EP0786599A2 - Druckmittelantrieb mit einem Zylinder und einem Tauchkolben - Google Patents

Druckmittelantrieb mit einem Zylinder und einem Tauchkolben Download PDF

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EP0786599A2
EP0786599A2 EP97100230A EP97100230A EP0786599A2 EP 0786599 A2 EP0786599 A2 EP 0786599A2 EP 97100230 A EP97100230 A EP 97100230A EP 97100230 A EP97100230 A EP 97100230A EP 0786599 A2 EP0786599 A2 EP 0786599A2
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pressure medium
sliding body
piston
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    • F15B15/1457—Piston rods
    • F15B15/1461—Piston rod sealings

Definitions

  • the invention relates to a pressure medium drive with a cylinder with a cylinder chamber, a radially guided piston, a sealing ring and an exchangeable abutment with a through hole for the piston and with a contact surface for the sealing ring.
  • Such pressure medium drives which are generally designed as hydraulic drives, are required in large numbers, for example for industrial trucks such as forklifts, etc.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a pressure medium drive which can be produced simply and using fewer parts is, in which the abutment has a precise fit and the sealing ring is easily replaceable.
  • the dovetail connection has two diametrically opposed sliding strips which are inserted into complementary transverse grooves in the cylinder.
  • the piston is guided in a guide ring inserted into the cylinder chamber and if the sealing ring is arranged between the guide ring and the sliding body, in particular if the guide ring consists of a lubricious plastic and is arranged in a stepped bore in the cylinder chamber.
  • the plunger itself serves in a surprisingly simple way as a locking device for the sliding body; no further fasteners are required. As long as the plunger is pushed into the cylinder piston, the sliding body cannot be pushed out of the transverse grooves in the cylinder. If the plunger is pulled out of the cylinder, the sliding body can be pushed out of the transverse grooves perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder, so that the sealing ring can then be pulled out of its stepped bore without special tools and replaced with a new sealing ring. The sliding body can also be reused as often as required.
  • the sliding body has a rectangular outline in the axial direction of view (which is also to be understood as a square outline) and if the sliding strips are arranged on two opposite sides of the rectangle.
  • the sliding body is provided with an annular groove within the through bore for the plunger, into which a scraper ring is inserted.
  • This scraper ring can also be easily levered out of the ring groove and replaced with a new one. As long as the wiper ring is reusable, it remains in the sliding body and can be inserted into the transverse grooves again after the sealing ring has been replaced, whereupon it is locked again by the plunger.
  • a cylinder 1 shows a cylinder 1 with a cylinder chamber 2, in which a plunger 3 is arranged, which is also referred to as a plunger. Due to a difference in diameter between the cylinder chamber 2 and the plunger 3, an annular gap 4 is formed, into which a connection bore 5 opens for a hydraulic line, not shown.
  • the end of the cylinder chamber 2 is slightly enlarged in diameter, and a guide ring 6 is used in this extension, which is made of a good sliding plastic, such as polyamide.
  • This extension is followed by a stepped bore 7 into which a sealing ring 8 is inserted, which is designed in the manner shown as a groove or lip ring.
  • This stepped bore 7 is in turn connected to two mutually parallel transverse grooves 9 and 10, which have a prismatic cross section and run across the entire cylinder 1, i.e. are open at both ends. In the direction of the end of the cylinder 1, these transverse grooves 9 and 10 are each delimited by a claw 11 which runs parallel to the respective transverse groove 9 and 10 and forms a sliding fit with each.
  • a sliding body 12 is inserted in the diametrical direction, which has a through bore 13 for the plunger 3.
  • the sliding body 12 forms an abutment for the sealing ring 8, which is in the direction of the cylinder opening under the pressure of the hydraulic fluid, which is up to 300 bar, but this value does not represent a critical upper limit.
  • the sliding body 12 can be pushed out in both directions according to the double arrow 14 perpendicular to the axis A. In the axial direction, however, the sliding body 12 is reliably held by the transverse grooves 9 and 10 or by the claws 11.
  • the sliding body 12 has a contact surface 15 for the sealing ring 8 and, on the opposite side within the through bore 13, an annular groove 16 (FIG. 4) for receiving a wiper ring 17.
  • This wiper ring can be reused depending on the findings; it does not require a metal frame, since the sliding body 12 also takes on this function.
  • the scraper ring 17 is held in all directions by the walls of the annular groove 16 and by the plunger 3; However, after pulling out the plunger 3, it can easily be levered out or rolled out.
  • the sliding body 12 has a rectangular outline in the axial viewing direction according to the arrow V, two mutually parallel sliding strips 18 and 19 being arranged on two opposite sides of the rectangle R, which likewise have a prismatic cross section and are arranged and formed complementary to the transverse grooves 8 and 9. This results in a type of dovetail connection between the sliding body 12 and the cylinder 1, which ensures an extremely exact fit of the sliding body 12.
  • FIG. 7 the idea of the invention can be used both in cylinders with a rectangular or square outer contour (FIG. 7) and in cylinders which have, for example, an outer cylinder surface (FIG. 8).
  • FIGS. 7 and 8 identical parts are provided with the same reference symbols.
  • the cylinder 1 according to FIG. 1 is replaced by a cylinder 23 with a cylindrical outer surface which has a corresponding wall thickness in order to enable the transverse grooves 9 and 10 and the sliding strips 18 and 19 to have a sufficient length.

