EP1516123B1

EP1516123B1 - Hydrospeicher

Info

Publication number: EP1516123B1
Application number: EP03729952.6A
Authority: EP
Inventors: Armin Kort; Herbert Baltes
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP4437080B2; US7066208B2; EP1516123A1; DE10228701A1; US20050224122A1; WO2004003392A1; JP2006508301A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des jeweiligen Patentanspruches 1 bis 3.
Hydrospeicher verschiedenster Art sind handelsüblich und finden in Verbindung mit Hydrauliksystemen verbreitete Anwendung. Ein Kolbenspeicher dieser Art wird beispielsweise von "Parker Hydraulics" unter der Handelsbezeichnung ACP Series Accumulator frei verkäuflich vertrieben.
Solche Hydrospeicher zeichnen sich durch vergleichsweise niedrige Herstellungskosten aus, weil die Befestigung der das Speichergehäuse abschließenden Deckel durch Ausbildung eines formschlüssigen Eingriffes zwischen Deckel und dem ihn umgebenden Wandteil des Speichergehäuses einfach und rationell erfolgen kann, indem die den Deckel umgebende Wand, beim Kolbenspeicher das betreffende Zylinderrohr, durch Rollieren so verformt wird, dass ein radial nach innen vorstehender Ringwulst gebildet wird, der in eine zugeordnete Ringnut im Umfang des Deckels eingreift.
So zeigt die US-A-2 487 512 eine dahingehende Lösung (vgl. Fig.4), bei der die in die Deckel-Ringnut eingreifende Zylinderrohr-Ringwulst mit dieser eine schraubenlinienförmige Kontur entlang des Speichergehäuses in deren endseitigem Bereich ausbildet.
Die hinsichtlich der einfachen und kostengünstigen Fertigung vorteilhafte Art der Befestigung eines oder beider Gehäusedeckel der bekannten Hydrospeiche führt jedoch zu Problemen im Hinblick auf Betriebseigenschaften und führt zu Schwierigkeiten beim Einbau solcher Speicher. Zwar gewährleistet der Formschluß zwischen Deckel und dem ihn umringenden, durch Rotieren verformten Wandteil des Speichergehäuses die axiale Sicherung des betreffenden Deckels, dieser ist jedoch bei Auftreten von Drehmomenten gewisser Stärke relativ zur Längsachse verdrehbar. Dies führt beispielsweise zu Problemen, wenn beim Einbau solcher Speicher in ein Hydrauliksystem mittels Verschraubungen, die den flüssigkeitsseitigen Deckel beispielsweise mit dem Ausgang einer Hydropumpe verbinden, durch Anzugkräfte der Verschraubung Drehmomente am betreffenden Deckel wirken. Auch im Betrieb können auftretende Kräfte, beispielsweise Vibrationen, zu einem Verdrehen des Deckels relativ zum Speichergehäuse führen.
Durch die US-A-5 311 910 ist ein Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, bekannt mit einem eine Längsachse definierenden Speichergehäuse, das an zumindest einem Ende eine zur Längsachse konzentrische Gehäuseöffnung aufweist, die durch einen Deckel geschlossen ist, der durch einen ihn umringenden, radial nach einwärts verformten Wandteil des Speichergehäuses formschlüssig gegen Axialkräfte gesichert ist. Bei der bekannten Lösung weist der Deckel nach außen hin absatzartig sich im Durchmesser verringende Stufenabschnitte auf, denen das Speichergehäuse unter formschlüssiger Anlage nachfolgt, wobei das freie Ende des Speichergehäuses randseitig umgelegt ist und derart als Anlageschulter zusätzlich den Deckel gegen axiales Verschieben nach außen sichert. Auf der gegenüberliegenden Seite des Deckels reduziert sich dieser im Durchmesser zur Kolbenseite hin und bildet an der dahingehenden Übergangsstelle einen Anlagekonus für das Speichergehäuse aus, das insoweit ein Widerlager gegen axiales Verschieben in der anderen Richtung bildet. Ferner weist der Deckel an seiner dem Kolben zugewandten Endseite einen O-Ring auf, der in eine Ringnut des Deckels in dessen zylindrischem Endbereich geführt ist. Aufgrund der Mehrstufenanordnung im Deckelbereich ist die bekannte Lösung teuer in der Herstellung und bei entsprechend hohen Drehmomenten ist ein Verdrehen des Deckels gegenüber dem Speichergehäuse ebenso wie bei den übrigen bekannten Lösungen nicht auszuschließen.
