DE19602553C2 - Druckmittelantrieb mit einem Zylinder und einem Tauchkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelantrieb nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Derartige Druckmittelantriebe, die in der Regel als Hydraulikantriebe ausgelegt sind, werden in großer Stückzahl beispielsweise für Flurförderzeuge wie Gabel­ stapler etc. benötigt. Dabei befindet sich am Ende des Zylinders ein Widerlager, das zumindest teilweise auch als Führung für den Tauchkolben dient. Für dieses Widerlager, das auch die Axialkräfte des Dichtungsringes aufnimmt, sind folgende Befestigungsarten bekannt, die anschließend noch im Detail beschrieben werden:

• a) Durch einen in eine eingestochene Ringnut eingelegten radial vorge­ spannten Sicherungsring,
• b) durch Aufschrauben einer Flanschplatte auf das offene Zylinderende mittels achsparalleler Zuganker,
• c) durch Einschrauben einer zylindrischen Scheibe mit einem Außen­ gewinde und Arretierung durch eine Madenschraube,
• d) durch tangentiales Einschieben eines Sicherungsdrahtes zwischen der Zylindermündung und einem Einsatzkörper.

Sämtliche Befestigungsarten sind entweder unbestimmt oder aufwendig, wobei zu berücksichtigen ist, daß derartige Druckmittelantriebe in großen Stückzahlen be­ nötigt werden.

Durch die DE 36 35 020 A1 ist es bei einem gattungsgemäßen Druckmittelantrieb bekannt, eine Kolbenstange durch ein Widerlager, nämlich durch ein Arbeits­ raumabschlußstück mit je einer Innen- und einer Außendichtung, hindurchzu­ führen und das Widerlager durch einen radial vorgespannten, aus einem Rund­ draht bestehenden Sicherungsring im Zylinder festzulegen. Da der Kolben einen größeren Durchmesser aufweist als die Zahnstange, kann die Kolbenstange nicht aus dem Widerlager herausgezogen werden. Vielmehr muß der Sicherungsring mittels eines Werkzeugs in den engen Ringspalt zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder eingesetzt und im Falle einer Reparatur auch wieder aus dem Ring­ spalt ausgebaut werden. Herstellung und Reparatur sind daher aufwendig, und der Runddraht stellt bei extrem hohen Arbeitsdrücken für zahlreiche Anwendungs­ fälle eine Schwachstelle dar.

Durch die US 33 91 612 ist es bekannt, eine im Querschnitt größere Kolbendich­ tung des Kolbens eines Hydraulikmotors durch einen schwalbenschwanzähn­ lichen Formschluß mit dem Kolben zu verbinden. Um diese Verbindung herstellen und wieder lösen zu können, ist in der Zylinderwand eine radiale Öffnung vorge­ sehen, die durch einen Deckel mit Schrauben verschlossen ist, die nur durch ein Werkzeug lösbar sind. Der Kolben selbst muß bis zum Ausbau der Kolben­ dichtung im Zylinder verbleiben, über ein Herausziehen aus der Bohrung eines Widerlagers ist nichts offenbart. Bezüglich einer am Ende des Zylinders befind­ lichen Verschlußwand, die als Widerlager bezeichnet werden kann, ist ausgesagt, daß auch diese durch eine gleiche radiale Öffnung in der Zylinderwand eingesetzt und ausgebaut wird. Ein Dichtungswechsel und die damit verbundene Bauweise sind aufwendig, zumal keine Strangprofile für die Herstellung des Zylinders ver­ wendet werden können. Außerdem stellen die radialen Montageschächte für die Dichtungen mit ihren Deckeln ausgesprochene Schwachstellen gegenüber hohen Drücken dar.

Durch die DE 27 56 824 A1 ist es bei Fördereinrichtungen bekannt, einen Zylinder für einen Plungerkolben einstückig mit einem Anschlußstück für eine Hydraulikleitung auszuführen. Ein Abstreif- und ein Dichtungsring sind in einer Stufenbohrung bzw. in einer Ringnut untergebracht, die von der Zylinderbohrung ausgehen. Mit der Frage des Auswechselns von Abstreif- und Dichtungsring befaßt sich diese Schrift nicht.

