KOLBEN-ZYLINDEREINHEIT MIT STELLRING

Abstract

 Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder (1) und einem in einer Hubkammer des Zylinders (1) geführten Hubkolben (2), der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushubrichtung (R) axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben (2) oder an einer mit dem Hubkolben (2) verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring (5) befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder (1) festgelegten Anschlagfläche (18) bringbar ist. Hierbei wird vorgeschlagen, dass auf der der Aushubrichtung (R) abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben (10) vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtung (R) verstellbar ist und mit dem Hubkolben (2) über Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung (R) orientierte Verstellweg des Anhebekolbens (10) durch einen Anschlag (19) begrenzt ist. Mithilfe des Anhebekolbens (10) kann ein Anheben des Hubkolbens (2) und somit des Stellrings (5) bewirkt werden, um den Reibschluss zwischen dem Stellring (5) und dem Zylinder (1) zu lösen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder und einem in einer Hubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushubrichtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche bringbar ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Kolben-Zylindereinheiten der genannten Art wurden etwa in der CN 202201677 U beschrieben und werden insbesondere zum Heben schwerer Lasten verwendet. Hierzu wird der Hubkolben mithilfe eines Druckmittels, beispielsweise einem Hydrauliköl, in eine Aushubrichtung bewegt. Zumeist muss die Kolben-Zylindereinheit für längere Zeit unter hoher Belastung in einer ausgeschobenen Stellung verweilen. Hierbei kann ein plötzlicher Druckmittelabfall etwa in Folge eines Bruches des Druckmittelkreises zu einer unerwünschten und raschen Rückstellung des Kolbens führen, die in der Praxis hohe Verletzungsgefahr und Sachschäden verursachen kann. Daher ist ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring vorgesehen, der am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange befestigt ist. Der Stellring kann etwa als Stellmutter ausgeführt sein, die auf ein Außengewinde des Kolbens oder der Kolbenstange aufgeschraubt wird. Der Stellring wird dabei im Zuge einer Aushubbewegung mit dem Kolben oder der Kolbenstange mitgeführt und kann in ausgeschobener Stellung der Kolben-Zylindereinheit so verdreht und somit axial verstellt werden, dass er in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche gebracht wird. Falls der Druckmittelkreis und somit der in Aushubrichtung entgegen der äußeren Belastung wirkende Druck versagt, unterbindet der an der Anschlagfläche des Zylinders anliegende Stellring eine rückstellende Bewegung des Kolbens. Weitere Hubeinrichtungen wurden in der GB 874404 A, US 4449734 A, FR 2857000 A1, JP S6430906 A und der FR 2457402 A1 beschrieben.

[0003] Sobald der Kolben der Kolben-Zylindereinheit wieder rückgestellt werden soll, muss der Stellring wieder gelöst und in einen ausreichenden axialen Abstand zur Anschlagfläche des Zylinders gebracht werden, um eine gänzliche Rückstellung des Kolbens zu ermöglichen. Insbesondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kann das Lösen des Stellrings aufgrund des Reibschlusses mit der Anlagefläche aber mitunter nur schwer möglich sein.

[0004] Es ist daher das Ziel der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit das Lösen des Stellrings bei erwünschter Rückstellung des Kolbens zu erleichtern.

