EP0433955B1

EP0433955B1 - Fluid actuator with locking means

Info

Publication number: EP0433955B1
Application number: EP90124490A
Authority: EP
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Koch; Wolfgang Traupe; Frank Dipl.-Ing. Van De Poel; Kurt Schaible; Holger Dipl.-Ing. Seel
Original assignee: Pacoma Hydraulik GmbH
Current assignee: Hyco Pacoma GmbH
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1993-11-10
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: ES2046660T3; DE3942348C2; DE3942348A1; JPH04113006A; DE59003465D1; EP0433955A1; US5097748A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verriegelbaren Hydraulikzylinder mit einem Gehäuse mit mindestens einem Druckanschluß, einem im Gehäuse gedichtet geführten, verschiebbaren Arbeitskolben mit einer Kolbenstange, einem auf einer Verriegelungsfeder abgestützten Verriegelungskolben und einem Kugelgesperre mit in einem Käfig radial in der Verriegelungsstellung in eine Verriegelungsnut bzw. in der Lösestellung in eine Ausweichnut bewegbaren Kugeln, wobei der Arbeitskolben im Anschluß an einen Arbeitsraum auf einer Arbeitswirkfläche und der Verriegelungskolben im Anschluß an einen Löseraum auf einer Lösewirkfläche über den Druckanschluß beaufschlagbar sind. Solche verriegelbaren Hydraulikzylinder werden eingesetzt, um damit einen Verbraucher zu betätigen, der beispielsweise aus einem Deckel, einem Hebel oder einem sonstigen Teil bestehen kann, welches letztendlich an der Kolbenstange des Arbeitskolbens angelenkt ist und insoweit durch Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens betätigt werden kann. Der Arbeitskolben des Hydraulikzylinders kann ein- oder beidseitig betätigbar sein. Auch ein Betrieb in Differentialschaltung ist möglich. Von all diesen Möglichkeiten ist jedoch die vorliegende Erfindung nicht abhängig. Wichtig ist nur, daß die Ausgangsstelle des Arbeitskolbens mechanisch formschlüssig verriegelbar ist, die bei drucklosem Zustand, also bei Fehlen einer Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß, wirksam ist. Die Verriegelungsstellung muß auch sicher erreichbar sein, wenn der Arbeitskolben in seine Ausgangsstellung zurückfährt, was entweder bei einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder durch Druckbeaufschlagung auf der Kolbenstangenseite und/oder durch Einwirkung von z. B. einer Gewichtskraft des Verbrauchers auf die Kolbenstange der Fall sein kann.The invention relates to a lockable hydraulic cylinder with a housing with at least one pressure connection, a displaceable working piston guided in a sealed manner in the housing with a piston rod, a locking piston supported on a locking spring and a ball lock with in a cage radially in the locking position in a locking groove or balls movable in the release position in an escape groove, the working piston following a working space on a working effective surface and the locking piston following a releasing space on a releasing effective surface can be acted upon via the pressure connection. Such lockable hydraulic cylinders are used to actuate a consumer, which can consist, for example, of a cover, a lever or another part, which is ultimately articulated on the piston rod of the working piston and can be actuated in this respect by pressurizing the working piston. The working piston of the hydraulic cylinder can be actuated on one or both sides. Operation in a differential circuit is also possible. However, the present invention is not dependent on all of these possibilities. It is only important that the starting point of the working piston can be mechanically positively locked, which is effective in the unpressurized state, ie in the absence of pressurization via the pressure connection. The locking position must also be safely accessible when the working piston returns to its initial position, which is either in a double-acting hydraulic cylinder by pressurizing the piston rod side and / or by the action of z. B. a weight of the consumer on the piston rod may be the case.

Verriegelbare Hydraulikzylinder der eingangs beschriebenen Art sind aus der DE-PS 29 11 071 sowie der DE-A 37 32 561 bekannt. Der Hydraulikzylinder nach der DE-A 29 11 071 weist einen im Gehäuse geführten Arbeitskolben auf, der im Anschluß an einen Arbeitsraum eine Arbeitswirkfläche besitzt, die über den Druckanschluß am Gehäuse direkt mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist. Ein Fortsatz des Arbeitskolbens ist als Käfig für die Kugeln eines Kugelgesperres ausgebildet und von einem hülsenartigen Verriegelungskolben umgeben, der rückraumseitig auf einer Verriegelungsfeder abgestützt ist. Der Verriegelungskolben ist auf einer Lösewirkfläche im Anschluß an einen Löseraum über eine Abzweigleitung ebenfalls von dem Druckanschluß her beaufschlagbar, so daß der Druckaufbau im Arbeitsraum und im Löseraum gleichzeitig erfolgt. Der Arbeitskolben kann seine Ausgangsstellung jedoch noch nicht verlassen, weil das Kugelgesperre sich noch in der Verriegelungsstellung befindet. Erst, nachdem der Verriegelungskolben gegen die Kraft der Verriegelungsfeder aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung verfahren ist, können sich die Kugeln des Kugelgesperres radial nach außen aus der Verriegelungsnut heraus in die Ausweichnut bewegen und erst anschließend kann der Arbeitskolben seinen Hub machen. Die sofortige Beaufschlagung des Arbeitskolbens auf der Arbeitswirkfläche bei Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß führt jedoch dazu, daß die Kugeln des Kugelgesperres in der Verriegelungsstellung des Kugelgesperres kraftmäßig belastet und in gewisser Weise geklemmt sind, weil der Arbeitskolben über die Kugeln eine Zugkraft überträgt, jedoch seine Ausgangsstellung noch nicht verlassen kann. Durch die schlagartige Druckbeaufschlagung des Verriegelungskolbens auf seiner gesamten Lösewirkfläche wird der Verriegelungskolben beschleunigt in die Lösestellung überführt und die Kugeln des Kugelgesperres springen ebenso plötzlich und schlagartig radial nach außen, so daß sich der Arbeitskolben ebenfalls schlagartig in Bewegung setzt. Dies ist in vielen Fällen unerwünscht oder sogar für den Verbraucher nachteilig. Weiterhin ist nachteilig, daß der Rückraum des Verriegelungskolbens, in welchem sich die Verriegelungsfeder befindet, nicht entlüftet ist, so daß die Gefahr der hydraulischen Blockierung des Kugelgesperres besteht, wenn z. B. über eine undicht werdende Dichtung des Verriegelungskolbens hydraulisches Medium in den Rückraum übertritt und diesen ausfüllt. In diesem Fall kann das Kugelgesperre hydraulisch nicht mehr entriegelt werden. Damit fällt der gesamte Hydraulikzylinder aus.Lockable hydraulic cylinders of the type described above are known from DE-PS 29 11 071 and DE-A 37 32 561. The hydraulic cylinder according to DE-A 29 11 071 has a working piston which is guided in the housing and which, following a working space, has a working working surface which can be acted upon directly by hydraulic pressure via the pressure connection on the housing. An extension of the working piston is designed as a cage for the balls of a ball ratchet and is surrounded by a sleeve-like locking piston which is supported on the rear side on a locking spring. The locking piston can also be acted upon from the pressure connection on a release active surface following a release space via a branch line, so that the pressure build-up in the work space and in the release space takes place simultaneously. However, the working piston cannot yet leave its starting position because the ball lock is still in the locking position. Only after the locking piston has moved from the locking position into the release position against the force of the locking spring can the balls of the ball lock move radially outwards out of the locking groove into the escape groove and only then can the working piston make its stroke. However, the immediate action on the working piston on the working surface when pressurized via the pressure connection leads to the balls of the ball lock being loaded with force and to a certain extent clamped in the locking position of the ball lock, because the working piston transmits a tensile force via the balls, but still its starting position can't leave. Due to the sudden pressurization of the locking piston over its entire release active surface, the locking piston is accelerated into the release position and the balls of the ball ratchet also jump suddenly and suddenly radially outwards, so that the working piston also suddenly starts to move. In many cases this is undesirable or even for the Adversely affecting consumers. Another disadvantage is that the rear space of the locking piston, in which the locking spring is located, is not vented, so that there is a risk of hydraulic locking of the ball ratchet if, for. B. passes over a leaking seal of the locking piston hydraulic medium in the back space and fills it. In this case, the ball lock can no longer be unlocked hydraulically. The entire hydraulic cylinder then fails.

