DE4032765A1 - Zylinder-kolben-einheit mit einer vorrichtung zur begrenzung des kolbenhubes - Google Patents
Zylinder-kolben-einheit mit einer vorrichtung zur begrenzung des kolbenhubesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Einheit mit
einer Vorrichtung zur Begrenzung des Kolbenhubes. Derartige
Zylinder-Kolben-Einheiten, die beispielsweise als Hydraulik
zylinder Verwendung finden, sind in vielen Ausführungen
bekannt. So ist in der DE-OS 20 32 047 ein Hydraulikzylinder
beschrieben, auf dessen Kolbenstange mehrere außerhalb des
Zylinders angeordnete, längs der Kolbenstange verschiebliche
Begrenzungsanschläge vorgesehen sind. Die axiale Festlegung
der Anschläge erfolgt durch Reibschluß, der durch zangen
artige Federbügel erzeugt wird. Insbesondere bei hohen Be
lastungen des Hydraulikzylinders ist eine axiale Festlegung
ausschließlich über Reibschluß nicht mehr möglich. Der
Einsatzbereich dieser Art der Hubbegrenzung ist daher be
schränkt.
Aus der DE-OS 25 07 193 ist es bekannt, im Zylinder einen
Anschlagkolben vorzusehen, gegen den der Arbeitskolben beim
Einfahren in den Zylinder anschlägt. Der Anschlagkolben
steht mit einer im Zylinderdeckel eingebrachten Schraub
spindel in Wirkverbindung. Durch Drehung der Schraubspindel
wird die Axialposition des Anschlagkolbens innerhalb des
Zylinders festgelegt und damit der Kolbenhub des Arbeits
kolbens auf einen bestimmten Wert begrenzt.
Gemäß dem Inhalt der DE-OS 22 61 705 ist in der hohlen Kolben
stange eines Kolbens ein Gewindestift befestigt, dessen
aus der Kolbenstange in den Zylinder hineinragendes Ende
als Kolbenanschlag dient. Je nach dem, wie weit der Gewinde
stift aus der Kolbenstange herausragt, wird der Kolbenhub
mehr oder weniger begrenzt.
Die beiden letztgenannten Zylinder-Kolben-Einheiten des
bekannten Standes der Technik weisen den Nachteil auf, daß
sich der Kolben über ein Gewinde am Anschlag abstützt. Ins
besondere bei hohen stoßartigen Belastungen des am Anschlag
anliegenden Kolbens birgt dies die Gefahr einer Gewindebe
schädigung in sich, wodurch eine Verstellbarkeit des Kolben
hubs nicht mehr gewährleistet ist.
In der DE-OS 19 41 672 ist eine Zylinder-Kolben-Einheit
beschrieben, bei der der Kolben im Bedarfsfall gegen einen
in den Zylinder hinein verschiebbaren Stift anschlägt. Die
Stiftposition wird durch Einrücken eines oder mehrerer Distanz
stücke zwischen dem aus dem Zylinder herausragenden Stiftende
und einem mit dem Zylinder verbundenen Anschlag bestimmt.
