EP2956678B1

EP2956678B1 - Arbeitszylinder mit druckmediumüberströmung

Info

Publication number: EP2956678B1
Application number: EP14711141.3A
Authority: EP
Inventors: Josef Bueter
Original assignee: Buemach Engineering International BV
Current assignee: Buemach Engineering International BV
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: DE202013001260U1; DE112014000781A5; EP2956678A1; WO2014124624A1

Description

Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder mit einer Druckmediumüberströmung zwischen den Arbeitsräumen vorzugsweise in den Endlagen des Kolbens.
Bei bestimmten Einsatzzwecken von Arbeitszylindern, wie Master-Slave-Systemen, hydraulisch betätigten Schaltern oder in Verbindung mit Hydrospeichern ist es erforderlich, in einer Endlage oder beiden Endlagen des Kolbens einen Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen zu ermöglichen, bzw. aus dem einen Druckraum in den anderen Druckraum Druckmittel zu überführen. Damit sollen beispielsweise Leckverluste ausgeglichen werden.
Auf diese Weise wird erzielt, dass der Kolben des Arbeitszylinders stets in die Endlage fahren kann und dass dessen Funktion sowie auch die Funktion der angeschlossenen Mittel, wie beispielsweise eines Hydrospeichers sichergestellt ist.
Aus dem Stand der Technik sind zum Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen in den Endlagen in Kolben oder Kolbenstangen von Arbeitszylindern angeordnete Ventilsysteme bekannt, die zumeist mit Federn vorgespannte Ventilkörper mit einem Stößel aufweisen. In der jeweiligen Endlage des Kolbens wird das entsprechende Ventil geöffnet, indem der Stößel im Kontakt mit der Innenseite eines Verschlussteils des Zylinderrohrs das Ventil öffnet und das Druckmedium vom einen zum anderen Arbeitsraum überströmt.
Eine gattungsgemäße Arbeitskolben-Zylinder-Einheit geht aus der Druckschrift DE 30 13 381 C2 hervor. Im Arbeitskolben sind hierbei zwei durch Stößel betätigbare Ventile angeordnet, die jeweils kurz vor dem jeweiligen Endanschlag des Kolbens an einem Verschlussteil des Zylinderrohrs zur Verbindung des Arbeitsraums mit dem Rücklaufanschluss aufgesteuert werden, um Beschädigungen der Bauteile zu verhindern.
Aus der Druckschrift DE 83 24 442 U1 geht die Anordnung eines Rückschlagventils im Kolben und einer inneren Verbindungsleitung im Kolben und der Kolbenstange einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit zum Druckausgleich mit einem Hydrospeicher hervor. Die Hydrospeicherladung und der Druckmittelverlustausgleich zwischen dem Kolben- und Kolbenstangenraum erfolgt in der eingefahrenen Endlage des Kolbens bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel über den Hauptanschluss des Arbeitszylinders.
In der Druckschrift DE 12 79 908 A ist ein doppeltwirkender hydraulischer Hubzylinder mit beidseitig aus dem Kolben hervorstehenden Ventilspindeln bekannt. Die Ventilspindeln sind ungleich lang, wodurch beim Erreichen der jeweiligen Endlage des Kolbens ein zweistufiger Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen erfolgt.
Eine weitere Anordnung eines durch Stößel gesteuerten Ventils im Kolben eines Arbeitszylinders wird in der Druckschrift DE 2 245 129 A offenbart. In der Nähe der Endlagen des Kolbens öffnet der jeweilige Stößel im Kontakt mit der Innenwandung des Verschlussteils das Ventil, beide Arbeitsräume des Arbeitszylinders werden miteinander verbunden, wodurch mit dem Überströmen des Druckmittels der Druckausgleich erfolgt.
Die Druckschrift DE 10 2005 008 070 A1 hat einen Hydrozylinder zum Gegenstand, dessen Kolben eine Ventilanordnung zum Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen aufweist. Die Ventile werden in der Nähe der Endlagen des Kolbens ebenfalls mit Hilfe von Stößeln geöffnet, so dass Druckmittel zwischen den Arbeitsräumen des Hydrozylinders überströmen kann.
Ein anderer Arbeitszylinder ist aus der Druckschrift SE 441 117 B bekannt.
Alle genannten Ventilanordnungen im Kolben eines Arbeitszylinders weisen symmetrisch ausgeführte Ventilanordnungen auf, die mit Hilfe von Stößeln kurz vor Erreichen der jeweiligen Endlage des Kolbens die mit Federn vorbelasteten Ventilkörper aus deren Sitz abheben, eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen hergestellt wird und zum Druckausgleich ein Überströmen des Druckmediums erfolgt.