Auch beim Hydraulikzylinder nach der DE-OS 37 32 561 treten diese Nachteile auf, weil auch hier der Arbeitsraum des Arbeitszylinders und der Löseraum des Verriegelungszylinders gleichzeitig über den Druckanschluß hydraulisch beaufschlagt werden. Auch hier bildet der Rückraum des Verriegelungskolbens, in welchem die Verriegelungsfeder angeordnet ist, ein abgeschlossenes Volumen. Wenn die Kugeln des Kugelgesperres so angeordnet sind, daß sie in einer Verlängerungshülse des Arbeitskolbens käfigartig aufgenommen sind, besteht der weitere Nachteil, daß diese Kugeln beim Hub des Arbeitskolbens an der zylindrischen Wandung des Gehäuses reiben, so daß die hierdurch eintretenden Beschädigungen zu einem Undichtwerden der Dichtung des Arbeitszylinders führen können. Wenn dagegen die Kugeln des Kugelgesperres an einem Einsatz ortsfest gelagert sind und an der Axialbewegung des Arbeitskolbens nicht teilnehmen, entfällt zwar dieser Nachteil, aber auch hier wird der Arbeitsraum und der Löseraum gleichzeitig hydraulisch beaufschlagt, so daß sich der Arbeitskolben bei Druckbeaufschlagung und nachdem das Kugelgesperre entriegelt hat, auch hier schlagartig in Bewegung setzt.These disadvantages also occur in the hydraulic cylinder according to DE-OS 37 32 561, because here too the working space of the working cylinder and the release space of the locking cylinder are acted upon hydraulically via the pressure connection. Here, too, the rear space of the locking piston, in which the locking spring is arranged, forms a closed volume. If the balls of the ball ratchet are arranged so that they are accommodated in a cage-like manner in an extension sleeve of the working piston, there is the further disadvantage that these balls rub against the cylindrical wall of the housing during the stroke of the working piston, so that the damage which thereby occurs leads to a leakage of the Can lead seal of the working cylinder. If, on the other hand, the balls of the ball ratchet are mounted in a fixed position on an insert and do not participate in the axial movement of the working piston, this disadvantage does not apply, but here, too, the working space and the release space are acted upon hydraulically at the same time, so that the working piston is subjected to pressure and after the ball locking unlocked, starts moving here suddenly.

Aus der US-A-2 360 535 ist weiterhin ein doppelt wirkender, verriegelbarer Hydraulikzylinder mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen bekannt. Über einen Druckanschluß wird sowohl ein Verriegelungskolben wie auch ein Arbeitskolben beaufschlagt. In die Verbindungsleitung zwischen dem Druckanschluß und dem Arbeitskolben ist ein zwangsgesteuertes Sperrventil eingeschaltet, welches in seiner Schließstellung eine Beaufschlagung des Arbeitskolbens verhindert und in seiner Öffnungsstellung eine ungedrosselte Beaufschlagung des Arbeitskolbens ermöglicht. Die Zwangssteuerung dieses Sperrventils ist so ausgebildet, daß es über eine Schulter in Abhängigkeit von der Bewegung des Verriegelungskolbens gesteuert wird. Beim Einsteuern eines Steuerimpulses über den Druckanschluß wird zunächst der Verriegelungskolben gegen die Kraft einer Verriegelungsfeder verfahren, bis ein Kugelgesperre gelöst wird. Gleichzeitig mit dem Lösen des Kugelgesperres wird das Sperrventil geöffnet, so daß in der Folge am Arbeitskolben ein Druckaufbau von Null bis zum Erreichen des vollen Steuerdrucks stattfindet, so daß sich der Arbeitskolben nach der Entriegelung des Kugelgesperres entsprechend dem Druckaufbau in Bewegung setzt.From US-A-2 360 535 a double-acting, lockable hydraulic cylinder is also known with the features specified in the preamble of the claim. Both a locking piston and a working piston are acted upon via a pressure connection. In the connecting line between the pressure connection and the working piston, a positively controlled shut-off valve is switched on, which prevents the working piston from being acted upon in its closed position and enables an unthrottled acting upon the working piston in its open position. The positive control of this check valve is designed so that it is controlled via a shoulder depending on the movement of the locking piston. When entering a control pulse via the pressure connection, the locking piston is first moved against the force of a locking spring until a ball lock is released. Simultaneously with the release of the ball ratchet, the shut-off valve is opened, so that subsequently a pressure build-up on the working piston takes place until the full control pressure is reached, so that the working piston sets in motion according to the pressure build-up after unlocking the ball ratchet.

