DE8429462U1 - Doppeltwirkender hydraulikzylinder - Google Patents

Description

TER MEER

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Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder als Ahtriebsquelle für hin- und hergehende oder drehende Bewegungen, insbesondere zur Drehung von landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten über eine Totpunktlage hinweg, mit einem in dem Hydraulikzylinder geführten, den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen, äußeren Zylinderraum und einen inneren Zylinderraum unterteilenden Kolben, dessen Bewegung durch eine mit dem Hydraulikzylinder verbundene Steuereinheit umsteuerbar ist, die einen Steuerschieber umfaßt, der eine Druckfluidquelle in einer ersten Stellung mit dem äußeren Zylinderraum und in einer zweiten Stellung mit dem inneren Zylinderraum verbindet und durch das Druck- \ fluid der Druckquelle aus der ersten in die zweite Stellung

verschiebbar ist. <

i Ein Hydraulikzylinder dieser Art ist aus dem DE-GM 84 20 der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Hydraulikzylinder ist ein Stößel vorgesehen, der beim Eintreffen des Kolbens in einer Endstellung durch den Kolben verschoben wird und diese Verschiebebewegung auf den Steuerschieber übertragt. | Die weitere Verschiebung des Steuerschiebers erfolgt mit |

Hilfe des Druckfluids aus der Druckfluidquelle, 25

Die Verwendung des Stößels erfordert einigen konstruktiven Aufwand für die Führung des Stößels und dessen Abdichtung gegenüber dem Zylinderraum einerseits und der Ventilbohrung des Steuerschiebers andererseits. Im übrigen ünterliegt der Stößel einem Verschleiß, der ggf. eine weitgehende Demontage der Steuereinheit erforderlich machen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikzylinder der gattungsgemäßen Art konstruktiv zu ver- | einfachen und weniger verschleißanfällig zu gestalten.

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Diesi? Aufgäbe wird bei einem Hydraulikzylirider der eingangs genannten Asit dadurch gelöst, daß der Steuerschieber in der ersten Stellung mit einer Stirnfläche gegen eine entsprechende Bodenfläche der zugehörigen Ventilbohrung anliegt, daß ein ständig mit der Druckfluidquelle verbundener Pilotkanal im Bereich der Bodenfläche der Ventilbohrung in diese eintritt und daß der Steuerschieber durch eine Feder in die erste Stellung vorgespannt ist, deren Kraft im wesentlichen dem Produkt der Stirnfläche des Steuerschiebers und des Fluiddrucks aus der Druckfluidquelle entspricht.

Bei normalem Betriebsdruck reicht der über den Pilotkanal auf die Stirnfläche des Steuerschiebers gelangende Fluiddruck nicht aus, um die Kraft der den Steuerschieber vorspannende Feder zu überwinden. Wenn jedoch der Kolben und die Kolbenstange in die vollständig eingezogene Stellung gelangen und der erste Zylinderraum vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt ist, baut sich durch nachströmendes Hydraulikfluid eine vorübergehende Druckspitze auf, die es ermöglicht, den Steuerschieber mit Hilfe des Druckfluids entgegen der Wirkung der Feder zu verschieben. Im gleichen Sinne wirkt zumeist das Eigengewicht eines landwirtschaftlichen Arbeitsgerätes, beispielsweise eines Drehpfluges, da Drehpflüge zumeist bereits in der Totpunktlage aufgrund

2,5 ihres Schwerpunktes in die vollständig gedrehte Stellung drängen und damit eine Zugwirkung auf die Kolbenstange ausüben, die den Fluiddruck in dem ersten Zylinderraum erhöht.

Der Pilotkanal verläuft vorzugsweise durch das Innere des Steuerschiebers und tritt auf dessen Stirnfläche aus. Er ist vorzugsweise mit einem Rückschlagventil versehen, das ein Zurückfedern des Steuerschiebers verhindert, jedoch nicht vollständig dicht schließt, so daß sich der Fluiddruck, der bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange und abgeschalteter ölzufuhr nicht benötigt wird, nach und nach

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¹H wieder abbaut.

|| Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel del?

Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

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|i Fig. 1 zeigt einen im Mittelbereich unter"

brochenen Längsschnitt eines effindungsgemäßen Hydraulikzylinders;

10 Fig. 2 ist eine zugehörige Draufsicht ssu

j! Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Steuerein-

heit entlang der Linie III-III in Fig. 1 mit Teildarstellungen in ver

setzten Schnittebenen;

Fig. 4 ist eine teilweise aufgeschnittene

Einzeldarstellung des Steuerschiebers.

20

In Fig. 1 ist ein Zylinder 10 gezeigt, dessen linkes Ende durch eine Steuereinheit 12 und dessen rechtes Ende durch ein Kopfstück 14 verschlossen ist. In dem Zylinder 10 liegt ein seitlich verschiebbarer Kolben 16, auf dessen Umfang eine Dichtung 18 in eine nicht bezeichnete Nut eingelassen ist. Der Kolben 16 unterteilt den Zylinder 10 in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Stellung in einen ersten, in Fig. 1 vollständig aufgehobenen Zylinderraum. 20 und einen zweiten Zylinderraum 22, die im folgenden auch als innerer Zylinderraum 20 und als äußerer oder kolbenstangenseitiger Zylinderraum 22 bezeichnet werden sollen. An dem Kolben 16 ist eine Kolbenstange 24 angebracht, die sich durch den äußeren Zylinderraum 22 und sodann durch eine nicht gezeichnete Bohrung in dem Kopfstück 14 erstreckt, in der die KoI-benstange mit Hilfe von Dichtungen 26,28 abgedichtet ist.

Am äußeren Ende der Kolbenstange ist eine Befestigungsöse

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vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende der Steuereinheit 12 befindet sich eine weitere Befestigungsöse 32.

Anschließend soll die Steuereinheit 12 anhand von Fig. 1, 3 und 4 näher beschrieben werden. Die Steuereinheit 12 ist insgesamt als blockförmiges Gehäuse ausgebildet, das mit dem Zylinder 1O verschweißt ist und im Inneren eine Anzahl von Bohrungen und Kanälen aufweist. Zunächst wird die Steuereinheit 12 senkrecht zur Richtung der Zylinderachse von einer Ventilbohrung 34 durchzogen, die in an sich bekannter Weise eine Anzahl von ringförmigen Erweiterungen aufweist, in die die verschiedenen Anschlußkanäle für Hydraulikfluid münden und die im übrigen Steuerkanten zur Herstellung unterschiedlicher Verbindungen bilden. So ist gem. Fig. 1 und 3 die obere und untere ringförmige Erweiterung mit Kanälen 36,38 verbunden, die zu einem nicht gezeigten Tank zurückführen und daher auch mit dem Buchstaben "T" gekennzeichnet sind. Gem. Fig. 1 steht sodann eine mittlere ringförmige Erweiterung mit einem Kanal 40 in Verbindung, der als Zufuhrkanal von einer Druckfluidquelle oder Pumpe dient und auch mit dem Buchstaben "P" gekennzeichnet ist. Zwischen diesem mittleren Pumpenanschluß und den äußeren Tankanschlüssen liegen die mit "A" und "B" bezeichneten Kanäle 42,44, die mit dem äußeren Zylinderraum 22 einerseits und dem inneren Zylinderraum 20 andererseits in Verbindung stehen, wie für den Kanal 44 in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.

Die Kanäle 42 und 44, die zu den beiden Zylinderräumen führen und sowohl als Vorlauf- als auch als Rücklaufkanal dienen, sind auch mit "A" und "B" gekennzeichnet.