Der konstruktiv bedingte Aufwand und der relativ geringe Querschnitt zum Überströmen des Druckmittels sowie der durch die räumlichen Gegebenheiten im Kolben vorhandene Einbauraum der Ventilbauteile begrenzen den möglichen Einsatzbereich der beschriebenen Lösungen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv günstige Lösung für eine definierbare Druckmediumüberströmung zwischen den Arbeitsräumen eines doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinders in definierbaren Lagen, insbesondere in den Endlagen des Kolbens zu entwickeln.
Die Aufgabe wird durch einen Arbeitszylinder mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen sowie alternativ durch einen Arbeitszylinder mit den im Patentanspruch 2 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßer Arbeitszylinder nach Anspruch 1 ermöglicht eine Druckmediumüberströmung zwischen den Arbeitsräumen in beiden Richtungen.
Ein erfindungsgemäßer Arbeitszylinder nach Anspruch 2 mit Druckmediumüberströmung zwischen den Arbeitsräumen weist ein Zylinderrohr mit Anschlüssen zum Zu- und Abführen eines Druckmediums, ein Bodenverschlussteil, ein Führungsverschlussteil, zwei Arbeitsräume, eine Kolbenstange, die in dem Führungsverschlussteil geführt ist, einen Kolben, der mit der Kolbenstange verbunden und im Zylinderrohr geführt ist und mittels Dichtungen zwei Arbeitsräume im Zylinderrohr trennt.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ist gekennzeichnet dadurch, dass der Kolben eine erste Seitenscheibe und eine zweite Seitenscheibe sowie einen Mittelabschnitt zwischen erster und zweiter Seitenscheibe sowie eine erste und eine zweite kreisringförmige elastische Dichtung aufweist, wobei die erste Dichtung an der ersten Seitenscheibe axial in Richtung der zweiten Seitenscheibe angeordnet ist und einseitig von der ersten Seitenscheibe gestützt wird, während die zweite Dichtung an der zweiten Seitenscheibe axial in Richtung der ersten Seitenscheibe angeordnet ist und einseitig von der zweiten Seitenscheibe gestützt wird. Der axial zwischen den beiden Dichtungen und radial zwischen dem Mittelabschnitt des Kolbens und der Zylinderrohrwandung eingeschlossene Ringraum wird nachfolgend als Kolbenmittelraum bezeichnet.
Jede der Dichtungen ist in Abhängigkeit der Richtung der Druckbeaufschlagung unterschiedlich verformbar und weist dadurch je nach Richtung des Druckgefälles ein unterschiedliches Abdichtungsverhalten auf.
Bei einer Druckbeaufschlagung aus Richtung Mittelabschnitt, also wenn in dem Kolbenmittelraum ein höherer Druck des Druckmediums vorliegt als in dem durch die jeweilige Dichtung hiervon abgetrennten Arbeitsraum ist die elastische Verformbarkeit der Dichtung durch die jeweilige Seitenscheibe begrenzt. Die der Seitenscheibe zugewandte axiale Flanke der elastischen ringförmigen Dichtung wird durch die Seitenscheibe gestützt. Die Dichtung verhält sich auch bei hohen Druckgefällen in dieser Richtung abdichtend.
Bei einer Druckbeaufschlagung in Richtung des Mittelabschnitts, also bei einem höheren Druck in dem Arbeitsraum als in dem Kolbenmittelraum, verformt sich die Dichtung durch den druckbedingten Kraftangriff auf die axiale Flanke der elastischen ringförmigen Dichtung in Richtung Mittelabschnitt. Dabei bildet sich ein Spalt zwischen der dem Zylinderrohr zugewandten radialen Fläche der Dichtung und der Zylinderrohrinnenwandung. Über diesen Spalt ist ein Querschnitt eröffnet, der einen Druckmediumübertritt auf dem Arbeitsraum in den Kolbenmittelraum und somit einen Druckausgleich ermöglicht. Die Höhe des Druckgefälles zwischen Arbeitsraum und Kolbenmittelraum, ab dem ein Druckmediumübertritt eintritt, kann durch die Geometrie und die Materialeigenschaften der betreffenden elastischen Dichtung anwendungsbezogen eingestellt werden.