[0005] Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder und einem in einer Hubkammer des Zylinders geführten Hubkolben, der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushubrichtung axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben oder an einer mit dem Hubkolben verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder festgelegten Anschlagfläche bringbar ist. Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, dass auf der der Aushubrichtung abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtung verstellbar ist und mit dem Hubkolben über Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung orientierte Verstellweg des Anhebekolbens durch einen Anschlag begrenzt ist. Der Anhebekolben kann in Aushubrichtung bewegt werden, wobei er mit dem Hubkolben über Druckübertragungsmittel verbunden ist. Eine Druckbeaufschlagung des Anhebekolbens überträgt sich somit auf den Hubkolben, sodass eine Bewegung des Anhebekolbens in Aushubrichtung auch den Hubkolben in Aushubrichtung bewegt. Falls der Stellring vor der Betätigung des Anhebekolbens in Anlage mit der Anschlagfläche stand, wird er somit von der Anschlagfläche abgehoben. Auf diese Weise wird auch der Reibschluss zur Anschlagfläche gelöst und der Stellring lässt sich leicht bewegen. Allerdings ist für ein Lösen des Reibschlusses lediglich ein geringfügiger Verstellweg des Anhebekolbens erforderlich. Daher wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass der in Aushubrichtung orientierte Verstellweg des Anhebekolbens durch einen Anschlag begrenzt ist. Diese Begrenzung durch einen Anschlag vereinfacht einerseits die Ansteuerung des Anhebekolbens und vermeidet andererseits zuverlässig zu große Verschiebungen des Hubkolbens.

[0006] Vorzugsweise handelt es sich bei dem Druckübertragungsmittel um das in der Hubkammer befindliche Druckmittel für den Hubkolben selbst, das den Hubkolben in die Aushubrichtung bewegt. Der Anhebekolben liegt somit nicht direkt am Hubkolben an, sondern beaufschlagt das Druckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund der Inkompressibilität der üblicherweise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf den Hubkolben überträgt. Diese Vorgangsweise ist nicht nur baulich einfach umzusetzen, sondern hat auch den Vorteil, dass ein Anheben des Hubkolbens und somit des Stellrings mithilfe des Anhebekolbens in jeder Stellung des Hubkolbens bewirkt werden kann.

[0007] Der Anhebekolben ist vorzugsweise in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnahmeraum geführt, wobei der Anschlag durch einen stufenförmigen Übergang zwischen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird. Ein solcher stufenförmiger Übergang wird etwa erreicht, indem die Abmessungen des Aufnahmeraumes jene der Hubkammer zumindest abschnittsweise überragen. Der im Aufnahmeraum in dichter Anlage geführte Anhebekolben stößt somit im Zuge seines in Aushubrichtung orientierten Verstellweges am Anschlag an und wird somit in seinem Verstellweg begrenzt.

[0008] Vorzugsweise weist der Aufnahmeraum eine zylindrische Innenwandung auf und ist koaxial zur Hubkammer ausgeführt, wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung den inneren Durchmesser der Hubkammer überragt. Somit ergibt sich eine konzentrisch zum Anhebekolben verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich von der Hubkammer zum Aufnahmeraum, die den Anschlag für den Anhebekolben bildet. Ferner ist der Anhebekolben vorzugsweise koaxial zum Hubkolben angeordnet, wobei der Durchmesser des Anhebekolbens größer ist als jener des Hubkolbens.

[0009] Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sowie zur Vereinfachung der Ansteuerung von Hubkolben und Anhebekolben wird außerdem vorgeschlagen, dass für den Hubkolben ein erster Druckmittelkreis vorgesehen ist und für den Anhebekolben ein zweiter, vom ersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis.

[0010] Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen hierbei die

Fig. 1 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 3 gezeigten Schnittebene A für eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B für die Kolben-Zylindereinheit gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Aufriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 1, und die

Fig. 4 einen Grundriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 2.

[0011] Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit mit einem Zylinder 1 und einem in einer Hubkammer des Zylinders 1 geführten Hubkolben 2 zeigt. Der Hubkolben 2 kann durch ein Druckmittel, beispielsweise ein Hydrauliköl, in eine Aushubrichtung R bewegt werden, die in der Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet ist. Der Zylinder 1 ist auf seiner der Aushubrichtung R abgewandten Seite mit einem Kolbenboden 3 verschlossen.

