WO2003064864A1

WO2003064864A1 - Hydraulikzylinder

Info

Publication number: WO2003064864A1
Application number: PCT/AT2003/000025
Authority: WO
Inventors: Martin Brantner; Johann Schmollngruber
Original assignee: Weber-Hydraulik Gmbh
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit einem in einem Druckzylinder verschiebbar gelagerten, beidseits mit einem Druckmedium beaufschlagbaren, mit einer einen Zylinderadapter durchragenden, bereichsweise rohrförmigen Kolbenstange bewegungsverbundenen Kolbenanordnung und mit einer Verriegelungsvorrichtung. Die Kolbenanordnung (2) ist in einer axial verlaufenden Bohrung von einer mit einem Zylinderboden (7) bewegungsfest verbundenen Rastenstange (47) durchragt und in einer Ausnehmung (56) der Kolbenanordnung (2) zumindest ein Sperrelement (58) in radialer Richtung zwischen einer Eingriffsstellung mit der Rastenstange (47) und einer Freigabestellung verstellbar angeordnet ist.

Description

Hydraulikzylinder

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben.

Aus der DE 38 07 669 AI ist ein stufenlos verriegelbarer Arbeitszylinder bekannt, bei dem eine Kolbenstange eine auch durch den Kolben hindurchgehende Längsbohrung mit zahnartiger oder wellenartiger Profilierung der Innenwand aufweist, in die hinein ein stationär gehaltenes Rohr mit einer darin verschieblich angeordneten Stange geführt ist, wobei die Stange mindestens einen radial und parallel zur Längserstreckung der Stange verlaufenden Kugelumlaufkanal aufweist. Durch Verstellung der Stange hin zum Rohr in axialer Richtung wird bei Bedarf der Kugelumlauf unterbunden und damit eine mechanische, formschlüssige Verriegelung erreicht. Eine derartige Verriegelungsvorrichtung erfordert sehr exakt aufeinander abgestimmte Bauelemente, die entsprechend schwierig zu fertigen und kostenintensiv sind.

Aus dem AT 004094 UI der selben Anmelderin ist weiters ein verriegelbarer Hydraulikzylinder bekannt, bei dem der Kolben in einer Gewindebohrung von einer stationär drehbar gelagerten Gewindewelle durchragt wird und damit die translatorische Bewegung des Kolbens eine Drehbewegung der Gewindespindel hervorruft. Bei Blockierung der Drehbewegung, z.B. durch eine in Eingriff bringbare Sperrklinke in eine Außenverzahnung der Gewindespindel, wird somit eine mechanische Verriegelung erreicht, und die translatorische Bewegung unterbunden. Eine derartige Vorrichtung erfordert allerdings einen zusätzlichen Antrieb für die Sperrklinke und die erforderlichen Steuerungsmittel mit den entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen, um Ausfälle zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist, einen druckabhängig, selbsttätig verriegelbaren Hydraulikzylinder zu schaffen, dessen translatorische Bewegung bei Druckabfall oder Druckverlust verläßlich mechanisch gestoppt wird. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 wiedergegebenen Merkmale erreicht. Der dadurch erzielte überra- sehende Vorteil liegt nunmehr darin, daß unabhängig von der momentanen Stellung der Kolbenanordnung bei Eintritt einer Versorgungsstörung mit dem Druckmedium z.B. Druckverlust eine sofortige Verriegelung selbsttätig erfolgt.

Möglich ist dabei eine vorteilhafte Ausbildung nach Anspruch 2, weil durch die Anordnung zumindest zweier Sperrelemente, die in axialer Richtung hintereinander und wechselweise mit der Rastenstange zusammenwirken - oder aber mehrere über den Umfang verteile Sperrelemente - in diese mit Sperrfortsätzen eingreifen, während das weitere Sperrelement oder mehrere über den Umfang verteilte Sperrelemente außer Eingriff sind. Damit ist gewährleistet, daß bei einem plötzlichen Verriegelungsvorgang ein nahezu nachlauffreier und damit eine hohe Sicherheit gewährleistender Stoppvorgang erreicht wird.

Die vorteilhafte Ausbildung nach Anspruch 3 gewährleistet, daß eine Arretierung des Hydraulikzylinders nur bei Eintritt einer Druckunregelmäßigkeit zwischen den Druckräumen erfolgt bzw. eine Arretierung selbsttätig bei Wiederherstellung der entsprechenden Druckverhältnis- sen aufgehoben wird.