Der Kanal A führt zu einem in den Gehäuse,-block der¹ Steuereinheit 12 eingeschraubten Rohranschlußstück 46 (Fig* 2 und 3), das über eine Rohrleitung 48 mit

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einem weiteren Rohranschlußstück 50 im Kopfstück 14 verbunden ist. Im Inneren des Kopfstücks 14 wird gem. Fig. 1 durch eine Anzahl von nicht bezeichneten Bohrungen und Kanälen eine Verbindung zum Inneren des Zylinders 10 hergestellt. Zur Abdichtung des Zylinderinnenraums sind auf dem Umfang des Kopfstücks Dichtungen 52,54 vorgesehen.

Im Inneren der Ventilbohrung 34 ist ein Steuerschieber 56 längs verschiebbar geführt. Die beiden Enden der Ventilbohrung in dem Block der Steuereinheit 12. sind auf der oberen Seite in Fig. 1 durch einen Verschlußstopfeii 58 und auf der unteren Seite durch eine mit einer Sackbohrung ver sehene Verschlußschraube 60 verschlossen. Die Sackbohrung der Verschlußschraube 60 nimmt eine Feder 62 in der Form einer Schraubendruckfeder auf, die den Steuerschieber 56 nach oben in Fig. 1 und 3 abstützt. Mit 64 ist ein Dichtring zur Abdichtung der Verschlußschraube 60 gegenüber dem Gehäuse der Steuereinheit 12 bezeichnet.

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Der Steuerschieber 56, der im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist, weist eine obere, ebene Stirnfläche 66 auf, die bei ausreichender Vorspannung durch die Feder 62 gegen die | untere Bodenfläche 68 des Verschlußstopfens 58 anliegt. Auf dem Umfang des Steuerschiebers 56 befindet sich eine Anzahl |

von ringförmigen Vorsprüngen, die nicht im einzelnen be- !

zeichnet sind. Diese Vorsprünge wirken mit den verschiedenen ringförmigen Erweiterungen und Abstufungen auf der In- j nenfläche der Ventilbohrung 34 zusammen, wie später näher erläutert werden soll. Im Inneren des Steuerschiebers 56 befindet sich ein Pilotkanal 70, der im wesentlichen eine von oben in Fig. 1,3 und 4 eintretende, koaxiale Sackbohrung 72 und eine von deren unterem Ende ausgehende Radialbohrung 74 umfaßt, die in Höhe des Druckmittel-Zufuhrkanals P mündet. Aus Fig. 1 und 3 geht hervor, daß die Radial- P bohrung 74 über' den gesamten Hüb des Steuerschiebers 56 hin- I weg mit der Druckmittelquelle verbunden ist. Der Pilotka- f

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nal 70 dient somit dazu, ständig Druckfluid an die Grenzfläche zwischen der oberen Stirnfläche 66 des Steuerschiebers 56 und der unteren Bodenfläche 68 des Verschlußstopfens 58 zu führen. Die Feder 62 ist jedoch so bemessen, daß sie durch dieses Druckfluid bei normalem Betriebsdruck nicht zusammengedrückt wird.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, befindet sich innerhalb der Sackbohrung 72 des Steuerschiebers 56 ein Rückschlagventil mit 10 einer Ventilkugel 76 und einer Druckfeder 78, deren anderes Ende durch eine Gewindehülse 80 abgestützt wird, die in die

Sackbohrung 72 eingeschraubt ist. Das Rückschlagventil gestattet daher eine Zufuhr von Druckfluid zwischen die Flächen 66,68 zur Verschiebung des Steuerschiebers nach unten 15 in Fig. 1 und 3, nicht dagegen einen Rückstrom des Druckfluids. Allerdings sind die Ventilkugel 76 und/oder der zugehörige,, nicnt bezeichnete Ventilsitz derart gestaltet, daß das Ventil geringfügig undicht ist, so daß sich der aufgebaute Druck nach und nach wieder abbaut, wie später näher erläutert werden soll.

Der Steuerschieber 56 weist gem. Fig. 4 eine Abflachung 82 auf, durch die in geeigneter Weise eine Drehung des Steuerschiebers verhindert wird. Ein unterer Zapfen 84 dient als Aufnahme für die Feder 62.