Jede der Dichtungen verhält sich damit wie ein Ventil, wobei Öffnungsrichtung und Verschlussrichtung beider Dichtungen zueinander entgegengesetzt ist. Liegt beispielsweise im ersten Arbeitsraum ein höherer Druck als in dem zweiten Arbeitsraum an, lässt die dem ersten Arbeitsraum zugewandte Dichtung eine Druckmediumübertritt in den Kolbenmittelraum zu, während die dem zweiten Arbeitsraum zugewandte Dichtung durch die zweite Seitenscheibe gestützt wird und sich abdichtend verhält und keinen Druckmediumübertritt zwischen dem Kolbenmittelraum und dem zweiten Arbeitsraum zulässt. Im Ergebnis findet damit kein Druckmediumübertritt von dem ersten Arbeitsraum in den zweiten Arbeitsraum statt.
Das Zylinderrohr weist eine erste und eine zweite Ausnehmung auf, wobei die erste Ausnehmung axial so angeordnet ist, dass die erste Dichtung in einer ersten Endlage des Kolbens über der ersten Ausnehmung positioniert ist und sich mittels der ersten Ausnehmung zwischen erster Dichtung und Zylinderrohr ein erster Überströmungsquerschnitt öffnet. Analog ist die zweite Ausnehmung axial so angeordnet, dass die zweite Dichtung in einer zweiten Endlage des Kolbens über der zweiten Ausnehmung positioniert ist und sich mittels der zweiten Ausnehmung zwischen zweiter Dichtung und Zylinderrohr ein zweiter Überströmungsquerschnitt öffnet. Ein solcher Überströmungsquerschnitt kann vorzugsweise durch eine ringnutartige Vertiefung der Zylinderrohrinnenwandung oder eine konische Aufweitung bereitgestellt werden; möglich sind jedoch auch andere Formen bei denen die Zylinderrohrinnenwandung zumindest abschnittweise soweit zurückspringt, dass der betreffende Dichtring und gegebenenfalls die diesem Dichtring zugeordnete Seitenscheibe nicht mehr vollständig an der Zylinderrohrinnenwandung anliegt.
In einer Überströmungslage, dargestellt an dem Beispiel einer ersten Endlage, wird damit die Abdichtung der ersten Dichtung zwischen dem Kolbenmittelraum und dem ersten Arbeitsraum, also dem Arbeitsraum mit dem niedrigeren Druck, aufgehoben. Das Druckmedium kann aus dem Kolbenmittelraum über den ersten Überströmungsquerschnitt in den ersten Arbeitsraum überströmen. Damit fällt der Druck im Kolbenmittelraum auf den Druck des ersten Arbeitsraumes ab. In der Folge tritt eine elastische Verformung der zweiten Dichtung in Richtung Mittelabschnitt ein; die zweite Dichtung öffnet und es bildet sich ein resultierender Überstrom aus dem zweiten Arbeitsraum über den Spalt zwischen zweiter Dichtung und Zylinderrohrinnenwandung in den Kolbenmittelraum und von dort über den ersten Überströmungsquerschnitt in den ersten Arbeitsraum aus. Der Überstrom kann solange erfolgen, bis beispielsweise Leckverluste aus dem dem ersten Arbeitsraum zugeordneten Druckmittelsystem ausgeglichen sind und sich wieder ein Druckausgleich einstellt. Die Funktionsweise in der zweiten Endlage ist entsprechend. Als Endlage im Sinne einer Überströmungslage kann auch eine andere Position verstanden werden, als sie der durch den Zylinder vorgegebenen Hubendlage entspricht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die von dem Arbeitszylinder angetriebenen Mittel eine Bewegung des Kolbens nicht über den gesamten Weg in dem Zylinderrohr zulassen oder an einer anderen Position eine Überströmung erfordern.
Besonders vorteilhaft wirkt sich die einfache Bauweise des Kolbens aus, da dieser keine zusätzlichen mechanisch bewegten Bauteile aufweist, die eine spezielle Bearbeitung des Kolbens und Montagearbeiten erfordern. Es wird eine Überströmung in beiden Richtungen zwischen den Arbeitsräumen erreicht, wobei die Überströmungsrichtung durch die Kolbenlage bestimmt wird.
Mit den elastischen kreisringförmigen Dichtungen wird die Funktion des Druckausgleichs zwischen den Arbeitsräumen in einfacher und zuverlässiger Weise realisiert. Zudem kann als besonderer Vorteil ein erfindungsgemäßer Arbeitszylinder störungsunanfällig betrieben und einfach gewartet werden. Ferner kann durch Wahl der Geometrie und der Materialeigenschaften der Dichtungen ein gewünschtes Druckgefälle, ab dem ein Druckmediumübertritt erfolgt, für jede der beiden Überströmungslagen problemlos auch unterschiedlich eingestellt werden.