[0012] Das Druckmittel für den Hubkolben 2 kann über einen ersten Anschluss 11 der Hubkammer zugeführt werden, der am Zylinder 1 angeordnet ist und Teil eines ersten Druckmittelkreises ist. Der Hubkolben 2 wird während der Aushubbewegung einerseits von der inneren Wand der Hubkammer geführt und andererseits von einer zentral angeordneten Kolbenführung 4, die in eine zentrale Sackbohrung des Hubkolbens 2 eingesetzt ist und an der sich der Hubkolben 2 über einen ersten Dichtring 15 sowie ein Endstück 16 der Kolbenführung 4 gleitend abstützt. Zwischen dem Hubkolben 2 und der Kolbenführung 4 ist ein ringförmiger Freiraum 9 ausgebildet, der sich in axialer Richtung zwischen dem ersten Dichtring 15 des Hubkolbens 2 und dem Endstück 16 der Kolbenführung 4 erstreckt.

[0013] Die Zufuhr des Druckmittels über den ersten Anschluss 11 bewirkt eine Aushubbewegung des Hubkolbens 2 in die Aushubrichtung R. Dabei wird ein Stellring 5 mit bewegt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel am Hubkolben 2 befestigt ist. Der Stellring 5 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als Stellmutter ausgeführt, die am Hubkolben 2 aufgeschraubt ist. Hierfür ist am Hubkolben 2 ein Außengewinde vorgesehen, das etwa als Trapezgewinde ausgeführt sein kann um die Führung des Hubkolbens 2 innerhalb der Hubkammer zu verbessern. Ferner wird eine Druckkalotte 6 mit bewegt, auf der die zu bewegende Last ruht. Die Druckkalotte 6 ist über eine Schraube 7 am Hubkolben 2 befestigt, wobei der Kopf der Schraube 7 federnd gelagert ist. Dadurch wird ein geringfügiges Verschwenken der Druckkalotte 6 innerhalb der konkaven Aufnahme am Hubkolben 2 ermöglicht und die Lagerung der Last auf der Druckkalotte 6 verbessert. Zur absichernden Begrenzung der Aushubbewegung weist der Zylinder 1 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 ferner einen Überhubbegrenzungsanschluss 8 auf.

[0014] Eine rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2 wird in der Regel bereits durch Reduktion des durch den ersten Druckmittelkreis ausgeübten Drucks eingeleitet, da die rückstellende Bewegung zumeist unter Belastung des Hubkolbens 2 erfolgt. Bei einer rückstellenden Bewegung ohne axiale Belastung des Hubkolbens 2 oder bei nur geringer Belastung könnte der Reibschluss zwischen dem Hubkolben 2 und der inneren Wand der Hubkammer eine Rückstellung des Hubkolbens 2 erschweren oder sogar unterbinden. Daher ist im gezeigten Ausführungsbeispiel auch ein rückstellender Druckmittelkreis vorgesehen, bei dem über einen am Kolbenboden 3 angeordneten zweiten Anschluss 12 Druckmittel über einen innerhalb der Kolbenführung 4 verlaufenden Druckmittelkanal 14 dem ringförmigen Freiraum 9 zwischen Hubkolben 2 und der Kolbenführung 4 zugeführt wird. Über das Druckmittel des rückstellenden Druckmittelkreises kann der erste Dichtring 15 mit Druck beaufschlagt werden, sodass auf den Hubkolben 2 eine rückstellende Kraft entgegen der Aushubrichtung R ausgeübt wird. Da sich bei einer Aushubbewegung des Hubkolbens 2 ein zunehmender Abschnitt der zentralen Sackbohrung des Hubkolbens 2 oberhalb des Endstückes 16 befindet und bei einer rückstellenden Bewegung des Hubkolbens 2 sich dieser Abschnitt wieder verkürzt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Belüftungskanal 17 vorgesehen, um einen Druckausgleich in den oberhalb des Endstückes 16 befindlichen Abschnitten der zentralen Sackbohrung zu ermöglichen.