Zwar ist in der GB-A-1 285 405 bei einem hydraulischen Arbeitszylinder als gattungsbildender Hydrospeicher für Druckmittelanlagen mit einer Stangenführung bereits vorgeschlagen worden, einen Deckel formschlüssig gegen Axialkräfte zu sichern, indem mindestens ein radial nach einwärts verformtes Wandteil des Speichergehäuses als kerbartige Ringwulst ausgebildet in eine Ringnut des Deckels eingreift, wobei zumindest ein quer zur Längsachse verformter Teil der Gehäuseöffnung und/oder des Deckels als formschlüssige Sicherung gegen Verdrehen des Deckels relativ zur Längsachse vorgesehen ist; allein die dahingehende Sicherungsmaßnahme, die über eine zusätzliche Einprägung der eingebrachten jeweiligen Ringwulst im Deckelteilkörper hergestellt ist, reicht nicht aus, um eine wirksame Verdrehsicherung des Deckels gegenüber dem Zylindergehäuse sicherzustellen.
Demgemäß ist als weitere zusätzliche Sicherung bei der bekannten Lösung im Bereich des freien Endes des Deckels eine Umfangsverbreiterung vorgesehen mit einer schräg verlaufenden Einschnittfläche, gegen die sich die korrespondierende Schrägfläche des freien Endes des Zylindergehäuses abstützen kann. Auch die dahingehend bekannte Lösung baut insoweit konstruktiv groß auf und ist im Hinblick auf die Vielzahl der verschiedenen Arbeitsschritte und des eingesetzten Materials kostenintensiv in der Herstellung und die angesprochene Verdrehsicherung ist von ihrer Wirksamkeit her noch verbesserungsfähig. Eine vergleichbare Lösung zeigt auch die DE 1 231 979 B auf, die eine rotierend eingebrachte Einkerbung im Bereich des freien Endes des Speichergehäuses aufweist, die in eine korrespondierende Ringnut im Deckel eingreift, der in einer Umfangsverbreiterung und im Deckel eingearbeitet einen randseitigen Wandteil begrenzt, der in Richtung auf das konkav ausgeformte freie Schrägende des Speichergehäuses umgelegt dort als zusätzliche Sicherung zumindest eine axiale Klemmkraftwirkung ausübt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Hydrospeicher zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, sich trotzdem aber durch eine verbesserte Verbindung zwischen Speichergehäuse und Gehäusedeckel auszeichnet.
Bei einem Hydrospeicher der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß nach dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass neben der formschlüssigen Absicherung gegen Axialkräfte für die Bildung einer weiteren Verdrehsicherung des Deckels relativ zur Längsachse, der Deckel an seinem Endrand mindestens eine Abflachung aufweist, in die der auf sie ausgerichtete Endabschnitt des Speichergehäuses als verformter Teil eingedrückt ist. Hierdurch ist eine Verdrehsicherung gebildet, die den Deckel gegen Drehmomente wirksam abstützt, die zwischen ihm und dem Speichergehäuse wirksam sind, so dass die oben erwähnten Betriebs- und/oder Einbauprobleme behoben sind. Die für die Bildung der Verdrehsicherung erforderliche zusätzliche Verformung ist bei der Fertigung ohne Schwierigkeiten durchführbar, beispielsweise mittels eines zusätzlichen Druck- oder Preßvorganges, so dass keine wesentliche Erhöhung der Fertigungskosten in Kauf genommen werden muß mit deutlich verbesserter Wirksamkeit der Verdrehsicherung gegenüber Torsionskräften.
