DE10122512C2

DE10122512C2 - Hydraulikzylinder mit Schwenkzapfen

Info

Publication number: DE10122512C2
Application number: DE10122512A
Authority: DE
Inventors: Juergen Thomas; Andreas Roesele
Original assignee: Hyco Pacoma GmbH
Current assignee: Hyco Pacoma GmbH
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: DE10122512A1; EP1264990A2; EP1264990A3; US20020166447A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikzylinder mit einem Zylinderrohr, mit einem das Zylinderrohr an seinem einen Ende bis auf einen Ölanschluß verschließenden Bodenstück, mit einem in dem Zylinderrohr in Richtung einer Zylinderachse geführten Kolben, mit einer an dem Kolben befestigten und an dessen ande rem Ende aus dem Zylinderrohr heraustretenden Kolbenstange und mit einem auf das Zylinderrohr aufgeschraubten, mindestens einen Schwenkzapfen zur verschwenkbaren Lagerung des Hydraulik zylinders ausbildenden Schwenkkopf. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hydraulikzylinders mit den Schritten: Einbringen des Kolbens in das Zylinderrohr; Aufschrauben des Schwenkkopfs auf das Zylin derrohr; Befestigen des Kolbens an der Kolbenstange; und Befestigen des Bodenstücks an dem Zylinderrohr.

Es ist bekannt, einen Hydraulikzylinder der eingangs beschrie benen Art so auszubilden, daß der Schwenkkopf, wie im Englischen auch Trunnion genannt, ein Schmiedeteil ist, das nicht nur den bzw. die Schwenkzapfen, sondern auch eine Führung für die Kolbenstange ausbildet, und darüber hinaus einen Ringraum des Hydraulikzylinders bis auf einen Ölanschluß abdichtet. Hierdurch kann einerseits die Anzahl der Teile des Hydraulikzylinders klein gehalten werden. Zum anderen erfordert ein solches Schmiedeteil relativ wenig zerspanende mechanische Bearbeitung.

Die Relativorientierung des Schwenkkopfs zu dem Zylinderrohr wird bei dem bekannten Hydraulikzylinder der eingangs beschrie benen Art durch ein wechselseitiges axiales Anschlagen defi niert. Dies hat zur Folge, daß die Winkellage der Schwenkzapfen zu dem Zylinderrohr aufgrund unvermeidbarer Toleranzen variiert, was bei rotationssymmetrischer Ausführung des Zylinderrohrs und des Bodenstücks unkritisch ist. Wenn jedoch der Ölanschluß in radialer Richtung aus dem Bodenstück herausgeführt wird, variiert auch die Winkellage des Ölanschlusses, was in vielen Einbausituationen des Hydraulikzylinders nicht hingenommen werden kann. Entsprechend muß das Bodenstück nach dem Einschrau ben des Zylinderrohrs in den Schwenkkopf mit der gewünschten Relativorientierung des Ölanschlusses zu den Schwenkzapfen an dem Zylinderrohr festgeschweißt werden, wonach diese Winkel orientierung nicht mehr variabel ist. Zum Sichern des Schwenk kopfs des bekannten Hydraulikzylinders auf dem Zylinderrohr in einer beliebigen Winkelstellung ist sein Verkleben mit dem Zylinderrohr bekannt. Für eine haltbare Klebung müssen jedoch ölfreie Flächen vorhanden sein, und beim Verkleben muß das durch die Klebung festzulegende Gewinde durch äußere Mittel aufwendig verspannt werden.

Aus der DE 19 32 116 A ist ein Hydraulikzylinder bekannt, der sich von der eingangs beschreibenen Art nur dadurch unter scheidet, dass der Schwenkkopf nicht auf das Zylinderrohr aufgeschraubt sondern in das Zylinderrohr eingeschraubt ist.

