DE4128389A1

DE4128389A1 - Double acting cylinder with ring piston and central piston - with dimensioning of effective surfaces to ensure pistons can move to mid-point

Info

Publication number: DE4128389A1
Application number: DE19914128389
Authority: DE
Inventors: Roland Blanz
Original assignee: Grau GmbH
Current assignee: Grau GmbH
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-04

Abstract

The double acting actuation cylinder has the ring piston (11) or the central piston (8) formed as a stepped piston. The ring piston has a projection (25) with a stop element (23) for the central piston. The effective surfaces of the central piston and the ring piston are so dimensioned in relation to the pressures acting on them that the central piston and the ring piston are moved to a mid position under simultaneously acting pressures. USE/ADVANTAGE - Double acting cylinder with two end positions and a middle position having a relatively short axial structural length.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen doppelt wirkenden Betätigungszylinder mit zwei in den Endbereichen seines Gehäuses angeordneten und separat sowie gemeinsam beaufschlagbaren Anschlüssen, mit einem mit einer Kolbenstange versehenen Zentralkolben und mindestens einem den Zentralkolben umgebenden Ringkolben, wobei der Zentralkolben in zwei Endstellungen und eine Mittelstellung überführbar ist, dem Ringkolben ein gehäuseseitig fest angeordneter Mittenanschlag zugeordnet ist und der Zentralkolben in der Mittelstellung durch eine Anschlaganordnung von dem Ringkolben gehalten ist. Unter einem doppelt wirkenden Betätigungszylinder wird ein solcher verstanden, der auf beiden Seiten seines Zentralkolbens je einen mit einem pneumatischen oder hydraulischen Fluid betätigbaren Anschluß aufweist, dem entsprechende Steuerräume und Wirkflächen zugeordnet sind. Es geht um einen Dreistellungszylinder, also einen Betätigungszylinder, dessen Zentralkolben bei einseitiger Beaufschlagung in die eine Endstellung, bei Beaufschlagung auf der anderen Seite in die andere Endstellung und bei gleichzeitiger Beaufschlagung auf beiden Seiten in eine Mittelstellung überführbar ist.The invention relates to a double-acting Actuating cylinder with two in the end areas of his Housing arranged and separately as well as jointly pressurized connections, with one with a Piston rod provided central piston and at least one the central piston surrounding annular piston, the Central piston in two end positions and a middle position is convertible, the ring piston fixed on the housing side arranged center stop is assigned and the Central piston in the middle position by a Stop arrangement is held by the annular piston. Under a double-acting actuating cylinder becomes one understood who ever on both sides of his central piston one with a pneumatic or hydraulic fluid Has actuatable connection, the corresponding control rooms and active areas are assigned. It is about one Three-position cylinder, i.e. an actuating cylinder, the Central piston with one-sided loading in one End position, when applied to the other side in the other end position and with simultaneous exposure to both sides can be transferred to a middle position.