Die Anordnung kann bevorzugt so getroffen sein, das mehrere, um den Umfang des betreffenden Deckels verteilte Abflachungen vorgesehen sind. Diese können auch so angeordnet sein, dass sie zur Bildung einer Polygonform ineinander übergehen.
Gemäß der Merkmalsausgestaltung des unabhängigen Patentanspruches 2 ist als weitere Möglichkeit der Ausbildung der Verdrehsicherung am Umfang des Deckels eine Verzahnung vorgesehen, mit der die Wand der Öffnung des Speichergehäuses als verformter Teil, also die Wand des Zylinderrohres, verpreßbar ist.
Bei einer weiteren selbständigen Ausführungsform gemäß der Merkmalsausgestaltung des unabhängigen Patentanspruches 3 ist zur Bildung der Verdrehsicherung in den Umfang des betreffenden Deckels eine Nut eingearbeitet, die sich, bezogen auf die Längsachse mit einer Gewindesteigung entlang des Umfangs erstreckt und in die ein höckerartig radial nach innen vorspringender Wandteil der Öffnung des Speichergehäuses als verformter Teil, beispielsweise des
Zylinderrohres, einpressbar ist. Ein solches Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch die Möglichkeit der besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung aus, weil, wie unten näher erläutert wird, bei der Befestigung des betreffenden Deckels außer dem die axiale Sicherung bewirkenden Rolliervorgang lediglich ein weiteres Rollier- oder Drückwerkzeug längs des Umfanges des den Deckel umgebenden Speichergehäuses angewendet werden muß, wobei, wenn das Werkzeug die spiralige Nut überläuft, welche sich aufgrund der Gewindesteigung über einen Axialbereich des Deckels erstreckt, ein höckerartig nach innen vorspringender Wandteil in die spiralige Nut eingepreßt wird.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen stark schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines als Kolbenspeicher ausgebildeten Hydrospeichers gemäß dem Stande der Technik;
Fig. 2 eine schematisch vereinfacht gezeichnete Stirnansicht des der Flüssigkeitsseite zugehörigen Endes eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrospeichers in Form eines Kolbenspeichers;
Fig. 3 einen nur den endseitigen Bereich des Ausführungsbeispieles von Fig. 2 zeigenden Schnitt entsprechend der Schnittlinie III-III von Fig. 2;
Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 bis 3 in größerem Maßstab gezeichnete Seitenansicht eines Gehäusedeckels eines weiteren Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrospeichers und
Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 in kleinerem Maßstab gezeichnete Schnittansicht lediglich des flüssigkeitsseitigen Endbereiches des den eingebauten Deckel von Fig. 4 enthaltenden Ausführungsbeispieles.

In den Zeichnungen, in denen Fig. 1 einen Kolbenspeicher bekannter Art und die Fig. 2 und 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrospeichers zeigen und die Fig. 4 und 5 zur Verdeutlichung eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Hydrospeichers dienen, sind zugehörige Dichtelemente, die jeweils zur Abdichtung zwischen Gehäusedeckel und Speichergehäuse dienen, zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.
Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsformen handelt es sich um Kolbenspeicher, bei denen ein Zylinderrohr 1 als Speichergehäuse vorgesehen ist. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen ist als Werkstoff für das Zylinderrohr 1 Stahl mit einer für die Verformung mittels Eindrücken oder Rollieren geeigneten Duktilität vorgesehen. Das Zylinderrohr 1 enthält einen nur in Fig. 1 eingezeichneten Kolben 3 als Trennelement zwischen Flüssigkeitsseite 5 und Gasseite 7 des Speichers. Die zur Längsachse 9 konzentrische Öffnung des Zylinderrohres 1 ist am Ende an der Flüssigkeitsseite 5 durch einen kreisrunden Gehäusedeckel 11 abgeschlossen. An der Gasseite 7 ist die zur Längsachse 9 konzentrische Öffnung des Zylinderrohres 1 endseitig durch einen Gehäusedeckel 13 abgeschlossen. Dieser weist eine zentrale Bohrung 15 für ein Gasventil auf. Der Deckel 11 an der Flüssigkeitsseite 5 weist ebenfalls eine zentrale Bohrung 17 zur Herstellung einer Verbindung mit einem Hydrauliksystem auf.
