachdem der Verriegelungskolben 11 mit seinem Zylinderabschnitt 15 aus der Bohrung 16, die hier von dem Deckelteil 10 gebildet wird, herausgefahren ist, ist die drosselnde Wirkung der Drossel 17 ausgeschaltet und es schließt sich ein ungedrosselter weiterer Druckaufbau in dem Arbeitsraum 18 an. Somit kann auch hier der Arbeitskolben 3 aus der verriegelten Stellung heraus sanft anfahren und seinen Arbeitshub beginnen. Auch hier ist das mechanische Entriegeln möglich und auch hier findet die mechanische Verriegelung statt, sobald die Ausgangslage wieder erreicht ist.

Bezugszeichenliste:

 1 Gehäuse
 2 Bohrung
 3 Arbeitskolben
 4 Dichtung
 5 Führungsring
 6 Kolbenstange
 7 Druckanschluß
 8 Verriegelungsbuchse
 9 Dichtung
10 Deckelteil
11 Verriegelungskolben
12 Dichtung
13 Löseraum
14 Lösewirkfläche
15 Zylinderabschnitt
16 Bohrung
17 Drossel
18 Arbeitsraum
19 Arbeitswirkfläche
20 Wirkfläche
21 Blockierzylinder
22 Ausweichnut
23 Kugelgesperre
24 Verlängerungshülse
25 Kugel
26 Verriegelungsnut
27 Rückschlagventil
28 Sitz
29 Bohrung
30 Kanal
31 Fortsatz
32 Ausnehmung
33 Nut
34 Raum
35 Verriegerlungsfeder
36 Kanal
37 Stift
38 Dichtung
39 Feder
40 Schutzhülse

Claims (10)

1. Mindestens einseitig betätigbarer, verriegelbarer Hydraulikzylinder mit einem Gehäuse mit einem Druckanschluß, einem im Gehäuse gedichtet geführten, verschiebbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, einem auf einer Verriegelungsfeder abgestützten Verriegelungskolben und einem Kugelgesperre mit in einem Käfig radial in der Verriegelungsstellung in eine Verriegelungsnut bzw. in der Lösestellung in eine Ausweichnut bewegbaren Kugeln, wobei der Arbeitskolben im Anschluß an einen Arbeitsraum auf einer Arbeitswirkfläche und der Verriegelungskolben im Anschluß an einen Löseraum auf einer Lösewirkfläche über den Druckanschluß beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckanschluß (7) und dem Arbeitsraum (18) des Arbeitskolbens (3) eine Drossel (17) mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion vorgesehen ist, während der Löseraum (13) des Verriegelungskolbens (11) über den Druckanschluß (7) ungedrosselt beaufschlagbar ist, so daß bei Beaufschlagung über den Druckanschluß (7) zunächst der Verriegelungskolben (11) die Verriegelungsstellung verläßt und erst anschließend der Druckaufbau im Arbeitsraum (18) erfolgt.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskolben (11) als Stufenkolben ausgebildet ist und auf der einen Kolbenseite außer der Lösewirkfläche (14) noch eine zweite Wirkfläche (29) aufweist, die vom Druck im Arbeitsraum (18) beaufschlagbar ist.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Arbeitsraum (18) und Druckanschluß (7) ein Rückschlagventil (27) vorgesehen ist, welches in Richtung auf den Druckanschluß (7) öffnend und in einer die Drossel (17) überbrückenden Leitung (29, 30) angeordnet ist.

4. Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (27) im Verriegelungskolben (11) angeordnet ist.

5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (17) mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion durch einen Drosselspalt zwischen einem Zylinderabschnitt (15) an dem Verriegelungskolben (11) und einer Bohrung (16) im Gehäuse oder einem im Gehäuse ortsfest angeordneten Teil (8) gebildet ist.

6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsfeder (35) des Verriegelungskolbens (11) in einem mit der Atmosphäre verbundenen Raum (34) angeordnet ist.

7. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskolben (11) auf der dem Arbeitskolben (3) abgekehrten Seite einen Fortsatz (31) aufweist, an welchem der Verriegelungskolben (11) durch einen mechanischen Kraftangriff von der Verriegelungsstellung in die Lösestellung verschiebbar ist.

8. Hydraulikzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskolben (11) gegensinnig zum Arbeitskolben (3) bewegbar angeordnet ist, mit seiner zweiten Wirkfläche (20) an den Arbeitsraum (18) anschließt, und daß die Verriegelungsfeder (35) mit dem entlüfteten Raum (34) auf der anderen Seite des Verriegelungskolbens (11) angeordnet ist.

9. Hydraulikzylinder nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (31) des Verriegelungskolbens (11) eine von außen zugängliche Nut (33) für den mechanischen Kraftangriff aufweist.

10. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (3) eine Verlängerungshülse (24) zur Aufnahme der Kugeln (25) des Kugelgesperres (23) aufweist und im Gehäuse (1) eine Verriegelungsbuchse (8), die die Verriegelungsnut (26) trägt, ortsfest angeordnet ist.