Durch die US 5 245 911 A ist es bekannt, die beiden Stirnwände von Hydraulik­ zylindern durch Scheiben zu bilden, die Dichtungen tragen und mittels tangential eingeschobener Haltedrähte in der Zylinderbohrung gehalten werden. Der Kolben ist im Durchmesser deutlich größer als die Kolbenstange und kann nur nach dem Herausziehen eines der Haltedrähte und dem Herausnehmen der zugehörigen, die Kolbenstange umgebenden Scheibe ausgebaut werden. Das Einziehen der Haltedrähte setzt tangentiale Bohrungen in der Zylinderwand und die Einhaltung einer genauen Winkelstellung der Scheiben voraus und ist ebenso umständlich und schwierig wie das Herausziehen zum Zwecke von Wartung und Reparatur.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelantrieb anzu­ geben, der einfach und unter Verwendung weniger Teile herzustellen ist, bei dem das Widerlager einen präzisen Sitz aufweist und der Dichtungsring auf einfache Weise auswechselbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Druckmittelantrieb erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Beim Erfindungsgegenstand wird nur eine geringe Zahl von Teilen benötigt, von denen das Widerlager einen präzisen Sitz im offenen Ende des Zylinders ein­ nimmt, mindestens einen Teil der Kolbenführung übernimmt, eine präzise Ab­ stützung für den Dichtungsring gewährleistet und dessen Auswechseln auf ein­ fache Weise ermöglicht. Besondere Muffen und Gewindebohrungen am Zylinder­ ende werden nicht benötigt, desgleichen keine zusätzlichen Dichtungsringe.

Der Tauchkolben selbst dient hierbei in überraschend einfacher Weise als Arre­ tiervorrichtung für den Schiebekörper; weitere Befestigungsmittel werden nicht benötigt. Solange der Tauchkolben in den Zylinder eingeschoben ist, kann der Schiebekörper nicht aus den Quernuten im Zylinder herausgeschoben werden. Ist der Tauchkolben aus dem Zylinder herausgezogen, so läßt sich der Schiebe­ körper senkrecht zur Zylinderlängsachse aus den Quernuten herausschieben, so daß anschließend ohne besondere Werkzeuge auch der Dichtungsring aus seiner Stufenbohrung herausgezogen und durch einen neuen Dichtungsring ersetzt werden kann. Auch der Schiebekörper ist beliebig oft wieder verwendbar.

Es ist dabei im Zuge einer Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der Schiebekörper in axialer Blickrichtung einen rechteckigen Umriß auf­ weist (worunter auch ein quadratischer Umriß zu verstehen ist), und wenn die Schiebeleisten an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks angeordnet sind.

Es ist im Zuge einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wiederum besonders vorteilhaft, wenn der Schiebekörper innerhalb der Durchtrittsbohrung für den Tauchkolben mit einer Ringnut versehen ist, in die ein Abstreifring eingesetzt ist.

Auch dieser Abstreifring läßt sich leicht aus der Ringnut heraushebeln und durch einen neuen ersetzen. Solange der Abstreifring wiederverwendbar ist, verbleibt er im Schiebekörper und kann mit diesem nach Austausch des Dichtungsringes wieder in die Quernuten eingeschoben werden, worauf die erneute Arretierung durch den Tauchkolben erfolgt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den übrigen Unteransprüchen hervor.

Zwei Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend an­ hand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch einen vollständigen Druckmittelantrieb,

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht des Gegenstandes nach Fig. 1 in Richtung des Pfeils 11,

Fig. 3 das linke Ende von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch den Schiebekörper entlang der Linie IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 eine Ansicht des Schiebekörpers nach Fig. 4, in Richtung des Pfeils V,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch einen doppelseitigen Druckmittelan­ trieb gemäß Fig. 1, wie er beispielsweise für sogenannte Seitenschiebereinrichtungen für Gabeln von Gabelstaplern verwendet werden kann,

Fig. 7 eine Explosionsdarstellung des Gegenstandes nach den Fig. 1 bis 5 im Zusammenhang mit einem Doppelzylinder nach Fig. 6 und

Fig. 8 eine Variante des Gegenstandes nach Fig. 1 in Explosions­ darstellung.