Ein alternativer erfindungsgemäßer Arbeitszylinder nach Anspruch 2 ermöglicht eine Druckmediumüberströmung zwischen den Arbeitsräumen in nur einer Richtung.
Ein solcher Arbeitszylinder weist zunächst die gleichen Merkmale und die gleiche Funktionsweise wie ein Arbeitszylinder nach Anspruch 1 auf, so dass auch hier die Beschreibung zu Anspruch 1 gilt, wobei folgende Abweichungen bestehen. Das Zylinderrohr muss lediglich eine Ausnehmung aufweisen. Diese Ausnehmung entspricht der zweiten Ausnehmung nach Anspruch 1. Ferner muss lediglich eine der beiden Dichtungen als eine erste kreisringförmige elastische Dichtung, die einseitig von einer ersten Seitenscheibe gestützt wird, ausgebildet sein. Durch die Positionierung der Ausnehmung wird eine Überströmungslage definiert. In der Überströmungslage befindet sich die zweite Dichtung in Höhe der Ausnehmung, so dass über einen Überströmungsquerschnitt, der dem zweiten Überströmungsquerschnitt nach Anspruch 1 entspricht, Druckmedium aus dem Kolbenmittelraum in den durch die zweite Dichtung abgetrennten Arbeitsraum übertreten kann, womit zugleich ein Druckausgleich erfolgt. Dadurch entsteht ein Druckgefälle zwischen dem Arbeitsraum, der durch die erste elastische ringförmige Dichtung von dem Kolbenmittelraum abgetrennt wird und dem Kolbenmittelraum, wodurch die elastische ringförmige Dichtung unter Bildung eines Spaltes verformt wird, und Druckmedium aus diesem Arbeitsraum in den Kolbenmittelraum und von dort über den Überströmungsquerschnitt in den anderen Arbeitsraum übertritt.
Die Überströmungslage wird vorzugsweise in einer Endlage positioniert, kann aber auch in besonderen Fällen an einer anderen axialen Stelle positioniert werden, wenn auf dem Weg des Kolbenhubs beispielsweise in Abhängigkeit von einer bestimmten Kolbenlage eine Überströmung möglich, in einer Endlage aber ausgeschlossen sein soll.
Da eine Überströmung bei der alternativen Lösung nach dem Anspruch 2 lediglich in einer Richtung möglich sein soll, kann die zweite Dichtung ohne die besonderen Merkmale der elastischen Verformbarkeit in Verbindung mit der einseitigen Stützung und die dadurch erreichte Ventilwirkung ausgebildet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Druckmediumüberströmung in einer Überströmungslage durch mindestens eine zusätzliche Drossel begrenzt. In besonders vorteilhafter Weise wird die Drossel mit sehr einfachen und störungsunempfindlichen Mitteln dadurch bereitgestellt, dass durch eine geeignete Anpassung des Durchmessers einer Seitenscheibe an den Innendurchmesser der Zylinderrohrinnenwandung des Zylinderrohrs ein Ringspalt mit einem gewünschten Querschnitt bereitgestellt wird. Die Weite des Ringspalts ist entsprechend der geforderten Überströmmenge des Druckmediums zwischen den Arbeitsräumen für den jeweiligen Anwendungsfall dimensioniert. Befindet sich der Kolben in einer Überströmungslage, wird durch den Ringspalt zwischen der Zylinderrohrinnenwandung und der Seitenscheibe, welche nicht über der Ausnehmung positioniert ist, eine Überströmungsbegrenzung auch bei solchen Druckgefällen herbeigeführt, die durch die elastische Verformung der dieser Seitenscheibe zugeordneten elastischen ringförmigen Dichtung zu einem Spalt mit einem größeren Querschnitt und damit zu einem größeren Druckmediumübertritt pro Zeiteinheit führen würde. Neben der Regulierung des Überströmvolumens werden damit als weiterer Vorteil auch die elastischen ringförmigen Dichtungen vor hoher Belastung geschützt.
Vorzugsweise sind beide Seitenscheiben so ausgebildet, dass damit jeweils eine Drossel bereitgestellt wird. Damit wird jeweils eine Drossel in einer Endlage aktiv. Es lassen sich als besonderer Vorteil auf diese Weise je nach Anforderung auch unterschiedliche Drosselungswerte in den beiden Endlagen festlegen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung bezogen auf einen Arbeitszylinder nach Anspruch 2 mit unidirektionaler Überströmung weist die vorstehend beschriebene Weiterbildung nach Anspruch 3 eine Drossel aus, die durch einen Ringspalt zwischen der ersten Seitenscheibe und der Zylinderrohrinnenwandung gebildet wird.