Dabei wird die Relativorientierung des Schwenkkopfs zu dem Zylinderrohr wieder durch ein wechselseitiges axiales Anschlagen definiert. Um dennoch eine variable Lage von Schwenkzapfen an dem Schwenkkopf zu haben, lehrt die DE 19 32 116 A, den Schwenkkopf mehrteilig auszubilden. So können die Schwenkzapfen radial von einem Ring abstehen, der auf einen zylindermantel förmigen Teil des Schwenkkopfs paßgenau aufgeschoben ist. Der zylindermantelförmige Teil des Schwenkkopfs umgibt die Kolben stange und ist in das Zylinderrohr eingeschraubt. Er weist zudem ein weiteres Außengewinde für eine Kontermutter zum Kontern des Rings mit den Schwenkachsen in einer gewählten Drehstellung des Rings zu dem restlichen Hydraulikzylinder auf. Nachteilig bei dem bekannten Hydraulikzylinder ist insbesondere die Mehrteilig keit des Schwenkkopfs. Sie macht es insbesondere schwierig, Ölanschlüsse zu dem Ringraum des Hydraulikzylinders an dem Schwenkkopf vorzusehen. Tatsächlich sei ein entsprechender Ölanschluss gemäß der DE-OS 19 32 116 auch in dem Zylinderrohr angebracht.

Aus der WO 97/29287 A1 ist ein Hydraulikzylinder mit einem Zylin derrohr bekannt, bei dem auf das eine Ende des Zylinderrohrs ein das Zylinderrohr bis auf einen Ölanschluss verschließendes Bodenstück und auf das andere Ende ein Führungsstück für die Kolbenstange aufgeschraubt ist. Dabei erfolgt die Abdichtung des Zylinderrohrs zu dem Bodenstück und dem Führungsstück durch zueinander konforme elastische Dichtflächen. Eine schwenkbare Lagerung des aus der WO 97/29287 A1 bekannten Hydraulikzylinders erfolgt über sein Bodenstück. Insoweit ist die Einhaltung einer bestimmten Drehstellung des Führungsstücks um die Zylinderachse von untergeordneter Bedeutung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulik zylinder der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei dem eine gewünschte Drehstellung des Schwenkkopfs um die Zylinder achse relativ zu dem Bodenstück trotz auftretender Toleranzen in einfacher Weise einstellbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hydraulikzylinders aufgezeigt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Hydraulikzylinder der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß vor dem Schwenkkopf ein Konterring auf das Zylinderrohr aufgeschraubt ist und daß der Schwenkkopf mit dem Konterring relativ zu dem Bodenstück und dessen Ölanschluß in jeder gewünschten Dreh stellung um die Zylinderachse festlegbar ist.

Bei der Erfindung ist der Schwenkkopf in jeder gewünschten Drehstellung um die Zylinderachse festlegbar, weil er in jeder gewünschten Drehstellung durch den Konterring gekontert werden kann. Damit ist es auf einfachste Weise möglich, eine gewünschte Drehstellung des Bodenstücks bzw. dessen Ölanschlusses zu den Schwenkzapfen an dem Schwenkkopf zu realisieren. Das Kontern des Schwenkkopfs auf dem Zylinderrohr ist nicht von irgendeiner vollständigen Reinigung der Kontaktflächen oder von äußeren Mitteln zur Verspannung des Gewindes abhängig. Das Kontern kann vor allem auch wieder rückgängig gemacht werden, um irgendeine andere Drehstellung einzustellen. Gleichzeitig besteht aber keine Gefahr, daß die eingestellte Drehstellung ungewollt verlorengeht.

Bei dem neuen Hydraulikzylinder kann das Bodenstück in einfacher Weise mit dem Zylinderrohr verschweißt oder gegen einen Anschlag in das Zylinderrohr eingeschraubt und so gegenüber dem Zylinder rohr abgedichtet sein, ohne daß dabei auf die Relativorientie rung um die Zylinderachse geachtet werden muß, auch wenn der Ölanschluß des Bodenstücks radial von der Zylinderachse weg führt. Dabei auftretende Toleranzen in der resultierenden Dreh stellung des Bodenstücks zu dem Zylinderrohr werden bei der Festlegung des Schwenkkopfs mit dem Konterring kompensiert.