[0015] Wie bereits erwähnt wurde, wird der Stellring 5 im Zuge einer Aushubbewegung mit dem Hubkolben 2 mitgeführt und entfernt sich dadurch zunehmend vom Zylinder 1. In ausgeschobener Stellung der Kolben-Zylindereinheit kann der Stellring 5 aber axial so verstellt werden, dass er wieder in Anlage mit einer am Zylinder 1 festgelegten Anschlagfläche 18 gebracht wird, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch eine kreisringförmige Stirnfläche des Zylinders 1 gebildet wird. Ist der Stellring 5 als Stellmutter ausgeführt, so kann diese axiale Stellbewegung durch Verdrehen der Stellmutter erfolgen, bis die Stellmutter an der Anschlagfläche 18 anliegt. Falls der Druckmittelkreis und somit der in Aushubrichtung R entgegen der äußeren Belastung wirkende Druck versagt, unterbindet der an der Anschlagfläche 18 des Zylinders 1 anliegende Stellring 5 eine rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2.

[0016] Sobald der Hubkolben 2 der Kolben-Zylindereinheit wieder rückgestellt werden soll, muss der Stellring 5 wieder gelöst und in einen ausreichenden axialen Abstand zur Anschlagfläche 18 des Zylinders 1 gebracht werden, um eine gänzliche Rückstellung des Hubkolbens 2 zu ermöglichen. Insbesondere bei einer Rückstellung unter starker Belastung der Kolben-Zylindereinheit kann das Lösen des Stellrings 5 aufgrund des Reibschlusses mit der Anlagefläche 18 aber mitunter nur schwer möglich sein.

[0017] Daher ist innerhalb des Zylinders 1 auf der der Aushubrichtung R abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben 10 vorgesehen. Der Anhebekolben 10 ist in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnahmeraum geführt, der eine zylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zur Hubkammer ausgeführt ist. Der Anhebekolben 10 wird während seines Verstellweges einerseits von der zylindrischen Innenwandung des Aufnahmeraumes geführt und andererseits von der zentral angeordneten Kolbenführung 4, die eine zentrale Bohrung des Anhebekolbens 10 durchsetzt und an der sich der Anhebekolben 10 über einen zweiten Dichtring 20 gleitend abstützt.

[0018] Der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung des Aufnahmeraums für den Anhebekolben 10 überragt den inneren Durchmesser der Hubkammer. Dadurch ergibt sich eine konzentrisch zum Anhebekolben 10 verlaufende Ringschulter im Übergangsbereich von der Hubkammer zum Aufnahmeraum. Da auch der Anhebekolben 10 koaxial zum Hubkolben 2 angeordnet ist und dessen Durchmesser größer ist als jener des Hubkolbens 2, bildet diese Ringschulter einen Anschlag 19 für den Anhebekolben 10. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann ist der Verstellweg des Anhebekolbens 10 nur sehr gering und in Aushubrichtung R durch den Anschlag 19 stark begrenzt. Da der Anhebekolben 10 aber lediglich dazu dient einen Reibschluss zwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche 18 zu lösen ist bloß ein geringer Verstellweg des Anhebekolbens 10 erforderlich.

[0019] Der Anhebekolben 10 ist parallel zur Aushubrichtung R verstellbar, indem ein zweiter, vom ersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis vorgesehen ist. Hierfür ist am Kolbenboden 3 ein dritter Anschluss 13 vorgesehen, über den ein Druckmittel für den Anhebekolben 10 zugeführt werden kann. Der Anhebekolben 10 ist dabei mit dem Hubkolben 2 über Druckübertragungsmittel verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt es sich dabei um das Druckmittel selbst, das den Hubkolben 2 in die Aushubrichtung R bewegt. Der Anhebekolben 10 liegt somit nicht direkt am Hubkolben 2 an, sondern beaufschlagt das Druckmittel in der Hubkammer mit Druck, der sich aufgrund der Inkompressibilität der üblicherweise verwendeten Druckmittel unmittelbar auf den Hubkolben 2 überträgt. Dadurch kann mithilfe des Anhebekolbens 10 in jeder Stellung des Hubkolbens 2 ein Anheben des Hubkolbens 2 und somit des Stellrings 5 bewirkt werden. Das geringfügige Anheben des Hubkolbens 2 und somit des Stellrings 5 löst den Reibschluss zwischen dem Stellring 5 und der Anschlagfläche 18, sodass sich der Stellring 5 leicht axial so verstellen lässt, dass er in größere Beabstandung vom Zylinder 1 gebracht werden kann. In weiterer Folge kann die rückstellende Bewegung des Hubkolbens 2 durch Verringerung des Drucks im ersten Druckmittelkreis eingeleitet werden.