Aus der DE-A-30 18 920 ist ein verriegelbarer Hydraulikzylinder bekannt, bei welchem über einen ersten Druckanschluß ein Verriegelungskolben und über einen zweiten Druckanschluß ein Arbeitskolben beaufschlagbar sind. In die Leitungsverbindung zwischen dem zweiten Druckanschluß und dem Arbeitskolben ist ein Sperrventil eingeschaltet, welches nach Schieberbauart ausgebildet ist. Der Ventilkörper des Sperrventils weist einen Fortsatz auf, über welchen das Sperrventil in Abhängigkeit von der Bewegung des Verriegelungskolbens gesteuert wird. Das Sperrventil besitzt eine Schließstellung und eine Offenstellung, so daß nur in der Offenstellung Druckmedium in den Arbeitsraum des Arbeitskolbens übertreten kann. Der Verriegelungskolben ist auf einer Verriegelungsfeder abgestützt und besitzt eine Wirkfläche, die im Anschluß an einen Löseraum vorgesehen ist. Der Löseraum ist über den gesonderten Druckanschluß ungedrosselt beaufschlagbar, so daß auch das Sperrventil schlagartig von seiner Schließstellung in die Offenstellung umschaltet, was einen entsprechenden Anfahrvorgang des Arbeitskolbens zur Folge hat.From DE-A-30 18 920 a lockable hydraulic cylinder is known, in which a locking piston can be acted upon via a first pressure connection and a working piston can be acted upon via a second pressure connection. In the line connection between the second pressure connection and the working piston, a check valve is switched on, which is designed in the manner of a slide valve. The valve body of the check valve has an extension, via which the check valve is controlled as a function of the movement of the locking piston. The check valve has a closed position and an open position, so that pressure medium can only pass into the working space of the working piston in the open position. The locking piston is supported on a locking spring and has an active surface which is provided in connection with a release space. The release space can be acted upon unthrottled via the separate pressure connection, so that the shut-off valve also switches suddenly from its closed position to the open position, which results in a corresponding starting process for the working piston.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Problematik des schlagartigen Anfahrens des Arbeitskolbens bei Druckbeaufschlagung zu vermeiden und ein sanftes Anfahren des Arbeitskolbens aus der Ausgangsstellung heraus zu erreichen.The present invention aims to avoid the problem of abrupt starting of the working piston when pressure is applied and to achieve a smooth starting of the working piston from the starting position.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem Druckanschluß und dem Arbeitsraum des Arbeitskolbens eine Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion vorgesehen ist, während der Löseraum des Verriegelungskolbens über den Druckanschluß ungedrosselt beaufschlagbar ist, so daß bei Beaufschlagung über den Druckanschluß zunächst der Verriegelungskolben die Verriegelungsstellung verläßt und erst anschließend der Druckaufbau im Arbeitsraum erfolgt. Damit wird bei einer Druckbeaufschlagung über den Druckanschluß zunächst erreicht, daß sich der Druck im Löseraum ungedrosselt aufbauen kann, während ein Druckaufbau im Arbeitsraum des Arbeitskolbens nur über die Drossel und damit zeitverzögert erfolgen kann. Insoweit lastet auf den Kugeln des Kugelgesperres zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verriegelungskolben seine Verriegelungsstellung verläßt, noch keine Zugkraft; die Kugeln sind also nicht eingeklemmt, sondern können sich frei bewegen, und zwar in dem Maße, in welchem der Verriegelungskolben die Verriegelungsstellung verläßt, so daß die Kugeln aus der Verriegelungsnut heraus und in die Ausweichnut eintreten können. Gleichzeitig erfolgt über die Drossel nur ein gedrosselter Druckaufbau im Arbeitsraum, so daß der Arbeitskolben aus seiner Ausgangsstellung mit diesem gedrosselten bzw. verminderten Druck beaufschlagt ist und seine Ausgangsstellung durch eine sanfte Anfahrbewegung verläßt. In Abstimmung hierauf ist die Drosselfunktion der Drossel abschaltbar, d. h. es wird die drosselnde Wirkung aufgehoben, so daß sich im Arbeitsraum der volle Druck, der über den Druckanschluß eingesteuert wird, aufbauen und auswirken kann, wie er zur Betätigung des Verbrauchers erforderlich ist. Durch die axiale Länge der Drossel kann der Zeitpunkt wegabhängig bestimmt werden, zu welchem die drosselnde Funktion abgeschaltet wird, und zwar abhängig von einem entsprechenden Hub des Verriegelungskolbens. Damit ist auf jeden Fall sichergestellt, daß die drosselnde Funktion erst dann abgeschaltet wird, wenn der Verriegelungskolben auch tatsächlich seine Verriegelungsstellung verlassen hat. Die drosselnde Funktion wird ausgeschaltet, bevor der Verriegelungskolben seine vollständige Lösestellung erreicht hat. Die Abstimmung erfolgt auch auf die Bewegungsgeometrie und die Bewegungsgeschwindigkeit der Teile des Kugelgesperres. Damit wird erreicht, daß die Kugeln des Kugelgesperres ohne Einwirkung einer nennenswerten Zugkraft durch den Arbeitskolben die Sperrstellung verlassen können und der Druckaufbau im Arbeitsraum zunächst gedrosselt, jedoch anschließend ungedrosselt erfolgt, damit der Arbeitskolben in einer sanft anlaufenden Bewegung, jedoch dann mit der erforderlichen Betätigungskraft, wie sie für die Betätigung des Verbrauchers erforderlich ist, seinen Hub beginnt bzw. durchführt.According to the invention this is achieved in that a throttle with a time-delayed throttle function is provided between the pressure connection and the working space of the working piston, while the release space of the locking piston can be acted upon unthrottled via the pressure connection, so that when the pressure connection is acted upon, the locking piston first leaves the locking position and Only then does the pressure build up in the work area. Thus, when pressure is applied via the pressure connection, it is first achieved that the pressure in the release space can build up unthrottled, while pressure build-up in the working chamber of the working piston can only take place via the throttle and thus with a time delay. In this respect, there is still no tractive force on the balls of the ball lock at the time when the locking piston leaves its locking position; the balls are not pinched, but can move freely, to the extent that the locking piston leaves the locking position, so that the balls can come out of the locking groove and into the escape groove. At the same time, only a throttled pressure build-up takes place in the work space via the throttle, so that the working piston is subjected to this throttled or reduced pressure from its starting position and leaves its starting position by a gentle starting movement. In coordination with this, the throttle function of the throttle can be switched off, ie the throttling effect is eliminated, so that the full pressure, which is controlled via the pressure connection, can build up and act in the work space, as is required to actuate the consumer. The point in time at which the throttling function is switched off can be determined by the axial length of the throttle, depending on a corresponding stroke of the locking piston. This ensures in any case that the throttling function only then is switched off when the locking piston has actually left its locking position. The throttling function is switched off before the locking piston has reached its complete release position. The adjustment is also made to the movement geometry and the movement speed of the parts of the ball ratchet. This ensures that the balls of the ball ratchet can leave the locking position without the action of a significant tensile force by the working piston and the pressure build-up in the working area is initially throttled, but then unthrottled, so that the working piston moves gently but then with the required actuation force. as it is necessary for the actuation of the consumer, starts or carries out his stroke.

Der Verriegelungskolben kann als Stufenkolben ausgebildet sein und auf der einen Kolbenseite außer der Lösewirkfläche noch eine zweite Wirkfläche aufweisen, die vom Druck im Arbeitsraum beaufschlagbar ist. Die Lösewirkfläche muß auf jeden Fall so groß gestaltet sein, daß bei der ungedrosselten Beaufschlagung über den Druckanschluß die Kraft der Verriegelungsfeder überwunden wird und der Verriegelungskolben allein durch diese Beaufschlagung sicher aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt wird. Der Verriegelungskolben kann eine zweite Wirkfläche aufweisen, über die er dann auch aus dem Arbeitsraum heraus beaufschlagt wird, so daß während des Vorwärtshubs des Arbeitskolbens der Verriegelungskolben mit Sicherheit in der Lösestellung gehalten wird. Die Stufe am Stufenkolben kann gleichzeitig zur Bildung von Funktionsbestandteilen des Kugelgesperres genutzt werden.The locking piston can be designed as a stepped piston and, on the one piston side, in addition to the release active surface, can also have a second active surface which can be acted upon by the pressure in the working space. The release active surface must in any case be designed so large that the force of the locking spring is overcome in the unthrottled action via the pressure connection and the locking piston is safely transferred from the locked position to the release position solely by this action. The locking piston can have a second active surface, via which it is then also acted upon from the working space, so that the locking piston is held securely in the release position during the forward stroke of the working piston. The step on the step piston can also be used to form functional components of the ball lock.

Zwischen Arbeitsraum und Druckanschluß kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches in Richtung auf den Druckanschluß öffnend und in einer die Drossel überbrückenden Leitung angeordnet ist. Diese Leitung verbindet den Druckanschluß bzw. den Löseraum mit dem Arbeitsraum und überbrückt die Drossel. Das Rückschlagventil öffnet in Richtung auf den Druckanschluß und dient dazu, das im Arbeitsraum befindliche Volumen des hydraulischen Mediums während der Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens in die Ausgangsstellung hinein in den Druckanschluß rückströmen zu lassen. Dabei fährt der Arbeitskolben in seine verriegelte Ausgangsstellung und die vorher abgeschaltete Drosselfunktion der Drossel tritt wieder in Wirktätigkeit, so daß das hydraulische Medium aus dem Arbeitsraum über das sich öffnende Rückschlagventil beschleunigt in den Druckanschluß und die dort angeschlossene Steuerleitung hinein verschoben werden kann. Das Rückschlagventil ist nur erforderlich, wenn diese Funktion gewünscht wird. Bei kleinen Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens des Hydraulikzylinders, bei denen die Rückströmung über die Drossel ausreicht, kann es in Fortfall kommen. Das Rückschlagventil und seine zugehörige Umgehungsleitung ist auch dann entbehrlich, wenn ein gedrosseltes Verschieben des Hydraulikmediums aus dem Arbeitsraum heraus zwecks Erreichung der Ausgangsstellung des Arbeitskolbens, in der er verriegelt ist, gewünscht wird. Es kann in solchen Sonderfällen die wiedereinsetzende Drosselfunktion der Drossel für diese zweite Funktion sinnvoll genutzt werden. Das Rückschlagventil kann im Verriegelungskolben angeordnet sein. Hier steht im allgemeinen ausreichend Platz zur Verfügung, insbesondere dann, wenn der Verriegelungskolben als Kolben mit kreisförmigem Querschnitt - im Gegensatz zu einem hülsenförmigen Verriegelungskolben mit kreisringförmigem Querschnitt - besteht. Es ist natürlich andererseits auch möglich, eine Umgehungsleitung gehäuseseitig zu verlegen und anzuordnen, die den Druckanschluß mit dem Arbeitsraum verbindet, die Drossel überbrückt und das Rückschlagventil enthält.A check valve can be provided between the working space and the pressure connection, which opens in the direction of the pressure connection and in a valve that bridges the throttle Line is arranged. This line connects the pressure connection or the release space with the work space and bridges the throttle. The check valve opens in the direction of the pressure connection and serves to allow the volume of the hydraulic medium in the working space to flow back into the starting position into the pressure connection during the backward movement of the working piston. The working piston moves into its locked starting position and the previously deactivated throttle function of the throttle comes back into action, so that the hydraulic medium can be accelerated out of the working space via the opening check valve into the pressure connection and the control line connected there. The check valve is only required if this function is desired. At low speeds of the working piston of the hydraulic cylinder, at which the backflow through the throttle is sufficient, it can stop. The check valve and its associated bypass line can also be dispensed with if throttled displacement of the hydraulic medium out of the working space is desired in order to achieve the starting position of the working piston in which it is locked. In such special cases, the reinserting throttle function of the throttle can be used meaningfully for this second function. The check valve can be arranged in the locking piston. Sufficient space is generally available here, in particular if the locking piston is a piston with a circular cross section - in contrast to a sleeve-shaped locking piston with a circular cross section. On the other hand, it is of course also possible to lay and arrange a bypass line on the housing side, which connects the pressure connection to the work space, bridges the throttle and contains the check valve.