Der Schwenkkopf bildet zur Reduzierung der Einzelteilzahl auch bei dem neuen Hydraulikzylinder vorzugsweise eine Führung für die Kolbenstange aus. Wenn es sich um einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder handelt, kann der Schwenkkopf darüber hinaus einen Ringraum des Hydraulikzylinders bis auf einen Ölanschluß abdichten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des neuen Hydrau likzylinders ist der Schwenkkopf mit den Schwenkzapfen als ein stückiges Schmiedeteil und der Konterring als Schmiedeteil aus demselben Werkstoff wie der Schwenkkopf ausgebildet. Eine Opti mierung der Werkstoffe für den Schwenkkopf einerseits und den Konterring andererseits mag zwar zu unterschiedlichen idealen Werkstoffen führen. Bei der Erfindung sind der Schwenkkopf und der Konterring jedoch vorzugsweise zwei Abschnitte eines einzi gen Schmiedeformteils.

Es versteht sich, daß der Konterring zum Aufbringen höherer Konterkräfte mit Angriffsflächen für ein Drehwerkzeug versehen sein muß und nicht ein einfacher Ring sein kann.

Das Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Herstellung des neuen Hydraulikzylinders ist erfindungsgemäß durch den zusätz lichen Schritt des Aufschraubens des Konterrings für den Schwenkkopf auf das Zylinderrohr vor dem Aufschrauben des Schwenkkopfs auf das Zylinderrohr gekennzeichnet.

Das Bodenstück wird vorzugsweise durch Verschweißen mit dem Zylinderrohr an diesem befestigt. Die Kolbenstange wird vorzugs weise über ein Gewinde an dem Kolben befestigt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des neuen Verfahrens weist noch die zusätzlichen Schritte auf: Ausbilden eines Schmiedeformteils; Anbringen eines Innengewindes an dem Schmiedeformteil; Trennen des Schmiedeformteils in den Schwenk kopf mit den Schwenkzapfen einerseits und dem Konterring andererseits. Auf diese Weise entsteht der neue Hydraulik zylinder in der besonders bevorzugten Ausführungsform, bei der der Schwenkkopf und der Konterring Schmiedeteile aus demselben Werkstoff bestehen.

Im Detail des zuletzt beschriebenen Verfahrens ist es bevorzugt, auch noch die folgenden zusätzlichen Schritte durchzuführen: Einstechen einer umlaufenden Innennut in eine umlaufende Innen oberfläche vor dem Anbringen des Innengewindes in diese Innen oberfläche; und Abstechen des Konterrings entlang der umlaufen den Innennut nach dem Anbringen des Innengewindes zum Trennen des Schmiedeformteils in den Schwenkkopf und den Konterring.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert und beschrieben, dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den neuen Hydraulikzylinder,

Fig. 2 ein Detail von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Hydraulikzylinder gemäß Fig. 1 von dem freien Ende der Kolbenstange her und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Schmiedeformteil zur Ausbildung des Schwenkkopfs und des Konterrings des Hydraulikzylinders gemäß den Fig. 1 bis 3.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Hydraulikzylinder 1 weist ein Zylinderrohr 2 auf, in dem ein Kolben 3 entlang einer Zylinderachse 4 verschiebbar gelagert ist. An dem Kolben 3 ist eine Kolbenstange 24 befestigt. Die Kolbenstange 24 tritt an dessen einem Ende 5 aus dem Zylinderrohr 2 aus und wird dort von einem Schwenkkopf 6 geführt. Der Schwenkkopf ist auf das Zylinderrohr 2 aufgeschraubt, und er dichtet an dem Ende 5 einen Ringraum 7 des Hydraulikzylinders 1 bis auf Ölanschlüsse 8 ab, die durch einen Stutzen 9 radial nach außen geführt sind. Der Schwenkkopf 6 hat seinen Namen, weil an ihm mindestens ein Schwenkzapfen 10 ausgebildet ist. Hier ist es ein Paar von Schwenkzapfen 10, die einander bezüglich der Zylinderachse 4 diametral gegenüberliegen. Die Schwenkzapfen 10 dienen zur Lagerung des Hydraulikzylinders 1, wobei dieser um eine Schwenkachse 11, das heißt die gemeinsame Mittelachse der Schwenkzapfen 10, verschwenkbar ist. Die Drehstellung des Schwenkkopfs 6 und damit der Schwenkzapfen 10 gegenüber dem Zylinderrohr 2 ist wählbar und wird durch einen Konterring 12 festgelegt, der über dasselbe Außengewinde 13 auf das Zylinder rohr 2 aufgeschraubt ist. Zum Aufbringen einer geeigneten Konterkraft ist der Konterring 12 mit Angriffsflächen 14 für ein hier nicht dargestelltes Drehwerkzeug in Nuten 15 versehen. Die Einstellbarkeit und Festlegbarkeit einer Drehstellung des Schwenkkopfs 6 bzw. der Schwenkzapfen 10 zu dem Zylinderrohr 2 selbst ist in aller Regel uninteressant, da das Zylinderrohr 2 rotationssymmetrisch zu der Zylinderachse 4 ausgebildet ist. Auch ein an dem freien Ende der Kolbenstange 24 ausgebildetes Auge 25 kann in aller Regel frei verdreht werden. Anders verhält es sich aber bei einem Bodenstück 16 des Hydraulikzylinders, von dem ein Ölanschluß 17 radial abstehen kann, beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Mit der Einstellbarkeit der Drehstellung des Schwenkkopfs 6 kann daher die Orientierung des Ölanschlusses 17 relativ zu den Schwenkzapfen 10 festgelegt bzw. an eine bestimmte Einbausituation des Hydraulikzylinders 1 angepaßt werden. Das Bodenstück 16 über eine Schweißnaht 18 fest mit dem Zylinderrohr 2 verbunden, wobei die Abdichtung des Kolbenraums 19 an dem dem Ende 5 gegenüberliegenden Ende 20 des Zylinderrohrs 2 erreicht wird. Zum Befestigen der Kolbenstange 24 an dem Kolben 3, nachdem die Kolbenstange 24 durch den Schwenkkopf 6 in das Zylinderrohr 2 eingeführt wurde, ist an einem Fortsatz der Kolbenstange ein hier nicht sichtbares Außengewinde vorgesehen auf das direkt der Kolben 3 oder eine sich an dem Kolben abstützende Mutter (nicht dargestellt) aufgeschraubt ist. Für den Kolben sind eine Kolbendichtung 34 und ein Führungsband 35 vorgesehen, die an der Innenwandung des Zylinderrohrs 2 entlanggleiten. Das Zylinderrohr 2 ist über einen zwischen zwei Stützringen 22 angeordneten O-Ring gegenüber dem Schwenkkopf 6 abgedichtet. Für die Kolbenstange 24 sind an dem Schwenkkopf 6 ein Abstreifer 31, eine Stangendichtung 32 und ein Führungsband 33 vorgesehen.

Insbesondere in der Serienfertigung, können wesentliche Teile des Hydraulikzylinder 1, insbesondere der Kolben 3, der Schwenk kopf 6 mit dem Konterring 12 und das Bodenstück 16, auf der Basis von Schmiedeteilen ohne großen Zerspanverlust bei der Endbearbeitung hergestellt werden. Der Schwenkkopf 6 und der Konterring 12 werden dabei vorzugsweise auf der Basis eines einzigen Schmiedeformteils hergestellt, welches in Fig. 3 skizziert ist. In eine um die Zylinderachse 4 umlaufende Innenoberfläche 23 des Schmiedeformteils 26 wird eine ringförmige Innennut 27 eingestochen, die die Bereiche 30 und 28 des Schmiedeformteils 26, welche dem späteren Schwenkkopf 6 einerseits und dem späteren Konterring 12 andererseits entsprechen, voneinander abgrenzt. Dann wird in die Innen oberfläche 23 ein Innengewinde 29 eingearbeitet, d. h. typischer weise eingeschnitten, und zwar über die Innennut 27 hinweg sowohl in dem Bereich 30 als auch in dem Bereich 28. Anschließend wird der Bereich 28 von dem Bereich 30 in Vertie fung der Innennut 27 oder von außen auf diese zu abgestochen, wodurch das Schmiedeformteil 26 in den Schwenkkopf 6 und den Konterring 12 aufgetrennt wird. Das Einstechen der Innennut 27 nach dem Einarbeiten des Innengewindes 29 oder gar ein voll ständiger Verzicht auf die Innennut, können zu Beschädigungen des Innengewindes 29 beim Abstechen des Konterrings 12 führen. Weiterhin werden vorzugsweise an dem schon abgestochenen Konterring 12 noch die Nuten 15 mit den Angriffsflächen 14 eingebracht. Abschließend wird dann in jedem Fall zuerst der Konterring 12 und dann der Schwenkkopf 6 auf das Außengewinde 13 an dem Zylinderrohr 2 aufgeschraubt. Durch die Ausbildung des Schwenkkopfs 6 und des Konterrings 12 auf Basis desselben Schmiedeformteils 26 bestehen diese aus demselben Werkstoff.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Hydraulikzylinder

