DE2448019A1

DE2448019A1 - Kolbenanordnung fuer stroemungsmittelmotoren

Info

Publication number: DE2448019A1
Application number: DE19742448019
Authority: DE
Inventors: Chester Arlow Crisp; Herschel Murray Williamson
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1975-04-24
Also published as: US3885461A; JPS5072083A; BE821395A; GB1434138A; CA1006773A

Description

Hamburg, den 8. Oktober 1974 165074 .1232 DI(I

Priorität: 23. Oktober 1973, U.S.A., Pat. A nm. IMr. 408,668

Anmelder:

Caterpillar Tractor Co.
Peoria, 111., U.S.A.

Kolbenanordnung für Strömungsmittelmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenanordnung, die für lineare Flüssigkeitsmotoren, Pumpen, Stoßdämpfer, Hydraspeicher und dergleichen verwendbar ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine aus Kolben und Kolbenstange bestehende Anordnung, die mit IYIi t te In uersehen ist, welche eine Lockerung des Kolbens auf der Kolbenstange uiährand des Betriebes, praktisch verhindern.

-2-

5 09817/0277

Einrichtungen wie z.B. lineare Hydraulikmotoren oder Hubzylinder bestehen im wesentlichen aus einem Zylinder, in dessen Achse hin- und harweglich eine Stange angeordnet ist, diä im Inneren das Zylinders mit einem Kolben verbunden ist, der entsprechend innerhalb des Zylinders sich hin- und herbewegt. Eines der einfacheren und üblicheren l/erfahren zum Befestigen des Kolbens auf der Stange besteht in der Verwendung eines Getuindeaingriffs entweder unmittelbar zwischen Kolben und Stange oder zwischen der Stange und einer Sicherungsmutter, die im Bereich des Kolbens angeordnet und an diesem gelagert ist. Diese Art von Verbindung zwischen Kolben und Stange zeigt häufig die sehr unerwünschte Neigung zur Lockerung während des Betriebes, falls nicht komplizierte und teure zusätzliche IYIi11el \jOrgesehen werden, welche die Drehkräfte aufnehmen, die während der Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders auf den Kolben wirken können.

Die Innanbohrung des Zylinders und die benachbarte Oberfläche des Kolbens sowie irgendwelche dazwischen angeordneten Dichtungsmittel oder Kolbenringe sind zwar normalerweise mit glatter Endbearbeitung ausgeführt. Trotzdem neigen diese Einrichtungen während des Betriebes dazu, daß eine Spiral- oder Drallwirkung auftritt. Das führt zu einer Drehkraft am Kolben während der Hin- und Herbewegung. Schwingungen, Flüssigkaitsdruckuntarschiada, ain geringes

509817/0277

—3 —

Ausmaß an Spiel zwischen der Kolbenanordnung und dem Zylinder und eine Reihe anderer Faktoren können ebenfalls zu am Kolben angreifenden Drehkräften führen, welche die Verbindung von Kolben und Stange zu lockern suchen, indem der Kolben mährend seiner Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders abwechselnd Auf- und Abschraubkräften ausgesetzt ist. Die Lockerung der Befestigung des Kolbens auf der Stange kann auch zum Auslecken von Strömungsmittel an dieser Stelle führen und die Gefahr won Brüchen erhöhen.

Pflit der Erfindung wird eine einfache und wirtschaftliche Anordnung aus Kolben und Kolbenstange geschaffen, die zur Hin- und Herbewegung in einem Zylinder verwendet werden kann, wobei die während des Betriebes auftretenden Drehkräfte zu einem Festziehen der Befestigung des Kolbens auf der Stange führen. Der Kolben steht in Gewindeeingriff mit einem Abschnitt der Kolbenstange, wobei erfindungsgemäß eine Kante des Kolbens in einen sich verjüngenden Abschnitt der Kolbenstange einbeißt und dadurch eine Strömungsmitteldichtung bildet. Eine Sperrmutter ist dann auf einen anschließenden, einen verringerten Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Kolbenstange aufgeschraubt, so daß sie fest gegen den Kolben gesetzt ist. Die Gewinde der Sperrmutter und des Fortsetzungsabschnittes der Stange haben eine geringere Neigung und größere Gangzahl als die Gewinde des

