EP1776527A1 - Verriegelungsvorrichtung für linearaktuatoren - Google Patents

Verriegelungsvorrichtung für linearaktuatoren

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EP1776527A1
EP1776527A1 EP05774023A EP05774023A EP1776527A1 EP 1776527 A1 EP1776527 A1 EP 1776527A1 EP 05774023 A EP05774023 A EP 05774023A EP 05774023 A EP05774023 A EP 05774023A EP 1776527 A1 EP1776527 A1 EP 1776527A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking
piston rod
elements
locking device
devices
Prior art date
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Granted
Application number
EP05774023A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1776527B1 (de
Inventor
Milan Kamenz
Günther ALVERMANN
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Publication date
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Publication of EP1776527A1 publication Critical patent/EP1776527A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1776527B1 publication Critical patent/EP1776527B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/261—Locking mechanisms using positive interengagement, e.g. balls and grooves, for locking in the end positions

Definitions

  • the invention relates to a locking device for linear actuators, in particular for fluid-operated adjusting devices, with an axially displaceably mounted for receiving a piston rod.
  • the invention is particularly suitable for hydraulic adjusting devices which are used for safety-critical applications.
  • Hydraulic locks in the form of a check valve are known from the prior art for hydraulic adjusting devices.
  • check valves for locking the hydraulic adjustment are disadvantageous, since the possibility of leakage is present at each seal located in the system. A malfunction of the valve can have serious consequences.
  • volume fluctuations of the hydraulic fluid are called forth by the temperature fluctuations present in flight, which in the case of hydraulic locking could lead to the escape of hydraulic fluid due to overpressure or through the entry of ambient air through negative pressure.
  • the object of the present invention is to provide a locking device for linear actuators, in particular for fluid-operated adjusting devices with a piston rod axially displaceably mounted for receiving, with which a secure locking over the entire stroke of the linear actuators is possible.
  • a locking device having the features of claim 1, wherein the piston rod ei ⁇ NEN extending in the axial direction cavity, in which distributed in the axial direction form-locking devices are arranged.
  • positive-locking elements corresponding to the form-locking devices are arranged so as to be radially displaceable, which are mounted so as to be axially fixed in place to the receptacle.
  • the positive-locking elements is associated with an actuating device which radially displaces the interlocking elements.
  • a development of the invention provides that the form-locking devices are formed within the piston rod as grooves, in particular radially circumferential grooves.
  • the positive locking devices are designed in the shape of slot rings which are inserted in the piston rod one behind the other.
  • individual rings under defenceli ⁇ chen diameter or rings are incorporated with incorporated grooves and fixed therein. This also has the advantages of simple production and easy assembly.
  • the receptacle for the piston rod is a cylinder, in particular a hydraulic or pneumatic cylinder, in which a piston fastened to the piston rod is displaceably mounted.
  • the piston can be pressurized on both sides, so that the piston rod is mounted displaceably in the axial direction.
  • the form-locking elements are formed radially resilient or radially spring-mounted, in order to effect a Reversibili ⁇ ity of the positive engagement easily. It is possible that the positive-locking elements are held during operation of the linear actuator under tension out of engagement with the Form gleichein ⁇ directions and that after releasing the voltage, the positive-locking elements are brought by the spring force into engagement with the Form ⁇ closing devices. Alternatively, it is provided that the positive-locking elements are disengaged in the relaxed position and brought into the form-locking engagement with the form-locking devices only by the actuating device. After removing the actuator or moving back into the Starting position spring back the form-locking elements in the relaxed Stel ⁇ ment, so that the free mobility of the actuator or the adjusting device is again given.
  • the form-fitting elements are projections arranged or formed on a holder.
  • the positive locking elements are slidably mounted segments that are radially displaced or radially spring-trained Federrin ⁇ ge either spring into the form-fitting devices or spring aussen out of these.
  • the holder is designed as an expansion sleeve, which is provided with slots in the axial direction, so that the slotted portions are radially displaceable.
  • the form-locking elements are formed or arranged on the slotted sections, preferably at the ends of the sections, so that a Ver ⁇ locking of the piston rod with respect to the holder or the recording over the entire displacement range of the piston rod is possible.
  • the form-fitting elements are mounted axially stationary to the recording on the holder.
  • the holder or the expansion sleeve is surrounded by the piston rod, at least in the region of the positive locking elements, so that the positive locking elements can intervene symmetrically, preferably circumferentially, within the piston rod into the positive locking devices.
