DE1576139C - Doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit drei Kammern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen doppelt wirkenden Gegenstandes der Erfindung dar. In der Zeichnung

Hydraulikzylinder mit drei Kammern, dessen in der zeigt schematisch in axialem Längsschnitt und ver-

Mittelkammer geführter Arbeitskolben ohne Ver- einfacht

wendung von Rückholfedern durch kraftschlüssige F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylin-

Anlage an zwei symmetrisch zu ihm in je einer 5 der mit seinem Arbeitskolben in Mittelstellung,

Außenkammer geführten Schleppkolben mit größe- Fig. 2 den Hydraulikzylinder nach Fig. Γ bei

rem Durchmesser in zwei Endlagen und eine Mittel- linker Endstellung seines Arbeitskolbens und

lage einstellbar ist, in der sich die Schleppkolben Fig. 3 den Hydraulikzylinder nach Fig. 1 bei

seitlich gegen die Stirnränder der Mittelkammerboh- rechter Endstellung seines Arbeitskolbens,

rung anlegen... ¹⁰ Der Hydraulikzylinder 7 weist eine Mittelkam-

Aus der deutschen Patentschrift 301531 ist ein mer8 auf, in der der Arbeitskojben 1 gleiten kann, solcher Hydraulikzylinder mit drei Kammern, des- und zwei Außenkammern 9. und 10, die einen größesen in! der Mittelkammer geführter Arbeitskolben ren Durchmesser besitzen. Im dargestellten Beispiel in drei feste Stellungen gefahren und in diesen Stel- ist der Arbeitskolben 1 genau so lang wie die Mittellungen gehalten werden kann, bekannt. Alle drei 15 kammer 8 und trägt zwei axiale Kolbenstangen 4a, Kolben sind einzeln und unabhängig voneinander in 46, die durch die Zylinderdeckel hindurchgeführt herkömmlicher Weise an ihren Kammerwänden ge- werden und seine Bewegung auf das zu betätigende führt und gedichtet. Um den Arbeitskolben steuern Organ übertragen.

zu können, bedarf es besonderer Zuleitungen zum Zwei Schleppkolben 2 und 3 gleiten in den Außen-

Arbeitszylinder. . 20 kammern 9, 10. Die Schleppkolben können außer-

Nun ist es bekannt, daß bei Verwendung solcher dem leicht auf den Kolbenstangen 4 a, Ab gleiten, Hydraulikzylinder als Steuerzylinder oder Stell- da zwischen den Bohrungen der Schleppkolben 2, 3 motoren an Werkzeugmaschinen, Arbeits- oder und den Kolbenstangen 4 a, 4 b Ringspalte bestehen, Schwerlastfahrzeugen die Störanfälligkeit und der die Drosselkanäle 5, 6 bilden, über die die Druck-Wartungsaufwand mit der Zahl der zugehörigen Lei- 35 flüssigkeit auf den Arbeitskolben 1 einwirkt,
tungen mit Krümmern, Anschlüssen u. dgl. erheblich Wenn die Stellung des Arbeitskolbens dies gewächst. Dabei kommt noch das innere Dichtungs- . stattet, können sich die Schleppkolben 2 und 3 leicht problem hinzu, da mindestens ein Schleppkolben zwischen dem entsprechenden Zylinderdeckel und gedichtet auf der Kolbenstange gleiten muß, so daß dem Anschlag bewegen, der durch die Ringschulter an die Herstelltoleranzen hohe Anforderungen ge- 30 gebildet wird, mit der die entsprechende Außenkamstellt werden müssen. mer 9 oder 10 des Zylinders 7 in seine Mittelkam-

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese ' mer 8 übergeht.

Schwierigkeit durch eine grundsätzliche Verein- Die Außenkammern werden durch eine Steuerung

fachung zu beheben, und zwar geschieht dies in der wahlweise miteinander verbunden. Diese ist schema-