Ein doppelt wirkender Betätigungszylinder der eingangs beschriebenen Art ist bekannt und in Fig. 1 dargestellt. Der Betätigungszylinder weist ein Gehäuse mit zwei in den Endbereichen angeordneten Anschlüssen und Steuerkammern auf, die wahlweise einzeln bzw. auch gemeinsam beaufschlagbar sind. Der Zentralkolben ist mit einer Kolbenstange versehen, die auf der einen oder auf der anderen Seite aus dem Gehäuse dichtend herausgeführt ist und mit der je nach der eingenommenen Stellung die gewünschte Betätigung durchgeführt wird. Dieser Zentralkolben ist von zwei axial hintereinander angeordneten Ringkolben umgeben, die gleich bzw. spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Die Ringkolben besitzen auf ihren äußeren Umfängen und auf den inneren Umfängen je eine Dichtung, die in den Durchmessern übereinstimmen. Die beiden inneren Dichtungen arbeiten mit dem Außendurchmesser des Zentralkolbens zusammen, während die äußeren Dichtungen in einer Gehäusebohrung geführt sind. Zwischen den beiden Ringkolben ist ein gehäuseseitig fest angeordneter Mittenanschlag vorgesehen, an dem die beiden Ringkolben jeweils zur Anlage gelangen, wenn eine gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Anschlüsse mit einem Fluid erfolgt. Die beiden Gleitstrecken, über die sich jeder der Ringkolben relativ zum Zentralkolben bewegen kann, sind hintereinander, also in Reihenschaltung, auf dem äußeren Umfang des Zentralkolbens angeordnet, wodurch sich für den Zentralkolben eine relativ große Baulänge ergibt. Der Zentralkolben weist eine Anschlaganordnung auf, die aus einem etwa in der Mitte seiner axialen Erstreckung auf dem äußeren Umfang angeordneten Anschlag besteht, der mit den beiden Ringkolben zusammenarbeitet. Über diesen Anschlag bzw. diese Anschlaganordnung wird der Zentralkolben von den Ringkolben in der Mittelstellung gehalten, wenn beide Anschlüsse beaufschlagt sind. Die gesamte axiale Baulänge eines solchen Betätigungszylinders ergibt sich aus der Summe der axialen Länge des Zentralkolbens und den beiden Hüben, die der Zentralkolben aus der Mittelstellung in die beiden Endstellungen hinein durchfahren muß. Die gesamte axiale Baulänge des bekannten Betätigungszylinders setzt sich aus der Summe der axialen Länge des Zentralkolbens, den beiden Hüben aus der Mittelstellung heraus sowie der entsprechenden Gehäusewandstärke zusammen. Die axiale Baulänge des Zentralkolbens ergibt sich aus der axialen Länge des Mittenanschlags, der axialen Länge der beiden Ringkolben und den beiden in Reihenschaltung vorgesehenen Gleitstrecken jedes Ringkolbens relativ zum Zentralkolben. Diese beiden Gleitstrecken sind dem Betrag nach gleich den Hüben, wobei jedoch auch die Gleitstrecken und die Hübe in Reihenschaltung hintereinander angeordnet sind, so daß dies die Baulänge belastet.A double-acting actuating cylinder of the type described at the outset is known and is shown in FIG. 1. The actuating cylinder has a housing with two connections and control chambers arranged in the end regions, which can be acted upon either individually or together. The central piston is provided with a piston rod which is sealingly led out of the housing on one or the other side and with which the desired actuation is carried out depending on the position assumed. This central piston is surrounded by two annular pistons arranged axially one behind the other, which are of identical or mirror-symmetrical design. The ring pistons each have a seal on their outer circumferences and on the inner circumferences that correspond in diameter. The two inner seals work together with the outer diameter of the central piston, while the outer seals are guided in a housing bore. Between the two ring pistons there is a fixed center stop on the housing side, against which the two ring pistons come to rest when a simultaneous application of fluid to the two connections takes place. The two sliding distances, over which each of the annular pistons can move relative to the central piston, are arranged one behind the other, that is to say in series, on the outer circumference of the central piston, which results in a relatively large overall length for the central piston. The central piston has a stop arrangement which consists of a stop arranged approximately in the middle of its axial extension on the outer circumference and which cooperates with the two ring pistons. The central piston is held in the central position by the annular piston via this stop or this stop arrangement when both connections are acted upon. The total axial length of such an actuating cylinder results from the sum of the axial length of the central piston and the two strokes which the central piston must travel through from the central position into the two end positions. The total axial length of the known actuating cylinder is made up of the sum of the axial length of the central piston, the two strokes from the central position and the corresponding housing wall thickness. The axial length of the central piston results from the axial length of the center stop, the axial length of the two annular pistons and the two sliding distances of each annular piston provided in series connection relative to the central piston. The amount of these two sliding distances is equal to the strokes, but the sliding distances and the strokes are also arranged in series, so that this strains the overall length.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen doppelt wirkenden Betätigungszylinder der eingangs beschriebenen Art mit zwei Endstellungen und einer Mittelstellung bereitzustellen, der eine vergleichsweise kürzere axiale Baulänge aufweist.The invention has for its object a double Acting actuating cylinder of the type described above with two end positions and a middle position to provide a comparatively shorter axial Has overall length.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Betätigungszylinder der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß der Ringkolben oder der Zentralkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, der Ringkolben mit seinem größten Außendurchmesser auf der einen Seite im Gehäuse dichtend geführt ist und auf seiner anderen Seite einen Fortsatz aufweist, dem eine Dichtung mit Gleitstrecke zugeordnet ist, daß als Anschlaganordnung für die Mittelstellung des Zentralkolbens der Ringkolben endseitig einen den Zentralkolben hinterfassenden Anschlag trägt, und daß die effektiven Wirkflächen des Zentralkolbens und des Ringkolbens in Abhängigkeit von den beiden einwirkenden Drücken so dimensioniert sind, daß der Zentralkolben und der Ringkolben bei gleichzeitig einwirkenden Drücken in die Mittelstellung überführt werden.According to the invention this is the case with the actuating cylinder type described above achieved in that the Ring piston or the central piston as a stepped piston is formed, the annular piston with its largest Outer diameter sealing on one side in the housing is guided and an extension on its other side to which a seal with a sliding distance is assigned, that as a stop arrangement for the central position of the Central piston of the annular piston at one end Central piston rear-engaging stop, and that the effective effective areas of the central piston and the annular piston depending on the two pressures acting like this are dimensioned so that the central piston and the annular piston with simultaneous pressures in the middle position be transferred.

Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist es, die Gleitstrecken aus dem Stand der Technik nicht mehr in Hintereinanderschaltung, sondern gleichsam einander überlappend anzuordnen, so daß die Relativbeweglichkeit der Teile in der einen und der anderen Richtung gegeben ist. Die axiale Baulänge des Zentralkolbens ergibt sich aus der Summe der axialen Länge des Mittenanschlags, der axialen Teillänge des Ringkolbens, wie es für die Unterbringung einer Dichtung erforderlich ist und der einfachen Gleitstrecke. Wenn der Mittenanschlag in einen gehäusefesten Absatz, also eine Stufe, schrumpft, belastet er die axiale Baulänge nicht mehr. An essential part of the invention is that State-of-the-art sliding routes no longer in Series connection, but as it were, each other arrange overlapping, so that the relative mobility of the Parts are given in one and the other direction. The The axial length of the central piston results from the sum the axial length of the center stop, the axial partial length of the ring piston as it is for housing a seal is required and the simple glide path. If the Center stop in a housing-fixed paragraph, i.e. one Step, shrinks, it no longer loads the axial length.