Die Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion kann durch einen Drosselspalt zwischen einem Zylinderabschnitt an dem Verriegelungskolben und einer Bohrung im Gehäuse oder einem im Gehäuse ortsfest angeordneten Teil gebildet sein. Damit ist zur Ausbildung der Drossel mit zeitverzögert abschaltbarer Drosselfunktion kein gesondertes Bauteil erforderlich. Es wird lediglich entsprechend der gewünschten Zeitverzögerung die Länge der Überdeckung zwischen Zylinderabschnitt und Bohrung festgelegt, also der Zeitpunkt, zu welchem bei einem entsprechenden Hub des Verriegelungskolbens, der Zylinderabschnitt aus der Bohrung vollständig herausgefahren ist, so daß damit die Drosselwirkung aufgehoben ist und der Arbeitsraum nachfolgend ungedrosselt beaufschlagt wird. Durch die Bemessung des Drosselspalts selbst kann der gedrosselte Druckaufbau im Arbeitsraum beeinflußt werden.The throttle with a throttle function that can be switched off with a time delay can be formed by a throttle gap between a cylinder section on the locking piston and a bore in the housing or a part arranged in a stationary manner in the housing. This means that no separate component is required to form the throttle with a throttle function that can be switched off with a time delay. The length of the overlap between the cylinder section and the bore is only determined in accordance with the desired time delay, i.e. the point in time at which the cylinder section has completely moved out of the bore with a corresponding stroke of the locking piston, so that the throttling effect is eliminated and the work space subsequently is acted upon unthrottled. By designing the throttle gap itself, the throttled pressure build-up in the work area can be influenced.

Die Verriegelungsfeder des Verriegelungskolbens kann in einem mit der Atmosphäre verbundenen Raum angeordnet sein. Damit ist eine Entlüftung dieses Raums erreicht und Leckagen über die Dichtung des Verriegelungskolbens können nicht mehr zu einer hydraulischen Blockierung des Kugelgesperres führen. Damit wird die Betriebssicherheit erhöht. Andererseits ist sichergestellt, daß das Kugelgesperre auch seine Sperrstellung verlassen kann und insoweit die Gewähr dafür gegeben ist, daß der Arbeitskolben auch seinen ordnungsgemäßen Hub ausführen kann.The locking spring of the locking piston can be arranged in a space connected to the atmosphere. This means that this space is vented and leaks through the seal of the locking piston can no longer lead to hydraulic locking of the ball lock. This increases operational safety. On the other hand, it is ensured that the ball lock can also leave its locked position and that there is a guarantee that the working piston can also perform its proper stroke.

Der Verriegelungskolben kann auf der dem Arbeitskolben abgekehrten Seite einen Fortsatz aufweisen, an welchem der Verriegelungskolben durch einen mechanischen Kraftangriff von der Verriegelungsstellung in die Lösestellung verschiebbar ist. Für manche Anwendungsfälle ist es erforderlich bzw. wünschenswert, daß bei Ausfall des hydraulischen Drucks die Verriegelungsstellung des Hydraulikzylinders durch einen manuellen Kraftangriff aufgehoben werden kann, um durch weitere manuelle Betätigung, z. B. am Verbraucher, die vorgesehene Betätigung trotz Ausbleibens des hydraulischen Drucks herbeiführen zu können. Hierzu muß zunächst einmal das Kugelgesperre entriegelt werden. Der Fortsatz am Verriegelungskolben gestattet einen mechanischen Kraftangriff, durch welchen der Verriegelungskolben aus seiner Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt wird, wobei das Kugelgesperre löst und damit der Arbeitskolben beweglich wird.The locking piston can have an extension on the side facing away from the working piston, on which the locking piston can be displaced from the locking position into the release position by a mechanical force application. For some applications, it is necessary or desirable that the locking position of the hydraulic cylinder can be released by a manual application of force in the event of hydraulic pressure failure further manual actuation, e.g. B. the consumer to be able to bring about the intended actuation despite the absence of hydraulic pressure. To do this, the ball lock must first be unlocked. The extension on the locking piston permits a mechanical application of force, by means of which the locking piston is transferred from its locking position into the release position, the ball ratchet being released and the working piston thus becoming movable.

Der Verriegelungskolben kann gegensinnig zum Arbeitskolben bewegbar angeordnet sein, mit seiner zweiten Wirkfläche an den Arbeitsraum anschließen und die Verriegelungsfeder kann in dem entlüfteten Raum auf der anderen Seite des Verriegelungskolbens angeordnet sein. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Raum, in welchem die Verriegelungsfeder angeordnet ist, in sehr einfacher Weise an die Atmosphäre angeschlossen. Es fehlt hier jegliche Dichtung an dem Fortsatz. Bei anderen Ausführungsformen, z. B. wenn der Verriegelungskolben gleichsinnig zum Arbeitskolben aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführbar ist, ist im allgemeinen eine Entlüftung etwas schwieriger. Die Entlüftung kann aber auch hier durch den Arbeitskolben geführt werden. Auch eine Verbindung des Rückraums mit dem Rückraum des Arbeitskolbens ist möglich; dabei muß sichergestellt sein, daß der Hydraulikzylinder nicht in Differentialschaltung betrieben wird, weil sonst das Kugelgesperre dabei nicht lösbar ist. Wird dagegen der Hydraulikzylinder auch in Differentialschaltung betrieben, sollte eine Entlüftung des Rückraums des Verriegelungskolbens auf andere Weise erzielt werden, z. B. durch eine Längsbohrung in der Kolbenstange.The locking piston can be arranged to be movable in the opposite direction to the working piston, connect with its second active surface to the working space and the locking spring can be arranged in the vented space on the other side of the locking piston. In this preferred embodiment, the space in which the locking spring is arranged is connected to the atmosphere in a very simple manner. Any seal on the extension is missing here. In other embodiments, e.g. B. if the locking piston can be transferred in the same direction as the working piston from the locking position into the release position, venting is generally somewhat more difficult. The vent can also be routed through the working piston. A connection of the rear space to the rear space of the working piston is also possible; it must be ensured that the hydraulic cylinder is not operated in a differential circuit, because otherwise the ball lock cannot be released. If, on the other hand, the hydraulic cylinder is also operated in a differential circuit, ventilation of the rear space of the locking piston should be achieved in another way, e.g. B. through a longitudinal bore in the piston rod.

Der Fortsatz des Verriegelungskolbens kann eine von außen zugängliche Nut für den mechanischen Kraftangriff aufweisen, so daß es damit möglich ist, den Verriegelungskolben aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung zu überführen.The extension of the locking piston can have an externally accessible groove for mechanical force application, so that it is possible to move the locking piston from the locking position into the release position.

Der Arbeitskolben kann eine Verlängerungshülse zur Aufnahme der Kugeln der Kugelgesperres aufweisen, wobei im Gehäuse eine Verriegelungsbuchse ortsfest angeordnet ist, die die Verriegelungsnut trägt. Durch die Bemessung der Verriegelungsbuchse in radialer Richtung kann dafür Sorge getragen sein, daß die Kugeln des Kugelgesperres auf keinen Fall an der zylindrischen Bohrung des Gehäuses schleifen, wenn der Arbeitskolben seinen Hub ausführt.The working piston can have an extension sleeve for receiving the balls of the ball ratchet, a locking bushing which carries the locking groove being arranged in a stationary manner in the housing. By dimensioning the locking bush in the radial direction, care can be taken that the balls of the ball ratchet do not rub against the cylindrical bore of the housing when the working piston executes its stroke.