In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 mit einer Zylinderbohrung 2 dargestellt, in der ein Kolben 3 angeordnet ist, der als Tauchkolben ausgebildet ist und auch als Plunger bezeichnet wird. Durch eine Durchmesserdifferenz zwischen der Zylinderbohrung 2 und dem Kolben 3 wird ein Ringspalt 4 gebildet, in den eine Anschlußbohrung 5 für eine nicht gezeigte Hydraulikleitung mündet.

Das Ende der Zylinderbohrung 2 ist im Durchmesser geringfügig erweitert, und in dieser Erweiterung ist ein Führungsring 6 eingesetzt, der aus einem gut gleit­ fähigen Kunststoff, wie beispielsweise aus Polyamid, besteht. An diese Erweite­ rung schließt sich eine Stufenbohrung 7 an, in die ein Dichtungsring 8 eingesetzt ist, der in der dargestellten Weise als Nut- oder Lippenring ausgebildet ist.

An diese Stufenbohrung 7 schließen sich wiederum zwei zueinander parallele Quernuten 9 und 10 an, die einen prismatischen Querschnitt aufweisen und quer durch den gesamten Zylinder 1 verlaufen, d. h. an beiden Enden offen sind. In Richtung auf des Ende des Zylinders 1 sind diese Quernuten 9 und 10 durch je eine Klaue 11 begrenzt, die parallel zur jeweiligen Quernut 9 bzw. 10 verläuft und mit diesen je einen Schiebesitz bildet.

In die Quernuten 9 und 10 ist in diametraler Richtung ein Schiebekörper 12 einge­ schoben, der eine Durchtrittsbohrung 13 für den Kolben 3 aufweist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet der Schiebekörper 12 ein Widerlager für den Dichtungsring 8, der in Richtung auf die Zylinderöffnung unter dem Druck der Hydraulikflüssigkeit steht, der bis zu 300 bar beträgt, wobei dieser Wert aber keine kritische Ober­ grenze darstellt.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Schiebekörper 12 in beiden Richtungen gemäß dem Doppelpfeil 14 senkrecht zur Achse A herausgeschoben werden. In axialer Richtung wird der Schiebekörper 12 jedoch zuverlässig durch die Quer­ nuten 9 und 10 bzw. durch die Klauen 11 gehalten.

Wie aus Fig. 3 ergänzend hervorgeht, besitzt der Schiebekörper 12 eine Anlage­ fläche 15 für den Dichtungsring 8 und auf der gegenüberliegenden Seite innerhalb der Durchtrittsbohrung 13 eine Ringnut 16 (Fig. 4) für die Aufnahme eines Ab­ streifrings 17. Dieser Abstreifring kann je nach Befund wiederverwendet werden; er benötigt keine Metallfassung, da der Schiebekörper 12 diese Funktion mit übernimmt. Wie sich speziell aus Fig. 3 ergibt, wird der Abstreifring 17 in allen Richtungen durch die Wände der Ringnut 16 und durch den Kolben 3 gehalten; er kann jedoch nach dem Herausziehen des Kolbens 3 ohne weiteres herausge­ hebelt oder herausgekrempelt werden.

Wie sich aus den Fig. 4 und 5 ergibt, hat der Schiebekörper 12 in axialer Blickrichtung gemäß dem Pfeil V einen rechteckigen Umriß, wobei an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks R zwei zueinander parallele Schiebe­ leisten 18 und 19 angeordnet sind, die gleichfalls einen prismatischen Querschnitt haben und zu den Quernuten 8 und 9 komplementär angeordnet und ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich zwischen dem Schiebekörper 12 und dem Zylinder 1 eine Art Schwalbenschwanzverbindung, die einen äußerst exakten Sitz des Schiebekörpers 12 gewährleistet.