Die Ausbildung des Ringkolbens oder des Zentralkolbens als Stufenkolben, also mit gestufter, zwei verschiedene Durchmesser aufweisender äußerer Fläche ergibt die Möglichkeit, den zweiten Ringkolben aus dem Stand der Technik weglassen zu können und auch die Anzahl der notwendigen Dichtungen von vier auf drei zu reduzieren, wobei der zusätzliche Vorteil auftreten kann, daß bei Ausführung eines Hubs nur die Reibkraft einer einzigen Dichtung überwunden werden muß.The formation of the annular piston or the central piston as Stepped piston, that is with stepped, two different ones The diameter of the outer surface gives the Possibility of the second ring piston from the prior art to be able to omit and also the number of necessary Reduce seals from four to three, with the additional advantage can occur that when executing a Hubs only overcome the frictional force of a single seal must become.

Der Ringkolben kann mit seinem größten Außendurchmesser auf der Seite des Mittenanschlags angeordnet sein, auf der auch der Zentralkolben seine Kolbenstange trägt. Damit wird eine sehr kurze Bauweise möglich und es erübrigt sich die Anordnung eines zweiten Ringkolbens.The ring piston can with its largest outside diameter be arranged on the side of the center stop on which also the central piston carries its piston rod. So that becomes a very short construction possible and that is not necessary Arrangement of a second ring piston.

Das freie Ende des Fortsatzes des Ringkolbens kann zugleich Bestandteil der Anschlaganordnung sein bzw. die Anschlaganordnung bilden. Damit verlängert die Anordnung des Anschlags die axiale Bauweise nicht.The free end of the extension of the ring piston can at the same time Be part of the stop arrangement or the Form stop arrangement. This extends the arrangement of the The axial design does not stop.

Der Mittenanschlag kann als Gehäusestufe ausgebildet sein. Dies trägt ebenfalls zur Verkürzung der Baulänge bei, weil sich die axiale Länge des Mittenanschlags dabei auf Null reduziert.The center stop can be designed as a housing step. This also helps to reduce the overall length because the axial length of the center stop is zero reduced.

Bei Ausbildung des Ringkolbens als Stufenkolben kann der Ringkolben einen Sicherheitsanschlag aufweisen, mit dem er den Zentralkolben mitnehmen kann.When designing the annular piston as a stepped piston, the Ring piston have a safety stop with which it can take the central piston.

Die Ausführungsformen mit nur einem Ringkolben haben alle den Vorteil, daß insgesamt zwischen Zentralkolben, Ringkolben und Gehäuse nur drei Dichtungen anzuordnen sind, abgesehen von der Dichtung der Kolbenstange des Zentralkolbens. Wenn jedoch ein zweiter Ringkolben vorgesehen ist, der den Fortsatz des ersten Ringkolbens umgibt, erhöht sich die Anzahl der Dichtungen wieder auf vier. Es ist aber dann möglich, daß die beiden Ringkolben auch den Zentralkolben mit Anschlägen umschließen, was der Betriebssicherheit förderlich ist.The embodiments with only one ring piston all have Advantage that overall between the central piston, annular piston and Housing only three seals are to be arranged, apart from the seal of the piston rod of the central piston. But when a second annular piston is provided which the extension of the surrounds the first ring piston, the number of Seals back to four. But it is then possible that the two ring pistons also the central piston with stops enclose what is conducive to operational safety.

Der Zentralkolben und die beiden Ringkolben können mit wachsenden Durchmessern von abwechselnden Seiten her ineinandergeschachtelt sein, um die Parallelanordnung der Gleitstrecken zu verwirklichen.The central piston and the two ring pistons can also be used growing diameters from alternating sides be nested to form the parallel arrangement of the Realize gliding routes.

Die effektive Wirkfläche des ersten Ringkolbens kann größer als die effektive Wirkfläche des Zentralkolbens ausgebildet sein. In allen Fällen sind die Wirkflächen entsprechend den vorhandenen Steuerdrücken ausgebildet und angeordnet. In der Regel werden zwar die beiden Steuerdrücke gleich hoch sein, so daß die effektiven Wirkflächen unmittelbar miteinander vergleichbar sind. Es versteht sich, daß es letztlich auf die einwirkenden Kräfte ankommt.The effective effective area of the first ring piston can be larger designed as the effective effective area of the central piston be. In all cases, the effective areas correspond to the existing control pressures trained and arranged. In the As a rule, the two control pressures will be the same, so that the effective effective areas directly with each other are comparable. It goes without saying that it ultimately depends on the acting forces arrives.

Die Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und im Vergleich zum Stand der Technik weiter beschrieben und erläutert. Es zeigen:The invention is based on various exemplary embodiments and further described in comparison to the prior art and explained. Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders gemäß Stand der Technik, Fig. 1 is a sectional view of the actuating cylinder of the prior art,

Fig. 2 den Betätigungszylinder nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 shows the actuating cylinders according to the invention in a first embodiment;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Betätigungszylinders, Fig. 3 shows another embodiment of the actuating cylinder,

Fig. 4 eine Ausführungsform des Betätigungszylinders mit zwei Ringkolben, Fig. 4 shows an embodiment of the actuating cylinder with two annular piston,

Fig. 5 eine Ausführungsform ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten Betätigungszylinder, jedoch mit umgekehrter Anordnung der Ringkolben und Fig. 5 shows an embodiment similar to the actuating cylinder shown in Fig. 4, but with the reverse arrangement of the annular piston and

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Betätigungszylinders. Fig. 6 shows another embodiment of the actuating cylinder.