Diese Anordnung weist zum einen eine Fülle von Einzelteilen
auf, zum anderen sind bei einer Einstellung des Kolbenhubs
auf einen bestimmten Wert sehr viele Bedienungsschritte
und spezielles Werkzeug nötig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Zylinder-Kolben-Einheit der eingangs genannten Art
mit einer verbesserten Vorrichtung zur Begrenzung des Kolben
hubs zur Verfügung zu stellen, die eine rasche und einfache
Verstellung des Kolbenhubs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Vorrichtung mindestens einen an einer der Kolbenstirnseiten
oder an einem der Zylinderdeckelinnenseiten angeordneten
Axialfortsatz und eine zur Aufnahme des Axialfortsatzes
ausgebildete Axialvertiefung in der der Kolbenstirnseite
zugewandten Zylinderdeckelinnenseite bzw. in der der Zylinder
deckelinnenseite zugewandten Kolbenstirnseite aufweist,
wobei die Axialvertiefung in Abhängigkeit von einer Drehung
des Kolbens um die Mittelachse der Zylinder-Kolben-Einheit
in oder außer Eingriff mit dem Axialfortsatz bringbar ist
und bei außer Eingriff befindlichem Axialfortsatz dieser
einen den Kolbenhub begrenzenden Anschlag bildet. Der er
findungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, im Bereich,
in dem der Kolben beispielsweise beim Einfahren gegen den
hinteren Zylinderdeckel anschlägt, die Zylinderdeckelinnen
wand und die Kolbenstirnseite, die dort anliegen soll,
ähnlich einem Stempel und einer dazu passenden Matrize aus
zubilden und die Kolbenhubbegrenzung durch einfaches Ver
drehen des Kolbens zu erreichen, so daß der "Stempel"
(Axialfortsatz) nicht mehr in die "Matrize" (Axialver
tiefung) einfährt, sondern auf der "Matrizenoberfläche"
(Zylinderdeckelinnenseite bzw. Kolbenstirnseite) anschlägt.
Das Verdrehen des Kolbens gegenüber dem Zylinder ist nur
dann möglich, wenn Kolben und Zylinderdeckelinnenseite so
weit voneinander beabstandet sind, daß der Axialfortsatz
nicht in der Axialvertiefung eingetaucht ist. Die Anordnung
und Form von Axialfortsatz und Axialvertiefung ist prinzipiell
beliebig, wobei lediglich dafür gesorgt sein muß, daß sich
bei einer Drehung des Kolbens die Position dieser Teile
zueinander verschiebt oder zumindest die Außenkonturen nicht
mehr zur Deckung kommen. Anstelle des Kolbens kann selbst
verständlich auch der Zylinder um seine Mittelachse gedreht
werden. Entscheidend ist, daß Kolben und Zylinder relativ
zueinander verdreht werden. Der Erfindungsgedanke ist nicht
auf eine Anwendung auf diejenige Seite der Zylinder-Kolben-
Einheit, gegen die der Kolben beim Einfahren anschlägt,
beschränkt. Die Kolbenhubbegrenzung mittels eines Axial
fortsatzes, der außer Eingriff mit einer zugeordneten Axial
vertiefung gebracht wird, kann auch beidseitig erfolgen,
so daß sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren des
Kolbens der Hub begrenzt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor
gesehen, daß mehrere Axialfortsätze mit unterschiedlicher
Axialerstreckung vorgesehen sind, denen eine gemeinsame
Axialvertiefung zugeordnet ist, deren Axialerstreckung im
wesentlichen der Axialerstreckung desjenigen Axialfort
satzes mit der größten Axialerstreckung entspricht, wobei
in Abhängigkeit von einer Drehung des Kolbens um die Mittel
achse einer oder mehrere der Axialfortsätze in oder außer
Eingriff mit der Axialvertiefung bringbar sind und der jeweils
die längste Axialerstreckung aufweisende und außer Eingriff
befindliche Axialfortsatz den den Kolbenhub begrenzenden
Anschlag bildet. Auf diese Weise kann der Kolbenhub stufen
weise begrenzt werden, was die Verwendungsmöglichkeiten
einer solchen Zylinder-Kolben-Einheit beträchtlich erweitert.