  • the actuation device is designed as an axially displaceable clamping cone, through which axial interlocking the interlocking elements are brought into or out of engagement with the interlocking devices of the piston rod ,
  • a complementary to the clamping cone counter cone is formed on the expansion sleeve over which the Positive locking elements are held out of engagement with the Form gleich coupleden.
  • the clamping cone is designed as a cap-shaped outer cone into which the counter-cone engages.
  • the clamping cone is formed as an inner cone, which is inserted into a funnel-shaped counter-cone of the expansion sleeve.
  • a tensioning and locking sleeve is arranged inside the expansion sleeve as a support sleeve, which in the locked state displaces into the region of the slotted sections and exercises a supportive effect.
  • the tensioning cone is coupled via a spring-loaded Buchan ⁇ ker with the tension and locking sleeve, so that automatically when relieving the tension and locking sleeve is ver ⁇ pushed over a spring.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a hydraulic adjusting device
  • Figure 3 an individual view of an expansion sleeve
  • FIG. 5 - the detail D in FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a linear actuator 1, in the present case a hydraulic adjusting device, with a piston rod 10, which is displaceably guided in a receptacle 30 formed as a cylinder.
  • the two ends 2, 3 of the adjusting device 1 have fastening devices which can be attached to movable objects to be stored.
  • the serving as a receptacle for the piston rod 10 cylinder 30 is a hydraulic cylinder in which a piston 31, which is fastened to the piston rod 10 be ⁇ , can be moved in the direction of the double arrow.
  • a holder 20 On the side facing away from the piston rod 10 side of the cylinder 30, a holder 20 is fixed, which passes through the piston 31 and projects into a hollow space 11 of the piston rod 10.
  • non-illustrated form-locking elements are made ⁇ forms, which engage in likewise not shown form-fitting devices in In ⁇ neren the piston rod 10 as needed.
  • the form-fitting elements of the holder 20 are out of engagement with the form-locking devices within the piston rod 10, so that the piston rod 10 is axially freely movable.
  • the holder 20 is connected to the cylinder 30 or to the cylinder housing and fastened thereto, so that the form-fitting elements are fixed immovably to the cylinder housing 30 in the axial direction.
  • FIG. 2 shows the detail C of FIG. 1 on an enlarged scale and shows, in a cross-sectional view, the cylinder housing 30 with the holder 20 fastened therein.
  • the holder 20 has a central bore 25 in which a tie rod 43 for longitudinal movement can be displaced a pull and lock sleeve (not shown) is arranged, which is held stationary by a holding device 99.
  • a tie rod 43 for longitudinal movement can be displaced a pull and lock sleeve (not shown) is arranged, which is held stationary by a holding device 99.
  • Around the outer wall of the holder 20 around a base plate 32 is arranged, which is fastened to the piston 31 be ⁇ .
  • the piston 31 is in turn secured to the piston rod 10, which has in its interior form-fitting devices 12.
  • the Form ⁇ closing devices 12 are formed in the shape of Nutenringen which are layered behind the inside of the cavity 11 of the hollow-bore piston rod 10.
  • the grooved rings 12 are held in the piston rod 10.
  • the groove rings 12 form circumferential grooves.
  • the piston rod 10 and the groove rings 12 are dimensioned such that the piston 31 and the base plate 32 can slide along the holder 20.
  • the piston 31 in conjunction with the base plate 32 serves as a guide for the holder 20, which thereby obtains a better buckling strength.
  • the expansion sleeve 20 is made of slotted sections 21, which are formed by axially extending cuts 24.
  • the slotted portions 21 are radial displaced and have on their outside positive locking elements 22 in the form of elevations or pawls.
  • the upper end of the expansion sleeve 20 is formed by a counter-cone 23, which tapers upwards.
  • FIG. 4 shows the detail B of FIG. 1, in which the cylinder housing 30 with the piston rod 10 displaceably mounted therein can be seen.
  • the Form ⁇ are closed devices 12 introduced in the form of Nutringen, alternatively, the grooves in the piston rod 10 may be incorporated.
  • the grooves can be designed as threads (trapezoidal threads or the like), for example as internal threads within the piston rod 10.
  • the positive locking elements can be designed as external threads on the expansion sleeve 20.
  • the holder 20 Within the piston rod 10 and within the grooved rings 12, the holder 20 is guided, which is designed as a tube. In the holder 20, a pull and lock sleeve 45 is slidably mounted.
  • a tie rod 43 is loaded, which is loaded via a spiral spring 45 in the direction of the cylinder-side end of the holder 20.
  • the expansion sleeve shown in Figure 3 is formed, which is covered by the front end of the tie rod 43.
  • the front end of the tie rod 43 is provided with a clamping cone which displaces the Jacobko ⁇ nus 23 by applying an axial force radially inwards, so that the outer diameter of the expansion sleeve 20 is reduced.