Fig. 6 zeigt noch einen Doppelzylinder 20 mit zwei Zylinderbohrungen 2a und 2b, die durch eine Trennwand 21 voneinander getrennt sind. Durch zwei Anschluß­ bohrungen 5a und 5b können die beiden Zylinderbohrungen 2a und 2b unab­ hängig voneinander beaufschlagt werden. Da bei derartigen Kolben für die Hub­ begrenzung ein äußerer Anschlag erforderlich ist, werden derartige Druckmittelan­ triebe bevorzugt, aber nicht ausschließlich, bei sogenannten Seitenschiebeeinrich­ tungen mit einem Seitenschieber-Rahmen 22 eingesetzt, dessen oberer Teil ebenso wie die Kolben 3a und 3b in Fig. 6 gestrichen dargestellt sind. Durch alternierende Beaufschlagung der beiden Kolben 3a und 3b läßt sich der Seiten­ schieber-Rahmen 22 nach beiden Seiten um das Maß "s" verschieben. So wird beispielsweise beim weiteren Herausschieben des Kolbens 3a der Kolben 3b um ein identisches Maß zurückgeschoben. In jedem Falle verhindert jedoch der Seitenschieber-Rahmen 22, der die erforderlichen Anschläge bildet, ein Heraus­ treten der Kolben 3a und/oder 3b. Nach dem Entfernen des Seitenschieber- Rahmens 22 lassen die sich die Dichtungsringe 8 und ggf. auch die Abstreifringe 17 wie folgt auswechseln:

• 1. Kolben herausziehen,
• 2. Schiebekörper 12 seitlich aus den Quernuten 9 und 10 heraus­ schieben,
• 3. Dichtungsring 8 und ggf. auch Abstreifring 17 auswechseln,
• 4. Schiebekörper 12 von der Seite her wieder einschieben und
• 5. Kolben in axialer Richtung einschieben.

Der Erfindungsgedanke ist sowohl bei Zylindern mit rechteckigem bzw. quadratischem Außenumriß anwendbar (Fig. 7), als auch bei Zylindern, die bei­ spielsweise eine äußere Zylinderfläche aufweisen (Fig. 8). In den Fig. 7 und 8 werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 8 ist der Zylinder 1 gemäß Fig. 1 durch einen Zylinder 23 mit einer zylindrischen Außen­ fläche ersetzt, der eine entsprechende Wandstärke hat, um eine ausreichende Länge der Quernuten 9 und 10 und der Schiebeleisten 18 und 19 zu ermöglichen.

Claims (7)

1. Druckmittelantrieb mit einem Zylinder (1, 23) mit einer Zylinderkam­ mer (2, 2a, 2b), mit einem axial und radial geführten Kolben (3, 3a, 3b), einem Dichtungsring (8) und einem auswechselbaren Widerlager (12), das sowohl als Schiebekörper ausgebildet ist und an einem Ende des Zylinders positioniert ist, als auch eine Durchtrittsbohrung (13) und zusätzlich eine Anlagefläche (15) für den Dichtungsring (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (3, 3a, 3b) als Tauchkolben ausgebildet und ohne Demontage des Widerlagers (12) aus der Durchtrittsbohrung (13) und aus dem Dichtungsring (8) herausziehbar ist,
daß die Bewegungsrichtung (14) des Widerlagers (12) senkrecht zur Zylinderachse erfolgt, daß das Widerlager (12) mit dem Ende des Zylinders (1, 23) eine schwalbenschwanzähnliche Schiebeführung (9/18 und 10/19) bildet, und
daß das Widerlager (12) in eingeschobener Lage durch den Kolben (3, 3a, 3b) gegenüber dem Zylinder (1, 23) arretiert ist.

2. Druckmittelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwalbenschwanzähnliche Schiebeführung (9/18 und 10/19) zwei diametral gegenüberliegende Schiebeleisten (18, 19) aufweist, die in komplementäre Quernuten (9, 10) im Zylinder (1, 23) eingeschoben sind.

3. Druckmittelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper (12) in axialer Blickrichtung einen rechteckigen Umriß aufweist, und daß die Schiebeleisten (18, 19) an zwei gegenüber­ liegenden Seiten des Rechtsecks (R) angeordnet sind.

4. Druckmittelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper (12) innerhalb der Durchtrittsbohrung (13) mit einer Ringnut (16) versehen ist, in die ein Abstreifring (17) eingesetzt ist.

5. Druckmittelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3, 3a, 3b) in einem in die Zylinderkammer (2, 2a, 2b) einge­ setzten Führungsring (6) geführt ist und daß der Dichtungsring (8) zwischen dem Führungsring (6) und dem Schiebekörper (12) ange­ ordnet ist.

6. Druckmittelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (6) aus einem gleitfähigen Kunststoff besteht.

7. Druckmittelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (8) in einer Stufenbohrung (7) der Zylinderkammer (2, 2a, 2b) angeordnet ist.