Es ist zweckmäßig, wenn die Axialfortsätze konzentrisch
zur Mittelachse auf der Kolbenstirnseite angeordnet und
einstückig an den Kolben angeformt sind, wobei jeweils zwei
Axialfortsätze dieselbe Axialerstreckung aufweisen und im
Schnitt senkrecht zur Mittelachse gesehen, spiegelsymmetrisch
zueinander sind, und weiter, wenn auf der der Kolbenstirn
seite gegenüberliegenden Zylinderdeckelinnenseite zwei gleiche
Axialerstreckungen aufweisende, zueinander spiegelsymmetrische
Axialfortsätze konzentrisch zur Mittelachse auf demselben
Teilkreis wie die Axialfortsätze der Kolbenstirnseite ange
ordnet und einstückig an dem Zylinderdeckel angeformt sind
und annähernd jeweils deren Querschnitt besitzen. Durch die
spiegelsymmetrische Anordnung wird ein Verkanten des Kolbens
im Zylinder verhindert. Zudem wird infolge der jeweils ein
stückigen Ausbildung der Axialfortsätze zusammen mit dem
Kolben bzw. dem Zylinderdeckel die Anzahl der Einzelteile
gegenüber herkömmlichen Zylinder-Kolben-Einheiten nicht
vergrößert. Auch der Montageaufwand erhöht sich nicht.
Anstelle der beschriebenen stufenweisen Begrenzung des Kolben
hubs wird insbesondere für kurze Hubbegrenzungen, also Hub
begrenzungen in einem engen Bereich, gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß
mindestens zwei im wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse
an der Kolbenstirnseite angeordnete Axialfortsätze einstückig
am Kolben angeformt sind, die stirnseitig jeweils eine Steigung
aufweisen und bei eingefahrenem Kolben mit zugeordneten Axial
fortsätzen auf der der Kolbenstirnseite zugewandten Zylinder
deckelinnenseite in Wirkverbindung stehen. Die Kolbenstirn
seite ist im Prinzip mit zwei Steigungen in Form von einseitig
offenen Gewindegängen ausgeführt. Die zugewandte Zylinder
deckelinnenseite weist bevorzugt dazu korrespondierende Gegen
flächen auf, das heißt Axialfortsätze mit gleicher Steigung,
die praktisch die Negativform zu den Axialfortsätzen in der
Kolbenstirnseite bilden. Um bei Maßabweichungen noch eine
gute Anlage des Kolbens an der Zylinderdeckelinnenseite zu
erreichen, werden die Fortsätze zweckmäßigerweise auf zwei
kurze Anschlagflächen begrenzt.
Da in der Regel eine Befestigung der Zylinder-Kolben-Einheit
derart erfolgt, daß der Zylinder verdrehfest ist, wird die
Änderung des Drehwinkels zwischen Kolben und Zylinder am
zweckmäßigsten durch eine Drehung des Kolbens bzw. der an
dem Kolben befestigten und aus dem Zylinder herausgeführten
Kolbenstange bewirkt (es sind auch Zylinder-Kolben-Einheiten
bekannt, bei denen die Kolbenstange und der Kolben ein gemein
sames Teil mit konstantem Durchmesser bilden). Daher ist
es vorteilhaft, wenn an dem aus dem Zylinder herausgeführten
Teil des Kolbens bzw. der Kolbenstange eine das Verdrehen
des Kolbens bzw. der Kolbenstange um die Mittelachse er
leichternde Vorrichtung vorgesehen ist. Diese Vorrichtung
kann zweckmäßigerweise aus zwei parallelen Flächen am Kolben
bzw. an der Kolbenstange bestehen, so daß hier ein Gabel
schlüssel oder ein anderes geeignetes Werkzeug angesetzt
werden kann.
Ganz besonders vorteilhaft ist die Verwendung der erfindungs
gemäßen Zylinder-Kolben-Einheit als Neigezylinder für Hub
gerüste von Flurförderzeugen, wobei der den Kolbenhub be
grenzende Anschlag bei eingefahrenem Kolben wirksam ist.