Jeder Deckel 11, 13 weist in seinem dem Kolben 3 zugewandten Endbereich eine in seinen Umfang eingearbeitete Ringnut 19 als Sitz für ein in den Fig. nicht dargestelltes Dichtelement auf, beispielsweise einen O-Ring. Von der Ringnut 19 axial gegen das andere Ende des Deckels hin versetzt ist eine weitere Ringnut 21 in den Deckelumfang eingearbeitet. Diese Ringnut 21 dient zur axialen Sicherung des Deckels 11, 13 im Zylinderrohr 1, indem ein formschlüssiger Eingriff zwischen Zylinderrohr 1 und Ringnut 21 durch einen Eindrück- oder Rolliervorgang gebildet wird, bei dem am Umfang des Zylinderrohres 1 eine äußere Kerbe 23 gebildet wird, durch die ein nach innen verformter Ringwulst 25 erzeugt wird, der in die Ringnut 21 eingreift.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 weist der Deckel 11 in seinem äußeren Endbereich eine Abflachung 27 auf, und zwar an seinem axial außen liegenden Endrand 29. In diese Abflachung 27 ist der auf sie ausgerichtete Endabschnitt 31 des Zylinderrohres 1 eingedrückt. Der durch den Eingriff des Ringwulstes 25 in die Ringnut 21 axial gesicherte Deckel 11 ist somit an der Abflachung 27 zusätzlich gegen Verdrehen um die Längsachse 9 gesichert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 weist der Deckel 11 zwischen der Ringnut 21 und dem axial außen liegenden Endrand 29 eine weitere Ringnut 35 auf, welche einen spiraligen verlauf hat, d. h. eine Gewindesteigung, bezogen auf die Längsachse 9. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist durch einen Eindrück- oder Rolliervorgang, welcher an dem Zylinderrohr 1 in dem von der spiraligen Ringnut 35 überlaufenen axialen Abschnitt durchgeführt ist, eine weitere Kerbe 37 an der Außenseite des Zylinderrohres 1 gebildet, durch die Wandmaterial des Zylinderrohres 1 als Höcker 39 in die spiralige Ringnut 35 eingedrückt wird. Die Bildung eines Höckers 39 ergibt sich dadurch, dass ein Einkerben nicht über dem gesamten Umfang des Zylinderrohres 1 erfolgt, sondern lediglich an der Stelle, an der das Eindrück- oder Rollierwerkzeug die spiralige Ringnut 35 überläuft. Somit bildet der nur an dieser Stelle eingedrückte Höcker 39 eine Diskontinuität, die, wegen der an den Höcker 39 aufgrund der Gewindesteigung der spiraligen Ringnut 35 angrenzenden Schrägflächen als Verdrehsicherung wirkt. Der nicht den Höcker 39 enthaltende Teil der spiraligen Ringnut 35 bleibt frei, wie bei 41 ersichtlich ist, wo das dem Endrand 29 benachbarte Ende der Ringnut 35 zu sehen ist.
Anstelle der zwei in der Zeichnung dargestellten Ausbildungen der Verdrehsicherung kann, wie bereits erwähnt, eine Verzahnung, beispielsweise in Form einer Rändelung, am betreffenden Deckel, vorgesehen sein. Auch können mehrere Abflachungen am Umfang des betreffenden Deckels vorgesehen sein, wobei beliebige Gestaltungen vorgesehen sein können, die zu einer unrunden Formgebung am betreffenden Deckel führen, beispielsweise zur Form eines Polygons.