Es weist der Mittelabschnitt des Kolbens parallel zu dessen vertikaler Mittelachse zwei voneinander beabstandete Ringnuten auf, zwischen denen in einer vorteilhaften Weiterbildung ein umlaufender Bund mit beidseitiger Schulter angeordnet ist.
Auf diese Weise werden elastischen kreisringförmigen Dichtungen sicher gehalten und Kerbspannungen beim Verformen der Dichtungen zum Druckausgleich wesentlich verringert, wodurch deren hohe Standzeit gewährleistet ist.
Es ist an den Seitenscheiben im äußeren Bereich ein kreisringförmiger Bund angeformt. Dieser Bund ermöglicht eine zuverlässige Aufnahme der kreisringförmigen elastischen Dichtungen, ohne dass zusätzliche Befestigungsmittel hinzugefügt werden müssen.
Es weisen die elastischen kreisringförmigen Dichtungen einen T-förmigen Querschnitt auf.
Mit dem T-förmigen Querschnitt der elastischen kreisringförmigen Dichtungen ist eine sichere Aufnahme zwischen den Ringnuten im Mittelabschnitt und dem kreisringförmigem Bund der jeweiligen Seitenscheibe gewährleistet, so dass sich deren Position bei der Verformung und dem Abheben vom Innenmantel des Arbeitszylinders zum Überströmen des Druckmediums während des Druckausgleichs zwischen den Arbeitsräumen nicht ändern kann.
Bezogen auf einen Arbeitszylinder nach Anspruch 2 mit unidirektionaler Überströmung weist die erste kreisringförmige Dichtung einen T-förmigen Querschnitt mit den oben beschriebenen Vorteilen auf.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von

Fig. 1: Schnitt eines Arbeitszylinders
Fig. 2: Schnitt eines Mittelabschnitts des Kolbens
Fig. 3: Schnitt einer elastischen kreisringförmigen Dichtung

Nach Fig. 1 weist ein doppeltwirkender Arbeitszylinder ein Zylinderrohr 1 mit einem ersten Anschluss 2 und zweiten Anschluss 3 zum Zu- und Abführen eines Druckmediums, einem Bodenverschlussteil 4, einem Führungsverschlussteil 5, einer Kolbenstange 6, geführt in einer Bohrung 7 mit Dichtungen 8 im Führungsverschlussteil 5 und einem Kolben 9, aufgenommen von der Kolbenstange 6, der im Zylinderrohr 1 geführt ist und die Arbeitsräume im Zylinderrohr 1 trennt.
Der Kolben 9 besteht aus einer ersten Seitenscheibe 10 sowie einer zweiten Seitenscheibe 11 und einem Mittelabschnitt 12.
Zwischen dem Mittelabschnitt 12 und den Seitenscheiben 10; 11 ist jeweils eine erste kreisringförmige elastische Dichtung 13 und eine zweite kreisringförmige elastische Dichtung 14 aufgenommen.
Die Seitenscheiben 10; 11 weisen einen Durchmesser auf, der gegenüber dem Innendurchmesser des Zylinderrohrs 1 so weit verringert ist, dass zwischen einer Zylinderrohrinnenwandung 15 des Zylinderrohrs 1 und dem Umfang der Seitenscheiben 10; 11 ein Ringspalt 16 ausgebildet ist, dessen Weite entsprechend der geforderten Überströmmenge des Druckmittels zum Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen, zwischen dem jeweils druckführenden Kolbenraum 17 oder Kolbenstangenraum 18 und dem Kolbenstangenraum 18 oder dem Kolbenraum 17, für den jeweiligen Anwendungsfall dimensioniert ist.
Der maximale Außendurchmesser des Mittelabschnitts 12 ist höchstens gleich dem der Seitenscheiben 10; 11.
An den Seitenscheiben 10; 11 ist im äußeren Bereich ein kreisringförmiger Bund 19.1; 19.2 angeformt.
Im Zylinderrohr 1 sind im Bereich der Endlagen des Kolbens 9 eine erste Ausnehmung 20 und zweite Ausnehmung 21, die im Zusammenwirken mit der jeweiligen Seitenscheibe 10; 11, der jeweiligen kreisringförmigen elastischen Dichtung 13; 14 und dem Mittelabschnitt 12 einen Überströmungsquerschnitt zum Überströmen des Druckmittels vom jeweils druckführenden Arbeitsraum in den anderen Arbeitsraum in der Endlage des Kolbens 9 ausbilden.