Gemäß der vorteilhaften Ausbildung wie im Anspruch 4 beschrieben, wird eine leichtgängige Verstellbarkeit der Sperrelemente erreicht und eine spielfreie Kraftübertragung bewirkt.

Möglich ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 5, weil dadurch mehrere über einem Umfang verteilte Sperrelemente gemeinsam in der Sperrstellung fixiert oder in ihrer radialen Verstellbarkeit freigegeben sind.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung wie im Anspruch 6 beschrieben, wird eine hohe Hal- tekraft erreicht und auch die beim Arretieren auftretende Stoßbelastung abgefangen.

Möglich ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 7, womit eine gleichmäßige Lastaufteilung in der Verriegelungsvorrichtung erreicht wird.

Von Vorteil ist weiters die in den Ansprüchen 8 und 9 beschriebene Ausbildung, womit es für die Funktion der Verriegelungsvorrichtung unbedeutend ist welche Stellung der Zylinderboden mit seiner Lageranordnung zum Zylinderendadapter mit der Lageranordnung einnimmt.

Gemäß den vorteilhaften Ausbildungen wie in den Ansprüchen 10 bis 12 beschrieben, wird eine verläßliche Verriegelung sichergestellt.

Von Vorteil ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 13, weil dadurch ein wechselweises Zusammenwirken der Sperrelementanordnungen zwischen der Sperr- und der Freigabestellung erreicht wird. Norteilhaft ist auch die Weiterbildung wie im Anspruch 14 beschrieben, weil dadurch die aus dem Peripheriekolben und dem Zentrumskolben gebildete Kolbenanordnung eine Druckeinheit bildet.

Die Ansprüche 15 und 16 betreffen weiters vorteilhafte Ausbildungen, wonach eine Begrenzung der axialen Nerstellbarkeit des Peripheriekolbens auf dem Zentrumskolben und die entsprechende Kraftübertragung erreicht wird.

Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 17, wodurch die genaue Position des axial verstellbaren Steuerkolbens auf dem Ringfortsatz des Zentrumskolben für die Wirkung der Arretiervorrichtung festgelegt wird.

Eine Ausbildung wie im Anspruch 18 beschrieben, gewährleistet einen gleichmäßigen Spielausgleich und koaxiale Führung der Kolbenanordnung und des Steuerkolbens bei Verminde- rang der Reibkräfte.

Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 19 wird bei einem plötzlichen, durch einen Druckverlust bedingter Umkehr der Bewegungsrichtung der Kolbenanordnung durch die Reibwirkung des Reibringes am Steuerkolben dessen axiale Verstellung in eine die radial Verstellbar- keit der Sperrelemente hindernden Arretierstellung erreicht.

Gemäß den vorteilhaften Weiterbildungen wie in den Ansprüchen 20 bis 24 beschrieben, ist eine gemeinsame Steuerung der aneinanderliegenden Sperrelementanordnungen, bestehend aus zumindest zwei gegenüberliegend angeordneten Sperrelementen möglich. Beim wechsel- weisen Verstellen der Sperrelemente beim Verfahren der Kolbenanordnung längs der Zahnwelle, wird jeweils abwechselnd in den entsprechenden Ringfasen der Sperrelemente die Anlage der Federringelemente gewährleistet. Dabei vollführen diese Federringelemente eine Pendelbewegung in axialer Richtung zwischen den parallelen Sperrelementanordnungen mit jeweils gleicher Auslenkung aus der Stellebene womit eine unterbrechungsfreie Kraftaus- übung in radialer Richtung auf jeweils eine der Sperrelementanordnungen vorliegt. Dadurch wird bei Verstellung des Steuerkolbens in die Arretierstellung ein sofortiger Eingriff der Sperrelementanordnung in die Zahnwelle erzielt, dessen Sperrelemente in der momentanen relativen Stellung in Eingriff mit der Zahnwelle sind und ein die Sicherheit des Hydraulikzylinders beeinträchtigender Νachlaufweg, wie auch Belastungsspitzen, wirkungsvoll verhindert. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder, teilweise geschnitten;

Fig. 2 den Hydraulikzylinder geschnitten gemäß den Linien II-II in Fig.1 ;

Fig. 3 der Hydraulikzylinder nach Fig. 1 im verriegelten Zustand, teilweise geschnitten;

Fig. 4 eine Detailansicht der Verriegelungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders gemäß Fig. 1, geschnitten;

Fig. 5 eine Detailansicht gemäß Fig.2, geschnitten;

Fig. 6 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders, teilweise geschnitten;

Fig. 7 eine Detailansicht einer anderen Ausführung des Hydraulikzylinders in vereinfachter Darstellung, teilweise geschnitten;

Fig. 8 der Hydraulikzylinder geschnitten gemäß den Linien VIII- VIII in Fig. 7.

Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfin- dungsgemäße Lösungen darstellen. In den Fig. 1 bis 3 ist ein Hydraulikzylinder 1 vom doppelt wirkenden Typ, also mit beidseits einer Kolbenanordnung 2 wechselweise mit einem Druckmedium 3 beaufschlagbaren Druckräumen 4, 5 gezeigt. Ein rohrförmiger Zylindermantel 6 ist einerseits mit einem Zylinderboden 7 und andererseits mit einem von einer rohrförmigen Kolbenstange 8 durchragten Zylin- derendadapter 9 verbunden. Bevorzugt ist der Zylinderboden 7 mit dem Zylindermantel 6 verschweißt, während der Zylinderendadapter 9 mit dem Zylindermantel 6 lösbar gefügt, insbesondere verschraubt, ist. Der Zylinderboden 7 weist eine zu einer Längsmittelachse 10 des Hydraulikzylinders 1 senkrecht verlaufenden Stirnfläche 11 überragend einen Schwenklageransatz 12 auf. Die rohrförmige Kolbenstange ist an ihrem freien Ende mit einem Schwenkla- gerung 13 versehen. Der Schwenklageransatz 12 und das Schwenklagerauge 13 sind mit Bohrungen 14 und mit in diesen angeordneten Lagern 15 zur Aufnahme von Lagerbolzen 16 versehen.

Im Zylinderboden 7 sind weiters Anschlußmittel 17 für die Versorgung mit dem Druckmedi- um 5 vorgesehen, wobei der dem Schwenklagerauge 13 zugewandte Druckraum 5 über ein Leitungsrohr 18, daß am Zylindermantel 6 längsseits geführt ist, mit dem Zylinderboden 7 bzw. dem entsprechenden Anschlußmittel 17 leitungsverbunden ist.

Die Druckräume 4, 5 druckdicht unterteilend, ist im Zylindermantel 6 die Kolbenanordnung 2 verschieblich gelagert, die mit der Kolbenstange 8 bewegungsfest verbunden ist. Die Kolbenanordnung 2 besteht aus einem ringförmigen, mit der Kolbenstange 8 bewegungsfest verbundenen Zentrumskolben 19 und einem diesen umfassenden, hülsenförmigen Peripheriekolben 20, der auf dem Zentrumskolben 19 in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei die Verschiebbarkeit gegenüber dem Zentrumskolben 19 von einer Anschlaganordnung 21 be- grenzt wird. Diese besteht einerseits aus einem in einer nutförmigen Vertiefung 22 dem Zentrumskolben 19 umfassenden Spannring 23, der in eine ringförmige Ausnehmung 24 des Peripheriekolbens 20 ragt und die Relativbewegung des Peripheriekolbens 20 am Zentrumskolben 19 in Richtung des Schwenklagerauges 13 begrenzt. In Richtung des Schwenklageransatzes 12 wird die Relativbewegung durch die Ausbildung einer ringförmigen, senkrecht zur Längsmittelachse 10 ausgebildeten Schulterfläche 25 einer flanschartigen Wulst 26 etwa im Mittel einer Länge 27 des Zentrumskolbens 19 und einer gegenüberliegenden Anschlagfläche 28 des Peripheriekolbens 20 begrenzt. Ein Außendurchmesser 29 der Wulst 26 ist zumindest um eine doppelte Wanddicke 30 eines hülsenförmigen Fortsatzes 31 kleiner als ein Innendurchmesser 32 des Zylindermantels 6. Damit umfaßt der Fortsatz 31 des Peripheriekolbens 20 den Zentrumskolben 19 im Bereich der Wulst 26. Ein Außendurchmesser 33 des Periphe- riekolbens 20 ist gleich oder kleiner dem Innendurchmesser 32 des Zylindermantels 6. Druckdichte Ausbildungen bestehen durch in Nuten 34 des Peripheriekolbens 20 eingelegte Dichtungsringe 35 gegenüber einer Innenfläche 36 des Zylindermantels 6 und einer äußeren Oberfläche 37 des Zentrumskolbens 19. Weiters sind im Peripheriekolben 20 Gleitringe 38 ange- ordnet.

