DE3820373C2 - Hydraulikzylinder kurzer Bauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Hydraulikzylinder werden üblicherweise mit im Verhältnis zu Hub und Durchmesser langen Führungen ausgeführt. Bei extrem kurzen Hydraulikzylindern bzw. großen Zylinderdurchmessern sind Führungen schwierig zu realisieren. Aufgrund der im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser kurzen Stützweite neigen solche Zylinder zum Verecken. Die Flächenpressung an den Führungsflächen, die üblicherweise gleichzeitig Dichtflächen sind, ist sehr hoch und es kommt zu metallischen Berührungen, wobei insbesondere bei zusätzlichem Auftreten von Staub und Schmutz der Umgebung Führungs- und Dichtflächen beschädigt werden. Insbesondere die Dichtfunktion wird dadurch beein­ trächtigt.

Es sind Zylinder gemäß der Druckschrift DE 31 45 494 A1 bekannt, bei denen die Führungsflächen der Kolben kugelförmig ausgeführt sind. Die Kolbendichtungen sind im Prinzip an oder nahe der Berührungslinie der Kugel mit dem Zylinderrohr auf der kugelförmigen Führungsfläche angebracht, um in der Lage die Abdichtfunktion übernehmen zu können. Durch diese Aus­ führung wird ein Verecken des Kolbens bei leichter Schräg­ stellung vermieden. Die Lebensdauer der Dichtflächen und der Dichtungen wird jedoch durch Überbeanspruchung der Führung, durch schlechte Schmierung und durch das Eindringen von Schmutz in den Dichtungsspalt stark beeinträchtigt, besonders wenn die Führung radiale Kräfte übernehmen muß. Beim Auftre­ ten radialer Kräfte, die die Dichtungen zusammendrücken, kann es hier auch zu metallischer Berührung kommen.

Ferner ist aus der Patentschrift US 2 993 472 ein hydrau­ lischer Zylinder mit Rückstellfeder bekannt, bei dem der Kolben gleichzeitig als Kolbenstange und damit Führungsfläche dient. Die Dichtung ist am äußersten Ende der Kolbenstange angebracht. Hierdurch wird eine optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Kolbenfläche erreicht bei gleichzeitig möglichst langer Führung. Die Führungslänge bleibt bei dieser Konstruktion aber wieder länger als der Durchmesser. Bei einem noch kürzeren Verhältnis von Zylinderlänge zu Durchmesser würde auch dieser Zylinder zum Verklemmen des Kolbens gegen das Kolbenrohr führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für Zylin­ der mit einem sehr kleinen Verhältnis von Länge zu Durchmes­ ser eine nicht zum Verecken und Verkanten neigende Führung zu schaffen und im Dichtspalt metallische Berührung an den Dichtflächen zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2. Bei der Erfindung werden die Gleitflächen der Führung im Inneren des Zylinders angeordnet, wobei der kleinere Durchmesser des Führungszylinders wieder in einem günstigen Verhältnis zur Führungslänge steht. Damit ist eine genaue spielarme Führung möglich, um Möglichkeiten des Kolbens zu verkanten zu mini­ mieren.

Die Fig. 1 zeigt einen kurzen doppelt wirkenden Hydraulik­ zylinder mit den beiden hydraulisch abgedichteten Zylinder­ mantelflächen (1) und (2). Die Dichtung erfolgt durch die Zylinderdichtung (4) und die Stangendichtung (3). Zylinder und Kolben sind in den Dichtungsbereichen durch einen Ring­ spalt R voneinander getrennt. Im Inneren des Zylinders befindet sich ein Führungszapfen (7), der konzentrisch fest mit dem Zylindergehäuse 5 verbunden ist und in eine Bohrung des Kolbens (6) hineingreift. Über geeignete Führungen z. B. (8) und (9) kann so der Kolben (6) präzise geführt werden. Damit sich an den engen Führungsspalten keine hydraulischen Drücke aufbauen können, ist der Zapfen (7) durch eine Bohrung (10) mit dem Zylinder unten verbunden. Die Führung mit dem nun relativ günstigen Verhältnis von Stützweite S zu Führungsdurchmesser D befindet sich in einem Bereich, der vollkommen mit Öl gefüllt ist, so daß eine gute Schmierung der Führung erfolgt. Im Bereich der Abdichtung mit den Dich­ tungen (3) und (4) kommen lediglich die Dichtungen selbst zur Berührung an den entsprechenden Zylindermantelflächen (1) und (2). Eine etwaige Beschädigung der Führungsflächen am Führungszapfen (7) hat keinen Einfluß auf die Dichtigkeit des Zylinders.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit innenliegender Führung. Hier ist der Führungszapfen (11) so ausgebildet, daß sein kugelförmiger Kopf eine Schwenk- und Hubbewegung des Kolbens (12) erlaubt, eine präzise Führung des Kolbens (12) aber gewährleistet ist. Für eine Schwenkbe­ wegung des Kolbens (12) relativ zum Zylindergehäuse (14) bietet der Ringspalt R genügend Spiel, ohne daß die zylin­ drische Dichtungsfläche (13) in metallische Berührung mit der Dichtkante (17) des Zylinders (14) tritt. Der Ringspalt wird durch die elastische Dichtung (3) abgedichtet. Bei Zy­ lindern dieser Bauart wird die Schwenkbewegung durch begren­ zende Maßnahmen außerhalb des Zylinders, also in der an den Zylinder anschließenden Maschine konstruktiv auf ein für den Zylinder zulässiges Maß begrenzt. Die Gleitflächen der Dichtungen können funktionsbedingt mit größerem Spiel aus­ geführt werden, so daß abgesehen von der Berührung der Dichtung mit beiden Laufflächen keine metallische Berührung der Gleitflächen möglich ist.

Bei Zylindern mit einer derartigen kugelgelenkigen Innen­ führung des Kolbens sind Verkantungen des Kolbens gegenüber dem Zylinder mit maximalem Kippwinkel möglich, ohne daß metallische Berührung der Dichtflächen vorkommen kann, wenn die Dichtkante auf gleicher Höhe mit dem Drehpunkt des Kugelgelenks angeordnet wird.

Claims (2)

1. Hydraulikzylinder kurzer Bauart, bei dem eine elastische Dichtung beim Arbeiten des Zylinders den Ringspalt zwi-­ schen Kolben und Zylinder abdichtet und bei dem der Kol­ ben als Hohlkolben ausgeführt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß ein zylindrischer Führungszapfen (7) konzentrisch im Zylinder (5) angebracht ist und in die Aushöhlung des Hohlkolbens eingreift, die mit Führungsflächen versehen ist, so daß für die Abdichtung und die Führungsfunktion jeweils getrennte Gleitflächen verwendet werden.

2. Hydraulikzylinder kurzer Bauart nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Führungzapfen als Dorn (11) mit Kugelfüh­ rung (15) an seinem oberen Ende ausgebildet ist, der in die zylindrische Aushöhlung des Kolbens (12) eingreift und so eine allseitige Schwenkbarkeit des Kolbens (12) gegenüber dem Zylinder (14) in begrenztem Maße zuläßt, wobei die Dich­ tung (3) am Zylinder (14) axial auf gleicher Höhe ange­ ordnet ist wie die Kugelführung (15), so daß sich der Kolben (12) in Hubrichtung verschieben und schwenkend bewegen kann, ohne die Gegenfläche (17) direkt zu be­ rühren.