  • the interlocking elements 22 are disengaged from the interlocking devices 12, so that the piston rod 10 is axially freely movable.
  • FIG. 5 shows the detail D of FIG. 4, with the aid of which it can be seen that the clamping cone 40 as an actuating device displaces the countercone 23 of the expansion sleeve 20 radially inwards.
  • the expansion sleeve 20 is stretched and the linear actuator 1 is free movable. If the axial holding force on the pull and lock sleeve 45 is eliminated by loosening a holding device 99, as indicated in FIG. 2, the expansion sleeve 20, due to the radial tension of the slotted sections 21, becomes seated on the counter-cone 23 Clamping cone 40 of the tie rod 43 is moved in the direction of the piston rod 10.
  • the expansion sleeve 20 relaxes and the slotted Ab ⁇ sections 21 springs radially outward.
  • the positive-locking elements 22 engage the form-locking devices 12 and lock the piston rod 10 in this position.
  • the pawls or projections 22 are pressed by the residual stresses caused by the spring action of the slotted sections 21 and by the tension and locking sleeve 45 loaded by the helical spring which exerts a wedging action on the inner flank of the expansion sleeve 20 which is still deformed inwardly , to the Nutenringe 12. If the grooves and the projections or pawls opposite each other, there is a snap.
  • the tensioning and locking sleeve 45 is moved in the opposite direction, ie in the direction of the cylinder 30, and the helical spring 44 is pretensioned. Then the tie rod 43 is positively moved by the pull and lock sleeve 45, the clamping cone 40 engages with the mating cone 23 and displaces the slotted portions 21 radially inwardly. This will End elements 22 brought out of engagement with the form-locking devices 12 and the adjusting device 1 is axially freely movable.
  • the locking device can be used wherever an axial movement has to be reversibly, positively locked and as far as possible over the entire stroke.
  • the arrangement of the Nutenringe 12 in succession is an extremely fine gradation of formschlüs ⁇ sigen locking possible.
  • ange ⁇ within the cylinder 30 ange ⁇ arranged locking device is given a very good protection against external influences.
  • the entire system is closed, so that damage due to external influences is almost impossible.
  • the reversible locking at discrete positions over the entire stroke of the adjusting device 1 is ensured, so that there is also an application possibility for security-critical applications.
  • the operation of the pull and lock sleeve 45 can be done by the central bore 25 of the holder 20, for example hydraulically or by electric motor.
  • E- b Apart an emergency operation by a primer is possible.
  • all linear actuators can be equipped with it.
  • the clamping cone in such a way that it expands the expansion sleeve 20.
  • displaceably mounted pawls or segments are arranged, which are ge-form-fitting manner in engagement with the Form gleich Anlagenen 12 introduced by these spring-loaded segments are pressed by a cone to the outside. If spring washers are used, these can be analogously disengaged and unlocked if necessary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für Linearaktuatoren, insbesondere für fluidbetätigte Verstelleinrichtungen, mit einer zu einer Aufnahme (30) axial verschieblich gelagerten Kolbenstange (10). Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verriegelungsvorrichtung für Linearaktuatoren bereitzustellen, mit der eine sichere Verriegelung über den gesamten Hubweg der Linearaktuatoren möglich ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kolbenstange (10) einen sich in Axialrichtung erstrecken den Hohlraum (11) aufweist, in dem in Axialrichtung verteilt Formschlusseinrichtungen (12) angeordnet sind, dass in der Kolbenstange (10) zu den Formschlusseinrichtungen (12) korrespondierende Formschlusselemente (22) radial verlagerbar angeordnet sind, die zu der Aufnahme (30) axial ortsfest gelagert sind, und dass den Formschlusselementen (22) eine Betätigungseinrichtung (40) zugeordnet ist, die die Formschlusselemente (22) radial verlagert.

Description

Verriegelungsvorrichtung für Linearaktuatoren
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für Linearaktuatoren, insbesondere für fluidbetätigte Verstelleinrichtungen, mit einer zu einer Aufnahme axial verschieblich gelagerten Kolbenstange. Die Erfindung ist insbesondere für hydraulische Verstelleinrichtungen geeignet, die für si¬ cherheitskritische Anwendungen eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik sind für hydraulische Verstellvorrichtungen hydraulische Verriegelungen in Gestalt eines Rückschlagventils bekannt. Insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen in der Luftfahrt sind Rückschlagventile zur Verriegelung der hydraulischen Verstelleinrichtung nachteilig, da die Möglichkeit der Leckage an jeder im System befindlichen Dichtung gegeben ist. Eine Fehlfunktion des Ventils kann schwerwiegende Folgen haben. Weiterhin werden durch die im Flugbetrieb vorhandenen Temperaturschwankungen Volumenänderungen des Hydraulikfluids her¬ vorgerufen, die im Falle der hydraulischen Verriegelung zum Austritt von Hydraulikflüssigkeit durch Überdruck oder durch Eintritt von Umgebungs¬ luft durch Unterdruck führen könnten.
