DE3432000A1

DE3432000A1 - Steuerkolben fuer hydrozylinder

Info

Publication number: DE3432000A1
Application number: DE19843432000
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Schlecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-13
Also published as: DE3432000C2

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Steuerkolben für Hydrozylinder der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Mittels solcher Hydrozylinder wird auf den Kolben vor Erreichen seiner Endlagen über in der Zylinderwand vorgesehene Steuerbohrungen ein hydraulischer Impuls zur automatischen Umsteuerung des Kolbens ausgeübt.

Wird bei solchen Hydrozylindern, deren Kolben metallische Kolbenringe aufweisen, die Stangenseite des Kolbens beaufschlagt, dann führt nach Überfahren der bodenseitigen Steuerbohrung durch den äußersten stangenseitigen Kolbenring der aus dem Steueranschluß stammende Hydraulikdruck durch Umschaltung von Steuerventilen zur Umkehr des Kolbens in die andere Richtung. Bei diesen Hydrozylindern ist eine verhältnismäßig große Steuerbohrung von 5 bis 10 mm vorgesehen, wobei das bei Metallkolben und metallischen Kolbenringen üblicherweise vorgesehene enge Spiel zwischen Kolben und Zylinderwand etwa 2/10 bis 3/10 mm beträgt.

Solche Hydrozylinder weisen den Nachteil hoher Schmutzempfindlichkeit auf. Sehr kleine Späne, die sich auch bei gründlicher Reinigung des Systems nachträglich von Steuerblöcken lösen können, führen hierbei zu Fressern. Dieser Nachteil kann auch trotz sorgfältiger Filterung infolge von bei der Montage eindringendem Schmutz auftreten. Auch geringe Verspannungen der Zylinder können zu Fressern führen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde schon vorgeschlagen, nur im mittleren Bereich des Kolbens metallische Kolbenringe anzuordnen und zu beiden Seiten der metallischen Kolbenringe aus Kunststoff bestehende Führungsbänder vorzusehen.

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Hierbei wurde jedoch festgestellt, daß diese aus Kunststoff bestehenden Führungsbänder beim Überfahren der Steuerbohrungen infolge des Hydraulikdrucks in die Steuerbohrungen hineingedrückt und dabei zerstört werden. Dieser Nachteil konnte auch dadurch nicht vermieden werden, daß anstelle von in der Zylinderwand vorgesehenen Steuerbohrungen mit verhältnismäßig großem Durchmesser eine Mehrzahl von Steuerbohrungen kleiner Durchmesser vorgesehen wurden, die über die Fläche des Bohrungsquerschnittes des äußeren Gewindesteueranschlusses verteilt angeordnet waren.

Die aus Kunststoff bestehenden Führungsbänder oder Führungsringe haben zwar den Vorteil, daß sie Schmutzteilchen festhalten bzw. in sich aufnehmen. Dies führt jedoch zur Zerstörung dieser aus Kunststoff bestehenden Führungsringe, von denen sich kleine Partikel ablösen, die im Hydraulikkreis vorgesehene Drosselbohrungen verstopfen und auf diese Weise weitere Störungen verursachen. Außerdem besteht bei so ausgebildeten Hydrozylindern die Gefahr, daß Schmutzteilchen, Sandkörner und auch kleine Metallspäne zwischen die Kolbenringe und die Zylinderinnenwand gelangen, was wiederum im Lauf der Zeit zu Kolbenfressern führte.

Diese Erscheinungen wirken sich dann besonders nachteilig aus, wenn eine Filterung des Hydrauliköls nicht möglich ist, wie dies beispielsweise bei Maschinen der Fall ist, bei denen mit durchschwenkender Hydropumpe ohne Einschaltung von Steuerventilen die Förderrichtung umgekehrt und damit die Umkehrung des Kolbens gesteuert wird. Dies ist bei Hydraulikpressen, bei automatischen Werkzeugmaschinen, hydraulisch betriebenen Pumpen u.dgl. der Fall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydrozylinder so auszubilden, daß die Gefahr von durch Verunreinigungen

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hervorgerufenen Kolbenfressern vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Mitteln gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs bilden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hydrozylinders bzw. seines Steuerkolbens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in schematischer Weise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch den Zylinder,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2.