Der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Mittelabschnitt 12 des Kolbens 9 weist parallel zu dessen vertikaler Mittelachse 22 einen umlaufenden Bund 23 mit beidseitiger Schulter 24 sowie eine erste Ringnut 25 und eine zweite Ringnut 26 auf. Die kreisringförmigen elastischen Dichtungen 13; 14 sind wie in Fig. 3 im Schnitt größer dargestellt, T-förmig ausgebildet.
Zwischen der ersten Seitenscheibe 10 und dem Mittelabschnitt 12 wird die erste kreisringförmige elastische Dichtung 13 sowie zwischen dem Mittelabschnitt 12 und der zweiten Seitenscheibe 11 die zweite kreisringförmige elastische Dichtung 14 mit Hilfe des jeweiligen kreisringförmigen Bunds 19.1; 19.2 an den Seitenscheiben 10; 11 im Zusammenwirken mit der jeweiligen Ringnut 25; 26 am Mittelabschnitt 12 auf Grund der T-förmigen Ausbildung sicher gehalten.
Beim Verformen der kreisringförmigen elastischen Dichtungen 13; 14 zum Druckausgleich auftretende Kerbspannungen im Bereich des Mittelabschnitts 12 werden mittels der jeweils zugeordneten Seite der beidseitigen Schulter 24 wesentlich verringert, so dass deren hohe Standzeit gewährleistet ist.
Bei Druckbeaufschlagung des Kolbenstangenraums 18 mit dem Druckmittel soll der Kolben 1 die in der Fig. 1 dargestellte Endlage, wie der eines Master-Arbeitszylinders in einem Master-Slave-System, erreichen.
Das sich zuvor im Kolbenraum 17 befindliche Druckmittel strömte dabei zuvor über den zweiten Anschluss 3 in den Slave-Arbeitszylinder ab. Auf Grund von Leckverlusten beim Betrieb des Systems sei der Slave-Arbeitszylinder nicht vollständig ausgefahren, so dass Druckmittel nachgeführt und ein Druckausgleich erfolgen muss.
Der im Kolbenstangenraum anliegende Druck des Druckmittels verformt hierbei die erste kreisringförmige elastische Dichtung 13 in Richtung der zugewandten Seite der beidseitigen Schulter 24 an dem Mittelabschnitt 12, so dass die erste kreisringförmige elastische Dichtung 13 von der Zylinderrohrinnenwandung 15 des Zylinderrohrs 1 abhebt und einen Spalt bildet, und das Druckmittel über den Ringspalt 16 zwischen der ersten Seitenscheibe 10 und der Zylinderrohrinnenwandung 15 des Zylinderrohrs 1, den genannten Spalt, den Kolbenmittelraum 27 im Bereich des Mittelabschnitts 12 und den Überströmungsquerschnitt an der zweite Ausnehmung 21 in den Kolbenraum 17 und weiter über den zweiten Anschluss 3 zum Slave-Arbeitszylinder strömt und diesen vollständig ausfährt.
Die zweite kreisringförmige elastische Dichtung 14 und die zweite Seitenscheibe 11 des Kolbens 9 befinden sich dabei in einer Position im Bereich der zweiten Ausnehmung 21, sodass ein Freiraum zum Überströmen des Druckmittels ausgebildet ist.
Eine analoge Funktionsweise der Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen des Arbeitszylinders liegt auch bei Druckbeaufschlagung des Kolbenraums 17 vor.
In der Endlage des Kolbens 9 befindet sich die jeweils in Bewegungsrichtung vorlaufende elastische kreisringförmige Dichtung 13; 14 im Bereich der Ausnehmung 20; 21 im Zylinderrohr 1, wodurch in diesem Bereich ein freier Durchgang vorliegt.
