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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Er umfasst in an sich bekannter Weise ein äußeres Zylindergehäuse, in dem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben ein- und ausfahrbar geführt ist. Die Kolbenstange ist dabei zum Verrichten mechanischer Arbeit an einer ersten Stirnseite aus dem Zylindergehäuse herausgeführt. Sofern der Hydraulikzylinder als mehrstufiger Teleskopzylinder ausgeführt ist, bildet zumindest die kleinste Teleskopstufe die vorgenannte Kolbenstange.
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Derartige Hydraulikzylinder sind allgemein bekannt. Üblicherweise ist dabei der Kolben als separates Teil ausgeführt, welches an der Kolbenstange befestigt wird. Diese Konstruktion hat sich allgemein bewährt, ist aber mit einem vergleichsweise großen Aufwand bei Fertigung und Montage sowie mit entsprechenden Herstellungskosten verbunden.
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Dieser bekannte Stand der Technik eignet sich besonders gut, wenn der Hydraulikzylinder beim Einfahren des Kolbens hohe Zugkräfte verrichten soll und dafür eine verhältnismäßig große Ringfläche benötigt. Wenn der Hydraulikzylinder aber hauptsächlich auf Druck belastet wird, beispielsweise wenn er als Abstützzylinder für ein Fahrzeug dient, und nur geringe Zugkräfte für das Einfahren des Kolbens erforderlich sind, ist die vorgenannte herkömmliche Bauform mit getrenntem Kolben und Führungsbuchse für diesen Einsatzzweck zu teuer.
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Aus dem Gebrauchsmuster
DE 87 08 445 U1 ist ein einfach wirkender Teleskopzylinder bekannt, bei dem die Kolben der einzelnen Teleskopstufen jeweils einstückig mit der jeweiligen Teleskopstufe ausgebildet sind. Die Teleskopstufen bestehen hier jeweils aus einem Rohrabschnitt, der an einem Ende einen radial nach außen überstehenden Kragen und am anderen Ende einen radial nach innen vorstehenden Ringbund aufweist. Diese radial über- bzw. vorstehenden Bereiche bedeuten bei kleinen Stückzahlen einen großen Aufwand bei der Fertigung oder bei großen Stückzahlen einen erheblichen Investitionsaufwand für eine entsprechend optimierte Fertigung. Beide Möglichkeiten gehen deshalb mit entsprechend hohen Herstellungskosten einher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen konstruktiv einfachen Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl bei kleineren als auch bei größeren Stückzahlen kostengünstig herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass die Kolbenstange in ihrer äußeren Mantelfläche eine Ringnut aufweist, in die eine ringförmige Kolbendichtung eingesetzt ist, welche in abdichtender Weise radial gegen die Innenwandung des Zylindergehäuses anliegt. Die Kolbendichtung bildet dabei in einer konstruktiv besonders einfachen Art den Kolben des Hydraulikzylinders.
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Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt darin, dass auf einen vergleichsweise komplex ausgeführten separaten Kolben, der an der Kolbenstange befestigt werden müsste, verzichtet wird, wodurch der fertigungs- und montagetechnische Aufwand erheblich reduziert werden kann.
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Die Funktion des Kolbens wird durch ein einfaches Standardbauteil in Form eines in die Ringnut eingesetzten Dichtringes ausgeführt, ohne dass hierdurch Nachteile oder Funktionseinschränkungen auftreten. Die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders können hierdurch sowohl bei kleineren als auch bei größeren Stückzahlen deutlich verringert werden.
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Ferner erlaubt der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder eine besonders kompakte Bauweise mit geringerem Gewicht, was insbesondere bei Anwendungen im Kraftfahrzeug-Bereich einen großen Vorteil darstellt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kolbendichtung axial zwischen zwei außenseitig auf der Kolbenstange vorgesehenen ringförmigen Führungselementen liegt, welche die Kolbenstange relativ zum Zylindergehäuse zentrieren und führen. Vorzugsweise liegen die Führungselemente dabei unmittelbar an der Kolbendichtung an.