Flurförderzeuge eines bestimmten Typs werden oft in ver
schiedenen kundenspezifischen Ausführungen auch hinsichtlich
des Neigewinkels des Hubgerüstes gefertigt. So ist insbeson
dere bei Flurförderzeugen, bei denen eine Variante eine
besonders große Hubhöhe aufweist, gegenüber der Standard
ausführung eine Einschränkung der Rückneigung des Hubgerüstes
erforderlich, das heißt eine Einschränkung des Winkels
zwischen der Vertikalposition des Hubgerüstes und der zum
Fahrzeugschwerpunkt hin geneigten Position. Dies ist bei
spielsweise bei Gegengewicht-Frontsitz-Gabelstaplern oft
auch bei Verwendung einer Frontscheibe erforderlich.
Die Verwendung von kürzeren Neigezylindern für solche Fälle
scheidet aus Kostengründen und Gründen der Lagerhaltung aus.
Da zudem die Ausrüstung mit entsprechenden Hubgerüsten oder
Kabinen bzw. Halbkabinen mit Frontscheibe oft erst nachträg
lich erfolgt, ist eine mühsame zeit- und kostenintensive
Umrüstung der Standard-Neigezylinder erforderlich. Beispiels
weise werden äußere Kolbenstangen-Anschläge angebracht, die
eine ungünstige Belastung der Zylinder nach sich ziehen,
oder es wird die Zylinder-Kolben-Einheit demontiert, um
innere Kolben-Anschläge anzubringen. Es sind daher auch
zusätzliche Teile erforderlich.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Einheit
entfällt die Notwendigkeit zusätzliche Einzelteile nachzu
rüsten. Damit entfallen auch die Kosten einer Nachrüstung.
Demgegenüber stehen nur geringfügig erhöhte Kosten bei der
Herstellung eines als erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-
Einheit ausgebildeten Neigezylinders. Bei nachträglichen
Umrüstungen des Flurförderzeuges kann die erforderliche
Änderung des Rückhubes der Neigezylinder durch eine einfache
Änderung des Winkels zwischen Kolben und Zylinder erfolgen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand
eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungs
beispiels näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine Zylinder-Kolben-Einheit,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Axialschnitts der Zylinder-
Kolben-Einheit,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 die Kolbenstange der Zylinder-Kolben-Einheit in
verschiedenen Drehstellungen in einem Schnitt gemäß
der Linie IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 einen Kolben gemäß einer Variante der erfindungs
gemäßen Zylinder-Kolben-Einheit,
Fig. 6 eine Teilansicht eines Axialschnittes des Zylinders
einer Zylinder-Kolben-Einheit mit einem Kolben
nach Fig. 5.
Die erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-Einheit ist in diesem
Ausführungsbeispiel als doppelt wirkender Neigezylinder
eines Flurförderzeuges ausgeführt. Aus dem Zylinder 1 ist
eine Kolbenstange 2 herausgeführt. Der Zylinder 1 ist mittels
eines Flansches 3 an einer geeigneten Stelle des in den
Figuren nicht dargestellten Flurförderzeug-Rahmens befestigt.
Der Flansch 3 ist an dem in der Figur rechten Zylinder
deckel 4 angeformt, der mit dem Zylinder 1 verschweißt ist.
Die Kolbenstange 2 ist an dem aus dem Zylinder 1 heraus
stehenden Ende mit einem Gewinde versehen, auf dem ein Gelenk
aufgeschraubt wird, das mit dem in den Figuren ebenfalls
nicht dargestellten Hubgerüst verbunden ist. Auch das zweite
Ende der Kolbenstange, das im Inneren des Zylinders 1 ange
ordnet ist, weist ein Gewinde auf, das der Befestigung eines
Kolbens 5 über eine Mutter 6 dient. An dem Kolben 5 sind
in Richtung zum Zylinderdeckel 4 hin auf der Kolbenstirn
seite 5a insgesamt vier Axialfortsätze 7a, 7b, 8a und 8b
angeformt, die konzentrisch zur Mittelachse des Kolbens 5
bzw. des Zylinders 1 angeordnet sind. Jeweils zwei Axial
fortsätze 7a und 7b bzw. 8a und 8b weisen die gleiche Axial
erstreckung auf und sind spiegelsymmetrisch zueinander.