Die Erfindung wird anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Hydraulikzylinders in der Verriegelungsstellung,
Figur 2: eine Schnittdarstellung des Hydraulikzylinders gemäß Figur 1 bei einem Teilhub des Arbeitszylinders,
Figur 3: eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Hydraulikzylinders in der Verriegelungsstellung und
Figur 4: eine Schnittdarstellung des Hydraulikzylinders gemäß Figur 3 bei einem Teilhub des Arbeitszylinders.

The invention is further explained and described on the basis of two preferred exemplary embodiments. Show it:

Figure 1: 2 shows a sectional illustration of a first embodiment of the hydraulic cylinder in the locking position,
Figure 2: 2 shows a sectional view of the hydraulic cylinder according to FIG. 1 during a partial stroke of the working cylinder,
Figure 3: a sectional view of a second embodiment of the hydraulic cylinder in the locking position and
Figure 4: a sectional view of the hydraulic cylinder according to Figure 3 with a partial stroke of the working cylinder.

Der Hydraulikzylinder gemäß den Figuren 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen Bohrung 2 ein Arbeitskolben 3 mit Hilfe von Dichtung 4 und Führungsring 5 gleitend und dichtend verschiebbar geführt ist. An dem Arbeitskolben 3 ist eine Kolbenstange 6 befestigt, beispielsweise eingeschraubt, die an ihrem anderen, nicht dargestellten Ende aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist und dort mit einem Verbraucher in Wirkverbindung steht, der auf diese Art und Weise betätigt wird.The hydraulic cylinder according to FIGS. 1 and 2 has a housing 1, in the bore 2 of which a working piston 3 is slidably and sealingly guided by means of seal 4 and guide ring 5. On the working piston 3 is one Piston rod 6 attached, for example screwed, which is led out of the housing 1 at its other end, not shown, and is operatively connected there to a consumer, which is actuated in this way.

Am Gehäuse ist ein Druckanschluß 7 vorgesehen, an den eine Steuerleitung für ein Druckmedium anschließbar ist, wie sie u. a. zur Betätigung des Arbeitskolbens 3 benötigt wird. Es ist hier nur ein Druckanschluß 7 dargestellt und ein einfach wirkender Arbeitskolben 3 beschreiben. Für die Erfindung ist es nicht nachteilig, wenn eine doppelt wirkende Ausbildung und entsprechend mehrere Anschlüsse für das Druckmedium vorgesehen sind. Im Gehäuse 1 ist in einem Absatz der Bohrung 2 eine Verriegelungsbuchse 8 ortsfest gelagert und mit Hilfe einer Dichtung 9 nach außen abgedichtet. Die Verriegelungsbuchse 8 wird von einem in das Gehäuse 1 eingesetzten Deckelteil 10 gehalten, wobei das Deckelteil 10 auch in anderer Weise ausgebildet sein kann oder auch ggf. angeschweißt oder sonstwie mit dem Gehäuse 1 verbunden sein kann. In der Verriegelungsbuchse 8 ist ein Verriegelungskolben 11 begrenzt verschiebbar gelagert und mit einer Dichtung 12 dichtend geführt. Die Verschieblichkeit des Verriegelungskolbens 11 ist durch Anschläge begrenzt. Zwischen dem Verriegelungskolben 11 und der Verriegelungsbuchse 8 ist ein Löseraum 13 gebildet, der in dauernder Verbindung mit dem Druckanschluß 7 steht. Angrenzend an den Löseraum 13 weist der Verriegelungskolben eine Lösewirkfläche 14 auf, die, wie ersichtlich, als Kreisringfläche ausgebildet ist. Der Verriegelungskolben 11 weist weiterhin einen Zylinderabschnitt 15 auf, dem eine Bohrung 16 an der Verriegelungsbuchse 8 zugeordnet ist. Durch den Zylinderabschnitt 15 und die Bohrung 16 wird eine Drossel 17 in Form eines entsprechend bemessenen Drosselspalts gebildet, dessen radiale Spaltweite und axiale Spaltlänge bestimmend für die Drosselfunktion sind. Die Drossel 17 stellt eine Verbindung zwischen dem Löseraum 13 und einem Arbeitsraum 18 dar, der ansonsten zwischen dem Verriegelungskolben 11 und dem Arbeitskolben 3 gebildet ist. Druckmedium aus dem Löseraum 13 und damit aus dem Druckanschluß 7 kann nur über die Drossel 17 in den Arbeitsraum 18 gelangen. Der Arbeitskolben 3 besitzt im Anschluß an den Arbeitsraum 18 eine Arbeitswirkfläche 19, deren Beaufschlagung mit hydraulischem Medium im wesentlichen für den Hub des Arbeitskolbens 3 verantwortlich ist.A pressure connection 7 is provided on the housing, to which a control line for a pressure medium can be connected, as is required, among other things, for actuating the working piston 3. Only a pressure connection 7 is shown here and a single-acting working piston 3 is described. It is not disadvantageous for the invention if a double-acting design and correspondingly several connections for the pressure medium are provided. In the housing 1, a locking bushing 8 is mounted in a fixed manner in a shoulder of the bore 2 and sealed to the outside with the aid of a seal 9. The locking bush 8 is held by a cover part 10 inserted into the housing 1, wherein the cover part 10 can also be designed in a different way or can also be welded or otherwise connected to the housing 1. In the locking bush 8, a locking piston 11 is mounted to be displaceable to a limited extent and is sealingly guided by a seal 12. The displaceability of the locking piston 11 is limited by stops. Between the locking piston 11 and the locking bush 8, a release space 13 is formed, which is in permanent connection with the pressure connection 7. Adjacent to the release space 13, the locking piston has a release active surface 14 which, as can be seen, is designed as an annular surface. The locking piston 11 also has a cylinder section 15 to which a bore 16 on the locking bush 8 is assigned. A throttle 17 in the form of a correspondingly dimensioned throttle gap is formed by the cylinder section 15 and the bore 16, the radial gap width and the axial gap length determining the throttle function. The throttle 17 represents a connection between the release space 13 and a working space 18, which is otherwise formed between the locking piston 11 and the working piston 3. Pressure medium from the release space 13 and thus from the pressure connection 7 can only reach the working space 18 via the throttle 17. The working piston 3 has a working working surface 19 following the working space 18, the application of which to hydraulic medium is essentially responsible for the stroke of the working piston 3.

Der Verriegelungskolben 11 besitzt jedoch nicht nur die Lösewirkfläche 14, sondern auf der gleichen Seite stirnseitig im Anschluß an den Arbeitsraum 18 und jenseits der Drossel 17 eine zweite Wirkfläche 20, die als kreisförmige Wirkfläche ausgebildet und sich radial etwa bis zu der Drossel 17 erstreckt. In diesem Bereich besitzt der Verriegelungskolben einen Blockierzylinder 21 und eine Ausweichnut 22, die wirkungsmäßig zu einem Kugelgesperre 23 gehören, mit dessen Hilfe der Arbeitskolben 3 in der in Figur 1 dargestellten Ausgangslage (Druckanschluß 7 drucklos) mechanisch blockiert ist. Zu dem Kugelgesperre 23 gehört eine käfigartige Verlängerungshülse 24, die der Aufnahme und Führung von Kugeln 25 dient, die zu mehreren über den Umfang der Verlängerungshülse 24 verteilt in entsprechenden radial geführten konischen Einzelausnehmungen gelagert sind. Die Lagerung ist so getroffen, daß die Kugeln 25 nur begrenzt gegenüber der Verlängerungshülse 24 radial beweglich sind. In der Verriegelungsbuchse 8 ist eine Verriegelungsnut 26 eingearbeitet, die zur Aufnahme der Kugeln 25 in der Verriegelungsstellung bestimmt ist. In dieser Verriegelungsstellung, die in Figur 1 dargestellt ist, sind die Kugeln 25 in die Verriegelungsnut 26 eingetreten und werden durch die dargestellte Relativlage des Verriegelungskolbens 11 über den Blockierzylinder 21 gehindert, nach innen radial auszuweichen.However, the locking piston 11 not only has the release active surface 14, but on the same side on the end face following the working space 18 and beyond the throttle 17, a second active surface 20, which is designed as a circular active surface and extends radially approximately up to the throttle 17. In this area, the locking piston has a blocking cylinder 21 and an escape groove 22, which effectively belong to a ball ratchet 23, with the aid of which the working piston 3 is mechanically blocked in the starting position shown in FIG. 1 (pressure connection 7 without pressure). The ball ratchet 23 includes a cage-like extension sleeve 24, which serves to receive and guide balls 25, which are mounted in several radially guided conical individual recesses distributed over the circumference of the extension sleeve 24. The storage is such that the balls 25 are only radially movable with respect to the extension sleeve 24. In the locking bush 8, a locking groove 26 is incorporated, which is intended for receiving the balls 25 in the locking position. In this locking position, which is shown in FIG. 1, the balls 25 have entered the locking groove 26 and are prevented by the relative position of the locking piston 11 shown via the locking cylinder 21 from radially deflecting inwards.

