EP0164334A1 - Hydraulischer Zylinder mit Kraftmultiplikation - Google Patents

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EP0164334A1
EP0164334A1 EP85890103A EP85890103A EP0164334A1 EP 0164334 A1 EP0164334 A1 EP 0164334A1 EP 85890103 A EP85890103 A EP 85890103A EP 85890103 A EP85890103 A EP 85890103A EP 0164334 A1 EP0164334 A1 EP 0164334A1
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic cylinder internal pressure transmission for force multiplication.
  • Hydraulic cylinders are needed in many places where a fast stroke with little force and then a short, slow stroke with great force are important. Hydraulic cylinders with hydraulic transmission are used in fixture construction, manufacturing machines and presses, in civil engineering for piling and pulling devices. Such cylinders are more compact and lighter than single-stage hydraulic cylinders with the same effective force.
  • the object of the present invention is to eliminate these disadvantages. This is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of independent claim "I.
  • a single-stage primary piston 2 and a two-stage secondary piston 3 are arranged in the cylinder 1, a piston rod 4 connected to the primary piston 2 passing through the secondary piston 3.
  • the primary piston 2 has a circumferential groove 5 with a sealing ring 6 provided therein.
  • the secondary piston comprises the parts 7 and 8 which form the two stages and which have a different diameter from one another.
  • a circumferential groove 9 and 10 with seals 11 and 12 provided therein are provided in part 7 and in part 8.
  • a circumferential groove 14 with a seal 15 provided therein is also provided in the bore 13 provided in part 8 of the secondary piston 3 for the passage of the piston rod.
  • the cylinder 1 is closed on the side of the secondary piston 3 by a cylinder cover 16, through which the piston rod 4 is guided.
  • a circumferential groove 18 is provided with a seal 19 attached therein.
  • a first shut-off piston 22 acted upon by a first, weak spring 21 and a second shut-off piston 24 acted upon by a second strong spring 23.
  • Both the first and the second shut-off piston are designed in two stages, each with a part 25 or. 26 with a larger diameter and a part 27 respectively. 28 are provided with a smaller diameter. With parts 27 and 28 with a smaller diameter is a piston rod 29, respectively. 30 connected, each in a chamber 31 opposite the shut-off piston. 32 lead.
  • Opening pistons 33 and 34 are provided in the chambers 31 and 32.
  • a supply line 35 for the pressure medium leads into the chamber 31 in the area between the piston rod 29 and the end face of the opening piston 33, the two chambers 31 and 32 being connected by a line 36.
  • the chamber 37 surrounding the front part 27 of the first shut-off piston 22 is connected via a line 38 to a first pressure chamber 39 between the primary piston and the cylinder wall. From the line 38 leads a branch line 40 into a step chamber 41 between the part 7 of the secondary piston 3 and the inner wall of the cylinder 1. This step chamber 41 is laterally by a shoulder 42 on the outer circumference of the secondary piston 3 and by a shoulder 43 on the inner wall of the Cylinder 1 limited.
  • the chamber surrounding the front part 28 of the second shut-off piston 24 is connected via a line 44 for the pressure medium to a second pressure chamber 45 between the boundary surface 46 of the secondary piston opposite the cylinder cover and the cylinder cover.
  • the chamber 47 between the primary and secondary pistons is connected via a line 48 to the chambers on the right-hand side of the opening pistons 33 and 34 according to the FIG.
  • the pressure medium is conveyed from the unpressurized chamber 47 via the line 48 into a container (not shown).

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Abstract

Zur Vermeidung eines Zuwachses der Abmessungen und des Gewichtes bei einem hydraulischen Zylinder (1) mit Kraftmultiplikation werden ein einstufiger Primärkolben (2) und ein zweistufiger Sekundärkolben (31) vorgesehen. Dabei durchsetzt die Kolbenstange (4) des Primärkolbens (2) den Sekundärkolben (3). Der Zylinder (1) ist durch einen Zylinderdeckel (16) abgeschlossen, in dem auch die Kolbenstange (41) geführt wird. Zwei mit unterschiedlichen Federn (21, 23) beaufschlagte Absperrkolben (22, 24) sind am Zylinder (1) integriert ausgebildet. Gegenüber den Absperrkolben (22, 24) befinden sich zwei Öffnungskolben (33, 34).