Weiterhin sind reibschlüssige Verriegelungen über verschiedene Klemm¬ prinzipien bekannt. Nachteilig daran ist die hohe hertzsche Pressung, die zum Bereitstellen der erforderlichen Haltekraft notwendig ist. Darüber hin¬ aus ist der konstruktive Aufwand der Klemmverbindungen außerordentlich hoch und hat ein hohes Strukturgewicht zur Folge. Nachteilig an Klemm- Verbindungen ist deren Tendenz zur Irreversibilität, so dass nach einer Verriegelung ein Lösen der Klemmverbindungen nicht oder nur sehr schwer möglich ist.
Aus der DE 31 33 117 C2 ist eine teleskopisch längenveränderliche Stütz- strebe für einziehbare Flugzeugfahrwerke bekannt, bei der bei einem komplett eingefahrenen Fahrwerk eine Verriegelung in der Endlage durch Formschluss erfolgt. Eine Verriegelung in einer nicht eingefahrenen Posi¬ tion ist nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verriegelungsvorrichtung für Linearaktuatoren, insbesondere für fluidbetätigte Verstelleinrichtungen mit einer zu einer Aufnahme axial verschieblich gelagerten Kolbenstange bereitzustellen, mit der eine sichere Verriegelung über den gesamten Hubweg der Linearaktuatoren möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verriegelungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei der die Kolbenstange ei¬ nen sich in Axialrichtung erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem in Axialrichtung verteilt Formschlusseinrichtungen angeordnet sind. In der Kolbenstange sind zudem zu den Formschlusseinrichtungen korrespon¬ dierende Formschlusselemente radial verlagerbar angeordnet, die zu der Aufnahme axial ortsfest gelagert sind. Den Formschlusselementen ist eine Betätigungseinrichtung zugeordnet, die die Formschlusselemente radial verlagert. Dadurch ist es möglich, die Formschlusselemente über die Betä- tigungseinrichtung in formschlüssigen Eingriff mit den Formschlusseinrich¬ tungen innerhalb der Kolbenstange zu bringen, so dass eine formschlüs¬ sige Verriegelung innerhalb der Kolbenstange an diskreten Stellen über den gesamten Hub möglich ist. Dadurch ist es möglich, ohne eine hydrau¬ lische Verriegelung und mit einem minimalen konstruktiven Aufwand eine sichere Verriegelung der Linearaktuatoren zu ermöglichen. Darüber hin¬ aus bietet die mechanische Verriegelung durch Formschluss innerhalb der Kolbenstange die Möglichkeit einer geschützten Unterbringung des Ver¬ riegelungsmechanismus.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Formschlusseinrich- tungen innerhalb der Kolbenstange als Nuten, insbesondere radial umlau¬ fende Nuten ausgebildet sind. Um eine Kerbwirkung innerhalb der Kol¬ benstange zu vermeiden und die Stabilität der Kolbenstange nicht zu be¬ einträchtigen, sind die Formschlusseinrichtungen in Gestalt von Nutenrin¬ gen ausgebildet, die in der Kolbenstange hintereinander angeordnet ein- gelegt sind. In der hohlen Kolbenstange sind einzelne Ringe unterschiedli¬ chen Durchmessers oder Ringe mit eingearbeiteten Nuten eingebracht und darin festgelegt. Dies hat zudem die Vorteile einer einfachen Ferti¬ gung und leichten Montage.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahme für die Kolbenstange ein Zylinder ist, insbesondere ein Hydraulik- oder Pneuma¬ tikzylinder, in dem ein an der Kolbenstange befestigter Kolben verschieb¬ bar gelagert ist. Der Kolben ist beidseitig druckbeaufschlagbar, so dass die Kolbenstange in Axialrichtung hin und her verschieblich gelagert ist.