Die verschiedenen Anschlußkanäle T,A,P und B sind in geeigneter Weise aus dem Block der Steuereinheit 12 herausgeführt, wie teilweise in Fig. 3 zu erkennen ist. Auf die zum Tank führenden Kanäle 36,38 wurde bereits hingewiesen. Das gleiche gilt für den Kanal 42, der zu dem äußeren Zylinderraum führt.

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■:: Anschließend soll die Funktion des erfindungsgemäßen Hy-

k draulikzyiinders erläutert werden,

ψ 10In Fig. 1 und 3 befindet sich der Steuerschieber 56 in der- % jenigen Stellung, in der der Kolben 16 mit der Kolbenstange

£ 24 eingezogen wird und somit der innere Zylinderraum 20

\ entleert und der äußere Zylinderraum 22 gefüllt wird. Dem-

:'; entsprechend ist aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, daß der Ka-

[« 15 nal 42 (A) , der zu dem äußeren Zylinderraum 22 führt, mit 4 dem Druckmittel-Kanal 40 (P) in Verbindung steht, während

i dieser Zufuhrkanal seinerseits von dem Kanal 44 (B) des

, inneren Zylinderraums getrennt ist. Dieser steht jedoch

I gem. Fig. 1 und 3 mit dem unteren Rücklauf-Kanal T in Ver-

;? 20 bindung. Wie bereits erwähnt wurde, reicht die Kraft der ; Feder 62 aus, um den Steuerschieber 56 während des gesamten Einziehens der Kolbenstange 24 in der dargestellten Stellung zu halten.

25 Wenn jedoch die gezeigte innere Endstellung des Kolbens 16 erreich*·, ist, kann der äußere Zylinderraum 22 kein zusätzliches Druckfluid aufnehmen, so daß bei fortgesetzter Druckmittelzufuhr ein Druckstoß entsteht. Dieser wird insbesondere dadurch verstärkt, daß zahlreiche landwirt-

30 schaftliche Geräte, für die der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder in erster Linie vorgesehen ist, bereits im Bereich der in Fig» 1 zugrundegelegten oberen Totpunktstellung durch die kinetische Energie der Drehbewegung und vielfach auch aufgrund eines Schwerpunktwechsels von der

35 einen zur anderen Seite in Richtung auf eine weitere Drehung drängen, Sie üben damit bei Erreichen des oberen

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pünktä eine Zugwirkung auf die Kolbenstange 24 aus/ die den Drück in dem äußeren Zylinderraüm erhöht. Diese Druckerhöhung wirkt auf das Zuführsystem zurück und führt zur Verstärkung des erwähnten Druckstoßes. 5

Dieser Druckstoß reicht aus, um den Steuerschieber 56 durch Druckfluid, das zwischen die Flächen 66,68 eintritt, entgegen der Kraft der Feder 62 zu verschieben. DaS Rückschlags ventil 76,78 hält das unter erhöhtem Druck stehende Drückfluid für die Dauer des Kolbenhubes fest, so daß der durch den Pilotkanal 70 zugeführte Fluiddruck weiterhin ausreicht, den Steuerschieber 56 in der unteren Stellung gem. Fig. 1 und 3 zu halten. Ein Rückstrom wird durch das Rückschlagventil 76,78 erst mit Verzögerung ermöglicht.

Aus Fig. 1 und 3 ist ohne weiteres zu entnehmen, daß in der verschobenen Stellung des Steuerschiebers 56 der innere Zylinderraum 20 mit der Druckmittelzufuhr und der äußere Zylinderraum 22 mit dem Tank verbunden ist.

Da das Rückschlagventil 76,78, wie oben erwähnt wurde, nicht vollständig dicht schließt, baut sich eine zwischen den Flächen 66,68 vorübergehend eingefangene Druckspitze nach und nach wieder ab. Dies geschieht zumeist, nachdem der Drehvorgang abgeschlossen und die Hydraulikzufuhr abgeschaltet ist. Mit dem erwähnten Druckabbau kehrt der Steuerschieber 56 wieder aufgrund der Einwirkung der Feder 62 in die in Fig. 1 und 3 gezeigte Stellung zurück. Beim erneuten Einschalten der Hydraulikzuführ wird daher wiederum der äußere Zylinderraum 22 ohne weiteren Umschaltvorgang mit Hydraulikfluid versorgt und der innere Zylinderraum 20 entleert.