Der Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen des Arbeitszylinders erfolgt dann, indem die sich im geschlossenen Bereich der Zylinderrohrinnenwandung 15 des Zylinderrohrs 1 befindliche elastische kreisringförmige Dichtung 13; 14 am Umfang durch den Druck des Druckmediums im druckbeaufschlagten Arbeitsraum in Richtung des nicht druckführenden Arbeitsraums elastisch verformt wird, wodurch diese vom Innenmantel 14 abgehoben wird und das Druckmittel, wie zuvor beschrieben, überströmt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es dem Anspruch 2 entspricht, weist ein Arbeitszylinder eine Überströmungsmöglichkeit lediglich in einer Richtung auf. Ein solcher Arbeitszylinder entspricht im Wesentlichen zunächst dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei allerdings ausschließlich die zweite Ausnehmung 21 ausgebildet ist. Befindet sich der Kolben in der Endlage am Bodenverschlussteil 4, kann das Druckmedium aus dem Kolbenstangenraum 18 die erste kreisringförmige elastische Dichtung 13 verformen, so dass diese einen Spalt zur Zylinderrohrinnenwandung 15 bildet, womit das Druckmedium in den Kolbenmittelraum 27 übertreten kann. Aus dem Kolbenmittelraum 27 tritt das Druckmedium über den Überströmungsquerschnitt zwischen der zweiten Dichtung, welche in der Figur 1 als die zweite kreisringförmige elastische Dichtung 14 dargestellt ist, abweichend von der Darstellung jedoch auch als normale Dichtung ohne spezielle Verformungseigenschaften ausgebildet sein kann, und dem Zylinderrohr 1 im Bereich der zweiten Ausnehmung 21 in den Kolbenraum 17 über. In umgekehrter Richtung, also von dem Kolbenraum 17 in den Kolbenstangenraum 18 kann kein Druckmediumübertritt erfolgen.

Verwendete Bezugszeichen

1: Zylinderrohr
2: erster Anschluss
3: zweiter Anschluss
4: Bodenverschlussteil
5: Führungsverschlussteil
6: Kolbenstange
7: Bohrung
8: Dichtungen
9: Kolben
10: erste Seitenscheibe
11: zweite Seitenscheibe
12: Mittelabschnitt
13: erste kreisringförmige elastische Dichtung
14: zweite kreisringförmige elastische Dichtung
15: Zylinderrohrinnenwandung
16: Ringspalt
17: Kolbenraum
18: Kolbenstangenraum
19: kreisringförmiger Bund (19.1; 19.2)
20: erste Ausnehmung
21: zweite Ausnehmung
22: vertikale Mittelachse
23: umlaufender Bund
24: beidseitige Schulter
25: erste Ringnut
26: zweite Ringnut
27: Kolbenmittelraum

Claims

Arbeitszylinder, aufweisend ein Zylinderrohr (1) mit Anschlüssen zum Zu- und Abführen eines Druckmediums, ein Bodenverschlussteil (4), ein Führungsverschlussteil (5), zwei Arbeitsräume, eine Kolbenstange (6), die in dem Führungsverschlussteil (5) geführt ist, einen Kolben (9) mit Dichtungen, der mit der Kolbenstange (6) verbunden und im Zylinderrohr (1) geführt ist und die Arbeitsräume im Zylinderrohr (1) trennt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (1) eine erste Seitenscheibe (10) und eine zweite Seitenscheibe (11), bei denen im äußeren Bereich jeweils ein kreisringförmiger Bund (19.1; 19.2) angeformt ist, sowie einen Mittelabschnitt (12), angeordnet zwischen erster und zweiter Seitenscheibe (10; 11), sowie eine erste und eine zweite kreisringförmige elastische Dichtung (13; 14) aufweist, wobei der Mittelabschnitt (12) des Kolbens (9) parallel zu dessen vertikaler Mittelachse (22) eine erste Ringnut (25) und eine zweite Ringnut (26) aufweist, wobei die kreisringförmigen elastischen Dichtungen (13, 14) einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13) an der ersten Seitenscheibe (10) axial in Richtung der zweiten Seitenscheibe (11) angeordnet ist und mittels des kreisringförmigen Bundes (19.1) der ersten Seitenscheibe (10) und der ersten Ringnut (25) des Mittelabschnitts (12) auf Grund der T-förmigen Ausbildung gehalten sowie einseitig von der ersten Seitenscheibe (10) gestützt wird, die zweite kreisringförmige elastische Dichtung (14) an der zweiten Seitenscheibe (11) axial in Richtung der ersten Seitenscheibe (10) angeordnet ist und mittels des kreisringförmigen Bundes (19.2) der zweiten Seitenscheibe (11) und der zweiten Ringnut (26) des Mittelabschnitts (12) auf Grund der T-förmigen Ausbildung gehalten sowie einseitig von der zweiten Seitenscheibe (11) gestützt wird, wobei jede der kreisringförmigen elastischen Dichtungen (13; 14) bei einer Druckbeaufschlagung in Richtung des Mittelabschnitts (12) unter Bildung eines Spaltes zu der Zylinderrohrinnenwandung (15) elastisch verformbar ist und wobei bei einer Druckbeaufschlagung in umgekehrter Richtung die elastische Verformbarkeit der kreisringförmigen elastischen Dichtung (13; 14) durch die jeweilige Seitenscheibe (10; 11) begrenzt und die kreisringförmige elastische Dichtung (13; 14) abdichtend ist,
dass das Zylinderrohr (1) eine erste und eine zweite Ausnehmung (20; 21) aufweist, wobei die erste Ausnehmung (20) axial so angeordnet ist, dass ausschließlich die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13) in einer ersten Endlage des Kolbens (9) über der ersten Ausnehmung (20) positioniert ist und sich mittels der ersten Ausnehmung (20) zwischen der ersten kreisringförmigen elastischen Dichtung (13) und dem Zylinderrohr (1) ein erster Überströmungsquerschnitt öffnet wobei die zweite Ausnehmung (21) axial so angeordnet ist, dass ausschließlich die zweite kreisringförmige elastische Dichtung (14) in einer zweiten Endlage des Kolbens (9) über der zweiten Ausnehmung (21) positioniert ist und sich mittels der zweiten Ausnehmung (21) zwischen der zweiten kreisringförmigen elastischen Dichtung (14) und dem Zylinderrohr (1) ein zweiter Überströmungsquerschnitt öffnet.