Auf der Zylinderdeckelinnenseite 4a sind ebenfalls zwei
spiegelsymmetrische Axialfortsätze 9a und 9b angeordnet,
die die gleiche Axialerstreckung aufweisen. In der in
Fig. 2 und 3 dargestellten Verdrehstellung des Kolbens 5
gegenüber dem Zylinder 1 sind die Axialfortsätze 7a bis 8b
des Kolbens zwischen den Axialfortsätzen 9a und 9b des
Zylinderdeckels 4 angeordnet, so daß beim Einfahren des
Kolbens 5 die Axialfortsätze 8a und 8b, die die längste
Axialerstreckung aufweisen, an der Zylinderdeckelinnen
seite 4a anschlagen. Diese Verdrehstellung des Kolbens 5
entspricht einer Verdrehstellung der Kolbenstange 2 gemäß
Fig. 4a. Wird nun bei etwas ausgefahrener Kolbenstange 2
diese mitsamt dem Kolben 5 bezogen auf Fig. 3 um einen
bestimmten Winkelbetrag im Uhrzeigersinn verdreht, und da
nach wieder in den Zylinder 1 voll eingefahren, so schlagen
die Axialfortsätze 8a und 8b des Kolbens 5 auf den Axial
fortsätzen 9a und 9b des Zylinderdeckels 4 auf. Die Ver
drehstellung der Kolbenstange 2 ist in Fig. 4b dargestellt.
Bei dieser Stellung ist daher der Kolbenhub gegenüber der
Stellung nach Fig. 4a eingeschränkt. Wird die Kolbenstange 2
um einen bestimmten Winkelbetrag entgegen dem Uhrzeigersinn
verdreht (gemäß Fig. 4c) so schlagen die Axialfort
sätze 7a und 7b auf den Axialfortsätzen 9a und 9b des
Zylinderdeckels 4 auf. Auch in dieser Stellung ist der
Kolbenhub eingeschränkt, jedoch nicht so stark wie bei einem
Anschlagen der Axialfortsätze 8a und 8b, da die Axial
fortsätze 7a und 7b kürzer sind. Um die Kolbenstange 2
rasch und einfach drehen zu können, sind parallele Flächen 10a
und 10b vorgesehen, an denen ein Gabelschlüssel angreifen
kann. Anstelle der Axialfortsätze 9a und 9b auf der Zylinder
deckelinnenseite 4a ist es selbstverständlich auch möglich,
Vertiefungen in der Zylinderdeckelinnenseite vorzusehen.
Im vorliegenden Beispiel ist der Zwischenraum zwischen den
beiden Axialfortsätzen 9a und 9b quasi als Axialvertiefung
auf der Zylinderdeckelinnenseite zu sehen.
In Fig. 5 ist ein Kolben 50 dargestellt, an dessen Kolben
stirnseite 50a zwei Axialfortsätze 51 und 52 einstückig
angeformt sind, deren Stirnflächen 51a und 51b jeweils als
Steigung in Form eines einseitig offenen Gewindeganges ausge
führt ist. Bei eingefahrenem Kolben 50 liegen die Stirn
flächen 51a und 51b auf den Stirnflächen 91 von zylinderdeckel
innenseitigen Axialfortsätzen 90 an. Durch Verdrehen des
Kolbens 50 wird eine stufenlose Hubbegrenzung ermöglicht.