Weise, daß die Außenkammern mit der Mittelkam- 35 tisch dargestellt durch einen Fünfwegehahn 54, ver-

mer. lediglich über Drosselkanäle in den Schlepp- bunden mit einer durch das Rechteck 52 angedeute-

kolben in Verbindung stehen, ten Hydraulikpumpe/ und mit einer durch einen

Diese Ausführung unterscheidet sich grundsätzlich Behälter 53 angedeuteten Zone niedrigeren Drucks, von einer anderen, bekannten Ausführung, bei der " Der Fünfwegehahn 54 ist an die Außenkammern des die Drosselkanäle im Arbeitskolben liegen und die 40 Zylinders über die Leitungen 47 und 48 angbschlosbeiden Außenkammern miteinander in Verbindung _; sen, die an den Anschlüssen 45 und 46 enden. Wei·* bringen (deutsche : Patentschrift 1002202). Diese terhin ist er mit der Hydraulikpumpe über eine Lei-Drossclkanäle steuern nicht, den Arbeitskolben, son- tung 49 und mit dem Behälter über die Leitungen 50 dem dienen lediglich zur Rückmeldung, wenn dieser und 51 verbunden.. Die Erfahrung zeigt, daß man seine Endstellung nicht erreicht. Bei der Erfindung 45 mitunter auf Dichtringe für den Kolben 1 und die dagegen wird der Arbeitskolben über die Drossel- Schleppkolben 2 und 3 verzichten kann,
kanüle in den Schleppkolben beaufschlagt. Passungs- Der in F i g. 1 bis 3 dargestellte Hydraulikzylinder Schwierigkeiten können nicht mehr auftreten, da die arbeitet als Druckmittelstellmotor wie folgt: .
Schleppkolben gegenüber der oder den Kolbenstan- In der in Fig. 1 dargestellten Stellung verbindet gen des Arbeitskolbens nicht dichten müssen, son- 50 der Fünfwegehahn 54 die Hydraulikpumpe 52 gleichdern Ringspalte bilden können, die im Hydraulik- zeitig mit den beiden Außenkammern 9 und 10 mitkreis parallel zu den Drosselkanälcn liegen. . tels der Leitungen 49, 47 und. 48 und der Anschlüsse

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder hat eine 45 und 46. Die drei Kolben 1, 2, 3 werden in der

extrem kurze, aber kontrollierte Ansprechzeit, und mittleren, in Fig. 1 dargestellten Stellung gehalten,

zwar durch geeignete Querschnitlswahl der Drossel- 55 und zwar durch den von beiden Seiten auf diese kanüle, die die Flüssigkeit durchströmt, um auf den ,Kolbeneinheit wirkenden Hydraulikdruck. Wenn eine

Arbeitskolben zu wirken, unter Berücksichtigung des beliebige äußere Kraft über, die Kolbenstange Ab

Fliissigkeitsdrücks, der wirksamen Kolbenllächen (oder 4a) den Arbeitskolben 1 beispielsweise nach

und des Arbeitskolbenweges. Er arbeitet sehr ge- rechts zu verschieben versucht, so versuchen die

schmeidig und ohne Stoßwirkungen bzw. Zwängun- 60 Kolben 1 und 3 sich wie eine Einheit nach rechts zu

gen bei einer Blockierung. schieben, während der Schleppkolben 2 durch seinen

Indem, man dem Arbeitskolben eine Länge gibt, Ringanschlag an der linken Stirnseite der Mitteldie genau gleich dem Abstand der inneren Anschläge kammer 8 zurückgehalten wird. Der in der Außender Schleppkolben ist, kann man ihn mit großer kammer 9 herrschende Flüssigkeitsdruck wirkt durch Stabilität und außerordentlich genau in einer Neu- 65 den Drosselkanal 5 des Schleppkolbens 2 hindurch tralstellung (z.B. in der Mitte zwischen den lind- auf die (in Fig. 1) linke Ringiläclie des Arbeitskolstellungen) halten. bens 1, während der in der Außenkaniiner 10 herr-

Die Zeichnung stellt ein Ausiiihrungsbeispiel des sehende Druck auf die volle Ringlläche des Schlepp-

kolbens 3 wirkt. Da diese Fläche größer als die linke Ringfläche des Arbeitskolbens 1 ist, werden die Kolben in die in F i g. 1 dargestellte Mittelstellung zurückgebracht. Das gleiche gilt für die Verschiebung nach links durch eine äußere Kraft.