-4-

509817/0277

Kolbens und des damit in Eingriff stehenden Abschnittes
der Stange. Aufgrund dieses Unterschiedes in Steigung und
Gangzahl zwischen den zwei Gewindegruppen bewirkt ein Drehmoment am Kolben, dae sonst zu einer Lockerung des Kolbens führen würde, eine Erhöhung des Bindungsdruckes zwischen
Kolben und Sperrmutter.

IYIit der Erfindung wird demnach eine einfache, billige Anordnung von Kolben und Kolbenstange geschaffen, die bei
Auftreten von Drehkräften während der Hin- und Herbewegung inrarhalb des Zylinders eine-Lockerung praktisch verhindert. Vielmehr sorgt die Erfindung dafür, daß Sperrmutter und
Kolben unter der Einwirkung der sonst zu Lockerungen führenden Drehkräfte nur noch fester gegeneinander gezogen werden,

Weitere Vorzüge und merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowis aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt ist. Die Zeichnungsfigur zeigt einen Axialschnitt durch einen linearen Hydraulikmotor mit erfindungsgemäßer Anordnung von Kolben und Kolbenstange in verkürzter Darstellung.

Eine erfindungsgemäße Anordnung 11 aus Kolben und Kolbenstange, siehe die Zeichnung, ist für eine Vielzahl von Ein-

-5-

509817/0277

richtungen verwendbar, in denen dar Kolben sich innerhalb eines Zylinders 12 hin- und herbewegt, wobei eine Antriebsbeziehung zu im Zylinder befindlichen Strömungsmitteln besteht. Typische Einrichtungen dieser Art sind lineare motoren und Pumpen. Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird hier die Verwendung in einem doppelt wirkenden linearen Hydraulikmotor 13 beschrieben, der auch als hydraulische Druck- oder Preßvorrichtung angesehen werden kann. In einer typischen hydraulischen Presse 13 weist der Zylinder 12 eine Bohrung 14 auf, die an ihrem einen Ende von einer Endwand 16 verschlossen ist, die durch Schweißung oder auf eine andere Illeise dauerhaft mit dem Zylinder verbunden sein kann. Das andere Ende des Zylinders 12 ist mit einer abnehmbaren ringförmigen Endwand 17 verschlossen, die am Zylinder durch entsprechende Mittel, wie Bolzen 18, befestigt ist. An jedem Ende des Zylinders sind Öffnungen 19 vorgesehen, durch die hindurch unter Druck stehende Strömungsmittel dam einen Ende zugeführt werden kann, während das andere Ende entlastet wird, so daß die aus Kolben und Kolbenstange bestehende Anordnung in einer gewünschten Richtung angetrieben wird. Die Kolbenstange 21 erstreckt sich axial innerhalb das Zylinders 12 und durch einen axialen Durchgang 22 in dar Endwand 17, in dar ein Dichtungsring 23 angeordnet ist, und ist an ihrem außerhalb das Zylinders liegenden Ende mit einer Last verbunden, die durch den Motor 13

-6-

509817/0277

2U8019

angetrieben werden soll.

Der Außendurchmesser des Kolbens 24 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung 14. Der Kolben ist mit einer ersten Ringrinne 26 versehen, die einen Verschleißschutzring 27 aufnimmt. Eine zweite Ringrinne 23 enthält einen Dichtungsring 29, der das Lecken von Strömungsmittel zwischen Kolben und Zylinderwand verhindert.