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass die Formschlusselemente radial federnd ausgebildet oder radial federnd gelagert sind, um eine Reversibili¬ tät des formschlüssigen Eingriffes einfach bewirken zu können. Dabei ist es möglich, dass die Formschlusselemente während des Betriebes des Linearaktuators unter Spannung außer Eingriff mit den Formschlussein¬ richtungen gehalten werden und dass nach Lösen der Spannung die Formschlusselemente durch die Federkraft in Eingriff mit den Form¬ schlusseinrichtungen gebracht werden. Alternativ ist es vorgesehen, dass die Formschlusselemente in der entspannten Stellung außer Eingriff be- findlich sind und erst durch die Betätigungseinrichtung in den formschlüs¬ sigen Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen gebracht werden. Nach Entfernen der Betätigungseinrichtung oder einem Zurückbewegen in die Ausgangsposition federn die Formschlusselemente in die entspannte Stel¬ lung zurück, so dass die freie Beweglichkeit des Aktuators oder der Ver¬ stellvorrichtung wieder gegeben ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Formschlusselemen¬ te an einem Halter angeordnete oder ausgebildete Vorsprünge sind. Alter¬ nativ sind die Formschlusselemente verschieblich gelagerte Segmente, die radial verschoben werden oder radial federnd ausgebildete Federrin¬ ge, die entweder in die Formschlusseinrichtungen einfedern oder aus die- sen ausfedern.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass der Halter als eine Spreizhülse ausgebildet ist, die in Axialrichtung mit Schlitzen versehen ist, so dass die geschlitzten Abschnitte radial verlagerbar sind. Die Form- Schlusselemente sind an den geschlitzten Abschnitten, vorzugsweise an den Enden der Abschnitte ausgebildet oder angeordnet, so dass eine Ver¬ riegelung der Kolbenstange in Bezug auf den Halter bzw. die Aufnahme über den gesamten Verschiebebereich der Kolbenstange möglich ist. Die Formschlusselemente sind dabei axial ortsfest zu der Aufnahme an dem Halter gelagert. Der Halter oder die Spreizhülse wird von der Kolbenstan¬ ge zumindest im Bereich der Formschlusselemente umfasst, so dass die Formschlusselemente symmetrisch, vorzugsweise kreisumfänglich inner¬ halb der Kolbenstange in die Formschlusseinrichtungen eingreifen kön¬ nen.
Um auf eine einfache und zuverlässige Art und Weise eine Radialver¬ schiebung der Formschlusselemente zu erreichen, ist die Betätigungsein¬ richtung als ein axial verschieblicher Spannkonus ausgebildet, durch des¬ sen axiale Verlagerung die Formschlusselemente in Eingriff oder außer Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen der Kolbenstange gebracht werden. Dazu ist es vorgesehen, dass an der Spreizhülse ein zu dem Spannkonus komplementärer Gegenkonus ausgebildet ist, über den die Formschlusselemente außer Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen gehalten werden. Eine solche Ausbildung ist dann vorgesehen, wenn die Formschlusselemente unter Spannung außer Eingriff gehalten werden. Dazu ist der Spannkonus als ein kappenförmiger Außenkonus ausgebil- det, in den der Gegenkonus eingreift. Alternativ ist vorgesehen, dass der Spannkonus als Innenkonus ausgebildet ist, der in einen trichterförmigen Gegenkonus der Spreizhülse eingesetzt ist. Durch eine axiale Verschie¬ bung des Spannkonus wird die Spreizhülse aufgeweitet und die Form¬ schlusselemente in Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen gebracht.
Um ein Ausweichen der Formschlusselemente radial nach innen zu ver¬ hindern, wenn diese in Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen stehen, ist innerhalb der Spreizhülse eine Zug- und Verriegelungshülse als Stütz¬ hülse angeordnet, die im verriegelten Zustand in den Bereich der ge- schlitzten Abschnitte verlagert wird und eine Stützwirkung ausübt. Dazu ist es vorgesehen, dass der Spannkonus über einen federbelasteten Zugan¬ ker mit der Zug- und Verriegelungshülse gekoppelt ist, so dass automa¬ tisch bei Entlastung die Zug- und Verriegelungshülse über eine Feder ver¬ schoben wird.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der bei¬ gefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine Querschnittsansicht einer hydraulischen Verstelleinrich- tung;
Figur 2- die Einzelheit C der Figur 1 ;
Figur 3 - eine Einzeldarstellung einer Spreizhülse;
Figur 4 - die Einzelheit B in der Figur 1 ; sowie
Figur 5 - die Einzelheit D in der Figur 4.