In dem Verriegelungskolben 11 ist ein Rückschlagventil 27 vorgesehen, welches, wie dargestellt, eine auf einer Feder abgestützte Verschlußkugel aufweist, die gegen einen Sitz 28, der in den Verriegelungskolben 11 eingeschraubt ist, in die Schließlage angestellt wird. Eine radial geführte Bohrung 29 und ein axialer Kanal 30 bilden zusammen eine Leitung 29, 30, in der das Rückschlagventil 27 angeordnet ist. Die Leitung 29, 30 verbindet den Arbeitsraum 18 mit dem Löseraum 13 und überbrückt dabei die andere Verbindung zwischen diesen beiden Räumen über die Drossel 17. Durch die Einbaurichtung des Rückschlagventils 27 ist sichergestellt, daß über die Leitung 29, 30 nur Druckmedium aus dem Arbeitsraum 18 in den Löseraum 13 und damit den Druckanschluß 7 zurückgeführt, jedoch niemals in der umgekehrten Richtung eingebracht werden kann.In the locking piston 11, a check valve 27 is provided, which, as shown, has a spring-supported locking ball which is set against a seat 28 which is screwed into the locking piston 11 in the closed position. A radially guided bore 29 and an axial channel 30 together form a line 29, 30, in which the check valve 27 is arranged. The line 29, 30 connects the working space 18 with the release space 13 and thereby bridges the other connection between these two spaces via the throttle 17. The installation direction of the check valve 27 ensures that only pressure medium from the working space 18 via the line 29, 30 in the release space 13 and thus the pressure port 7 returned, but can never be introduced in the opposite direction.

Der Verriegelungskolben 11 weist auf der anderen Seite der Dichtung 12 einen Fortsatz 31 auf, der ohne weitere Dichtung durch den Deckelteil 10 hindurchgeführt ist und im Bereich einer Ausnehmung 32 endet, durch welche eine am Fortsatz 31 vorgesehene Nut 33 von außen zugänglich ist. Damit kann von außen ein mechanischer Kraftangriff an dem Fortsatz 31 des Verriegelungskolbens 11 erfolgen, wodurch der Verriegelungskolben 11 entsprechend der vorgesehenen axialen Beweglichkeit auch dann verschoben werden kann, wenn z. B. das Druckmedium über den Druckanschluß 7 ausgefallen ist oder nicht zur Verfügung steht. Auf der Rückseite des Verriegelungskolbens 11 ist gehäuseseitig ein Raum 34 gebildet, der über den nicht abgedichteten Fortsatz 31 in dauernder Verbindung zur Atmosphäre steht, also entlüftet ist. In diesem Raum 34 bzw. in dem Deckelteil 10 ist eine Verriegelungsfeder 35 gehäuseseitig abgestützt, die den Verriegelungskolben 11 so belastet, daß sich das Kugelgesperre 23 in der verriegelten Stellung befindet, wobei der Blockierzylinder 21 die Kugeln 25 daran hindert, aus der Verriegelungsnut 26 radial nach innen auszuweichen.The locking piston 11 has on the other side of the seal 12 an extension 31 which is passed through the cover part 10 without a further seal and ends in the region of a recess 32 through which a groove 33 provided on the extension 31 is accessible from the outside. This can be a mechanical force attack on the extension 31 of the locking piston 11 from the outside, whereby the locking piston 11 can be moved according to the intended axial mobility even when z. B. the print medium has failed via the pressure connection 7 or is not available. On the rear side of the locking piston 11, a space 34 is formed on the housing side, which is in permanent communication with the atmosphere via the unsealed extension 31, ie is vented. In this space 34 or in the cover part 10, a locking spring 35 is supported on the housing side, which loads the locking piston 11 so that the ball lock 23 is in the locked position, the locking cylinder 21 preventing the balls 25 from the locking groove 26 radially to dodge inside.

Die normale Ausgangsstellung bzw. Ruhestellung des Arbeitskolbens 3 mit verriegeltem Kugelgesperre 23 ist in Figur 1 dargestellt. Wird nun hydraulisches Medium unter Druck über eine nicht dargestellte Steuerleitung und den Druckanschluß 7 herangeführt, so baut sich in dem Löseraum 13 ein entsprechender Druck auf, während die Beaufschlagung des Arbeitsraums 18 durch die Drossel 17 behindert ist. Durch die auf die Lösewirkfläche 14 des Verriegelungskolbens 11 einwirkende Kraft wird der Verriegelungskolben 11 unter Überwindung der Kraft der Verriegelungsfeder 35 aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung (Figur 2) überführt, wobei er sich an dem Deckelteil 10, welches hier als Anschlag fungiert, anlegt. Da sich der Druck des hydraulischen Mediums über die Drossel 17 mit der entsprechenden Drosselwirkung nur vergleichsweise wenig aufbauen kann, wirkt auf den Arbeitskolben 3 bzw. dessen Arbeitswirkfläche 19 zu diesem Zeitpunkt noch keine nennenswerte Kraft ein. Die Kugeln 25 des Kugelgesperres 23 können somit im Verlauf der Bewegung des Verriegelungskolbens 11, sobald die Ausweichnut 22 den Kugeln 25 gegenübersteht, ohne Weiteres aus der Verriegelungsnut 26 austreten, damit das Kugelgesperre 23 und insoweit die mechanische Verriegelung des Arbeitskolbens 3 freigeben und radial nach innen entsprechend der Ausweichnut 22 ausweichen. Unmittelbar anschließend oder auch überlagernd zu diesem Vorgang ist der Zylinderabschnitt 15 des Verriegelungskolbens 11 aus der Bohrung 16 der Verriegelungsbuchse 8 heausgefahren, so daß die Drosselfunktion der Drossel 17 damit abgeschaltet ist. Der enge Querschnitt ist beseitigt und es kann sich nun im Arbeitsraum 18 der volle Steuerdruck des hydraulischen Mediums aufbauen und auswirken. Durch die beschriebene zeitliche Abfolge wird zunächst das Kugelgesperre 23 gelöst und erst anschließend der volle Steuerdruck auf der Arbeitswirkfläche 19 des Arbeitskolbens 3 aufgebaut, so daß sich der Arbeitskolben 3 nach der Freigabe des Kugelgesperres 23 in einem sanften Anlauf in Bewegung setzt. Sobald die drosselnde Wirkung der Drossel 17 abgeschaltet wurde, wirkt jedoch der volle Steuerdruck auf den Arbeitskolben 3, so daß dieser entsprechend seiner Auslegung in der Lage ist, den angeschlossenen Verbraucher zu betätigen. Figur 2 zeigt diese Stellung, nachdem der Arbeitskolben 3 einen Teilhub zurückgelegt hat. Während des Vorwärtshubs des Arbeitskolbens 3 wird der Verriegelungskolben 11 unter Zusammendrückung der Verriegelungsfeder 35 in seiner Lösestellung (Figur 2) gehalten. Die Kugeln 25 können radial infolge der besonderen käfigartigen Ausbildung nach innen in den Arbeitsraum 18 nicht einfallen. Es können auch zusätzlich besondere Vorkehrungen getroffen sein, wie dies anhand des zweiten Ausführungsbeispiels verdeutlich ist, die einem solchen Einfallen der Kugeln 25 radial nach innen oder außen entgegenstehen.The normal starting position or rest position of the working piston 3 with the locked ball lock 23 is shown in FIG. 1. If hydraulic medium is now brought under pressure via a control line (not shown) and the pressure connection 7, a corresponding pressure builds up in the release space 13, while the action on the working space 18 is restricted by the throttle 17. Due to the force acting on the release active surface 14 of the locking piston 11, the locking piston 11 is transferred from the locking position to the release position (FIG. 2), overcoming the force of the locking spring 35, and it lies against the cover part 10, which acts here as a stop. Since the pressure of the hydraulic medium via the throttle 17 with the corresponding throttling action can build up comparatively little, no noteworthy force acts on the working piston 3 or its working working surface 19 at this point in time. The balls 25 of the ball ratchet 23 can thus easily emerge from the locking groove 26 in the course of the movement of the locking piston 11, as soon as the escape groove 22 faces the balls 25, so that the ball ratchet 23 and in this respect release the mechanical locking of the working piston 3 and radially inwards dodge according to the escape groove 22. Immediately afterwards or also superimposed on this process, the cylinder section 15 of the locking piston 11 has moved out of the bore 16 of the locking bush 8, so that the throttle function of the throttle 17 is thus switched off. The narrow cross section has been eliminated and the full control pressure of the hydraulic medium can now build up and have an effect in the working space 18. Due to the chronological sequence described, the ball ratchet 23 is first released and only then does the full control pressure build up on the working effective surface 19 of the working piston 3, so that the working piston 3 starts to move smoothly after the ball ratchet 23 is released. As soon as the throttling effect of the throttle 17 was turned off, however, the full control pressure acts on the working piston 3, so that it is able to actuate the connected consumer according to its design. Figure 2 shows this position after the working piston 3 has covered a partial stroke. During the forward stroke of the working piston 3, the locking piston 11 is held in its release position (FIG. 2) by compressing the locking spring 35. The balls 25 cannot fall radially inward into the working space 18 due to the special cage-like design. Special precautions can also be taken, as is clear from the second exemplary embodiment, which prevent the balls 25 from falling radially inwards or outwards.