Der Steuerschieber 56 befindet sich also überwiegend in einer durch die Vorspannung der Feder 62 vorgegebenen Stel-

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lung, in der die Kolbenstange 24 beim Einschalten des Hydraulxksystems ohne weiteren Steuervorgang eingezogen wird. Lediglich, in der TötpUnktläge bei vollständig eingezogener Kolbenstange 24 gelangt der Steuerschieber 56 aufgrund einer vorübergehenden Fluiddruckspitze in die ent- | gegengesetzte Stellung, in der die Kolbenstange ausgefahren werden kann. Diese Art der Umsteuerung ist außerordentlich einfach. ■ |,

Claims (5)

TER MEER-M1ULLERi-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister t££££Ü· MÜ1Ier Artur-Ladebeck-Strasse 51 D-8OOO MÖNCHEN 22 D-4SOO BIELEFELD 1 St/me HP Hydraulik GmbH Amshausener Straße 97 D - 4803 Steinhagen DOPPELTWIRKENDER HYDRAULIKZYLINDER SCHUTZANSPRÜCHE

1. Doppeltwirkender Hydraulikzylinder als Antriebsquelle für hin- und hergehende oder drehende Bewegungen, insbesondere zur Drehung von landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten über eine Totpunktlage hinweg, mit einem in dem Hydraulikzylinder geführten, den Zylinder in einen kolbenstangenseitigen, äußeren Zylinderraum und einen inneren Zylinderraum unterteilenden Kolben, dessen Bewegung durch eine mit dem Hydraulikzylinder verbundene Steuereinheit umsteuerbar ist/ die einen Steuerschieber umfaßt, der ei-

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ne Druckfluidquelle in einer ersten Stellung mit dem äußeren Zylinderraum und in einer zweiten Stellung mit dem inneren Zylinderraum verbindet und durch das Druckfluid der Druckquelle aus der ersten in die zweite Stellung verschiebbar ist, dadurch gekennz eichnet, daß der Steuerschieber (56) in der ersten Stellung mit einer Stirnfläche (66) gegen eine entsprechende Bodenfläche (68) der -zugehörigen Ventilbohrung (34) anliegt, daß ein ständig mit der Druckfluidquelle verbundener Pilotkanal (70) im Bereich der Bodenflachen (68) der Ventilbohrung (34) in diese eintritt, und daß der Steuerschieber (56) durch eine Feder (62) in die erste Stellung vorgespannt ist, deren Kraft im wesentlichen dem Produkt der Stirnfläche (66) des Steuerschiebers (56) und des Fluiddruckes aus der Druckfluidquelle entspricht,

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2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Pilotkanal (70) im Inneren des Steuerschiebers (56) verläuft und eine in der Stirnfläche (66) mündende Sackbohrung (72) sowie eine von deren Ende ausgehende Radialbohrung (74) umfaßt, die ständig mit ei— nem Druckfluid zuführenden Kanal (40) in Verbindung steht,

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotkanal (70) ein ei- nen geringfügigen Rückstrom zulassendes Rückschlagventil (76,78) enthält.

4. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (12) als kastenförmiger Block ausgebildet und unmittelbar an einem Ende des Zylinders (16) befestigt ist, und daß die Ventilbohrung (34) des Steuerschiebers (56) in dem Block quer ziur Längsrichtung des Zylinders verläuft.

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5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Block der Steuereinheit Kanäle (36,38,40/42,44) zur Verbindung verschiedener Positionen der Ventilbohrung (34) mit der Drückflüidquelle, den beiden Zylinderräumen (20,22) und einem Tank
für Hydrauiikfiuid vorgesehen sind.