Der Zentrumskolben weist an die Wulst 26 anschließend einen hülsenförmigen, in Richtung des Zylinderbodens 7 vorragenden Ringfortsatz 39 auf. Ein Außendurchmesser 40 des Ringfortsatzes 39 ist kleiner als der Außendurchmesser 29 der Wulst 26. Diesen Ringfortsatz 39 umfassend, ist ein in axialer Richtung verschiebbare, hülsenförmige Steuerkolben 41 gelagert, dessen Verstellweg gegenüber dem Ringfortsatz 39 über eine Anschlaganordnung 42 begrenzt ist. Diese Steuerkolben 41 erstreckt sich hülsenförmig in Richtung des Peripheriekolbens 20 und bildet mit einer inneren Oberfläche 43 eine Steuerfläche 44 aus.

Im Bereich des Ringfortsatzes 39 mit dem Steuerkolben 41, ist nun eine Verriegelungsvorrichtung 45 in der Wirkungsweise für den gegen unbeabsichtigtes Einfahren gesicherten Hydraulikzylinder 1 angeordnet. Diese wirkt zwischen dem Zentrumskolben 19 und einer im Zylinderboden 7 fest verankerten und koaxial zu einer Bohrung 46 der Kolbenanordnung 2 angeordneten, in Richtung des Zylinderendadapters 9 erstreckenden Rastenstange 47, die die Kolbenanordnung 2 durchragt und weiters in die hohle Kolbenstange 8 ragt. Ein Innendurchmesser 48 der Bohrung 46 ist dabei gleich einem Innendurchmesser 49 der Kolbenstange 8. Ein maximaler Außendurchmesser 50 der Rastenstange 47 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser 48, 49.

Die Rastenstange 47 ist als Zahnwelle 51 ausgebildet mit in einem regelmäßigen Abstand 52 in Richtung ihrer Längserstreckung angeordneten Zahnringen 53 mit in etwa wellenförmigem Querschnitt die zwischen sich einen Innendurchmesser 54 ausbildend, nutför ig umlaufende Vertiefungen 55 begrenzen.

Mit dieser Zahnwelle 51 zusammenwirkend, sind in einer Ausnehmung 56 des Kolbenfortsatzes 39 in radialer Richtung verstellbare, in einer zur Längsmittelachse 10 senkrecht verlaufenden Stellebene 57 aneinanderliegend, kreissegmentförmige Sperrelemente 58 angeordnet.

Wie dazu der Fig. 2 zu entnehmen sind über den Umfang der Zahnwelle 51, in gleichmäßiger Teilung mit einem Zentrums winke! von 120 ° jeweils drei derartiger Sperrelemente (58) ring- förmig zusammengefaßt angeordnet. Diese Sperrelemente 58 weisen in die Vertiefung 55 eingreifbare Sperrfortsätze 59 auf.

Eine in Richtung der Längsmittelachse 10 gemessene Distanz 60, zwischen den Sperrfortsät- zen 59 entspricht dabei dem eineinhalbfachen Betrag des Abstandes 52 der Zahnringe 53. In

Richtung der Längsmittelachse 10 sind jeweils 3 der Sperrelemente 58 durch in Nuten 61 des Außenumfanges eingelegte, endlose Wurmfedern 62 federnd vorgespannt, womit ein Eingreifen der Sperrfortsätze 59 in die Vertiefungen 55 der Zahnwelle 51 erreicht wird. Durch die Distanz 56 mit dem eineinhalbfachen Wert des Abstandes 52 der Zahnringe 53 wird ein Wechsel weiser Eingriff bei einer Verstellung der Kolbenanordnung 2 in der unverriegelten Stellung erreicht. In der Stellebene 57 sind weiters je Sperrelement 58 umfangsseitig umfassend Federringelemente 63 bei den parallelen aus den jeweils drei Sperrelementen 58 gebildeten Sperrelementanordnungen 64 an einander zugewandten Ringfasen 65 anliegend angeordnet. Eine Freistellungsfläche 65 in der Steuerfläche 44 des Steuerkolbens 41 gewährleistet in der unverriegelten Stellung - wie diese der Fig. 1 zu entnehmen ist - genügend Freiraum für die Federringelemente 63, womit die axiale Verstellbarkeit der Sperrelemente 58 gewährleistet ist und bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraumes 4 ein Ausfahren der Kolbenstange 8 ungehindert erfolgen kann.

Durch die kulissenförmige Ausbildung der Zahnringe und der Sperrfortsätze 59, kommt es beim Ausfahren zu der abwechselnden radialen Verstellung der Sperrelemente 58 mitsamt den Federringelementen 63.