Der in Fig. 1 dargestellte Betätigungszylinder weist in einem Gehäuse 1 eine durchgehende Bohrung 2 auf, die etwa in der Mitte von einem Mittenanschlag 3 unterbrochen ist. Der Mittenanschlag 3 kann als eingesetzter Sicherungsring ausgebildet sein.The actuating cylinder shown in FIG. 1 has a through bore 2 in a housing 1 , which is interrupted approximately in the middle by a center stop 3 . The center stop 3 can be designed as an inserted circlip.

Es handelt sich um einen doppelt wirkenden Betätigungszylinder. Demgemäß sind in beiden Endbereichen der Bohrung 2 je ein Anschluß 4 und 5 für die Einleitung eines unter Druck stehenden Fluids vorgesehen, so daß auf diese Art und Weise eine Steuerkammer 6 bzw. 7 beaufschlagt werden kann. Obwohl auch unterschiedlich hohe Steuerdrücke benutzt werden können, sei zur vereinfachten Darlegung angenommen, daß gleich hohe Steuerdrücke Verwendung finden.It is a double-acting actuating cylinder. Accordingly, a connection 4 and 5 are provided in both end regions of the bore 2 for the introduction of a pressurized fluid, so that a control chamber 6 and 7 can be acted upon in this way. Although differently high control pressures can be used, it is assumed for the sake of simplicity that equally high control pressures are used.

In der Bohrung 2 ist ein Zentralkolben 8 angeordnet, mit dem eine Kolbenstange 9 verbunden ist, die an dem einen oder anderen Ende aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist und letztlich die gewünschte Betätigung (nicht dargestellt) ausführt. Sämtliche Zeichnungen zeigen Betätigungszylinder in ihrer Mittelstellung. Aus dieser Mittelstellung heraus ist der Zentralkolben in der einen Richtung in eine erste Endstellung und in der anderen Richtung in eine zweite Endstellung verschiebbar, so daß der Betätigungszylinder insgesamt drei Stellungen, nämlich die beiden Endstellungen und eine dazwischen angeordnete Mittelstellung, einzunehmen in der Lage ist. Die Kolbenstange 9 ist mittels einer Dichtung 10 im Gehäuse 1 dichtend geführt.In the bore 2 , a central piston 8 is arranged, to which a piston rod 9 is connected, which is led out of the housing 1 at one end or the other and ultimately performs the desired actuation (not shown). All drawings show actuating cylinders in their central position. From this middle position, the central piston can be moved in one direction into a first end position and in the other direction into a second end position, so that the actuating cylinder is able to assume a total of three positions, namely the two end positions and an intermediate position arranged between them. The piston rod 9 is sealingly guided in the housing 1 by means of a seal 10 .

Der Zentralkolben 8 ist von einem ersten Ringkolben 11 und einem zweiten Ringkolben 12 umgeben, die gemäß Stand der Technik als einfache Ringkolben ausgebildet sind, also jeweils nur einen wirksamen Innendurchmesser und einen wirksamen Außendurchmesser aufweisen. Der erste Ringkolben 11 besitzt zwei Dichtungen 13 und 14, wobei die Dichtung 13 mit der Bohrung 2 des Gehäuses 1 zusammenarbeitet, während die Dichtung 14 mit dem äußeren Durchmesser des Zentralkolbens 8 zusammenwirkt. Entsprechend besitzt der zweite Ringkolben zwei Dichtungen 15 und 16. Die beiden Ringkolben 11 und 12 sind hier identisch bzw. spiegelsymmetrisch ausgebildet. Sie besitzen gleiche Außendurchmesser und gleiche Innendurchmesser. Der Zentralkolben 8 besitzt einen Anschlag 17 bzw. an einer Anschlaganordnung, die als Vorsprung ausgebildet ist. Der Anschlag 17 besitzt eine axiale Länge a, die gleich groß wie die axiale Länge b des Mittenanschlags 3 ausgebildet ist. Auf der Seite der Kolbenstange 9 ist der Zentralkolben mit einem weiteren Anschlag 18 versehen, der der Mitnahme des Ringkolbens 11 dient und eine axiale Länge c aufweist. Auch am anderen Ende weist der Zentralkolben 8 einen Anschlag 19 auf, der analog zum Anschlag 18 ausgebildet sein kann und auch eine entsprechende axiale Länge besitzen kann. Die beiden Ringkolben 11 und 12 besitzen axiale Längen e und f, die im Stand der Technik gleich groß ausgebildet sind. Eine axiale Länge d bezeichnet die axiale Baulänge, die zur Unterbringung einer Dichtung, beispielsweise der Dichtung 13, konstruktiv erforderlich ist. Wenn in radialer Richtung wenig Bauraum zur Verfügung steht, kann es erforderlich sein, wie im Stand der Technik bekannt, die Dichtungen 13 und 14 des ersten Ringkolbens 11 axial versetzt zueinander anzuordnen, so daß die axiale Länge e des Ringkolbens 11 größer ist als die axiale Länge d, wie sie zur Anordnung einer Dichtung erforderlich ist. Wenn diese Beschränkung im Durchmesser jedoch nicht besteht, ist es möglich, die beiden Dichtungen 13 und 14 auf gleicher axialer Höhe anzuordnen, so daß dann die axiale Länge e der axialen Länge d entspricht. Entsprechendes gilt für den Ringkolben 12. The central piston 8 is surrounded by a first ring piston 11 and a second ring piston 12 , which according to the prior art are designed as simple ring pistons, that is to say they each have only one effective inner diameter and one effective outer diameter. The first annular piston 11 has two seals 13 and 14 , the seal 13 cooperating with the bore 2 of the housing 1 , while the seal 14 interacts with the outer diameter of the central piston 8 . Accordingly, the second ring piston has two seals 15 and 16 . The two ring pistons 11 and 12 are identical or mirror-symmetrical here. They have the same outside diameter and the same inside diameter. The central piston 8 has a stop 17 or on a stop arrangement which is designed as a projection. The stop 17 has an axial length a which is the same size as the axial length b of the center stop 3 . On the side of the piston rod 9 , the central piston is provided with a further stop 18 which serves to take the annular piston 11 with it and has an axial length c. At the other end, the central piston 8 also has a stop 19 , which can be designed analogously to the stop 18 and can also have a corresponding axial length. The two annular pistons 11 and 12 have axial lengths e and f, which are of the same size in the prior art. An axial length d denotes the axial length that is structurally required to accommodate a seal, for example the seal 13 . If little space is available in the radial direction, it may be necessary, as is known in the prior art, to arrange the seals 13 and 14 of the first annular piston 11 axially offset from one another, so that the axial length e of the annular piston 11 is greater than the axial one Length d, as required for the arrangement of a seal. If this restriction in diameter does not exist, however, it is possible to arrange the two seals 13 and 14 at the same axial height, so that the axial length e then corresponds to the axial length d. The same applies to the annular piston 12 .