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Abstract

Bei einem Druckmittelantrieb mit einem Zylinder (1), einem Tauchkolben (3), einer Kolbenführung, einem Dichtungsring (8) und einem Widerlager mit einer Durchtrittsbohrung (13) für den Tauchkolben (3) und mit einer Anlagefläche (15) für den Dichtungsring (8), ist zum Zwecke einer Verringerung der Teile und Erleichterung der Montage das Widerlager als Schiebekörper (12) mit zwei diametral gegenüberliegenden Schiebeleisten ausgebildet, die in komplementäre Quernuten (9, 10) im Zylinder (1) eingeschoben sind, und der Schiebekörper (12) ist in eingeschobener Lage durch den Tauchkolben (3) im Zylinder (1) arretiert. Vorteilhaft ist der Schiebekörper (12) innerhalb der Durchtrittsbohrung (13) mit einer Ringnut versehen, in die ein Abstreifring (17) eingesetzt ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Druckmittelantrieb mit einem Zylinder mit einer Zylinderkammer, einem radial geführten Kolben, einem Dichtungsring und einem auswechselbaren Widerlager mit einer Durchtrittsbohrung für den Kolben und mit einer Anlagefläche für den Dichtungsring.
  • Derartige Druckmittelantriebe, die in der Regel als Hydraulikantriebe ausgelegt sind, werden in großer Stückzahl beispielsweise für Flurförderzeuge wie Gabelstapler etc. benötigt. Dabei befindet sich am Ende des Zylinders ein Widerlager, das zumindest teilweise auch als Führung für den Tauchkolben dient. Dieses Widerlager nimmt auch die Axialkräfte des Dichtungsringes auf.
  • Durch die DE 36 35 010 A1 ist es bei einem gattungsgemäßen Druckmittelantrieb bekannt, eine Zahnstange, die mit einem Kolben verbunden ist, durch ein Widerlager, nämlich durch ein Arbeitsraumabschlußstück mit je einer Innen- und einer Außendichtung, hindurchzuführen und das Widerlager durch einen radial vorgespannten, aus einem Runddraht bestehenden Sicherungsring im Zylinder festzulegen. Da der Kolben einen größeren Durchmesser aufweist als die Zahnstange, kann die Zahnstange nicht aus dem Widerlager herausgezogen werden. Vielmehr muß der Sicherungsring mittels eines Werkzeugs in den engen Ringspalt zwischen der Zahnstange und dem Zylinder eingesetzt und im Falle einer Reparatur auch wieder aus dem Ringspalt ausgebaut werden. Herstellung und Reparatur sind daher aufwendig, und der Runddraht stellt bei extrem hohen Arbeitsdrücken für zahlreiche Anwendungsfälle eine Schwachstelle dar.
  • Durch die US 33 91 612 ist es bekannt, eine im Querschnitt größere Kolbendichtung des Kolbens eines Hydraulikmotors durch eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Kolben zu verbinden. Um diese Verbindung herzustellen und wieder lösen zu können, ist in der Zylinderwand eine radiale Öffnung vorgesehen, die durch einen Deckel mit Schrauben verschlossen ist, die nur durch ein Werkzeug lösbar sind. Der Kolben selbst muß bis zum Ausbau der Kolbendichtung im Zylinder verbleiben; über ein Herausziehen aus der Bohrung eines Widerlagers ist nichts offenbart. Bezüglich einer am Ende des Zylinders befindlichen 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 verwendet werden können. Außerdem stellen die radialen Montageschächte für die Dichtungen mit ihren Deckeln ausgesprochene Schwachstellen gegenüber hohen Drücken dar.
  • Sämtliche bekannten Befestigungsarten sind entweder unbestimmt oder aufwendig, wobei zu berücksichtigen ist, daß derartige Druckmittelantriebe in großen Stückzahlen benötigt werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelantrieb anzugeben, 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 dadurch, daß
    • a) der Kolben als Tauchkolben ausgebildet ist, der ohne Demontage des Widerlagers aus der Durchtrittsbohrung und aus dem Dichtungsring herausziehbar ist,
    • b) das Widerlager als Schiebekörper ausgebildet ist und mit dem Ende des Zylinders eine diametrale Schwalbenschwanzverbindung bildet und daß
    • c) das Widerlager in eingeschobener Lage durch den Kolben gegenüber dem Zylinder arretiert ist.
  • Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Schwalbenschwanzverbindung zwei diametral gegenüberliegende Schiebeleisten aufweist, die in komplementäre Quernuten im Zylinder eingeschoben sind.
  • Es ist dabei weiterhin von Vorteil, wenn der Kolben in einem in die Zylinderkammer eingesetzten Führungsring geführt ist und wenn der Dichtungsring zwischen dem Führungsring und dem Schiebekörper angeordnet ist, insbesondere wenn der Führungsring aus einem gleitfähigen Kunststoff besteht und in einer Stufenbohrung der Zylinderkammer angeordnet ist.
  • Beim Erfindungsgegenstand wird nur eine geringe Zahl von Teilen benötigt, von denen das Widerlager einen präzisen Sitz im offenen Ende des Zylinders einnimmt, mindestens einen Teil der Kolbenführung übernimmt, eine präzise Abstützung für den Dichtungsring gewährleistet und dessen Auswechseln auf einfache Weise ermöglicht. Besondere Muffen und Gewindebohrungen am Zylinderende werden nicht benötigt, desgleichen keine zusätzlichen Dichtungsplatten und keine Dichtungsringe.
  • Der Tauchkolben selbst dient hierbei in überraschend einfacher Weise als Arretiervorrichtung für den Schiebekörper; weitere Befestigungsmittel werden nicht benötigt. Solange der Tauchkolben in den Zylinderkolben eingeschoben ist, kann der Schiebekörper nicht aus den Quernuten im Zylinder herausgeschoben werden. Ist der Tauchkolben aus dem Zylinder herausgezogen, so läßt sich der Schiebekörper 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 wiederverwendbar.
  • Es ist dabei im Zuge einer Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn der Schiebekörper in axialer Blickrichtung einen rechteckigen Umriß aufweist (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 Abstreifringwiederverwendbar 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 anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen teilweisen Axialschnitt durch einen vollständigen Druckmittelantrieb,
    Figur 2
    eine stirnseitige Ansicht des Gegenstandes nach Figur 1 in Richtung des Pfeils II,
    Figur 3
    das linke Ende von Figur 1 in vergrößertem Maßstab,
    Figur 4
    einen Axialschnitt durch den Schiebekörper entlang der Linie IV-IV in Figur 5,
    Figur 5
    eine Ansicht des Schiebekörpers nach Figur 4, in Richtung des Pfeils V,
    Figur 6
    einen Axialschnitt durch einen doppelseitigen Druckmittelantrieb gemäß Figur 1, wie er beispielsweise für sogenannte Seitenschiebereinrichtungen für Gabeln von Gabelstaplern verwendet werden kann,
    Figur 7
    eine Explosionsdarstellung des Gegenstandes nach den Figuren 1 bis 5 im Zusammenhang mit einem Doppelzylinder nach Figur 6 und
    Figur 8
    eine Variante des Gegenstandes nach Figur 1 in Explosionsdarstellung.
  • In Figur 1 ist ein Zylinder 1 mit einer Zylinderkammer 2 dargestellt, in der ein Tauchkolben 3 angeordnet ist, der auch als Plunger bezeichnet wird. Durch eine Durchmesserdifferenz zwischen der Zylinderkammer 2 und dem Tauchkolben 3 wird ein Ringspalt 4 gebildet, in den eine Anschlußbohrung 5 für eine nicht gezeigte Hydraulikleitung mündet.
  • Das Ende der Zylinderkammer 2 ist im Durchmesser geringfügig erweitert, und in diese Erweiterung ist ein Führungsring 6 eingesetzt, der aus einem gut gleitfähigen Kunststoff, wie beispielsweise aus Polyamid, besteht. An diese Erweiterung 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 das 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 eingeschoben, der eine Durchtrittsbohrung 13 für den Tauchkolben 3 aufweist. Wie aus Figur 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 Obergrenze darstellt.
  • Wie aus Figur 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 Quernuten 9 und 10 bzw. durch die Klauen 11 gehalten.
  • Wie aus Figur 3 ergänzend hervorgeht, besitzt der Schiebekörper 12 eine Anlagefläche 15 für den Dichtungsring 8 und auf der gegenüberliegenden Seite innerhalb der Durchtrittsbohrung 13 eine Ringnut 16 (Figur 4) für die Aufnahme eines Abstreifrings 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 Figur 3 ergibt, wird der Abstreifring 17 in allen Richtungen durch die Wände der Ringnut 16 und durch den Tauchkolben 3 gehalten; er kann jedoch nach dem Herausziehen des Tauchkolbens 3 ohne weiteres herausgehebelt oder herausgekrempelt werden.