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Gleichzeitig können die Führungselemente dabei in vorteilhafter Weise noch eine weitere Funktion erfüllen, indem sie als zusätzliche Haltemittel für die Kolbendichtung ausgeführt sind, um diese axial in ihrer Position zu halten und zu stabilisieren.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zylindergehäuse auch an seiner ersten Stirnseite ein an der Innenwandung des Zylindergehäuses anliegendes ringförmiges Führungselement zum Zentrieren und Führen der an dieser Seite aus dem Zylindergehäuse herausgeführten Kolbenstange aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn dieses Führungselement gleichzeitig auch als axiales Haltemittel für eine ringförmige Dichtung dient, die den Druckraum des Hydraulikzylinders an der offenen Stirnseite nach außen abdichtet. Dazu ist die dynamische Ringdichtung in eine in die Innenwandung des Zylindergehäuses eingebrachte Ringnut eingesetzt, von wo aus sie in abdichtender Weise radial gegen den Außenumfang der Kolbenstange anliegt.
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Ein besonders sicherer und gleichzeitig konstruktiv einfacher Halt des Führungselements kann dabei erzielt werden, wenn es auf der von der Dichtung abgewandten Seite durch ein Haltemittel axial gehalten ist, das vorzugsweise durch einen geschlitzten Ring gebildet ist, welcher elastisch nach außen federnd in eine in die Innenwandung des Zylindergehäuses eingebrachte Ringnut eingesetzt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, zur Begrenzung des Hubweges bei ausgefahrenem Kolben ein Anschlagmittel vorzusehen, welches ebenfalls durch einen geschlitzten Ring gebildet ist, der elastisch nach außen federnd in eine in die Innenwandung des Zylindergehäuses eingebrachte Ringnut eingesetzt ist.
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Vorteilhafterweise sind die Führungselemente des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders jeweils durch einen aus Kunststoff bestehenden Führungsring gebildet. Je nach Anwendungsfall kommen jedoch auch andere Werkstoffe in Betracht.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hydraulikzylinder als zweistufiger oder mehrstufiger Teleskopzylinder ausgeführt ist. Dabei weist er in seinem äußeren Zylindergehäuse mindestens zwei ein- und ausfahrbar geführte Teleskopstufen auf, von denen zumindest die kleinste Teleskopstufe eine massive oder hohle Kolbenstange bildet. Die übrigen Teleskopstufen sind jeweils in der Form einer rohrförmigen Kolbenstange ausgebildet. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Kolben von jeder einzelnen Teleskopstufe jeweils durch eine ringförmige Kolbendichtung gebildet ist, die in je eine in den Außenumfang der jeweiligen Teleskopstufe eingebrachte Ringnut eingesetzt ist und in der vorangehend beschriebenen abdichtenden Weise radial gegen die Innenwandung der nächst größeren Teleskopstufe bzw. des Zylindergehäuses anliegt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn dass der Hydraulikzylinder doppelt wirkend ausgeführt ist, so dass die Kolbenstange und/oder die Teleskopstufen durch Zuführen von Druckmedium eingefahren werden können. Auch hierbei kann der Kolben in der erfindungsgemäßen Art und Weise konstruktiv besonders einfach ausgeführt werden.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder als Abstützzylinder für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein kleines Wohnmobil oder für einen Transporter, ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kolbenstange oder die kleinste Teleskopstufe an ihrem freien Ende ein tellerförmiges Fußteil aufweist, welches beim Abstützen in Kontakt mit dem Untergrund kommen kann. Das Fußteil kann dabei vorteilhafterweise begrenzt kippbar an dem freien Ende der zweiten Teleskopstufe angelenkt sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder, der als zweistufiger Teleskopzylinder ausgeführt ist.
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Der Hydraulikzylinder 1 umfasst einen äußeres Zylindergehäuse 2, in dem eine erste Teleskopstufe 3 ein- und ausfahrbar geführt ist. In dieser ersten Teleskopstufe 3 wiederum ist eine innere zweite Teleskopstufe 4 ein- und ausfahrbar geführt, die ebenso wie die äußere erste Teleskopstufe 3 durch ein Teleskoprohr gebildet ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Teleskopzylinder als Abstützzylinder für ein Wohnmobil ausgebildet. Dazu ist am freien Ende der zweiten Teleskopstufe 4 ein Abstützteller 5 vorgesehen, der beim Abstützen des Kraftfahrzeugs in Kontakt mit dem Untergrund gebracht werden kann.
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Durch einen im Bodenbereich des Zylindergehäuses 2 angeordneten Druckmittelanschluss 6 kann dem Zylinder 1 Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden, wodurch die beiden Teleskopstufen 3 und 4 in an sich bekannter Weise an der ersten Stirnseite 20 aus dem Zylindergehäuse 2 ausfahren.