Nachdem der Verbraucher entsprechend dem vorgesehenen Hub des Arbeitskolbens betätigt ist, beispielsweise ein Hebel entsprechend verschoben oder verschwenkt wurde und dieser Verbraucher wieder außer Funktion gesetzt werden soll, wird der Steuerdruck in der Steuerleitung und damit im Druckanschluß 7 erniedrigt, so daß entweder eine Vorspannung oder ein Gewicht des Verbrauchers ausreicht, um den Arbeitskolben 3 in seine Ausgangslage zurückzuführen. Es ist natürlich auch möglich, den Hydraulikzylinder doppelt wirkend auszubilden und diesbezüglich den Arbeitskolben 3 von der Seite der Kolbenstange 6 her zu beaufschlagen. In beiden Fällen erfolgt der Rückhub des Arbeitskolbens 3, wobei zunächst nach der Druckerniedrigung am Druckanschluß 7 die Verriegelungsfeder 35 den Steuerkolben 11 zunächst in seine in Figur 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückführt, noch ohne daß die Kugeln 25 in ihrer Verriegelungsstellung sind. Diese werden vielmehr mit der Rückbewegung des Arbeitskolbens 3 durch die Verlängerungshülse 24 mitgenommen. Sie legen sich im letzten Bereich des Rückhubs des Arbeitskolbens 3 an die Ausweichnut 22 an und verschieben den Verriegelungskolben 11 entgegen der Kraft der Verriegelungsfeder 35 gleichsinnig nach rückwärts, bis sie in eine benachbarte Lage zu der Verriegelungsnut 26 in der ortsfesten Verriegelungsbuchse 8 gelangen. Sobald diese Stellung erreicht wird, können die Kugeln 25 radial nach außen ausweichen und die Verriegelungsfeder 35 schiebt den Verriegelungskolben 11 in die Verriegelungsstellung gemäß Figur 1. Damit ist die Ausgangslage des Arbeitskolbens 3 wiederum mechanisch verriegelt. Bei dieser Rückbewegung tritt die Drosselfunktion der Drossel 17 dann wieder auf, wenn der Zylinderabschnitt 15 in die Bohrung 16 einfährt, so daß sich diese beiden Teile unter Bildung des Drosselspalts überdecken. Von diesem Zeitpunkt an ist eine Entleerung des Arbeitsraums 18 über die Drossel 17 nur bedingt möglich. Dafür öffnet jetzt das Rückschlagventil 27, so daß der Druckabbau und das Überströmen von hydraulischem Medium aus dem Arbeitsraum 18 in den Löseraum 13 und damit in den Druckanschluß 7 über diese Leitung 29, 30 und das geöffnete Rückschlagventil 27 erfolgen können. Wenn auch die Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens 3 sehr sanft und allmählich erfolgen soll, kann das Rückschlagventil 27 und die Leitung 29, 30 natürlich fehlen.After the consumer is actuated in accordance with the intended stroke of the working piston, for example a lever has been moved or pivoted accordingly and this consumer is to be put out of operation again, the control pressure in the control line and thus in the pressure connection 7 is reduced, so that either a preload or a Weight of the consumer is sufficient to return the working piston 3 to its initial position. It is of course also possible to design the hydraulic cylinder to be double-acting and in this regard to act on the working piston 3 from the side of the piston rod 6. In both cases, the return stroke of the working piston 3 takes place, the locking spring 35 initially returning the control piston 11 to its initial position shown in FIG. 1 after the pressure has been reduced at the pressure connection 7, without the balls 25 being in their locking position. Rather, these are carried along with the return movement of the working piston 3 by the extension sleeve 24. In the last area of the return stroke of the working piston 3, they lie against the escape groove 22 and move the locking piston 11 counter to the force of the locking spring 35 in the same direction backwards until they reach an adjacent position to the locking groove 26 in the fixed locking bush 8. As soon as this position is reached, the balls 25 can move radially outwards and the locking spring 35 pushes the locking piston 11 into the locking position according to FIG. 1. The starting position of the working piston 3 is in turn mechanically locked. During this return movement, the throttle function of the throttle 17 occurs again when the cylinder section 15 enters the bore 16, so that these two parts overlap to form the throttle gap. From this point in time, emptying of the working space 18 via the throttle 17 is only possible to a limited extent. For this purpose, the check valve 27 now opens, so that the pressure reduction and the overflow of hydraulic medium from the work space 18 into the release space 13 and thus into the pressure connection 7 can take place via this line 29, 30 and the open check valve 27. If the backward movement of the working piston 3 is also to take place very gently and gradually, the check valve 27 and the line 29, 30 can of course be missing.

Im Defektfall, wenn beispielsweise ein Druckaufbau über den Druckanschluß 7 nicht möglich ist, kann das Kugelgesperre 23 durch mechanischen Kraftangriff an der Nut 33 des Fortsatzes 31 gelöst werden. Es wird dabei der Verriegelungskolben 11 entgegen der Kraft der Verriegelungsfeder 35 in die Lösestellung zurückgezogen, so daß der Arbeitskolben 3 entriegelt ist und beispielsweise durch weiteren Kraftangriff am Verbraucher oder an der Kolbenstange 6 ein Nothub des Arbeitskolbens 3 durchgeführt werden kann. Nach Beendigung des Hubs kann der Arbeitskolben 3 auch in seine Ausgangsstellung wieder zurückgeführt werden, wobei auch in diesem Fall die mechanische Verriegelung über das Kugelgesperre 23 erfolgt.In the event of a defect, for example if a pressure build-up via the pressure connection 7 is not possible, the ball lock 23 can be released by mechanical force application on the groove 33 of the extension 31. The locking piston 11 is pulled back against the force of the locking spring 35 into the release position, so that the working piston 3 is unlocked and, for example, an additional stroke of the working piston 3 can be carried out by further force application to the consumer or to the piston rod 6. After the stroke has ended, the working piston 3 can also be returned to its starting position, the mechanical locking also taking place in this case via the ball ratchet 23.