Zu der besonderen Befestigung des Kolbens 24 auf der Kolbenstange 21 gehört ein kegelförmiger Übergang 31 zu einem Stangenabschnitt 32 mit verringertem Durchmesser. Aufi dem Abschnitt 32 ist ein Geu/inde 33 mit kleiner Gangzahl ausgebildet. Der Kolben 24 hat eine Axialbohrung 34 mit passendem Gewinde 36 und ist auf den Stangenabschnitt 32 koaxial aufgeschraubt. Das Ende 37 der Kolbenbohrung 34 im Bereich des Überganges 31 der Stange ist ohne Gewinde und mit etwas größerem Durchmesser als der Gewindeabschnitt. Dadurch wird eine scharfe Ringkante 38 ausgebildet, die in den Übergang einbeißt, wenn der Kolben auf der Stange festgezogen wird. Dadurch wird die l/erbindung zwischen Stange und Kolben gegen ein Lecken von Strömungsmittel abgedichtet, mit Abstand liegende Bohrungen 39 sind am gegenüberliegenden Ende des Kolbens vorgesehen, um ein festziehen des Kolbens mittels eines Spannschlüssels zu erleichtern.

-7-

509817/0277

Um beim Auftreten von Drehkräften eine Lockerung des Kolbens 24 zu verhindern, ist die Stange 21 mit einem weiteren, abgesetzten Abschnitt 41 ausgebildet, dessen Durchmesser geringer als der des Abschnittes 32 ist. Eine ringförmige Sperrmutter 42 ist auf den Stangenabschnitt 41 soweit aufgeschraubt, daß sie gegen das Ende des Kolbens 24 drückt, das von dem Übergang 31 und der Dichtungskante 38 abgekehrt liegt. Falls das Gewinde 43 des Stangenabschnittes 41 und das der Sperrmutter 42 die gleiche Steigung wie die Gewinde 33 und 36 des Stangenabschnitts 32 und des Kolbens 24 hätten, wäre es möglich, daß bei einer Drehbewegung des Kolbens eins entsprechende Drehbewegung der Sperrmutter mit dem Ergebnis aufträte, daß der Kolben sich lockerte. Dies wird verhindert, indem die Gewinde 43 des Stangenabschnittes 41 und der Sperrmutter mit einer geringeren Steigung als die Gewinde 33 und 36 ausgebildet werden. Dementsprechend würde der Kolben 24, wenn er sich in einer Richtung zu drehen suchte, die zu einer Lockerung des Eingriffes zwischen Kolben und Kolbenstangenabschnitt 32 führt, eine Erhöhung der Sperriuirkung der !flutter 42 bewirken. Irgendeine vorgegebene Drehung des Kolbens 24 würde nämlich zu einer größeren Verschiebung des Kolbens entlang der Stange führen, verglichen mit der Wirkung einer gleich großen Drehung auf die Mutter 42.

- PATENTANSPRÜCHE -

509817/0277

Claims

PATENTANSPRÜCHE

M .j Kolbenanordnung für Strömungsmittelmotor oder dergleichen mit einem Kolben und einer Kolbenstange, die durch ein Schraubgewinde miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (21) ziuei Abschnitte (32,41) aufweist, von denen der erste (32) mit einem Gewinde (33) bestimmter Steigung, in das ein entsprechendes Gewinde (36) des ringförmigen Kolbens (24) eingreift, und der zweite (41) mit einem zweiten Gewinde (43) geringerer Steigung ausgebildet ist, auf das eine Sperrmutter (42) zur Ausübung eines Axialdruckes auf den Kolben aufgeschraubt ist.
2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (41) der Kolbenstange (21) einen gegenüber dem ersten Abschnitt (32) geringeren Durchmesser aufweist.
3. Kolbenanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (21) mit Anschlagmitteln (31) ausgebildet ist, gegen die der Kolben (24) stößt.
4. Kolbenanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen konischen Übergang (31) auf der Kolbenstange (21) im Anschluß an den ersten Abschnitt (32).

509817/0277

-9-
5. Kolbenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (34) des Kolbens (24) an ihrem einen Ende mit einer scharfen Kante (38) ausgebildet ist, die in den Übergang (31) abdichtend einbeißt.

50981 IJ0277

Le

erseife