In der Fig. 3 ist nunmehr die aktivierte Verriegelungsvorrichtung 45, die ein unbeabsichtigtes Einfahren der Kolbenstange 8 verhindert, dargestellt. Auf die Kolbenstange 8 wirkt beispielsweise eine Kraft - gemäß Pfeil 67 -, die beim Ausfahren der Kolbenstange 8 durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes 4 mit dem Druckmedium überwunden wird, wobei die Wirkfläche der durch den Innendurchmesser 32 des Zylindermantels 6 gebildeten Kreisfläche entspricht. Bei einem unkontrollierten Einfahren der Kolbenstange 8, z.B. durch einen Druckab- fall im Druckraum 4, bedingt durch ein technisches Gebrechen in der Versorgung mit dem Druckmedium 3, wird der hülsenförmige Steuerkolben 41 am Ringfortsatz 39, bedingt durch eine Reibkraft zwischen dem Steuerkolben 41 und dem Zylindermantel 6 auf Anschlag gegen die Sperrelemente 58 verstellt. Zur Erzielung einer entsprechenden Reibkraft, ist in einer um- fangsseitigen Nut 68 zumindest ein Reibring 69 im Steuerkolben 41 angeordnet, der eine Reibwirkung an der inneren Oberfläche des Zylindermantels 6 ausübt. Durch diese Verstel- lung des Steuerkolbens 41 gelangt die Steuerfläche 44 in den Bewegungsraum der Federringelemente 63. Damit wird aber auch die radiale Verstellung der Sperrelemente 58 blockiert und die Arretierung der Kolbenanordnung 2 erreicht und ein Einfahren der Kolbenstange 8 wirkungsvoll verhindert.

Über ringförmige Anschlagflächen 70, 71 zwischen dem Steuerkolben 41 und dem Peripheriekolben 20 wird auch dieser durch die Bewegung des Steuerkolbens 41 relativ zum Zentrumskolben 19 bei einem unkontrollierten Druckverhältnis zwischen den Druckräumen 4, 5 verstellt. Die Aufhebung der Arretierung erfolgt durch Ausbildung der den Kraftverhältnissen angeglichenen Druckverhältnisse in den Druckräumen 4, 5, womit der Peripheriekolben 20 relativ zum Zentrumskolben 19 in Richtung des Steuerkolbens 41 verstellt wird und über die Anschlagflächen 70, 71 auch der Steuerkolben 41 in die Freigabestellung für die Federringelemente 63 verstellt wird. Damit wird die bereits in Fig. 1 beschriebene Ausgangsstellung eingenommen und die axiale Verstellbarkeit der Sperrelemente 58 freigegeben womit ein kontrolliertes Verfahren der Kolbenanordnung 2 mit der Kolbenstange 8 in Aus- und Einfahrrichtung ermöglicht wird.

Anhand der nachfolgend beschriebenen Fig. 4 und 5 wird die Wirkungsweise der Verriegelungsvorrichtung 45 des Hydraulikzylinders 1 im Detail näher erläutert. Dabei ist in der Fig. 4 die Stellung des Steuerkolbens 41 für die freie Verstellbarkeit der beidseits der Stellebene 57 angeordneten Reihen von Sperrelementen 58 dargestellt und in Fig. 5 die Verriegelungsstellung für eine der Reihen der Sperrelemente 58.

Wie nunmehr der Fig. 4 zu entnehmen, ist der Steuerkolben 41 am Ringfortsatz 39 des Zen- trumskolben 19 in einer durch die Anschlaganordnung 42 vorgegebenen Endposition bei der

Ausfahrbewegung gemäß - Pfeil 72 - der Kolbenanordnung 2, bedingt durch die Reibkraft zwischen dem Reibring 69 und der Innenfläche 36 des Zylindermantels 6. In dieser Stellung des Steuerkolbens 41 ist in folge eines Absatzes in der Steuerfläche 44 zwischen der inneren Oberfläche 43 des Steuerkolbens 41 ein Freiraum für die die Sperrelemente 58 umfassenden Federringelemente 63, die z.B. aus Stahldraht mit einem Durchmesser 73 gebildet ist. Durch diese Freistellungsfläche 66 ist ein Ausweichen der Federringelemente 63 möglich und die radiale Verstellung gemäß - Pfeil 74 - in abwechselnder Reihenfolge der Sperrelemente 58 je Sperrelementeanordnung 64 wodurch die Sperrfortsätze 59 die Zahnringe 53 der Zahnwelle 51 übergleiten. Durch die Distanz 60 (nicht dargestellt) zwischen den Sperrfortsätzen 59 in axialer Richtung mit dem 1 Vi-fachen Wert des Abstandes 52 zwischen den Zahnringen 53 ist der abwechselnde Eingriff in die Vertiefungen 55 der Zahnwelle 51 gesichert. Die Federringelemente 63 vollführen bei dem wechselweisen Spiel der in Achsrichtung versetzt angeordneten Sperrelementeanordnungen 64 eine Pendelbewegung im bezug auf die Stellebene 57 aus und stützt sich wechselweise auf einander zugewandten Ringfasen 75 der Sperrelemente 58 ab. Je Sperrelementeanordnung 64 ist zumindest eine die Sperrelemente 58 in Nuten einer äußeren Umfangsfläche umfassende, endlose Wurmfeder 62 oder ein federelastischer Ring , z.B. O-Ring, zur Ausübung einer Vorspannung in Richtung der Längsmittelachse 10 vorgesehen.