  • Wie sich aus den Figuren 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 Schiebeleisten 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.
  • Figur 6 zeigt noch einen Doppelzylinder 20 mit zwei Zylinderkammern 2a und 2b, die durch eine Trennwand 21 voneinander getrennt sind. Durch zwei Anschlußbohrungen 5a und 5b können die beiden Zylinderkammern 2a und 2b unabhängig voneinander beaufschlagt werden. Da bei derartigen Tauchkolben für die Hubbegrenzung ein äußerer Anschlag erforderlich ist, werden derartige Druckmittelantriebe bevorzugt, aber nicht ausschließlich, bei sogenannten Seitenschiebereinrichtungen mit einem Seitenschieber-Rahmen 22 eingesetzt, dessen oberer Teil ebenso wie die Tauchkolben 3a und 3b in Figur 6 gestrichelt dargestellt sind. Durch alternierende Beaufschlagung der beiden Tauchkolben 3a und 3b läßt sich der Seitenschieber-Rahmen 22 nach beiden Seiten um das Maß "s" verschieben. So wird beispielsweise beim weiteren Herausschieben des Tauchkolbens 3a der Tauchkolben 3b um ein identisches Maß zurückgeschoben. In jedem Falle verhindert jedoch der SeitenschieberRahmen 22, der die erforderlichen Anschläge bildet, ein Heraustreten der Tauchkolben 3a und/oder 3b. Nach dem Entfernen des Seitenschieber-Rahmens 2 lassen die sich die Dichtungsringe 8 und ggf. auch die Abstreifringe 17 wie folgt auswechseln:
    • 1. Tauchkolben herausziehen,
    • 2. Schiebekörper 12 seitlich aus den Quernuten 9 und 10 herausschieben,
    • 3. Dichtungsring 8 und ggf. auch Abstreifring 17 auswechseln,
    • 4. Schiebekörper 12 von der Seite her wieder einschieben und
    • 5. Tauchkolben in axialer Richtung einschieben.
  • Der Erfindungsgedanke ist sowohl bei Zylindern mit rechteckigem bzw. quadratischem Außenumriß anwendbar (Figur 7), als auch bei Zylindern, die beispielsweise eine äußere Zylinderfläche aufweisen (Figur 8). In den Figuren 7 und 8 werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 8 ist der Zylinder 1 gemäß Figur 1 durch einen Zylinder 23 mit einer zylindrischen Außenfläche 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 Zylinderkammer (2, 2a, 2b), mit einem radial geführten Kolben (3, 3a, 3b), einem Dichtungsring (8) und einem auswechselbaren Widerlager (12) mit einer Durchtrittsbohrung (13) für den Tauchkolben (3, 3a, 3b) und mit einer Anlagefläche (15) für den Dichtungsring (8), dadurch gekennzeichnet, daß
    a) der Kolben (3, 3a, 3b) als Tauchkolben ausgebildet ist, der ohne Demontage des Widerlagers (12) aus der Durchtrittsbohrung (13) und aus dem Dichtungsring (8) herausziehbar ist,
    b) das Widerlager (12) als Schiebekörper (12a) ausgebildet ist und mit dem Ende des Zylinders (1, 23) eine diametrale Schwalbenschwanzverbindung (9/18 und 10/19) bildet und daß
    c) 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 Schwalbenschwanzverbindung (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 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekörper (12) in axialer Blickrichtung einen rechteckigen Umriß aufweist, und daß die Schiebeleisten (18, 19) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks (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 in einem in die Zylinderkammer (2, 2a, 2b) eingesetzten Führungsring (6) geführt ist und daß der Dichtungsring (8) zwischen dem Führungsring (6) und dem Schiebekörper angeordnet ist.
  6. Druckmittelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (6) aus einem gleitfähigen Kunststoff besteht.
  7. Druckmittelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (8) in einer Stufenbohrung (7) der Zylinderkammer (2, 2a, 2b) angeordnet ist.
EP97100230A 1996-01-25 1997-01-09 Druckmittelantrieb mit einem Zylinder und einem Tauchkolben Expired - Lifetime EP0786599B1 (de)

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DE (2) DE19602553C2 (de)
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