Aus der dargestellten Mittelstellung muß sich der Zentralkolben 8 in die eine Endstellung betätigen lassen. Hierzu wird beispielsweise nur die Steuerkammer 7 über den Anschluß 5 mit einem Fluid beaufschlagt, während die Steuerkammer 6 drucklos bleibt. Der Zentralkolben 8 wird damit um den Hub y nach oben verschoben, bis seine Kolbenstange 9 bzw. der Boden des Zentralkolbens 8 am Gehäuse 1 anschlägt. Hierzu muß die gleiche axiale Länge y als Gleitstrecke zwischen dem Zentralkolben 8 und dem Ringkolben 11 konstruktiv ermöglicht werden, damit der Zentralkolben 8 entsprechend der Gleitstrecke y in den Ringkolben 11 eintauchen kann. Über den Anschlag 17 wird dabei auch der Ringkolben 12 mitgenommen bzw. nach oben verschoben. Der Mittenanschlag 3 und damit der Raum zwischen den Dichtungen 15 und 13 ist über eine Entlüftungsöffnung 20 an die Atmosphäre angeschlossen, so daß diese Bewegung nicht behindert wird.From the center position shown, the central piston 8 must be able to be actuated into one end position. For this purpose, for example, only the control chamber 7 is acted upon with a fluid via the connection 5 , while the control chamber 6 remains depressurized. The central piston 8 is thus shifted upward by the stroke y until its piston rod 9 or the base of the central piston 8 strikes the housing 1 . For this purpose, the same axial length y as a sliding distance between the central piston 8 and the annular piston 11 must be made possible so that the central piston 8 can dip into the annular piston 11 corresponding to the sliding distance y. The annular piston 12 is also carried along or moved upwards via the stop 17 . The center stop 3 and thus the space between the seals 15 and 13 is connected to the atmosphere via a vent 20 , so that this movement is not hindered.

Der Zentralkolben 8 erreicht aus der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung seine andere Endstellung durch alleinige Beaufschlagung der Steuerkammer 6 über den Anschluß 4. Der Zentralkolben 8 legt dabei den Hub x zurück und taucht um die Gleitstrecke x mit dem gleich großen Betrag in den Ringkolben 12 ein. Der Anschlag 17 nimmt in diesem Fall den Ringkolben 11 mit.The central piston 8 reaches its other end position from the central position shown in FIG. 1 by acting solely on the control chamber 6 via the connection 4 . The central piston 8 travels the stroke x and dips the sliding distance x with the same amount in the annular piston 12 . In this case, the stop 17 takes the ring piston 11 with it.