In der Fig. 5 ist nun die Verriegelungsstellung gezeigt, die bei einem unbeabsichtigten, even- tuell bedingt durch einen Druckverlust im Druckraum erfolgendem Einfahren gemäß - Pfeil

76 - eintritt. Durch eine Verstellung gemäß des Steuerkolbens 41, bedingt durch die Reibkraft des Reibringes 69 des Steuerkolbens 41 an der Zylinderwand befindet sich die Steuerfläche 44 des Steuerkolbens 41 in einer Position über den Federringelementen 63 und verhindert deren Ausweichen und verriegelt somit das mit der Zahnwelle 51 in Eingriff stehende Sperr- element 58.

Die Entriegelung erfolgt selbsttätig nach Wiederherstellung der entsprechenden Druckverhältnisse in den Druckräumen 4, 5, wodurch der Peripheriekolben 20 in Richtung des Steuerkolbens 41 gedrückt wird und dieses in die Endanschlagposition der Anschlaganordnung 42 ge- drückt wird und über den Federringelementen 63 wieder die Freistellungsfläche 66 gegeben ist.

Zu erwähnen ist noch, daß ein Verstellweg der Sperrelemente 58 zur Überwindung der Zahnringe 53 zumindest eine Höhe 77 der Zahnringe 53 zu entsprechen hat. Ein Innendurchmesser 78 im Bereich der Steuerfläche 44 des Steuerkolbens 41 entspricht in etwa dem Innendurchmesser 49 der Rastenstange 47 zuzüglich einer zweifachen Breite 79 der Sperrelemente 58 zuzüglich etwa dem l,5fachen Durchmesser 73 des Federringelementes 63.

In der Fig. 6 ist nunmehr eine andere Ausführung des Hydraulikzylinders 1 gezeigt mit einer umgekehrten Wirkrichtung der Verriegelungsvorrichtung 45. D.h. gegenüber den in den vorhergehenden Fig. beschriebenen, für die Ausübung einer Druckkraft ausgelegten Hydraulikzylinder 1, handelt es sich bei der in Fig. 6 gezeigten Ausbildung der Verriegelungsvorrichtung 45 um einen, zur Ausübung einer Zugbelastung ausgelegten Hydraulikzylinder 1. Dabei ist die Verriegelungsvorrichtung 45 zum Sperren einer unbeabsichtigten Ausfahrbewegung gemäß - Pfeil 80 - der Kolbenanordnung 2 ausgelegt. Die Gesamtheit der Kolbenanordnung 2 und der Verriegelungsvorrichtung 45 besteht, wie bereits in den vorhergehenden Fig. beschrieben, aus der Zahnwelle 51, Kolbenstange 8 mit der Kolbenanordnung 2, bestehend aus dem Zentrumskolben 19 und dem diesen umgebenden Peripheriekolben 20 sowie dem hülsenförmigen Steuerkolben 41 und den im Zentrumskolben 19 in den Ausnehmungen 56 angeord- neten Sperrelementeanordnungen 64.

Das Wirkprinzip ist insofern umgekehrt, als bei einer plötzlichen, unbeabsichtigten und ungesteuerten Ausfahrbewegung gemäß - Pfeil 80 - der Steuerkolben 41 in Folge der durch den Reibring 69 verursachten Reibkraft an der Innenfläche 36 des Zylindermantels 6 in Richtung des Zylinderbodens 7 relativ am Zentrumskolben 19 bzw. dem Ringfortsatz 39 zurückbleibt, gemäß - Pfeil 81 -, und damit die Steuerfläche 44 über den Bereich der Federringelemente 63 gelangt und ein Ausweichen und damit eine radiale Verstellung der Sperrelementeanordnung 64 mit dem in Eingriff mit der Zahnwelle 51 befindlichen Sperrelementen 58 verhindert wird.