Arbeitszylinder, aufweisend ein Zylinderrohr (1) mit Anschlüssen zum Zu- und Abführen eines Druckmediums, ein Bodenverschlussteil (4), ein Führungsverschlussteil (5), zwei Arbeitsräume, eine Kolbenstange (6), die in dem Führungsverschlussteil (5) geführt ist, einen Kolben (9) mit Dichtungen, der mit der Kolbenstange (6) verbunden und im Zylinderrohr (1) geführt ist und die Arbeitsräume im Zylinderrohr (1) trennt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (1) eine erste Seitenscheibe (10), diese aufweisend im äußeren Bereich
einen kreisringförmigen Bund (19.1), und eine erste kreisringförmige elastische Dichtung (13; 14), einen Mittelabschnitt (12) und eine zweite Dichtung aufweist, wobei der Mittelabschnitt (12) des Kolbens (9) parallel zu dessen vertikaler Mittelachse (22) eine erste Ringnut (25) aufweist, wobei die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13) einen T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13) an der ersten Seitenscheibe (10) axial in Richtung der zweiten Dichtung angeordnet ist und mittels des kreisringförmigen Bundes (19.1) der ersten Seitenscheibe (10) und der ersten Ringnut (25) des Mittelabschnitts (12) auf Grund der T-förmigen Ausbildung sowie einseitig von der ersten Seitenscheibe (10) gestützt wird und wobei der Mittelabschnitt zwischen erster Seitenscheibe und zweiter Dichtung angeordnet ist und wobei die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13; 14) bei einer Druckbeaufschlagung in Richtung des Mittelabschnitts (12) unter Bildung eines Spaltes zu der Zylinderrohrinnenwandung (15) elastisch verformbar ist und wobei bei einer Druckbeaufschlagung in umgekehrter Richtung die elastische Verformbarkeit der ersten kreisringförmigen elastischen Dichtung (13; 14) durch die erste Seitenscheibe (10; 11) begrenzt und die erste kreisringförmige elastische Dichtung (13; 14) abdichtend ist, dass das Zylinderrohr (1) eine Ausnehmung (21) aufweist, wobei die Ausnehmung (21) axial so angeordnet ist, dass ausschließlich die zweite Dichtung in einer Überströmungslage des Kolbens (9) über der Ausnehmung (21) positioniert ist und sich mittels der Ausnehmung (21) zwischen der zweiten Dichtung und dem Zylinderrohr (1) ein Überströmungsquerschnitt öffnet.
Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (9) mindestens eine Druckmediumdrossel aufweist, wobei die Druckmediumdrossel durch einen Ringspalt (16) zwischen der Zylinderrohrinnenwandung (15) des Zylinderrohrs (1) und dem Umfang einer der Seitenscheiben (10; 11) ausgebildet ist.
Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (9) eine Druckmediumdrossel aufweist, wobei die Druckmediumdrossel durch einen Ringspalt (16) zwischen der Zylinderrohrinnenwandung (15) des Zylinderrohrs (1) und dem Umfang der ersten Seitenscheiben (10) ausgebildet ist.
Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Mittelabschnitt (12) des Kolbens (9) parallel zu dessen vertikaler Mittelachse (22) zwischen den zwei voneinander beabstandeten Ringnuten (25; 26) ein umlaufender Bund (23) mit beidseitiger Schulter (24) angeordnet ist.