Wichtig ist es, zu erkennen, daß bei diesem im Stand der Technik bekannten Dreistellungszylinder außer dem Zentralkolben 8 zwei Ringkolben 11 und 12 vorgesehen sind, und daß sich die axiale Baulänge des Betätigungszylinders aus der Summe der axialen Baulängen des Mittenanschlags 3 bzw. des Anschlags 17, der axialen Längen e und f der beiden Ringkolben 11 und 12, der axialen Längen x und y der Gleitstrecken und der axialen Längen der Hübe x und y ergibt. Es versteht sich schließlich, daß die Wandstärke des Gehäuses 1 in axialer Richtung sowie die axiale Länge c des Anschlags 18 sowie eines ggf. vorgesehenen weiteren Anschlags 19 auch in diese Berechnung eingehen. Da die zuletzt genannten Größen jedoch auch bei dem erfindungsgemäßen Betätigungszylinder unvermeidlich sind, seien diese bei der weiteren Betrachtung nicht berücksichtigt. Von besonderer Bedeutung ist es, zu erkennen, daß beim Stand der Technik gemäß Fig. 1 eine Reihen- oder Hintereinanderschaltung der axialen Längen a, e, f, x, x, y, y vorliegt. Hierdurch wird nicht nur die Gesamtlänge groß, sondern auch der Zentralkolben 8 bekommt selbst eine große axiale Länge.It is important to recognize that in this three-position cylinder known in the prior art, two annular pistons 11 and 12 are provided in addition to the central piston 8 , and that the axial length of the actuating cylinder is the sum of the axial lengths of the center stop 3 and the stop 17 , the axial lengths e and f of the two annular pistons 11 and 12 , the axial lengths x and y of the sliding distances and the axial lengths of the strokes x and y. Finally, it goes without saying that the wall thickness of the housing 1 in the axial direction and the axial length c of the stop 18 and any further stop 19 which may be provided are also included in this calculation. However, since the last-mentioned variables are also unavoidable in the actuating cylinder according to the invention, these are not taken into account in further consideration. It is particularly important to recognize that in the prior art according to FIG. 1 there is a series or series connection of the axial lengths a, e, f, x, x, y, y. This not only makes the overall length large, but also the central piston 8 itself has a large axial length.

Bei dem erfindungsgemäßen Dreistellungs-Betätigungszylinder ist die axiale Baulänge vergleichsweise verkürzt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist lediglich einen Zentralkolben 8 und einen Ringkolben 11 auf, während der zweite Ringkolben 12 in Fortfall gekommen ist. Die Dichtung 14 des Ringkolbens 11 ist hier auf dem Zentralkolben 8 angeordnet. Die Dichtung 13 des Ringkolbens 11 befindet sich auf dem größten äußeren Durchmesser. Der Ringkolben 11 ist als Stufenkolben ausgebildet, d. h. er weist auf seinem Außendurchmesser zwei unterschiedliche Durchmesser auf, von denen der eine durch die Dichtung 13 und der andere durch eine Dichtung 21 festgelegt ist. Der Mittenanschlag 3 ist durch eine Gehäusestufe 22 ersetzt, so daß die axiale Baulänge des Mittenanschlags 3 zu Null reduziert ist. Der Ringkolben 11 besitzt einen Anschlag 23 zur Mitnahme bzw. Abstützung des Zentralkolbens 8. Ein weiterer Anschlag 24 verhindert, daß der Zentralkolben 8 und der Ringkolben 11 die überlappend angeordnete Gleitstrecke überschreiten können. Die effektiven Wirkflächen des Zentralkolbens 8, der Kolbenstange 9 und des Ringkolbens 11 sind so ausgebildet und dimensioniert, daß bei einer gemeinsamen Beaufschlagung der Steuerkammern 6 und 7 die dargestellte Mittelstellung eingenommen wird, während bei einer Beaufschlagung der Steuerkammer 6 allein der Hub x, bei einer Beaufschlagung der Steuerkammer 7 allein der Hub y zurückgelegt wird. Man erkennt, daß der Zentralkolben 8 und der Ringkolben 11 ineinandergeschachtelt angeordnet sind, so daß sich die beiden Gleitstrecken x und y überdecken und nicht addieren, wie im Stand der Technik. Die axiale Baulänge des Zentralkolbens 8 ist wesentlich reduziert. Die Gleitstrecke x bzw. y muß nur einmal zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich müssen die Dichtungen 13, 14 und 21 am Zentralkolben 8 und am Ringkolben 11 konstruktiv untergebracht werden, wobei sich die axialen Baulängen für die Dichtungen 13 und 14 zumindest teilweise überlappen können, wenn der Anschlag 23 in der dargestellten Form vorgesehen ist. Der Anschlag 23 ist bei dieser Anordnung funktionsnotwendig.In the three-position actuating cylinder according to the invention, the axial length is comparatively shortened. The embodiment according to FIG. 2 only has a central piston 8 and an annular piston 11 , while the second annular piston 12 has ceased to exist. The seal 14 of the annular piston 11 is arranged here on the central piston 8 . The seal 13 of the annular piston 11 is located on the largest outer diameter. The annular piston 11 is designed as a stepped piston, ie it has two different diameters on its outer diameter, one of which is fixed by the seal 13 and the other by a seal 21 . The center stop 3 is replaced by a housing step 22 , so that the axial length of the center stop 3 is reduced to zero. The annular piston 11 has a stop 23 for driving or supporting the central piston 8 . Another stop 24 prevents the central piston 8 and the annular piston 11 from exceeding the overlapping sliding distance. The effective effective surfaces of the central piston 8 , the piston rod 9 and the annular piston 11 are designed and dimensioned such that when the control chambers 6 and 7 are acted upon together, the illustrated central position is assumed, while when the control chamber 6 is acted upon, only the stroke x, at one Actuation of the control chamber 7 alone the stroke y is covered. It can be seen that the central piston 8 and the annular piston 11 are nested, so that the two sliding distances x and y overlap and do not add up, as in the prior art. The axial length of the central piston 8 is significantly reduced. The glide path x or y only has to be made available once. In addition, the seals 13 , 14 and 21 must be housed constructively on the central piston 8 and on the annular piston 11 , the axial lengths for the seals 13 and 14 being able to overlap at least partially if the stop 23 is provided in the form shown. The stop 23 is functionally necessary in this arrangement.