Claims

Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem eine Längsachse (9) definierenden Speichergehäuse (1), das an zumindest einem Ende eine zur Längsachse (9) konzentrische Gehäuseöffnung mit einem Endabschnitt (31) aufweist, die durch einen Deckel (11,13) geschlossen ist, der einen axial außenliegenden Endrand (29) aufweist und der durch einen ihn umringenden, radial nach einwärts verformten Wandteil des Speichergehäuses (1) formschlüssig gegen Axialkräfte gesichert ist, der als kerbartige Ringwulst (25) ausgebildet in eine Ringnut (21) des Dekkels (11,13) eingreift, wobei zumindest ein quer zur Längsachse (9) verformter Teil (31) der Gehäuseöffnung und/oder des Deckels (11) als formschlüssige Sicherung gegen Verdrehen des Deckels (11) relativ zur Längsachse (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der dahingehenden Verdrehsicherung der Deckel (11) an seinem Endrand (29) mindestens eine Abflachung (27) aufweist, in die der auf sie ausgerichtete Endabschnitt (31) des Speichergehäuses (1) als verformter Teil eingedrückt ist.
Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem eine Längsachse (9) definierenden Speichergehäuse (1), das an zumindest einem Ende eine zur Längsachse (9) konzentrische Gehäuseöffnung aufweist, die durch einen Deckel (11,13) geschlossen ist, der durch einen ihn umringenden, radial nach einwärts verformten Wandteil des Speichergehäuses (1) formschlüssig gegen Axialkräfte gesichert ist, der als kerbartige Ringwulst (25) ausgebildet in eine Ringnut (21) des Deckels (11,13) eingreift, wobei zumindest ein quer zur Längsachse (9) verformter Teil der Gehäuseöffnung und/oder des Deckels (11) als formschlüssige Sicherung gegen Verdrehen des Deckels (11) relativ zur Längsachse (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der dahingehenden Verdrehsicherung am Umfang des Deckels (11) eine Verzahnung vorgesehen ist, mit der die Wand der Öffnung des Speichergehäuses (1) als verformter Teil verpreßbar ist.
Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem eine Längsachse (9) definierenden Speichergehäuse (1), das an zumindest einem Ende eine zur Längsachse (9) konzentrische Gehäuseöffnung aufweist, die durch einen Deckel (11,13) geschlossen ist, der durch einen ihn umringenden, radial nach einwärts verformten Wandteil des Speichergehäuses (1) formschlüssig gegen Axialkräfte gesichert ist, der als kerbartige Ringwulst (25) ausgebildet in eine Ringnut (21) des Deckels (11,13) eingreift, wobei zumindest ein quer zur Längsachse (9) verformter Teil (39) der Gehäuseöffnung und/oder des Deckels (11) als formschlüssige Sicherung gegen Verdrehen des Deckels (11) relativ zur Längsachse (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung der dahingehenden Verdrehsicherung in den Umfang des Deckels (11) eine Nut (35) eingearbeitet ist, die sich, bezogen auf die Längsachse (9), mit einer Gewindesteigung entlang des Umfangs erstreckt und in die ein höckerartig radial nach innen vorspringender Wandteil (39) der Öffnung des Speichergehäuses (1) als verformter Teil einpreßbar ist.
Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere um den Umfang des Deckels (11) verteilte Abflachungen (27) vorgesehen sind.
Hydrospeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachungen (27) zur Bildung einer Polygonform ineinander übergehend ausgebildet sind.
Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (11,13) in der Nähe des dem Innenraum des Speichergehäuses (1) zugewandten Randes eine umfängliche Ringnut (19) als Sitz für ein Dichtelement aufweist und dass zwischen dieser Ringnut (19) und der Sicherung zum Verdrehen des Deckels (11,13) eine zweite umfängliche Ringnut (21) in den Deckel (11,13) eingearbeitet ist, in die der den Deckel (11,13) als Sicherung gegen Axialkräfte umringende Wandteil (25) des Speichergehäuses (1) eingedrückt ist.