2

Zylinderrohr

3

Kolben

4

Zylinderachse

5

Ende

6

Schwenkkopf

7

Ringraum

8

Ölanschluß

9

Stutzen

10

Schwenkzapfen

11

Schwenkachse

12

Konterring

13

Außengewinde

14

Angriffsfläche

15

Nut

16

Bodenstück

17

Ölanschluß

18

Schweißnaht

19

Kolbenraum

20

Ende

21

O-Ring

22

Stützring

23

Innenoberfläche

24

Kolbenstange

25

Auge

26

Schmiedeformteil

27

Innennut

28

Bereich

29

Innengewinde

30

Bereich

31

Abstreifer

32

Stangendichtung

33

Führungsband

34

Kolbendichtung

35

Führungsband

Claims

1. Hydraulikzylinder mit einem Zylinderrohr, mit einem das Zylinderrohr an seinem einen Ende bis auf einen Ölanschluß verschließenden Bodenstück, mit einem in dem Zylinderrohr in Richtung einer Zylinderachse geführten Kolben, mit einer an dem Kolben befestigten und an dessen anderen Ende aus dem Zylinder rohr austretenden Kolbenstange und mit einem auf das Zylinder rohr aufgeschraubten, mindestens einen Schwenkzapfen zur verschwenkbaren Lagerung des Hydraulikzylinders ausbildenden Schwenkkopf, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schwenkkopf (6) ein Konterring (12) auf das Zylinderrohr (2) aufgeschraubt ist und daß der Schwenkkopf (6) mit dem Konterring (12) relativ zu dem Bodenstück (16) und dessen Ölanschluß (17) in jeder ge wünschten Drehstellung um die Zylinderachse (4) festlegbar ist.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölanschluß (17) des Bodenstücks (16) radial von der Zylinderachse (4) wegführt.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schwenkkopf (6) eine Führung für die Kolben stange (24) ausbildet.

4. Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkopf (6) einen Ringraum (7) des Hydraulikzylin ders (1) bis auf einen Ölanschluß (8) abdichtet.

5. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkopf (6) mit den Schwenkzapfen (10) als einstückiges Schmiedeteil und der Konterring (12) als Schmiedeteil aus demselben Werkstoff wie der Schwenkkopf (6) ausgebildet ist.

6. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konterring (12) mit Angriffsflächen (14) für ein Drehwerkzeug versehen ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Hydraulikzylinders nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten:

- Einbringen des Kolbens in das Zylinderrohr;
- Aufschrauben des Schwenkkopfs auf das Zylinderrohr;
- Befestigen des Kolbens an der Kolbenstange; und
- Befestigen des Bodenstücks an dem Zylinderrohr;

gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt vor dem Aufschrau ben des Schwenkkopfs (6) auf das Zylinderrohr (2):

- Aufschrauben des Konterring (12) für den Schwenkkopf (6) auf das Zylinderrohr (2).

8. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen des Bodenstücks (16) an dem Zylinderrohr (2) das Bodenstück an das Zylinderrohr (2) angeschweißt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:

- Ausbilden eines Schmiedeformteils (26);
- Anbringen eines Innengewindes (29) an dem Schmiedeformteil (26);
- Trennen des Schmiedeformteils (26) in den Schwenkkopf (6) mit den Schwenkzapfen (10) einerseits und den Konterring (12) andererseits.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:

- Einstechen einer umlaufenden Innennut (27) in eine umlau fende Innenoberfläche (23) vor dem Anbringen des Innengewindes (29) in diese Innenoberfläche; und
- Abstechen des Konterrings (12) entlang der umlaufenden Innennut (27) nach dem Anbringen des Innengewindes (29) zum Trennen des Schmiedeformteils (26) in den Schwenkkopf (6) und den Konterring (12).