Während Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem der Ringkolben 11 als Stufenkolben und der Zentralkolben 8 als einfacher Kolben ausgebildet ist, zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 3 die umgekehrte Anordnung, also die Anordnung des Zentralkolbens 8 als Stufenkolben und die Ausbildung des Ringkolbens 11 als einfacher Kolben. In beiden Fällen besitzt jedoch der Ringkolben 11 einen Fortsatz 25, der sich auf der relativ anderen Seite des Ringkolbens 11 gesehen von dem Mittenanschlag 3 bzw. der Gehäusestufe 22 relativ zur Dichtung 13 befindet. Mit anderen Worten ist die Dichtung 13 auf der einen Seite der Gehäusestufe - in axialer Richtung gesehen - und der Fortsatz 25 auf der anderen Seite angeordnet. Der Ringkolben 11 weist die Dichtung 13 auf. Der Zentralkolben 8 trägt als Stufenkolben die Dichtungen 26 und 14. Das freie Ende des Fortsatzes 25 des Ringkolbens 11 bildet den Anschlag 23, der einen Bund des Zentralkolbens 8 hintergreift. Die Ausführungsform ist besonders kurzbauend, weil sich damit auch die axiale Länge des Anschlags 23 auf Null reduziert. Die axiale Länge des Zentralkolbens 8 ergibt sich lediglich aus der Summe der wieder überlappend angeordneten Gleitstrecken x bzw. y, vermehrt um die zweifache axiale Länge d zur Anordnung der Dichtungen 26 und 14. Der Ringkolben 11 verlängert demgegenüber die axiale Baulänge nicht mehr. Innerhalb der Gesamtanordnung müssen nur noch die Hübe x und y untergebracht werden. Während im Stand der Technik die Hübe und die Gleitstrecken hintereinander angeordnet sind, also eine axiale Grundlänge 4x erforderlich ist, ergibt sich bei den neuen Betätigungszylindern eine grundsätzlich auf 3x reduzierte diesbezügliche Länge.While FIG. 2 shows an embodiment in which the annular piston 11 is formed as a stepped piston and the central piston 8 as a simple piston, the embodiment 3, the reverse arrangement, so the arrangement of the central piston 8 as a stepped piston and the training is shown in FIG. Of the annular piston 11 as a simple piston. In both cases, however, the annular piston 11 has an extension 25 , which is located on the relatively other side of the annular piston 11 from the center stop 3 or the housing step 22 relative to the seal 13 . In other words, the seal 13 is arranged on one side of the housing stage - seen in the axial direction - and the extension 25 on the other side. The annular piston 11 has the seal 13 . The central piston 8 carries the seals 26 and 14 as a stepped piston. The free end of the extension 25 of the annular piston 11 forms the stop 23 which engages behind a collar of the central piston 8 . The embodiment is particularly short, because it also reduces the axial length of the stop 23 to zero. The axial length of the central piston 8 results only from the sum of the overlapping sliding distances x or y, increased by twice the axial length d for the arrangement of the seals 26 and 14 . In contrast, the annular piston 11 no longer extends the axial length. Only the strokes x and y have to be accommodated within the overall arrangement. While in the prior art the strokes and the sliding distances are arranged one behind the other, that is to say an axial basic length of 4 times is required, the length of the new actuating cylinders is basically reduced to 3 times.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 stellt eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 2 dar, d. h. der Zentralkolben 8 ist als Einfachkolben, der erste Ringkolben 11 als Stufenkolben und der zusätzliche zweite Ringkolben 12 wiederum als Einfachkolben ausgebildet und angeordnet. Da die beiden Ringkolben 11 und 12 gleiche Außendurchmesser aufweisen (können) und die Dichtungen 13 und 14 auf dem gleichen Durchmesser angeordnet sind, ist auch hier wiederum ein Mittenanschlag 3 erforderlich. Der Ringkolben 12 besitzt einen Sicherheitsanschlag 27. Es ist erkennbar, wie - von innen nach außen - zunächst der Zentralkolben 8 von der einen Seite her, dann der Ringkolben 11 von der anderen Seite her und dann wiederum der Ringkolben 12 von der wiederum anderen Seite her ineinandergeschachtelt angeordnet sind. Auch bei dieser Ausbildung des Betätigungszylinders ist die Serienschaltung der Gleitstrecken x und y verlassen und stattdessen die überlappende Anordnung gewählt, so daß auch sich der Vorteil einer kurzen Baulänge einstellt.The embodiment according to FIG. 4 represents a further development of the arrangement according to FIG. 2, ie the central piston 8 is designed and arranged as a single piston, the first annular piston 11 as a stepped piston and the additional second annular piston 12 as a single piston. Since the two ring pistons 11 and 12 have the same outside diameter and the seals 13 and 14 are arranged on the same diameter, a center stop 3 is again required here. The ring piston 12 has a safety stop 27 . It can be seen how - from the inside to the outside - first the central piston 8 is nested from one side, then the annular piston 11 from the other side and then again the annular piston 12 from the other side. With this configuration of the actuating cylinder, the series connection of the sliding distances x and y is left and instead the overlapping arrangement is selected, so that there is also the advantage of a short overall length.