Description

  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein hydraulischer Zylinder interner Druckübersetzung zur Kraftmultiplikation.
  • Es werden vielerorts hydraulische Zylinder gebraucht, bei denen es auf einen schnellen Hub mit geringer Kraft und anschliessend einen kurzen, langsamen Hub mit grosser Kraft ankommt. Im Vorrichtungsbau, bei Fertigungsmaschinen und Pressen, im Tiefbau bei Ramm- und Ziehgeräten werden Hydraulikzylinder mit hydraulischer Uebersetzung eingesetzt. Solche Zylinder sind kompakter und leichter als einstufige Hydraulikzylinder mit gleicher Wirkkraft.
  • Es sind Lösungen bekannt, welche aus zwei Kolben und drei Druckkammern bestehen, und wo die Kolben nacheinander angeordnet sind (GB-PS 16 00 733; GB-PS 1 420 389; US-PS 4 011 724; DE-OS 31 19 307 Al). Diese Bauart verlangt zwischen beiden Kolben eine Trennwand. Die Kolben bewegen sich beim Arbeitsvorgang, z.B. einem Klemmvorgang, in gleicher Richtung. Dies hat zur Folge, daß die Zylinderl1änge um die Trennwandstärke größer sein muß. Sobald der Primärkolben auf seinem Weg keinen Widerstand trifft, gelangt er an den Zylinderdeckel, der übersetzungsvorgang wird eingeleitet und der Deckel wird abgerissen oder rnuß entsprechend stark
  • ausgelegt werden, was sich als Zuwachs der Abmessungen und des Gewichtes auswirkt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Dies wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des unabhängigen Anspruches" I gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der beiliegenden Zeichnung.
  • Im Zylinder 1 sind ein einstufiger Primärkolben 2 sowie ein zweistufiger Sekundärkolben 3 angeordnet, wobei eine mit dem Primärkolben 2 verbundene Kolbenstange 4 den Sekundärkolben 3 durchsetzt. Der Primärkolben 2 weist eine umlaufende Nut 5 mit einem darin vorgesehenen Dichtungsring 6 auf. Der Sekundärkolben umfasst die die beiden Stufen bildenden Teile 7 und 8, welche einen voneinander verschiedenen Durchmesser aufweisen. Am äusseren Umfang des Sekundärkolbens 3 sind im Teil 7 und im Teil 8 je eine umlaufende Nut 9 und 10 mit darin angebrachten Dichtungen 11 und 12 vorgesehen. In der im Teil 8 des Sekundärkolbens 3 vorgesehenen Bohrung 13 zur Durchführung der Kolbenstange ist ebenfalls eine umlaufende Nut 14 mit einer darin angebrachten Dichtung 15 vorgesehen. Der Zylinder 1 wird auf der Seite des Sekundärkolbens 3 durch einen Zylinderdeckel 16 abgeschlossen, durch welchen die Kolbenstange 4 geführt wird. In der Bohrung 17 des Zylinderdeckels ist eine umlaufende Nut 18 mit einer darin angebrachten Dichtung 19 vorgesehen. Integriert in einem Ansatz 20 am Zylinder sind ein durch eine erste, schwache Feder 21 beaufschlagter erster Absperrkolben 22 sowie ein durch eine zweite, starke Feder 23 beaufschlagter zweiter Absperrkolben 24 vorgesehen. Sowohl der erste als auch der zweite Absperrkolben ist zweistufig ausgebildet, wobei jeweis ein Teil 25 resp. 26 mit grösserem Durchmesser und ein Teil 27 resp. 28 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen sind. Mit den Teilen 27 und 28 mit kleinerem Durchmesser ist je eine Kolbenstange 29 resp. 30 verbunden, welche je in eine den Absperrkolben gegenüberliegende Kammer 31 resp. 32 führen. In den Kammern 31 und 32 sind Oeffnungskolben 33 und 34 vorgesehen. Eine Zuleitung 35 für das Druckmedium führt in die Kammer 31 in den Bereich zwischen Kolbenstange 29 und Stirnfläche des Oeffnungskolbens 33, wobei die beiden Kammern 31 und 32 durch eine Leitung 36 verbunden sind. Die den vorderen Teil 27 des ersten Absperrkolbens 22 umgebende Kammer 37 ist über eine Leitung 38 mit einer ersten Druckkammer 39 zwischen Primärkolben und Zylinderwand verbunden. Von der Leitung 38 führt eine Zweigleitung 40 in eine Stufenkammer 41 zwischen dem Teil 7 des Sekundärkolbens 3 und der Innenwandung des Zylinders 1. Diese Stufenkammer 41 wird seitlich durch einen Absatz 42 am äussern Umfang des Sekundärkolbens 3 und durch einen Absatz 43 an der Innenwandung des Zylinders 1 begrenzt. Die den vorderen Teil 28 des zweiten Absperrkolbens 24 umgebende Kammer ist über eine Leitung 44 für das Druckmedium mit einer zweiten Druckkammer 45 zwischen der dem Zylinderdeckel gegenüberliegenden Begrenzungsfläche 46 des Sekundärkolbens und des Zylinderdeckels verbunden. Die Kammer 47 zwischen Primär-und Sekundärkolben ist über eine Leitung 48 mit den Kammern auf der gemäss der Fig. rechten Seite der Oeffnungskolben 33 und 34 verbunden.