Zur Freigabe der Verriegelung besteht zwischen dem Peripheriekolben 20 und dem Steuerkolben 41 eine auf Übertragung einer Zugkraft ausgebildeten Mitnehmervorrichtung 82, wobei nach Einjustierung der entsprechenden Druckverhältnisse in den Druckräumen 4, 5, durch die in Achsrichtung relative Verstellung des Peripheriekolbens 20 am Zentrumskolben 19, der Steuerkolben 41 entgegen der ursprünglichen Verstellung gemäß - Pfeil 81 - bewegt wird und eine ringförmige Ausnehmung 83 in der Steuerfläche 44 in den Bereich des Federringes

63 gelangt und damit die radiale Verstellung der Sperrelemente 58 möglich wird was die Entriegelung bewirkt.

In den Fig. 7 und 8 ist nun noch eine vereinfachte Ausbildung des Hydraulikzylinders 1 ge- zeigt. Gemäß dieser ist in der Kolbenanordnung 2 bzw. in der Ausnehmung 56 des Ringfortsatzes 39 nur ein Sperrelement 58 vorgesehen das mit der Rastenstange 47 bei einer erfolgenden Verriegelung zusammenwirkt. Die weiteren Details sind analog zu den Ausbildung wie bereits in den Fig. 4 bis 6 beschrieben allerdings mit Beschränkung auf ein Sperrelement 58 wobei die Funktionsweise der radialen Verstellbarkeit und der Verriegelung mit den bereits in diesen Figuren beschriebenen Bauteilen in gleicher Weise bestehen bleibt.

Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, daß zum besseren Verständnis des Aufbaus des Hydraulikzylinders dieser bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3; 4, 5; 6; 7, 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfmdungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n

Hydraulikzylinder 41 Steuerkolben Kolbenanordnung 42 Anschlaganordnung Druckmedium 43 Oberfläche Druckraum 44 Steuerfläche Druckraum 45 Verriegelungsvorrichtung Zylindermantel 46 Bohrung Zylinderboden 47 Rastenstange Kolbenstange 48 Innendurchmesser Zylinderendadapter 49 Innendurchmesser Längsmittelachse 50 Außendurchmesser Stirnfläche 51 Zahnwelle Schwenklageransatz 52 Abstand Schwenklagerung 53 Zahnring Bohrung 54 Innendurchmesser Lager 55 Vertiefung Lagerbolzen 56 Ausnehmung Anschlußmittel 57 Stellebene Leitungsrohr 58 Sperrelement Zentrumskolben 59 Sperrfortsatz Peripheriekolben 60 Distanz Anschlaganordnung 61 Nut Vertiefung 62 Wurmfeder Spannring 63 Federringelement Ausnehmung 64 Sperrelementanordnung Schulterfläche 65 Ringfasen Wulst 66 Freistellungsfläche Länge 67 Pfeil Anschlagfläche 68 Nut Außendurchmesser 69 Reibring Wanddicke 70 Anschlagflächen Fortsatz 71 Anschlagflächen Innendurchmesser 72 Pfeil Außendurchmesser 73 Durchmesser Nut 74 Ringfase Dichtungsringe 75 Pfeil Innenfläche 76 Pfeil Oberfläche 77 Höhe Gleitring 78 Innendurchmesser Ringfortsatz 79 Breite Außendurchmesser 80 Pfeil

81 Pfeil

82 Mitnelimervorrichtung

83 Ausnehmung

Claims

P a t e n t a n s r ü c h e

1. Hydraulikzylinder mit einem in einem Druckzylinder verschiebbar gelagerten, beid- seits mit einem Druckmedium beaufschlagbaren, mit einer einen Zylinderadapter durchragen- den bereichsweise rohrförmigen Kolbenstange bewegungsverbundenen Kolbenanordnung und mit einer Verriegelungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (2) in einer axial verlaufenden Bohrung von einer mit einem Zylinderboden (7) bewegungsfest verbundenen Rastenstange (47) durchragt ist und in einer Ausnehmung (56) der Kolbenanordnung (2) zumindest ein Sperrelement (58) in radialer Richtung zwischen einer Eingriff sstel- lung mit der Rastenstange (47) und einer Freigabestellung verstellbar angeordnet ist.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Umfang der Kolbenanordnung (2) verteilt mehrere Ausnehmungen (56) mit je zwei in axialer Richtung versetzt angeordneten Sperrelementen (58) vorgesehen sind.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung (2) durch einen Zentrumskolben (19) mit einem dem Zylinderboden (7) zugewandten Ringfortsatz (39) mit einem darauf in axialer Richtung verschiebbar gelagerten Steuerkolben (41) und einem auf dem Zentrumskolben (19) in axialer Richtung verschiebbar gelagert angeordneten Peripheriekolben (20) gebildet ist.

4. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (56) eine Führungsanordnung in zu einer Längsmittelachse (10) des Hydrauhkzylinders (1) senkrechter Richtung für das Sperrelement (58) ausbildet und im Ringfortsatz (39) des Zentrumskolben (19) angeordnet ist.

5. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (41) mit einer, dem Sperrelement (58) zugewandten inneren Oberfläche (43) eine Steuerfläche (44) für die Verriegelbarkeit des Sperr- elements (58) ausbildet.

6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Umfang des Ringfortsatzes (39) verteilt in einer senkrecht zu der Längsmittelachse (10) des HydrauükzyHnders (1) verlaufenden Stellebene (57) aneinanderliegend je drei der Sperrele- mente (58) angeordnet sind.

7. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zentrumswinkel zwischen einer Stellrichtung der Sperrelemente (58) 120° beträgt.

8. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastenstange (47) in Form einer Zahnwelle (51) ausgebildet ist, mit in Richtung der Längserstreckung in senkrecht zur Längsmittelachse (10) in einem Abstand (52) beabstandeten Ebenen ringförmige umlaufend angeordneten, wulstförmigen Zahnringen (53) mit etwa trapezförmigen Querschnitt.

9. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zahnringen (53) eine nutför ig umlaufende Vertiefung (55) angeordnet ist.

10. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (58) in einem der Rastenstange (47) zugewandten Endbereich mit in die Vertiefung (55) in Eingriff bringbare Sperrfortsätzen (59) versehen sind.

11. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (58) mittels einer Federanordnung in zur Längsmittelachse (10) senkrechter Richtung vorgespannt sind.

12. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Federanordnung durch die Sperrelemente (58) umfassende endlose Wurmfedern (62) gebildet ist die in Nuten in von der Längsmittelachse (10) abgewandten Stirnflächen der Sperrelemente (58) kreisförmig verlaufend angeordnet sind.

13. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß eine in Richtung der Längsmittelachse (10) gemessene Distanz

(60) zwischen den Sperrfortsätzen (59) der benachbarten Sperrelemente (58) in etwa dem 1,5-fachen Betrag des Abstandes (52) der Zahnringe (53) beträgt.

14. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung zwischen dem Peripheriekolben (20) und dem Zylindermantel (6) und zwischen dem Zentrumskolben (19) zur druckdichten Abdichtung von beidseits der Kolbenanordnung (2) ausgebildeten Druckräumen (4,5) angeordnet sind.

15. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentrumskolben (19) und dem Peripheriekolben (20) eine, die Axial Verschiebung begrenzende Anschlaganordnung (21) vorgesehen ist.

16. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Anschlaganordnung (21) zur Übertragung der Druckkräfte des

Hydraulikzylinders (1) ausgebildet ist.

17. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentrumskolben (19) und dem hülsenförmigen Steuerkolben (41) eine die Axialverschiebung begrenzende Anschlaganordnung (42) vorgesehen ist.

18. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in umlaufenden Nuten in äußeren Umfangflächen des Peripherie- kolbens (20) und des Steuerkolbens (41) mit einer inneren Innenfläche (36) zusammenwirkende Gleitringe (38) angeordnet sind.

19. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer umlaufenden Nut in der äußeren Umfangsfläche des Steu- erkolbens (41) zumindest ein mit der inneren Innenfläche (36) zusammenwirkender Reibring

(69) angeordnet ist.

20. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Längsmittelachse (10) aneinanderliegenden Sperrelemente (58) umfangsseitig von einem gemeinsamen Federringelement (63) bereichsweise umfaßt sind.

21. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federringelement (63) mit der Steuerfläche (44) des Steuer- kolbens (41) eine Blockiervorrichtung für die radiale Verstellbarkeit des Sperrelementes (58) ausbildet.

22. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (58) an einander zugewandten, äußeren Um- fangskanten mit Ringfasen (74) für das Federringelement (63) versehen sind.

23. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstell weg der Sperrelemente (58) einer Höhe (77) der Zahnringe (53) der Zahnwelle (51) entspricht.

24. Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser (78) der Steuerfläche (44) des Steuerkolbens (41) etwa gleich einem Innendurchmesser (54) der Zahnwelle (51) zuzüglich der 2- fachen Breite (79) der Sperrelemente (58) zuzüglich etwa dem 1 -fachen Durchmesser (73) des Federringelementes (63) entspricht.