Die beidseitig des Kolbens 1 gelegenen Räume 19 und 20 des Zylinders 3 werden im Wechsel über die Steueranschlüsse 6 und 7 mit Druck beaufschlagt, so daß der Kolben 1 hin- und herbewegt wird und damit über die Kolbenstange 2 Hubarbeit geleistet wird. Die den Steueranschlüssen 6 und zugeordneten, in der Wand des Zylinders 3 vorgesehenen Steuerbohrungen können als mit den Steueranschlüssen 6 und axial fluchtende Bohrungen kleineren Querschnittes ausgebildet sein; aus im folgenden dargelegten Gründen ist jedoch, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Zylinders 3 versetzt angeordneten Bohrungen 4 und 5 vorgesehen. Zwischen dem Kolbenumfang und der Innenwandung des Zylinders 3 ist ein üblicher Ringspalt 18 vorgesehen. Die metallischen Kolbenringe 8 sind in Ringnuten 13 angeordnet. Zu beiden Seiten der im mittleren Kolbenbereich angeordneten Kolbenringe 8 ist

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in je einer Nut 11 ein aus Kunststoff bestehender Ring 9 angeordnet, unterhalb dessen ein O-Ring 10 angeordnet ist. Zu beiden Seiten jedes aus Kunststoff bestehenden Ringes 9 weist der Kolben 1 einen kleineren Durchmesser auf, so daß zu beiden Seiten der Ringe 9 Ringräume 16 und 17 gebildet werden. Der Ringraum 17 weist eine Ringnut 12 auf, die über Bohrungen 14 und 15 mit den stirnseitigen Zylinder— räumen 19 bzw. 20 in Verbindung steht.

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Der am vorderen und hinteren Ende des Kolbens 1 vorgesehene Ringraum 16 weist eine radiale Breite von z.B. 1 mm oder mehr auf, so daß in den Zylinder eindringende Schmutzpartikel nicht in den Bereich der metallischen Kolbenringe 8 gelangen können. Schmutzpartikel können sich an dem weichen Werkstoff des Ringes 9 festsetzen und werden sehr häufig aus dem Zylinder herausgespült und so beim Austausch der Hydraulikflüssigkeit aus dem System ausgeschieden.

Die Verbindung der Ringräume 17 mit den an der Stirnseite des Kolbens 1 gelegenen Zylinderräuraen 19 und 20 über die Nuten 12 und die Bohrungen 14 und 15 erfolgt zu dem Zweck, damit die Kunststoffringe 9 axial nicht hydraulisch druckbelastet werden und trotz der großen radialen Er-Streckung der Ringräume 16 und 17 nicht seitlich abgequetscht werden. Das für die Umsteuerung des Kolbens notwendige Öl gelangt über die Bohrungen 14 und 15 und die Ringnut 12 in die Ringräume 17, bevor die Ringe 9 die Steuerbohrungen 4 und 5 überfahren. Außerdem kann der hohe jeweils in den Zylinderräumen 19 und 20 herrschende Hydraulikdruck über die Bohrungen 14 und 15 unmittelbar auf die metallischen Kolbenringe 8 wirken, ohne die Kunststoff ringe 9 axial zu belasten. Diese üben ausschließlich eine Abstreifwirkung aus und verhindern das Eindringen von Schmutzteilchen in den Bereich der Kolbenringe 8.

Die verhältnismäßig große radiale Erstreckung des Ringraumes 17, die etwa 0,4 mm und mehr betragen kann, ist deshalb vorgesehen, damit sich ein zufälliges Eindringen von Schmutzteilchen über die Eohrungen 14 und 15 in diesen Ringraum nicht nachteilig auswirken kann und die Kolbenringe bei guter Dichtwirkung und geringem Lecköl bis 400 bar druckbelastet werden können.

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Um eine gleichmäßige Anpressung der Kunststoffringe zu gewährleisten, ist unter diesen in der Nut 11 ein O-Ring 10 angeordnet.