Die Figur 1 zeigt einen Linearaktuator 1 , vorliegend eine hydraulische Ver¬ stelleinrichtung, mit einer Kolbenstange 10, die in einer als Zylinder aus¬ gebildeten Aufnahme 30 verschieblich geführt ist. Die beiden Enden 2, 3 der Verstelleinrichtung 1 weisen Befestigungseinrichtungen auf, die an beweglich zueinander zu lagernden Objekten angebracht werden können. Der als Aufnahme für die Kolbenstange 10 dienende Zylinder 30 ist ein Hydraulikzylinder, in dem ein Kolben 31 , der an der Kolbenstange 10 be¬ festigt ist, in Richtung des Doppelpfeils bewegt werden kann. An der der Kolbenstange 10 abgewandten Seite des Zylinders 30 ist ein Halter 20 befestigt, der durch den Kolben 31 hindurchgeht und bis in einen Hohl- räum 11 der Kolbenstange 10 hineinragt. An dem kolbenstangenseitigen Ende des Halters 20 sind nicht dargestellte Formschlusselemente ausge¬ bildet, die in ebenfalls nicht dargestellte Formschlusseinrichtungen im In¬ neren der Kolbenstange 10 bei Bedarf eingreifen. Es erfolgt eine form¬ schlüssige Verriegelung der Kolbenstange 10 im Verhältnis zu dem Zylin- der 30 bzw. dem Halter 20, wobei die Verriegelung in nahezu jeder Stel¬ lung der Kolbenstange 10 im Verhältnis zu dem Zylinder 30 vorgenommen werden kann, da die Formschlusseinrichtungen aus axial hintereinander angeordneten Nuten bestehen, die in dem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge der Kolbenstange 10 in dem Hohlraum 11 angeordnet sind. In dem dargestellten Zustand sind die Formschlusselemente des Halters 20 außer Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen innerhalb der Kolbenstange 10, so dass die Kolbenstange 10 axial frei beweglich ist. Der Halter 20 ist mit dem Zylinder 30 bzw. mit dem Zylindergehäuse ver¬ bunden und an diesem festgelegt, so dass auch die Formschlusselemente in Axialrichtung unbeweglich zu dem Zylindergehäuse 30 befestigt sind.
In der Figur 2 ist die Einzelheit C der Figur 1 in einem vergrößerten Ma߬ stab dargestellt und zeigt in Querschnittsansicht das Zylindergehäuse 30 mit dem darin befestigten Halter 20. Der Halter 20 weist eine Zentralboh¬ rung 25 auf, in der längsverschieblich ein Zuganker 43 für eine nicht dar¬ gestellte Zug- und Verriegelungshülse angeordnet ist, die über eine Halte- Vorrichtung 99 ortsfest gehalten wird. Um die Außenwandung des Halters 20 herum ist eine Grundplatte 32 angeordnet, die an dem Kolben 31 be¬ festigt ist. Der Kolben 31 ist wiederum an der Kolbenstange 10 befestigt, die in ihrem Inneren Formschlusseinrichtungen 12 aufweist. Die Form¬ schlusseinrichtungen 12 sind in Gestalt von Nutenringen ausgebildet, die innerhalb des Hohlraumes 11 der hohl gebohrten Kolbenstange 10 hinter¬ einander geschichtet sind. Durch die Grundplatte 32 werden die Nutringe 12 in der Kolbenstange 10 gehalten. Die Nutringe 12 bilden umlaufende Nuten aus. Die Kolbenstange 10 und die Nutringe 12 sind so dimensio¬ niert, dass der Kolben 31 und die Grundplatte 32 an dem Halter 20 ent- lang gleiten können. Der Kolben 31 dient in Verbindung mit der Grundplat¬ te 32 als Führung für den Halter 20, der dadurch eine bessere Knickfestig¬ keit erhält.
An dem nicht dargestellten oberen Ende des Halters 20 ist eine Spreizhül- se ausgebildet, wie sie in der Figur 3 gezeigt ist. Die Spreizhülse 20 be¬ steht dabei aus geschlitzten Abschnitten 21 , die durch axial verlaufende Schnitte 24 gebildet werden. Die geschlitzten Abschnitte 21 sind radial verlagerbar und weisen auf ihrer Außenseite Formschlusselemente 22 in Gestalt von Erhebungen oder Klinken auf. Der obere Abschluss der Spreizhülse 20 wird durch einen Gegenkonus 23 gebildet, der sich nach oben verjüngt.
