DE4032765A1 - Zylinder-kolben-einheit mit einer vorrichtung zur begrenzung des kolbenhubes - Google Patents

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.