Die Kolbenringe 8 überfahren bei Druckbeaufschlagung des Zylinderraums 20 vor Erreichen der stangenseitigen Endlage die Steuerbohrungen 4. Nachdem der letzte, auf der Seite des Zylinderraums 20 gelegene Kolbenring 8 über die erste Steuerbohrung 4 gelangt, kann von dem Zylinderraum 20 über die Bohrungen 15 und 14 und die Ringnut Hydrauliköl durch die Steuerbohrung 4 in den Steueranschluß 6 gelangen. Dies führt durch Umschaltung von Ventilen zur automatischen Umkehr des Kolbens 1. Das gleiche erfolgt, wenn vor Erreichen der kolbenbodenseitigen Endlage der letzte stangenseitige Kolbenring 8 die erste Steuerbohrung 5 im bodenseitigen Steueranschluß 7 überfährt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerkolbens ist die Voraussetzung dafür geschaffen, in vielen Maschinen statt teurer, durch Drosselung energieverzehrender Hydraulik— ventile und Steuerblöcke sogenannte durchschwenkende Hydropumpen einsetzen zu können, die durch Verstellung der Steuerscheibe ihre Förderrichtung ohne Verweilzeit umkehren. Hierbei gelangt der Ölstrom völlig drosselfrei in den Zylinder, was eine wesentliche Energieeinsparung bedeutet und den Aufwand für die Rückkühlung des Steueröls vermindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Weichringe als Abstreiflippenringe 21 ausgebildet; die stangenseitige Ringnut 12 steht über einen in einer Achsenebene sich erstreckenden Schlitz 22 mit dem Zylinderraum 19 in Verbindung.

Claims

DR.-ING. EUGEN MAIER DR.-ING. ECKHARD WOLF

PATENTANWÄLTE O / O O Π Π Γ|

ZUGELASSENEVERTRETERVOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

TELEPON₁ (0711) 2«7β,/2 DRESDNER BANK AS

TELESRAMMEiMENTOR _{stutxgart nr 19aO534}

telex: 721512 mwpat α 7 STUTTGART 1, PISCHEKSTR, 19 Postscheck STQT. asaoo-7os

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Dipl.-Ing. Karl Schiecht Blumhardtstraße 9
7000 Stuttgart 70

Steuerkolben für Hydrozylinder

P atentansprüche

Steuerkolben für einen zwei Steueranschlüsse aufweisenden Hydrozylinder mit am Umfang des Kolbens angeordneten metallischen Kolbenringen - im folgenden "Metallringe" genannt - und aus weichem Werkstoff bestehenden Kolbenringen - im folgenden "Weichringe" genannt - , dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der im mittleren Kolbenbereich angeordneten Metallringe (8) mindestens je ein Weichring (9) angeordnet ist, zu dessen beiden Seiten der Kolben (1) einen gegenüber dem mittleren Kolbenbereich kleineren Durchmesser aufweist und die so zwischen den äußeren Metallringen (8) und den Weichringen (9) gebildeten Ringräume (17) über Bohrungen (14,15) mit den Stirnseiten des Kolbens (1) verbunden sind.
2. SteuerTcolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ringräume (17) über je eine Ringnut (12) mit den zu den Stirnseiten des Kolbens (1) führenden Bohrungen (14,15) in Verbindung stehen.
3. Steuerkolben nach Anspruch 1 oder .2, dadurch gekennzeichnet , daß die den beiden Steueranschlüssen (6,7) zugeordneten, im Mahtel des Hydrozylinders (3) vorgesehenen Steuerbohrungen einen gegenüber der Breite eines Weichrings (9) größeren Durchmesser aufweisen.
4. Steuerkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß im Falle mehrerer, axial gegeneinander versetzt angeordneter Steuerbohrungen (4,5) der axiale Abstand zweier Bohrungen (3,4) größer ist als die Breite eines Weichrings (9).
5. Steuerkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Weichringe (9) aufnehmenden Ringnuten (11) unterhalb der Weichringe (9) ein O-Ring (10) angeordnet ist.
6. Steuerkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beiden Seiten der Weichringe (9) vorhandenen Ringräume (16,17) in radialer Richtung größer sind als die Ringspalte (18) zwischen zwei Metallringen (8).
7. Steuerkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichringe als Abstreiflippenringe (21) ausgebildet sind.

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8. Steuerlcolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (12) über Schlitze (22) mit den Stirnseiten des Kolbens (1) verbunden sind.