In der Figur 4 ist die Einzelheit B der Figur 1 gezeigt, in der das Zylinder¬ gehäuse 30 mit der verschieblich darin gelagerten Kolbenstange 10 zu erkennen ist. In dem Hohlraum der Kolbenstange 10 sind die Form¬ schlusseinrichtungen 12 in Gestalt von Nutringen eingebracht, alternativ können die Nuten in der Kolbenstange 10 eingearbeitet sein. Des Weite¬ ren können die Nuten als Gewinde (Trapezgewinde oder dergl.) ausgestal¬ tet sein, beispielsweise als Innengewinde innerhalb der Kolbenstange 10. Die Formschlusselemente können als Außengewinde auf der Spreizhülse 20 ausgebildet sein. Innerhalb der Kolbenstange 10 und innerhalb der Nutringe 12 ist der Halter 20 geführt, der als Rohr ausgebildet ist. In dem Halter 20 ist eine Zug- und Verriegelungshülse 45 verschieblich gelagert. Innerhalb der Zug- und Verriegelungshülse 45 ist ein Zuganker 43 gela¬ gert, der über eine Spiralfeder 45 in Richtung des zylinderseitigen Endes des Halters 20 belastet wird. An dem kolbenstangenseitigen Ende des Halters 20 ist die in der Figur 3 gezeigte Spreizhülse ausgebildet, die von dem vorderen Ende des Zugankers 43 umfasst wird. Das vordere Ende des Zugankers 43 ist mit einem Spannkonus versehen, der den Gegenko¬ nus 23 durch Aufbringen einer Axialkraft radial nach innen verlagert, so dass der Außendurchmesser der Spreizhülse 20 verkleinert wird. Dadurch werden die Formschlusselemente 22 außer Eingriff mit den Formschluss¬ einrichtungen 12 gebracht, so dass die Kolbenstange 10 axial frei beweg¬ lich ist.
In der Figur 5 ist die Einzelheit D der Figur 4 gezeigt, anhand der zu er- kennen ist, dass der Spannkonus 40 als Betätigungseinrichtung den Ge¬ genkonus 23 der Spreizhülse 20 radial nach innen verlagert. In diesem Zustand ist die Spreizhülse 20 gespannt und der Linearaktuator 1 ist frei beweglich. Wird die axiale Haltekraft auf die Zug- und Verriegelungshülse 45 eliminiert, indem eine Haltevorrichtung 99, wie sie in der Figur 2 ange¬ deutet ist, gelöst wird, wird aufgrund der Radialspannung der geschlitzten Abschnitte 21 der Spreizhülse 20 durch Wirkung des Gegenkonus 23 auf den Spannkonus 40 der Zuganker 43 in Richtung auf die Kolbenstange 10 verschoben. Die Spreizhülse 20 entspannt sich und die geschlitzten Ab¬ schnitte 21 federn radial nach außen. Dadurch treten die Formschluss¬ elemente 22 mit den Formschlusseinrichtungen 12 in Eingriff und verrie¬ geln die Kolbenstange 10 in dieser Position. Die Klinken oder die Vor- Sprünge 22 pressen sich durch die Eigenspannungen, hervorgerufen durch die Federwirkung der geschlitzten Abschnitte 21 , sowie durch die durch die Schraubenfeder belastete Zug- und Verriegelungshülse 45, die auf die Innenflanke der noch nach innen verformten Spreizhülse 20 eine Keilwirkung ausübt, an die Nutenringe 12. Sofern die Nuten und die Vor- sprünge bzw. Klinken einander gegenüberliegen, erfolgt ein Einrasten. Nach dem Einrasten der Formschlusselemente 22 in den Nutenringen 12 liegt eine zylindrische Geometrie innerhalb der geschlitzten Abschnitte 21 der Spreizhülse 20 vor. Nun wird die zylindrische Zug- und Verriegelungs¬ hülse 45, durch die gespannte Schraubenfeder 44 getrieben, vollständig in den geschlitzten Bereich der Spreizhülse 20 verschoben. Dabei stützt sich die Zug- und Verriegelungshülse 45 über die Schraubenfeder 44 am Zug¬ anker 43, über den Spannkonus 240 und den Gegenkonus 23 axial am Gegenkonus 23 ab. Ein Zurückrutschen der Zug- und Verriegelungshülse wird somit verhindert. Dadurch wird verhindert, dass die geschlitzten Ab- schnitte 21 der Spreizhülse 20 nach innen knicken. Zum Entriegeln der Verriegelung wird die Zug- und Verriegelungshülse 45 in die entgegenge¬ setzte Richtung, also in Richtung auf den Zylinder 30, verfahren, die Schraubenfeder 44 wird vorgespannt. Dann wird der Zuganker 43 form¬ schlüssig durch die Zug- und Verriegelungshülse 45 mitbewegt, der Spannkonus 40 tritt in Eingriff mit dem Gegenkonus 23 und verlagert die geschlitzten Abschnitte 21 radial nach innen. Dadurch werden die Form- Schlusselemente 22 außer Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen 12 gebracht und die Verstelleinrichtung 1 ist axial frei beweglich.