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist grundsätzlich ähnlich, zumindest in funktioneller Hinsicht, ausgebildet, weshalb gleiche oder funktionsmäßig vergleichbare Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Während bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 der Arbeitskolben 3 und der Verriegelungskolben 11 hydraulisch gegensinnig betätigbar waren, sind diese beiden Teile bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 gleichsinnig betätigbar. Demzufolge ist der Raum 34, in dem die Verriegelungsfeder 35 angeordnet ist, hier auf der anderen Seite, also dem Arbeitskolben 3 zugekehrt, vorgesehen, wobei bei einem einfach wirkenden Kolben die Entlüftung über einen Kanal 36 zu dem kolbenstangenseitigen Raum möglich ist. Wenn der Hydraulikkolben dagegen doppelt wirkend betätigt wird, muß auf eine andere Art eine Entlüftung des Raums 34 erfolgen, z. B. über die Kolbenstange 6.The exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4 is fundamentally similar, at least in functional terms, which is why identical or functionally comparable parts are provided with the same reference symbols. While in the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2 the working piston 3 and the locking piston 11 could be actuated hydraulically in opposite directions, in the exemplary embodiment in FIGS. 3 and 4 these two parts can be actuated in the same direction. Accordingly, the space 34, in which the locking spring 35 is arranged, is provided here on the other side, that is to say toward the working piston 3, with ventilation being possible in the case of a single-acting piston via a channel 36 to the space on the piston rod side. If, on the other hand, the hydraulic piston is operated in a double-acting manner, venting of the space 34 must take place in a different way, e.g. B. via the piston rod 6.

Statt des Fortsatzes 31 an dem Verriegelungskolben 11 ist hier im Deckelteil 10 ein Stift 37 mit Hilfe einer Dichtung 38 dichtend gelagert, der manuell eingedrückt werden kann und sich dann an den Verriegelungskolben 11 anlegt und diesen von der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt. Die Kugeln 25 brauchen hier in der Verlängerungshülse 24 nicht begrenzt radial beweglich gelagert sein. Sie können in Durchbrechungen der Verlängerungshülse 24 frei beweglich gelagert sein. An einem Herausfallen in der Lösestellung werden sie einerseits durch den Verriegelungskolben 11 und dessen Zylinderabschnitt 15 gehalten. Andererseits, d. h. radial nach außen, ist eine Schutzhülse 40 vorgesehen, die auf einer Feder 39 abgestützt ist und die die Kugeln 25 während des Vor- und Rückwärtshubs des Arbeitskolbens 3 daran hindert, aus den Durchbrechungen in der Verlängerungshülse 24 radial nach außen auszutreten.Instead of the extension 31 on the locking piston 11, a pin 37 is sealingly mounted in the cover part 10 with the aid of a seal 38, which can be pressed in manually and then rests on the locking piston 11 and transfers it from the locking position into the release position. The balls 25 need not be radially movably supported in the extension sleeve 24. They can be freely movable in openings in the extension sleeve 24. If they fall out in the release position, they are held on the one hand by the locking piston 11 and its cylinder section 15. On the other hand, ie radially outwards, a protective sleeve 40 is provided, which is supported on a spring 39 and which prevents the balls 25 from radially outwards from the openings in the extension sleeve 24 during the forward and backward stroke of the working piston 3.

Die Funktion des Hydraulikzylinders gemäß den Figuren 3 und 4 ist entsprechend. Sobald der Steuerdruck über den Druckanschluß 7 gehäuseseitig eingeleitet wird und sich ein solcher Druck in dem Löseraum 13 aufbaut, wird zunächst der Verriegelungskolben 11 aus der Verriegelungsstellung in die Lösestellung überführt, dabei das Kugelgesperre 23 gelöst. Während dieser Zeit kann im Arbeitsraum 18 nur ein zeitlich verzögerter, gedrosselter Druckaufbau stattfinden. Erst, nachdem der Verriegelungskolben 11 mit seinem Zylinderabschnitt 15 aus der Bohrung 16, die hier von dem Deckelteil 10 gebildet wird, herausgefahren ist, ist die drosselnde Wirkung der Drossel 17 ausgeschaltet und es schließt sich ein ungedrosselter weiterer Druckaufbau in dem Arbeitsraum 18 an. Somit kann auch hier der Arbeitskolben 3 aus der verriegelten Stellung heraus sanft anfahren und seinen Arbeitshub beginnen. Auch hier ist das mechanische Entriegeln möglich und auch hier findet die mechanische Verriegelung statt, sobald die Ausgangslage wieder erreicht ist.

The function of the hydraulic cylinder according to Figures 3 and 4 is corresponding. As soon as the control pressure is introduced via the pressure connection 7 on the housing side and such a pressure builds up in the release space 13, the locking piston 11 is first transferred from the locking position into the release position, thereby releasing the ball ratchet 23. During this time, only a time-delayed, throttled pressure build-up can take place in the work space 18. Only after the locking piston 11 has moved out of the bore 16, which here is formed by the cover part 10, is the throttling effect of the throttle 17 switched off and an unthrottled further pressure build-up in the working space 18 follows. Thus, here too, the working piston 3 can start up smoothly from the locked position and begin its working stroke. Mechanical unlocking is also possible here and mechanical locking takes place here as soon as the starting position is reached again.

Claims

Lockable hydraulic cylinder actuable at least on one side, with a housing (1) having a pressure connection (7), with a displaceable working piston (3) guided in a sealed manner in the housing and having a piston rod (6), with a locking piston (11) supported on a locking spring (35), and with a ball catch (23) having balls (25) movable in a cage radially into a locking groove (26) in the locking position and into an escape groove (22) in the release position, the working piston (3) being capable of being loaded via the pressure connection (7) on an effective working face (19) in contiguity with a working space (18) and the locking piston (11) on an effective release face (14) in contiguity with a release space (13), characterized in that a throttle (17) with a throttle function which can be cut off with a time delay is provided between the pressure connection (7) and the working space (18) of the working piston (3), the release space (13) of the locking piston (11) being loadable in an unthrottled manner via the pressure connection (7), so that, during loading via the pressure connection (7), first the locking piston (11) leaves the locking position and only thereafter does the pressure build-up from the throttled pressure to the unthrottled pressure take place in the working space (18).
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that the locking piston (11) is designed as a stepped piston and on one piston side has not only the effective release face (14), but also a second effective face (20) which can be loaded by the pressure in the working space (18).
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that a non-return valve (27), which is arranged so as to open in the direction on the pressure connection (7) and in a line bridging the throttle (17), is provided between the working space (18) and pressure connection (7).
Hydraulic cylinder according to Claim 3, characterized in that the non-return valve (27) is arranged in the locking piston (11).
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that the throttle (17) with a throttle function which can be cut off with a time delay is formed by a throttle gap between a cylindrical portion (15) on the locking piston (11) and a bore (16) in the housing or a part arranged at a fixed location in the housing.
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that the locking spring (35) of the locking piston (11) is arranged in a space (34) connected to the atmosphere.
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that the locking piston (11) has, on the sides facing away from the working piston (3), an extension (31), on which the locking piston (11) can be displaced from the locking position into the release position by the exertion of mechanical force.
Hydraulic cylinder according to Claim 7, characterized in that the locking piston (11) is arranged so as to be movable in the opposite direction to the working piston (3) and with its second effective face (20) is contiguous to the working space (18), and in that the locking spring (35), together with the vented space (34), is arranged on the other side of the locking piston (11).
Hydraulic cylinder according to Claims 7 and 8, characterised in that the extension (31) of the locking piston (11) has an externally accessible groove (33) for the exertion of mechanical force.
Hydraulic cylinder according to Claim 1, characterized in that the working piston (3) has an extension sleeve (24) for receiving the balls (25) of the ball catch (23), and a locking bush (8) carrying the locking groove (26) is arranged at a fixed location in the housing (1).