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Der Hydraulikzylinder 1 ist hier doppelt wirkend ausgeführt. Dazu ist seitlich am Zylindergehäuse 2 ein zweiter Druckmittelanschluss 7 angeordnet, durch den Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden kann, um die beiden Teleskopstufen 3 und 4 wieder einzufahren.
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Die beiden Teleskopstufen 3 und 4 sind jeweils in der Form einer rohrförmigen Kolbenstange ausgeführt, an deren dem Bodenbereich des Zylindergehäuses 2 zugewandten inneren Ende jeweils ein Kolben ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß bestehen diese Kolben dabei jeweils lediglich aus einer einfachen ringförmigen Kolbendichtung 8, die in eine Ringnut eingesetzt ist, welche in die jeweilige Teleskopstufe 3 bzw. 4 eingebracht ist. Zusätzlich ist die Kolbendichtung 8 axial zwischen zwei als Führungselement dienenden Kunststoffringen 9a gehalten, welche die äußere Teleskopstufe 3 relativ zum Zylindergehäuse 2 und die innere Teleskopstufe 4 relativ zur äußeren die Teleskopstufe 3 zentrieren und darin gleitend führen.
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Die ringförmigen Kolbendichtungen 8 liegen dabei radial nach außen gegen die sie jeweils umgebende Innenwandung des äußeren Zylindergehäuses 2 bzw. der äußeren Teleskopstufe 3 an. So kann auf einen formfesten metallischen Kolben komplett verzichtet werden, was sich besonders kostengünstig auswirkt.
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Der Boden der ersten Teleskopstufe ist durch ein in das Teleskoprohr 3 bis gegen eine innere Schulter eingesetztes Einsatzelement 10 gebildet, welches durch zwei statische Dichtringe 11 gegen die Innenwandung des Teleskoprohrs 3 abgedichtet ist. Ein Sprengring 12a sichert das Einsatzelement in dem Teleskoprohr 3. In dem Einsatzelement 10 sind Kanäle für die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, von denen einer in ein zentrales Rohr 13 führt und an dessen Ende mündet. Dieses Rohr 13 ist an dem Einsatzelement 10 befestigt und erstreckt sich koaxial innerhalb des Teleskoprohrs der zweiten Teleskopstufe 4. Zwischen dem zentralen Rohr 13 und der Innenwandung der zweiten Teleskopstufe 4 ist ein Führungsring 14 vorgesehen, der axial zwischen zwei dynamischen Dichtringen 15 eingefasst ist.
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Auch im Bereich der ersten Stirnseite 20 des Zylindergehäuses 2 sind Führungselemente 9b in der Form von Kunststoffringen vorgesehen, durch die die äußere Teleskopstufe 3 relativ zum Zylindergehäuse 2 und die innere Teleskopstufe 4 relativ zur äußeren die Teleskopstufe 3 zentriert und geführt ist.
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Dabei dienen die Führungselemente 9b außerdem auch als axiale Haltemittel für jeweils eine dynamische Ringdichtung 16, die die Druckräume der beiden Teleskopstufen 3 und 4 des Hydraulikzylinders 1 an der offenen Stirnseite 20 nach außen abdichtet. Die beiden Ringdichtungen 16 sind dabei in jeweils eine Ringnut eingesetzt, die in die jeweils umgebende Innenwandung eingebracht sind.
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Auf der von der Ringdichtung 16 abgewandten Seite sind die beiden Führungselemente 9b axial durch jeweils einen Sprengring 12b gehalten, welcher ebenfalls in jeweils eine Ringnut in der jeweils umgebenden Innenwandung eingesetzt ist.
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Am jeweils vordersten Ende des Zylindergehäuses 2 und der äußeren Teleskopstufe 3 ist als Abstreifer jeweils ein Dichtring 17 vorgesehen, um das Eindringen von Verschmutzungen zu verhindern.
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Zur Begrenzung des Hubweges der beiden Teleskopstufen 3 und 4 in ihrer ausgefahrenen Position sind als Anschläge zwei Sprengringe 12c vorgesehen, die in jeweils eine Ringnut der jeweils umgebenden Innenwandung eingesetzt sind. In der ausgefahrenen Endposition liegen die zu den beiden Kolben gehörenden vorderen Führungsringe 9a an dem jeweiligen Sprengring 12c an.
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Insgesamt ist der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder 1 mit einfachen Standardbauteilen konstruktiv besonders einfach aufgebaut und kann somit besonders kostengünstig und leicht hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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