  • Im folgenden wird die Funktion des hydraulischen Zylinders beschrieben:
    • Sobald in der Zuleitung 35 der Druck sich so erhöht, dass der erste Absperrkolben 22, welcher mit der schwächeren Feder 21 beaufschlagt ist, abhebt, fliesst das Druckmedium in die erste Druckkammer 39 hinter dem Primärkolben 2 und bewegt diesen nach vorn. Das geschieht so lange, bis der Primärkolben 2 auf einen Widerstand stösst. In diesem Moment öffnet der zweite Absperrkolben 24, und der erste schliesst. Das Druckmedium fliesst jetzt in die zweite Druckkammer 45 am Zylinderdeckel 16, und die Querschnittfläche 46 mit grösserem Durchmesser des zweistufigen Sekundärkolbens 3 wird mit Druck beaufschlagt. Der Sekundärkolben 3 setzt sich in Bewegung, und dabei wird das sich zwischen den Stufen 42 und 43 des Sekundärkolbens und des Zylinders befindliche Druckmedium aus der Stufenkammer 41 in die erste Druckkammer 39 hinter dem Primärkolben 2 gedrückt. Der Primärkolben 2 mit der Querschnittfläche 43 bewegt sich nach vorn mit einer dem Flächenverhältnis (Fläche 49/Fläche 42) entsprechend reduzierten Geschwindigkeit und erhöhter Kraft. Sobald der gewünschte Druck in der Zuleitung 35 erreicht wird, ist der durch die Kolbenstange 4 ausgeübte Arbeitsvorgang, beispielsweise ein Klemmvorgang, beendet, der zweite Absperrkolben 24 schliesst gleichfalls, und von jetzt an wirken beide Absperrkolben als Sicherheitsventile.
  • Bei den beschriebenen Bewegungen des Primär- und Sekundärkolbens wird das Druckmedium aus der drucklosen Kammer 47 über die Leitung 48 in einen nicht dargestellten Behälter befördert.
  • Beim Oeffnen wird die Leitung 48 mit Druck beaufschlagt. Beide Oeffnungskolben 33 und 34 entsperren die Absperrkolben 22 und 24, der Primär- und der Sekundärkolben 2 und 3 werden auseinander geschoben und erlangen die Ausgangsstellung. Aus den drucklosen Kammern 39, 41 und 45 gelangt das Druckmedium über die geöffneten Absperrkolben 22 und 24 und die Leitung 35 in den nicht dargestellten Behälter.
  • Falls der Primärkolben 2 auf seinem Weg nach vorne auf keinen Widerstand trifft, bewegt er sich so lange, bis er die Oeffnung der Leitung 48 in der Kammer 47 zudeckt. Der Sekundärkolben 2 kann sich auch nicht bewegen, da der Abfluss gesperrt ist. Wenn der Schnellhub lang wird, und der Umschaltvorgang kurz vor der Oeffnung der Leitung 48 einsetzt, treffen beide Kolben 2 und 3 aufeinander. In beiden Fällen ergeben sich keine Zylinderschäden, und es müssen keine grossen Kräfte aufgefangen werden.

Claims (4)

1. Hydraulischer Zylinder mit Kraftmultiplikation, gekennzeichnet durch einen einstufigen Primärkolben (2) und einen zweistufigen Sekundärkolben (3), wobei die Kolbenstange (4) des Primärkolbens (2) den Sekundärkolben (3) durchsetzt.
2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zylinderinnenwand eine Stufe (42,43) ausgebildet ist, wodurch zwischen Zylinderinnenwand und Zylinderaußenwand des zweistufigen Sekundärkolbens (3) eine Stufenkammer (41) gebildet ist.
3. Zylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenkammer (41) mit einem zwischen Primärkolben (2) und Zylinder (1) gebildeten ersten Druckkammer (39) über eine Leitung (38) für ein Druckmedium kommuniziert.
4. Zylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (35) für das Druckmedium über ein erstes Absperrventil (22) mit der ersten Druckkammer (39) und über ein zweites Absperrventil (24) mit einer zwischen Sekundärkolben (3) und Zylinder (1) gebildeten zweiten Druckkammer (45) verbunden ist.
EP85890103A 1984-05-11 1985-05-03 Hydraulischer Zylinder mit Kraftmultiplikation Expired EP0164334B1 (de)

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