Claims (7)
1. Zylinder-Kolben-Einheit mit einer Vorrichtung zur Be
grenzung des Kolbenhubs, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung mindestens einen an einer der Kolben
stirnseiten (5a) oder an einem der Zylinderdeckelinnen
seiten (4a) angeordneten Axialfortsatz (7a, 7b, 8a, 8b)
und eine zur Aufnahme des Axialfortsatzes (7a, 7b, 8a,
8b) ausgebildete Axialvertiefung in der der Kolbenstirn
seite (5a) zugewandten Zylinderdeckelinnenseite (4a)
bzw. in der der Zylinderdeckelinnenseite (4a) zugewandten
Kolbenstirnseite (5a) aufweist, wobei die Axialvertiefung
in Abhängigkeit von einer Drehung des Kolbens (5) um die
Mittelachse der Zylinder-Kolben-Einheit in oder außer
Eingriff mit dem Axialfortsatz (7a, 7b, 8a, 8b) bringbar
ist und bei außer Eingriff befindlichem Axialfortsatz (7a,
7b, 8a, 8b) dieser einen den Kolbenhub begrenzenden
Anschlag bildet.
2. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mehrere Axialfortsätze (7a, 7b, 8a, 8b)
mit unterschiedlicher Axialerstreckung vorgesehen sind,
denen eine gemeinsame Axialvertiefung zugeordnet ist,
deren Axialerstreckung im wesentlichen der Axialerstreckung
desjenigen Axialfortsatzes (8a, 8b) mit der größten Axial
erstreckung entspricht, wobei in Abhängigkeit von einer
Drehung des Kolbens (5) um die Mittelachse einer oder
mehrere der Axialfortsätze (7a, 7b, 8a, 8b) in oder außer
Eingriff mit der Axialvertiefung bringbar sind und der
jeweils die längste Axialerstreckung aufweisende und
außer Eingriff befindliche Axialfortsatz (8a, 8b) den
den Kolbenhub begrenzenden Anschlag bildet.
3. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Axialfortsätze (7a, 7b, 8a, 8b) konzen
trisch zur Mittelachse auf der Kolbenstirnseite (5a)
angeordnet und einstückig an dem Kolben (5) angeformt
sind, wobei jeweils zwei Axialfortsätze (7a, 7b und 8a,
8b) dieselbe Axialerstreckung aufweisen und im Schnitt
senkrecht zur Mittelachse gesehen spiegelsymmetrisch
zueinander sind und daß auf der der Kolbenstirnseite (5a)
gegenüberliegenden Zylinderdeckelinnenseite (4a) zwei
gleiche Axialerstreckungen aufweisende, zueinander spiegel
symmetrische Axialfortsätze (9a, 9b) konzentrisch zur
Mittelachse auf demselben Teilkreis wie die Axialfort
sätze (7a, 7b, 8a, 8b) der Kolbenstirnseite (5a) ange
ordnet und einstückig an dem Zylinderdeckel (4) ange
formt sind und annähernd jeweils deren Querschnitt be
sitzen.
4. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens zwei im wesentlichen konzentrisch
zur Mittelachse an der Kolbenstirnseite (50a) angeordnete
Axialfortsätze (51, 52) einstückig am Kolben (50) ange
formt sind, die stirnseitig jeweils eine Steigung auf
weisen und bei eingefahrenem Kolben (50) mit zugeordneten
Axialfortsätzen (90) auf der der Kolbenstirnseite (50a)
zugewandten Zylinderdeckelinnenseite in Wirkverbindung
stehen.
5. Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem aus dem
Zylinder (1) herausgeführten Teil des Kolbens (5) bzw.
der Kolbenstange (2) eine das Verdrehen des Kolbens (5)
bzw. der Kolbenstange (2) um die Mittelachse erleichternde
Vorrichtung vorgesehen ist.
6. Zylinder-Kolben-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorrichtung aus zwei am Kolben (5)
bzw. an der Kolbenstange (2) angebrachten parallelen
Flächen (10a, 10b) besteht.
7. Verwendung einer Zylinder-Kolben-Einheit nach einem der
vorangegangenen Ansprüche als Neigezylinder für Hubgerüste
von Flurförderzeugen, wobei der den Kolbenhub begrenzende
Anschlag bei eingefahrenem Kolben wirksam ist.
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