Die Verriegelungsvorrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo eine axiale Bewegung reversibel, formschlüssig und möglichst über den ge¬ samten Hub blockiert werden muss. Durch die Anordnung der Nutenringe 12 hintereinander ist eine außerordentlich feine Abstufung der formschlüs¬ sigen Verriegelung möglich. Durch die innerhalb des Zylinders 30 ange¬ ordnete Verriegelungsvorrichtung ist ein sehr guter Schutz vor äußeren Einflüssen gegeben. Das gesamte System ist geschlossen, so dass eine Beschädigung aufgrund äußerer Einflüsse nahezu ausgeschlossen ist. Die reversible Verriegelung an diskreten Positionen über den gesamten Hub der Verstelleinrichtung 1 ist gewährleistet, so dass auch für sicherheitskri¬ tische Anwendungen eine Einsatzmöglichkeit besteht. Die Betätigung der Zug- und Verriegelungshülse 45 kann durch die Zentralbohrung 25 des Halters 20 erfolgen, beispielsweise hydraulisch oder elektromotorisch. E- benfalls ist eine Notfallbetätigung durch eine Zündkapsel möglich.
Alternativ zu einer hydraulischen Verstelleinrichtung können sämtliche Li- nearaktuatoren damit ausgerüstet werden. Anstatt der dargestellten Versi¬ on der außer Eingriff gehaltenen Formschlusselemente 22 ist es vorgese¬ hen, den Spannkonus so auszubilden, dass er die Spreizhülse 20 aufwei¬ tet. Ebenfalls ist es möglich, dass innerhalb der Spreizhülse 20 oder des Halters verschieblich gelagerte Klinken oder Segmente angeordnet sind, die formschlüssig in Eingriff mit den Formschlusseinrichtungen 12 ge¬ bracht werden, indem diese federgelagerten Segmente durch einen Konus nach außen gedrückt werden. Falls Federringe verwendet werden, können diese analog außer Eingriff gehalten werden und bei Bedarf entriegelt werden.

Claims

Patentansprüche»
1. Verriegelungsvorrichtuπg für Liπearaktuatoren, insbesondere für flu- idbetätigte Verstelleinrichtungen, mit einer zu einer Aufnahme axial verschieblich gelagerten Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (10) einen sich in Axialrichtung erstrecken¬ den Hohlraum (11 ) aufweist, in dem in Axialrichtung verteilt Form¬ schlusseinrichtungen (12) angeordnet sind, dass in der Kolben¬ stange (10) zu den Formschlusseinrichtungen (12) korrespondie- rende Formschlusselemente (22) radial verlagerbar angeordnet sind, die zu der Aufnahme (30) axial ortsfest gelagert sind, und dass den Formschlusselementen (22) eine Betätigungseinrichtung (40) zugeordnet ist, die die Formschlusselemente (22) radial verla¬ gert.
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Formschlusseinrichtungen (12) Nuten sind.
3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Formschlusseinrichtungen (12) Nutenringe sind, die in der Kolbenstange (10) hintereinander angeordnet sind.
4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (30) ein Zylin- der ist, in dem ein an der Kolbenstange (10) befestigter Kolben (31 ) verschiebbar gelagert ist.
5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (22) radial federnd ausgebildet oder gelagert sind.
6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (22) an einem Halter (20) angeordnete oder ausgebildete Vor¬ sprünge, verschieblich gelagerte Segmente oder radial federnd ausgebildete Federringe sind.
7. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Halter (20) als Spreizhülse ausgebildet ist, die in Axialrichtung geschlitzt ist und die Formschlusselemente (22) an den geschlitzten Abschnitten (21 ) angeordnet sind.
8. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Formschlusselemente (22) axial ortsfest zu der Aufnahme an dem Halter (20) gelagert sind und der Halter (20) von der Kolbenstange (10) zumindest im Bereich der Formschluss¬ elemente (22) umfasst ist.
9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (40) als axial verschieblicher Spannkonus ausgebildet ist.
10. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass an der Spreizhülse (20) ein zu dem Spannkonus (40) komplementärer Gegenkonus (23) ausgebildet ist, über den die Formschlusselemente (22) außer Eingriff mit den Formschlussein¬ richtungen (12) gehalten werden.
11. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, dass innerhalb der Spreizhülse (40) eine Zug- und Verriegelungshülse (45) angeordnet ist, die ein Auswei¬ chen der Formschlusselemente (22) radial nach innen verhindert.
12. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Spannkonus (40) über einen federbelasteten Zuganker (43) mit der Zug- und Verriegelungshülse (45) gekoppelt ist.
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