Die Ausführungsform des Dreistellungs-Betätigungszylinders gemäß Fig. 5 stellt in gewisser Weise eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 4 dar. Auch hier ist zwar der Ringkolben 11 als Stufenkolben und der Ringkolben 12 als Einfachkolben ausgebildet, der Ringkolben 11 ist jedoch von oben her zunächst auf den Zentralkolben 8 aufgesteckt und umgibt diesen von der gleichen Wirkseite der Steuerkammer 6, über die auch der Zentralkolben 8 beaufschlagt wird. Demgegenüber ist der Ringkolben 12 auf der anderen Seite angeordnet und wird über die Steuerkammer 7 beaufschlagt. Auch hier sind wiederum die Gleitstrecken x und y ineinandergeschachtelt vorgesehen, so daß sich eine vorteilhaft geringe axiale Baulänge ergibt.The embodiment of the three-position actuating cylinder according to FIG. 5 is to some extent a modification of the embodiment according to FIG. 4. Here too, the annular piston 11 is designed as a stepped piston and the annular piston 12 as a single piston, but the annular piston 11 is initially from above slipped onto the central piston 8 and surrounds it from the same active side of the control chamber 6 , via which the central piston 8 is also acted upon. In contrast, the annular piston 12 is arranged on the other side and is acted upon by the control chamber 7 . Again, the sliding distances x and y are nested, so that there is an advantageously small axial length.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 stellt eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dar, d. h. beide Ausführungsformen stimmen zunächst einmal in der Ausbildung und Anordnung des Zentralkolbens 8 und des ersten Ringkolbens 11 überein. Statt der Gehäusestufe 22 ist hier wieder der Mittenanschlag 3 vorgesehen. Der zweite Ringkolben 12 umgibt den Fortsatz 25 des ersten Ringkolbens 11.The embodiment according to FIG. 6 represents a further development of the embodiment according to FIG. 3, that is to say both embodiments initially correspond in the design and arrangement of the central piston 8 and the first annular piston 11 . Instead of the housing stage 22 , the center stop 3 is again provided here. The second annular piston 12 surrounds the extension 25 of the first annular piston 11 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuse
2 Bohrung
3 Mittenanschlag
4 Anschluß
5 Anschluß
6 Steuerkammer
7 Steuerkammer
8 Zentralkolben
9 Kolbenstange
10 Dichtung
11 Ringkolben
12 Ringkolben
13 Dichtung
14 Dichtung
15 Dichtung
16 Dichtung
17 Anschlag
18 Anschlag
19 Anschlag
20 Entlüftungsöffnung
21 Dichtung
22 Gehäusestufe
23 Anschlag
24 Anschlag
25 Fortsatz
26 Dichtung
27 Sicherheitsanschlag 1 housing
2 holes
3 center stop
4 connection
5 connection
6 control chamber
7 control chamber
8 central pistons
9 piston rod
10 seal
11 ring pistons
12 ring pistons
13 seal
14 seal
15 seal
16 seal
17 stop
18 stop
19 stop
20 vent
21 seal
22 housing level
23 stop
24 stop
25 extension
26 seal
27 Security attack

Claims

1.Double-acting actuating cylinder with two connections which are arranged in the end regions of its housing and can be acted upon separately and jointly, with a central piston provided with a piston rod and at least one annular piston surrounding the central piston, the central piston being convertible into two end positions and a central position, the annular piston A fixed center stop is assigned on the housing side and the central piston is held in the middle position by a stop arrangement of the ring piston, characterized in that the ring piston ( 11 ) or the central piston ( 8 ) is designed as a stepped piston, the ring piston ( 11 ) with its largest outer diameter is sealingly guided on one side in the housing ( 1 ) and has an extension ( 25 ) on its other side, to which a seal with a sliding distance is assigned that the ring piston ( 11. ) as a stop arrangement for the central position of the central piston ( 8 ) End) carries a central piston (8) goes behind stop (23), and that the effective active surfaces of the central piston (8) and the annular piston (11) are dimensioned as a function of the two pressures acting so that the central plunger (8) and the The annular piston ( 11 ) is transferred to the central position with simultaneous pressures.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the annular piston is arranged (11) with its largest outer diameter on the side of the center stop (3) on which also the central piston (8) the piston rod (9) bears.

3. Actuating cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the free end of the extension ( 25 ) of the annular piston ( 11 ) is part of the stop arrangement.

4. Actuating cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the center stop ( 3 ) is designed as a housing step ( 22 ).

5. Actuating cylinder according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that when the annular piston ( 11 ) is designed as a stepped piston, the annular piston has a safety stop.

6. Actuating cylinder according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that a second annular piston ( 12 ) is provided which surrounds the extension ( 25 ) of the first annular piston ( 11 ).

7. actuating cylinder according to claim 6, characterized in that the two annular pistons ( 11 , 12 ) enclose the central piston ( 8 ) with stops ( 23 , 24 ).

8. actuating cylinder according to claim 6 and 7, characterized in that the central piston ( 8 ) and the two annular pistons ( 11 , 12 ) are nested with increasing diameters from alternating sides.

9. actuating cylinder according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the effective effective area of the first annular piston ( 11 ) is larger than the effective effective area of the central piston ( 8 ).