[0020] Die Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schnittebene B für die Kolben-Zylindereinheit gemäß Fig. 1, die Fig. 3 einen Aufriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 1, und die Fig. 4 einen Grundriss einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylindereinheit zur Illustration der Schnittführung gemäß Fig. 2.

[0021] Die Erfindung erleichtert somit mithilfe des zusätzlichen Anhebekolbens 10 das Lösen des Stellrings 5 bei erwünschter Rückstellung des Hubkolbens 2. Dabei ist der zusätzliche steuerungstechnische Aufwand zur Ansteuerung des Anhebekolbens 10 begrenzt, da der Verstellweg des Anhebekolbens 10 durch den Anschlag 19 auf einfache Weise konstruktiv begrenzt ist.

Bezugszeichenliste:

[0022] 

1

Zylinder

2

Hubkolben

3

Kolbenboden

4

Kolbenführung

5

Stellring

6

Druckkalotte

7

Schraube

8

Überhubbegrenzungsanschluss

9

ringförmiger Freiraum

10

Anhebekolben

11

erster Anschluss

12

zweiter Anschluss

13

dritter Anschluss

14

Druckmittelkanal

15

erster Dichtring

16

Endstück

17

Belüftungskanal

18

Anschlagfläche

19

Anschlag

20

zweiter Dichtring

Ansprüche

1. Kolben-Zylindereinheit für Hubeinrichtungen mit einem Zylinder (1) und einem in einer Hubkammer des Zylinders (1) geführten Hubkolben (2), der mithilfe eines Druckmittels in eine Aushubrichtung (R) axial verstellbar ist, wobei am Hubkolben (2) oder an einer mit dem Hubkolben (2) verbundenen Kolbenstange ein außerhalb der Hubkammer in axialer Richtung verstellbarer Stellring (5) befestigt ist, der in Anlage mit einer am Zylinder (1) festgelegten Anschlagfläche (18) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Aushubrichtung (R) abgewandten Seite der Hubkammer ein zusätzlicher Anhebekolben (10) vorgesehen ist, der parallel zur Aushubrichtung (R) verstellbar ist und mit dem Hubkolben (2) über Druckübertragungsmittel verbunden ist, wobei der in Aushubrichtung (R) orientierte Verstellweg des Anhebekolbens (10) durch einen Anschlag (19) begrenzt ist.

2. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Druckübertragungsmittel um das in der Hubkammer befindliche Druckmittel für den Hubkolben (2) handelt.

3. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhebekolben (10) in einem in axialer Richtung an die Hubkammer anschließenden Aufnahmeraum geführt ist, wobei der Anschlag (19) durch einen stufenförmigen Übergang zwischen der Hubkammer und dem Aufnahmeraum gebildet wird.

4. Kolben-Zylindereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum eine zylindrische Innenwandung aufweist und koaxial zur Hubkammer ausgeführt ist, wobei der Durchmesser der zylindrischen Innenwandung den inneren Durchmesser der Hubkammer überragt.

5. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhebekolben (10) koaxial zum Hubkolben (2) angeordnet ist, und der Durchmesser des Anhebekolbens (10) größer ist als jener des Hubkolbens (2).

6. Kolben-Zylindereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Hubkolben (2) ein erster Druckmittelkreis vorgesehen ist und für den Anhebekolben (10) ein zweiter, vom ersten Druckmittelkreis unabhängiger Druckmittelkreis.

Zeichnung