Wenn man den Hahn 54 aus der Stellung in Fig. 1 in die Stellung in Fig. 2 bringt, so wird die Außenkammer 10 mittels der Leitung 49, des Hahns 54, der Leitung 48 und des Anschlusses 46 unter Druck gehalten, während die Außenkammer 9 mit der durch den Behälter angedeuteten Niederdruckzone über Anschluß 45, Leitung 47, Hahn 54 und Leitung 51 verbunden wird. Der Strömungsquerschnitt dieses Entlastungskreises ist so groß wie möglich gewählt, um den Verschiebewiderstand des Arbeitskolbens unter der Wirkung des Hydraulikdrucks zu vermindern. Durch den Drosselkanal 6 hindurch wirkt der Hydraulikdruck auf die rechte Ringfläche des Arbeitskolbens 1, der sich unter Mitnahme des Schleppkolbens 2 nach links schiebt, bis ' dieser gegen den linken Zylinderdeckel anschlägt. Solange der Hahn 54 in der Stellung in F i g. 2 bleibt, bleibt der Arbeitskolben in seiner linken, in dieser Figur dargestellten Endstellung.

Wenn man schließlich den Hahn 54 aus der Stellung in F i g. 1 in die Stellung in F i g. 3 bringt, ist die Funktionsweise ebenso wie gerade beschrieben, wobei der Arbeitskolben in seine rechte, in F i g. 3 dargestellte Endstellung gebracht und in dieser gehalten wird.

Wenn man umgekehrt den Hahn 54 aus ■ einer Stellung gemäß Fig. 2 oder 3 in die Stellung in Fig. 1 zurückbringt, wirkt der hydraulische Druck in-den beiden Außenkammern und führt die.Kolben in die in Fig. 1 dargestellte Mittelstellung und hält sie in dieser Stellung, wie es weiter oben beschrieben wurde.

Durch Drehen des Hahns 54 in eine mittlere Stellung wird der Arbeitskolben 1 in jeder beliebigen seiner drei Stellungen blockiert, und zwar durch Einschluß einer Flüssigkeitssäule im Hydraulikzylinder und in den Leitungen 47 und/oder 48 auf der einen Seite und/oder auf der anderen Seite des Arbeitskolbens 1. Selbstverständlich wären in diesem Fall Sicherheitsvorrichtungen vorzusehen, um der eventuellen thermischen Ausdehnung des Öls Rechnung zu tragen, aber diese Möglichkeit läßt die Stabilität deutlich werden, mit der der Kolben 1 in seinen drei Stellungen gehalten werden kann. Besonders die Stabilität in Mittelstellung ist wertvoll, zumal wenn der Hydraulikzylinder ein Organ betätigen soll, das von zwei Seiten in eine neutrale Stellung gebracht werden kann, deren Stabilität besonders wichtig ist.

Die in Fig. 1 bis 3 durch den Fünfwegehahn 54 dargestellte Steuervorrichtung kann auf jede gewünschte Weise ausgeführt werden, z. B. auch durch zwei voneinander unabhängige Schieber, die in einem gemeinsamen Zylinder gleiten.

ίο Der erfindungsgemäße doppelt wirkende Hydraulikzylinder hat eine sehr kurze Ansprechzeit seines Arbeitskolbens. So konnte man z. B. eine Ansprechzeit von 6 ms für die Bewegung des Kolbens von der Neutralstellung in eine Endstellung oder umgekehrt erreichen bei einem ausgeführten Hydraulikzylinder mit einer Ringfläche des Arbeitskolbens yon I cm², einer vollen Ringfläche der beiden 'Schleppkolben von 2 cm², einem Öldruck von 100 kp/cm², einer Bohrungsfläche jedes Schleppkolbens in der Größen-Ordnung von 25 mm² und bei einem Weg des Arbeitskolbens nach links oder nach rechts von 3 mm. Selbstverständlich handelt es sich hierbei um die Ansprechzeit des hydraulischen Teils, zu der man die Ansprechzeit der Steuerung hinzufügen muß, die

as bei Einsatz von Elektromagneten in der gleichen Größenordnung liegt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit drei Kammern, dessen in der Mittelkammer geführter Arbeitskolben ohne Verwendung von Rückholfedern durch kraftschlüssige Anlage an zwei symmetrisch zu ihm in je einer Außenkammer geführten Schleppkolben mit größerem Durchmesser in zwei Endlagen und eine Mittellage einstellbar ist, in der sich die Schleppkolben seitlich gegen die Stirnränder der Mittclkammerbohrung anlegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammern (9, 10) mit

der Mittelkammer lediglich über Drosselkanäle (5, 6) in den Schleppkolben (2, 3) in Verbindung stehen. .·,.-.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Arbeitskolbens (1) genau der Länge der Mittelkammer (8) entspricht und daß der Arbeitskolben in zwei Endstellungen fahren kann, in deren jeder er einen der Schleppkolben (2 oder 3) gegen den angrenzenden Zylinderdeckel preßt. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen