EP4655506A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Arbeitszylinder

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Publication number
EP4655506A1
EP4655506A1 EP23847740.0A EP23847740A EP4655506A1 EP 4655506 A1 EP4655506 A1 EP 4655506A1 EP 23847740 A EP23847740 A EP 23847740A EP 4655506 A1 EP4655506 A1 EP 4655506A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
pivot bearing
closure part
bearing pin
working
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23847740.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Bueter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buemach Engineering International BV
Original Assignee
Buemach Engineering International BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buemach Engineering International BV filed Critical Buemach Engineering International BV
Publication of EP4655506A1 publication Critical patent/EP4655506A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/04—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member with oscillating cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1433—End caps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/149—Fluid interconnections, e.g. fluid connectors, passages

Definitions

  • the invention relates to a working cylinder with a pivot bearing arranged on the cylinder.
  • pivotably mounted working cylinders are known as such by means of pivot bearings additionally attached to the cylinder.
  • the additional installation space required for the swivel bearings has a negative impact on the installation size of the cylinder.
  • additional installation space must regularly be taken into account for the arrangement of the pressure medium connections in the head area of the cylinder.
  • the object of the invention is to provide a working cylinder with a pivot bearing which is robust and space-saving and can be produced cost-effectively.
  • the working cylinder with pivot bearing pin according to the invention has a cylinder and a piston unit as basic components, as these correspond to the basic structure of a working cylinder known from the prior art.
  • the working cylinder can be present in different cylinder types, in particular as a differential cylinder, plunger cylinder, pull cylinder or another type.
  • the cylinder consists of a cylinder tube, a guide closure part and a base closure part.
  • the cylinder tube has a first cylinder tube end and a second cylinder tube end.
  • the guide closure part is arranged at the first cylinder tube end.
  • the base closure part is arranged at the second cylinder tube end.
  • the arrangement of the two closure parts is designed such that they are connected to the respective cylinder tube ends in a pressure-tight manner.
  • the two closure parts are preferably laser-welded to the cylinder tube in a pressure-tight manner along the circumferential common contact surface.
  • the cylinder tube and the closure parts therefore form a cylinder interior.
  • the cylinder interior is pressure-tight and is designed to absorb the typical working pressure of hydraulic systems.
  • the piston unit forms at least one working chamber in the cylinder interior.
  • the cylinder interior is the interior of the cylinder formed by the closure parts and the cylinder tube, in which the pressure medium is located when used as intended.
  • the piston is also arranged in the cylinder interior. So that the working cylinder can act and a movement is generated, the piston unit slides through the guide closure part.
  • the working cylinder according to the invention has a pivot bearing.
  • the pivot bearing in turn has at least one pivot bearing pin.
  • the pivot bearing pin is arranged laterally, preferably radially, on the cylinder in a transverse axis.
  • a transverse axis is understood to be any axis lying transversely to the longitudinal axis of the working cylinder and thus to the stroke axis.
  • the pivot bearing is preferably made up of two radially opposite, eccentrically oriented pivot bearing pins lying on a common transverse axis.
  • the pivot bearing serves as a pivot point for mounting the cylinder in the assembly to be actuated, in which the cylinder can be pivoted about the transverse axis.
  • the guide closure part has a receiving bore in which the at least one pivot bearing pin is arranged. This enables a positive force transmission between the pivot bearing pin and the guide closure part.
  • the pivot bearing pin can also advantageously be designed as a structurally simple cylindrical part that can be efficiently manufactured by turning.
  • the pivot bearing pin joined in the receiving bore of the guide closure part is materially coupled by means of a circumferential laser ring weld seam.
  • This combination of positive and materially bonded coupling means that the pivot bearing is reliably and stably integrated into the guide closure part.
  • a receiving bore in the guide closure part creates an exact fit between the surface sections of the pivot bearing pin to be welded and the corresponding surface sections of the guide closure part, which can be achieved by overcoming
  • laser welding is now possible according to the state of the art.
  • the coupling according to the invention has in particular the following advantages.
  • the mounting hole can advantageously be arranged comparatively deep and close to the thermally sensitive components, which advantageously enables a high proportion of positive force transmission.
  • the solution according to the invention thus makes it possible to bring the pivot bearing axis particularly close to the guide-side end of the cylinder and thus reduces the minimum distance between the pivot bearing and the counter-articulation point actuated by the piston unit of the working cylinder in a retracted position.
  • the laser ring weld seam does not have a significant protrusion of welding material on the outer weld line, so that the assembly to be operated can be accommodated axially in the pivot bearing axis. can be brought directly up to the outer limit of the guide closure part, so that the required installation space is reduced and a more favourable force transmission geometry is also available, so that the size of the pivot bearing pins can be further reduced.
  • the working cylinder is characterized in that the pivot bearing pin forms a pressure medium connection and a pressure medium channel, which forms a pressure medium-carrying connection between the pressure medium connection and the working space, is arranged as a pivot bearing channel at least in sections in the pivot bearing pin.
  • the pressure medium connection according to this development is understood to be the external access to the pressure medium channel.
  • the pressure medium channel according to this development is understood to be the pressure medium-carrying connecting channel between the pressure medium connection and the working space in its entirety.
  • the pressure medium channel can in particular be made up of the pivot bearing channel and the closure part channel or, in special designs, can also be formed by the pivot bearing channel alone.
  • the pivot bearing pin is used in functional integration as part of the pressure medium-carrying system.
  • the integration of the pressure medium connection and the pressure medium channel into the pivot bearing provides important advantages.
  • a further reduction in the overall length of the working cylinder is possible, since the pivot pin and the pressure medium connection do not require separate positions on the outside of the cylinder.
  • the integration also saves weight and material, since the pressure medium connection and the pivot bearing pin do not have to be provided as individual components.
  • the working cylinder is characterized in that the pivot bearing channel is connected to a closure part channel of the guide closure part.
  • the pressure medium channel is made up of the pivot bearing channel and the closure part channel.
  • the pivot bearing channel is connected to a closure part channel of the guide closure part. This advantageously makes it possible to select an optimized position for the pivot bearing pin without having to consider direct access to the working area.
  • the closure part channel can be manufactured through a preferably axial bore in the guide closure part and a connection can be provided between the pivot bearing channel and the working area.
  • the working cylinder is characterized in that the pivot bearing channel is arranged concentrically in the pivot bearing pin.
  • the pivot bearing channel is therefore advantageously located at the pressure medium connection on the pivot axis.
  • the swivel axis corresponds exactly to the normal of the transverse axis to the main longitudinal axis of the working cylinder.
  • the center axis of the swivel bearing pin also lies on the axis that runs through the center of the pressure medium connection.
  • connection for the pressure medium supply can therefore be implemented using both flexible and rigid lines.
  • a rigid line is possible because, regardless of the swiveling of the working cylinder, there is no change in the positional relationship to the swivel bearing pin and therefore no flexible area is necessary to compensate for the distance between the swivel axis and the line connection. is maneuverable. A rotating coupling or screw connection is sufficient. Maintenance-intensive flexible parts can be omitted.
  • connection using flexible supply lines is that only torsional deformation has to be absorbed, which can also be completely absorbed by a coupling or screw connection. This also means that the material of a hydraulic hose or other flexible pressure medium line is subjected to less stress.
  • the concentric arrangement means that only the zone of the pivot bearing pin is hollow, which is subject to less mechanical stress anyway.
  • the working cylinder is characterized in that the receiving bore has a conical outer section with a conicity angle and an inner section and that the laser ring weld seam is arranged on the outer section and has the conicity angle as a weld seam angle.
  • the heat-affected zone is further spaced from the thermally sensitive components, in particular at the piston rod passage through the guide closure part, while the depth of the receiving bore for the pivot bearing pin remains the same.
  • the conical outer section of the pivot bearing pin allows for precise centering and precise axial positioning, which is advantageous from a manufacturing technology perspective.
  • the conical outer section also allows the transverse forces acting on the pivot pin to be optimally diverted into the solid material of the guide closure part. Effects such as high hole bearing stresses or stress peaks due to defects in production can thus be excluded or minimized.
  • the cross-sectional jump due to the conicity also leads to an optimization of the use of materials, since the necessary material cross-section is only present at the point where it is actually needed due to the load.
  • the taper angle corresponds to the weld seam angle a. This describes the inclination to the pivot bearing axis and is preferably 10° to 60° and particularly preferably 25° to 45°.
  • the working cylinder is characterized in that the pivot bearing has a further pivot bearing pin, which is arranged opposite the first pivot bearing pin on the guide closure part.
  • This further pivot bearing pin has a common pivot bearing axis with the first pivot bearing pin, which is arranged transversely to a main longitudinal axis of the cylinder.
  • FIG. 1 Sectional view of the working cylinder with swivel bearing and integrated swivel bearing channel
  • FIG. 2 Sectional view of the working cylinder according to Fig. 1 as an enlarged detail
  • FIG. 3 Sectional view of the working cylinder according to another embodiment explained in more detail as an enlarged detail.
  • Fig. 1 shows a sectional view of the working cylinder in a first embodiment in an overall view.
  • the working cylinder is designed here as a differential working cylinder.
  • the cylinder 10 has the cylinder tube 13 and the guide closure part 11 arranged on the first cylinder tube end 13.1 and the bottom closure part 12 arranged on the second cylinder tube end 13.2.
  • the piston unit 20 is designed here as an assembly consisting of a piston and a piston rod.
  • the pivot bearing 30 is formed by the pivot bearing pin 31 and the further pivot bearing pin 32, both of which are arranged orthogonally on the common pivot bearing axis 33 and at the same time radially to the main longitudinal axis 16.
  • the pivot bearing pin 31 is inserted into the receiving bore 11.1 and welded there by means of the circumferential laser ring weld seam 34.
  • the pivot bearing channel 41.1 is arranged in the pivot bearing pin 31 in the form of a coaxial bore that completely penetrates the pivot bearing pin 31 and leads outwards to the pressure medium connection 40 and inwards to the closure part channel 41.2.
  • the closure part channel 41.2 is made as a bore that creates a connection for the pressure medium passage from the inside of the cylinder of the guide closure part 11 axially parallel to the main longitudinal axis 16 to the receiving bore 11.1.
  • the pivot bearing channel 41.1 and the closure part channel 41.2 together form the pressure medium channel 41, which connects the pressure medium connection 40 to the working chamber 15.
  • Fig. 2 shows an enlarged section of the area of the guide closure part 11 with the pivot bearing pin 31 and the pressure medium channel 41 arranged there.
  • the laser ring weld 34 is arranged on the outer section 11.1 and that the inner section 11.2 is arranged in the receiving bore without a laser weld and can thus contribute to the force transmission between the pivot bearing pin 31 and the guide closure part 11 by means of a positive connection.
  • the laser ring weld 34 is arranged at a weld angle of approximately 30° to the pivot bearing axis 33, so that the weld root can only reach the inner section 11.2, but not the bottom of the receiving bore 11.1. In this way, the pressure medium channel 41 connects the pressure medium connection 40 to the working chamber 15 without being impaired by the welding of the pivot bearing pin 31.
  • Fig. 3 shows in a schematic sectional view as a detailed section of the working cylinder in an alternative embodiment the area of the guide closure part 11.
  • the pivot bearing 30 here has a pivot bearing pin 31 and a further pivot bearing pin 32, without a pressure medium channel 41 being integrated here.
  • Both pivot bearing pins 31, 32 are of identical construction and are arranged on the guide closure part 11 with a laser ring weld seam 34.
  • the guide closure part 11 and the pivot bearing pins 31, 32 are positioned relative to one another via the outer section 11.2 and the inner section 11.3 using the respective receiving bore 11.1. They are arranged coaxially on the pivot bearing axis 33 and also perpendicular to the main longitudinal axis 16 of the cylinder 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, aufweisend einen Zylinder (10) und eine Kolbeneinheit (20), wobei der Zylinder (10) ein Zylinderrohr (13), ein Führungsverschlussteil (11) sowie ein Bodenverschlussteil (12) aufweist, wobei das Zylinderrohr (13) ein erstes Zylinderohrende (13.1) und ein zweites Zylinderrohrende (13.2) aufweist, das Führungsverschlussteil (11) an dem ersten Zylinderrohrende (11.1) und das Bodenverschlussteil (12) an dem zweiten Zylinderrohrende (13.2) angeordnet ist und das Zylinderrohr (13) und die Verschlussteile (11, 12) einen Zylinderinnenraum (14) ausbilden, wobei die Kolbeneinheit (20) in dem Zylinderinnenraum (14) mindestens einen Arbeitsraum (15) ausbildet und das Führungsverschlussteil (11) gleitend durchsetzt, und wobei der Arbeitszylinder ein Schwenklager (30) aufweist, das mindestens einen Schwenklagerzapfen (31) aufweist, der an dem Führungsverschlussteil (11) in einer Aufnahmebohrung (11.1) radial angeordnet und mittels einer umlaufenden Laserringschweißnaht (34) mit dem Führungsverschlussteil (11) verschweißt ist.

Description

Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit einem an dem Zylinder angeordneten Schwenklager.
Aus dem Stand der Technik sind schwenkbar gelagerte Arbeitszylinder durch zusätzlich an dem Zylinder angebrachte Schwenklager als solche bekannt.
So kann es je nach Anwendungsfall erforderlich sein, den Arbeitszylinder am Kopfverschlussteil schwenkbar zu lagern, damit dieser am Kolbenstangenende eine beispielsweise kreisförmige Ausgleichsbewegung vollziehen kann. Hierfür ist es bekannt, zusätzliche Schwenklager am Arbeitszylinder anzuflanschen, was durch ein Anschweißen, insbesondere MAG-Schweißen, oder ein Anschrauben erfolgen kann. Ein wesentlicher Nachteil der angeschweißten Variante ist, dass hier in den fertig montierten Zylinder eine hohe Wärmeenergie eingebracht wird, die thermisch schädigend auf die Gleit- und Dichtelemente wirkt und beispielsweise nur die erst nachträgliche Montage solcher Element zulässt. Ein Anschrauben führt im Bereich des Zylinderrohrs zu unerwünschten Materialspannungen oder -Schwächungen und erfordert regelmäßig Zulagen in der Dimensionierung zur Vermeidung funktionsschädigender Verformungen.
Bei beiden Varianten wirkt sich der zusätzlich für die Schwenklager benötigte Bauraum nachteilig auf die Einbaugröße des Zylinders aus. Zudem muss regelmäßig ein weiterer Bauraum für die Anordnung der Druckmittelanschlüsse im Kopfbereich des Zylinders beachtet werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Arbeitszylinder mit einem Schwenklager bereitzustellen, der robust und platzsparend ausgebildet sowie kostengünstig herstellbar ist.
Bestätigungskopie Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder mit Schwenklagerzapfen weist als Grundkomponenten einen Zylinder und eine Kolbeneinheit auf, wie diese dem aus dem Stand der Technik bekannten Grundaufbau eines Arbeitszylinders entsprechen. Der Arbeitszylinder kann hierbei in unterschiedlichen Zylindertypen wie insbesondere als Differenzialzylinder, Plungerzylinder, Zugzylinder oder als anderer Typ vorliegen.
Der Zylinder besteht aus einem Zylinderrohr, einem Führungsverschlussteil sowie einem Bodenverschlussteil. Das Zylinderrohr weist ein erstes Zylinderohrende und ein zweites Zylinderrohrende auf. Das Führungsverschlussteil ist an dem ersten Zylinderrohrende angeordnet. Entsprechend dazu ist das Bodenverschlussteil an dem zweiten Zylinderrohrende angeordnet. Die Anordnung der beiden Verschlussteile ist dabei so ausgebildet, dass sie mit den jeweiligen Zylinderrohrenden druckdicht verbunden sind. Zum Verbinden werden die beiden Verschlussteile vorzugsweise jeweils entlang der umlaufenden gemeinsamen Kontaktfläche mit dem Zylinderrohr druckmitteldicht laserverschweißt. Das Zylinderrohr und die Verschlussteile bilden folglich einen Zylinderinnenraum aus. Der Zylinderinnenraum ist druckmitteldicht ausgebildet und ist zur Aufnahme des typischen Arbeitsdrucks hydraulischer Systeme ausgebildet.
Die Kolbeneinheit bildet in dem Zylinderinnenraum mindestens einen Arbeitsraum aus. Als Zylinderinnenraum ist der von den Verschlussteilen und dem Zylinderrohr gebildete Innenraum des Zylinders zu verstehen, in dem sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung das Druckmittel befindet. Ferner ist in dem Zylinderinnenraum der Kolben angeordnet. Damit der Arbeitszylinder wirken kann und eine Bewegung erzeugt wird, ist das Führungsverschlussteil gleitend von der Kolbeneinheit durchsetzt. Ferner weist der erfindungsgemäße Arbeitszylinder ein Schwenklager auf. Das Schwenklager wiederrum weist mindestens einen Schwenklagerzapfen auf. Der Schwenklagerzapfen ist seitlich, vorzugsweise radial, an dem Zylinder in einer Querachse angeordnet. Als Querachse wird jede quer zu der Längsachse des Arbeitszylinders und damit zur Hubachse liegende Achse verstanden. Das Schwenklager setzt sich bevorzugt aus zwei radial gegenüberliegenden, exzentrisch orientierten und auf einer gemeinsamen Querachse liegenden Schwenklagerzapfen zusammen.
Das Schwenklager dient als Anlenkstelle für eine Aufnahme des Zylinders in die zu betätigende Baugruppe, bei der der Zylinder um die Querachse verschwenkbar ist. Somit kann eine Baugruppe auch dann betätigt werden, wenn deren Gegenanlenkstelle, die insbesondere durch ein Gelenklager am äußeren Ende der Kolbenstange angekoppelt werden kann, eine von der linearen Hubachse abweichende, beispielsweise bogenförmige Bewegung beschreibt.
Das Führungsverschlussteil weist eine Aufnahmebohrung auf, in der der mindestens eine Schwenklagerzapfen angeordnet ist. Dies ermöglicht eine formschlüssige Kraftübertragung zwischen dem Schwenklagerzapfen und dem Führungsverschlussteil. Vorteilhaft kann der Schwenklagerzapfen zudem als konstruktiv einfaches zylindrisches Teil ausgebildet werden, das mittels Drehbearbeitung rationell gefertigt werden kann.
Der in der Aufnahmebohrung des Führungsverschlussteils gefügte Schwenklagerzapfen wird erfindungsgemäß mittels einer umlaufenden Laserringschweißnaht stoffschlüssig gekoppelt. Durch diese Kombination aus formschlüssiger und stoffschlüssiger Kopplung ist das Schwenklager zuverlässig und stabil in das Führungsverschlussteil integriert. Durch eine Aufnahmebohrung im Führungsverschlussteil wird erfindungsgemäß eine exakte Passung zwischen den zu verschweißenden Oberflächenabschnitten des Schwenklagerzapfens und den korrespondierenden Flächenabschnitten des Führungsverschlussteils geschaffen, die unter Überwin- dung der Nachteile einer MAG-Verschweißung der Zapfen auf dem Zylinderrohr nach dem Stand der Technik eine Laserverschweißung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Kopplung weist insbesondere die nachfolgenden Vorteile auf.
Die Kombination aus einer Aufnahmebohrung und einer Laserringschweißnaht ermöglicht die Schweißung mit einer besonders geringen Streckenenergie und damit einer entsprechend kleinen Wärmeeinflusszone. Dies ermöglicht die Montage thermisch empfindlicher Bauteile wie insbesondere von Dichtringen oder Führungen bereits vor der Verschweißung und schafft somit fertigungstechnologische Vorteile. Selbst ein Zylinder mit bereits verschweißten Verschlussteilen und eingesetzter Kolbeneinheit kann somit noch mit dem Schwenklager versehen werden.
Weiterhin kann aufgrund der kleinen Wärmeeinflusszone vorteilhaft die Aufnahmebohrung vergleichsweise tief und bis in die Nähe der thermisch empfindlichen Bauteile angeordnet werden, wodurch vorteilhaft ein hoher Anteil einer formschlüssigen Kraftübertragung möglich wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es dadurch, die Schwenklagerachse besonders nahe an das führungsseitige Ende des Zylinders heranzuführen und reduziert so in einer Einfahrposition des Arbeitszylinders den Mindestabstand zwischen dem Schwenklager und der von der Kolbeneinheit des Arbeitszylinders betätigten Gegenanlenkstelle.
Dies reduziert vorteilhaft die erforderliche Arbeitszylinderbaulänge und den Materialeinsatz für den Arbeitszylinder und spart vorteilhaft entsprechend notwendigen Bauraum in der zu betätigenden Baugruppe.
Ferner weist die Laserringschweißnaht entgegen einer MAG-Verschweißung der Zapfen auf dem Zylinderrohr nach dem Stand der Technik keinen erheblichen Überstand von Schweißmaterial an der äußeren Schweißnahtlinie auf, so dass eine Aufnahme der zu betätigenden Baugruppe in der Schwenklagerachse axial unmitelbar bis an die äußere Begrenzung des Führungsverschlussteils herangeführt werden kann, so dass auch hiermit der erforderliche Bauraum reduziert wird und zudem eine günstigere Kraftübertragungsgeometrie vorliegt, so dass die Baugröße der Schwenklagerzapfen zusätzlich reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerzapfen einen Druckmittelanschluss ausbildet und ein Druckmittelkanal, der eine druckmittelführende Verbindung zwischen dem Druckmittelanschluss und dem Arbeitsraum ausbildet, als Schwenklagerkanal zumindest abschnittsweise in dem Schwenklagerzapfen angeordnet ist.
Als Druckmitelanschluss nach dieser Weiterbildung wird der äußere Zugang zu dem Druckmittelkanal verstanden. Als Druckmitelkanal nach dieser Weiterbildung wird der druckmittelführende Verbindungskanal zwischen dem Druckmitelanschluss und dem Arbeitsraum in seiner Gesamtheit verstanden. Der Druckmittelkanal kann sich insbesondere aus dem Schwenklagerkanal und dem Verschlussteilkanal zusammensetzen oder in besonderen Ausbildungen auch durch den Schwenklagerkanal allein gebildet werden.
Gemäß dieser Weiterbildung wird der Schwenklagerzapfen in Funktionsintegration zugleich als Teil des druckmittelführenden Systems genutzt. Die Integration des Druckmittelanschlusses und des Druckmittelkanals in das Schwenklager stellt wichtige Vorteile bereit. Insbesondere wird eine weitere Reduzierung der Baulänge des Arbeitszylinders möglich, da der Schwenkzapfen und der Druckmittelanschluss keine gesonderten Positionen an der Zylinderaußenseite erfordern. Weiter wird durch die Integration auch Gewicht und Material gespart, da der Druckmittelanschluss und der Schwenklagerzapfen nicht als einzelne Bauteile bereitgestellt werden müssen. Nach einer weiterführenden vorteilhaften Weiterbildung ist der Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerkanal mit einem Verschlussteilkanal des Führungsverschlussteils verbunden ist.
Der Druckmittelkanal setzt sich nach dieser Weiterbildung aus dem Schwenklagerkanal und dem Verschlussteilkanal zusammen. Zur Weiterleitung des über den Druckmittelanschluss und durch den Schwenklagerkanal geführten Druckmediums in den Arbeitsraum ist der Schwenklagerkanal mit einem Verschlussteilkanal des Führungsverschlussteils verbunden. Vorteilhaft kann somit eine optimierte Position für den Schwenklagerzapfen gewählt werden, ohne dass ein direkter Zugang zu dem Arbeitsraum beachtet werden muss. Durch eine vorzugsweise axiale Bohrung in dem Führungsverschlussteil kann der Verschlussteilkanal gefertigt werden und eine Verbindung zwischen dem Schwenklagerkanal und dem Arbeitsraum bereitgestellt werden.
Nach einer weiterführenden vorteilhaften Weiterbildung ist der Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerkanal konzentrisch in dem Schwenklagerzapfen angeordnet ist. Vorteilhaft liegt damit der Schwenklagerkanal am Druckmittelanschluss auf der Schwenkachse.
Vorzugsweise entspricht die Schwenkachse exakt der Normalen der Querachse zur Hauptlängsachse des Arbeitszylinders. Die Mittelachse des Schwenklagerzapfens liegt zugleich auf der Achse, die durch den Mittelpunkt des Druckmittelanschlusses führt.
Somit kann der Anschluss für die Druckmittelzufuhr sowohl mittels flexibler als auch mittels starrer Leitungen realisiert werden. Eine starre Leitung ist möglich, da unabhängig von einer Verschwenkung des Arbeitszylinders keine Veränderung der Lagebeziehung zu dem Schwenklagerzapfen eintritt und somit kein flexibler Bereich zum Ausgleich der Distanz zwischen Schwenkachse und Leitungsanschluss not- wendig ist. Eine drehbare Kupplung oder Verschraubung genügt bereits. Wartungsintensive flexible Teile können entfallen.
Auch bei einem Anschluss mittels flexibler Zuleitungen wird als Vorteil erreicht, dass nur noch eine Torsionsverformung aufzunehmen ist, die zudem aber auch vollständig von einer Kupplung oder einer Verschraubung aufgenommen werden könnte. Dadurch wird auch das Material eines Hydraulikschlauchs oder einer sonstigen flexiblen Druckmittelleitung weniger belastet.
Zudem wird durch die konzentrische Anordnung lediglich die Zone des Schwenklagerzapfens hohl ausgebildet, die ohnehin mechanisch weniger belastet ist.
Entsprechend einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung ist der Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung einen konischen Außenabschnitt mit einem Konizitätswinkel und einen Innenabschnitt aufweist und dass die Laserringschweißnaht an dem Außenabschnitt angeordnet ist und den Konizitätswinkel als einen Schweißnahtwinkel aufweist.
Mittels der Kombination aus konischem Außenabschnitt und einem sich hieran anschließenden Innenabschnitt abweichender Neigung, vorzugsweise einem zylindrischen Abschnitt, wird in überraschend einfacher Weise sichergestellt, dass die Schweißnahtwurzel der Laserringschweißnaht weder den Schwenklagerkanal noch den Verschlussteilkanal erreicht und somit Querschnittsveränderungen oder Verformungen des Schwenklagerkanals oder je nach Ausgestaltung auch des Verschlussteilkanals vermieden werden.
Indem die Laserringschweißnaht an dem Außenabschnitt und nicht an dem Innenabschnitt angeordnet ist wird zudem die Wärmeeinflusszone von den thermisch empfindlichen Bauteilen insbesondere an der Kolbenstangendurchführung durch das Führungsverschlussteil bei gleicher Tiefe der Aufnahmebohrung für den Schwenklagerzapfen weiter beabstandet. Darüber hinaus lässt sich fertigungstechnologisch vorteilhaft mittels des konischen Außenabschnitts der Schwenklagerzapfen sowohl präzise zentrieren als auch präzise axial positionieren.
Über den konischen Außenabschnitt können zudem vorteilhaft die auf den Schwenkzapfen wirkenden Querkräfte optimiert in das Vollmaterial des Führungsverschlussteils abgeleitet werden. Effekte wie hohe Lochleibungspannungen oder Spannungsspitzen aufgrund von fertigungsbedingten Fehlstellen können so ausgeschlossen oder minimiert werden. Auch der Querschnittsprung aufgrund der Konizität führt zu einer Optimierung des Materialeinsatzes, da hier der notwendige Materialquerschnitt nur an der Stelle vorhanden ist, an der dieser aufgrund der Belastung auch tatsächlich benötigt wird.
Dem Konizitätswinkel entspricht der Schweißnahtwinkel a. Dieser beschreibt die Neigung zur Schwenklagerachse und beträgt vorzugsweise 10° bis 60° und besonders bevorzugt 25° bis 45°.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager einen weiteren Schwenklagerzapfen aufweist, der dem ersten Schwenklagerzapfen gegenüberliegend an dem Führungsverschlussteil angeordnet ist. Dieser weitere Schwenklagerzapfen weist mit dem ersten Schwenklagerzapfen eine gemeinsame Schwenklagerachse auf, die quer zu einer Hauptlängsachse des Zylinders angeordnet ist. Dies schafft die Möglichkeit, den Zylinder in der zu betätigenden Baugruppe ohne Knickbelastungen der Kolbeneinheit aufzunehmen und die Schwenklagerzapfen zugleich geringer zu dimensionieren
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von Fig. 1 Schnittdarstellung des Arbeitszylinders mit Schwenklager und integriertem Schwenklagerkanal
Fig. 2 Schnittdarstellung des Arbeitszylinders gemäß Fig. 1 als Vergrößerungsausschnitt
Fig. 3 Schnittdarstellung des Arbeitszylinders gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel als Vergrößerungsausschnitt näher erläutert.
Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren auf jeweils gleiche Merkmale oder Bauteile. Die Bezugszeichen werden in der Beschreibung auch dann verwandt, sofern sie in der betreffenden Figur nicht dargestellt sind.
Die Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung den Arbeitszylinder in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Gesamtansicht.
Der Arbeitszylinder ist hier als Differenzialarbeitszylinder ausgebildet. Der Zylinder 10 weist das Zylinderrohr 13 und hieran an dem ersten Zylinderohrende 13.1 angeordnet das Führungsverschlussteil 11 und an dem zweiten Zylinderrohrende 13.2 angeordnet das Bodenverschlussteil 12 auf. Die Kolbeneinheit 20 ist hier als Baugruppe aus Kolben und Kolbenstange ausgebildet.
Das Schwenklager 30 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch den Schwenklagerzapfen 31 und den weiteren Schwenklagerzapfen 32 gebildet, die beide auf der gemeinsamen Schwenklagerachse 33 orthogonal und zugleich radial zu der Hauptlängsachse 16 angeordnet sind. Der Schwenklagerzapfen 31 ist in die Aufnahmebohrung 11.1 eingesetzt und dort mittels der umlaufenden Laserringschweißnaht 34 verschweißt. In dem Schwenklagerzapfen 31 ist der Schwenklagerkanal 41.1 in Form einer koaxialen Bohrung angeordnet, die den Schwenklagerzapfen 31 vollständig durchdringt und nach außen zu dem Druckmittelanschluss 40 und nach innen zu dem Verschlussteilkanal 41.2 führt. Der Verschlussteilkanal 41 .2 ist als eine Bohrung hergestellt, die von der Zylinderinnenseite des Führungsverschlussteils 11 axial parallel zu der Hauptlängsachse 16 bis zu der Aufnahmebohrung 11.1 eine Verbindung zur Druckmitteldurchleitung schafft. Der Schwenklagerkanal 41.1 und der Verschlussteilkanal 41.2 zusammen bilden den Druckmittelkanal 41 aus, der den Druckmittelanschluss 40 mit dem Arbeitsraum 15 verbindet.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bereichs des Führungsverschlussteils 11 mit dem Schwenklagerzapfen 31 und dem dort angeordneten Druckmittelkanal 41. Insbesondere ist ersichtlich, dass die Laserringschweißnaht 34 an dem Außenabschnitt 11.1 angeordnet und dass der Innenabschnitt 11.2 ohne Laserschweißnaht in der Aufnahmebohrung angeordnet ist und so mittels Formschlusses zur Kraftübertragung zwischen dem Schwenklagerzapfen 31 und dem Führungsverschlussteil 11 beitragen kann.
Die Laserringschweißnaht 34 ist mit einem Schweißnahtwinkel von ca. 30° zur Schwenklagerachse 33 angeordnet, so dass die Schweißnahtwurzel lediglich den Innenabschnitt 11.2, nicht aber den Grund der Aufnahmebohrung 11.1 erreichen kann. Der Druckmittelkanal 41 verbindet auf diese Weise den Druckmittelanschluss 40 mit dem Arbeitsraum 15 ohne Beeinträchtigungen durch die Verschweißung des Schwenklagerzapfens 31.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung als Detailausschnitt des Arbeitszylinders in einem alternativen Ausführungsbeispiel den Bereich des Führungsverschlussteils 11 .
Das Schwenklager 30 weist hier einen Schwenklagerzapfen 31 und einen weiteren Schwenklagerzapfen 32 auf, ohne dass hier ein Druckmittelkanal 41 integriert ist. Beide Schwenklagerzapfen 31 , 32 sind hier baugleich ausgebildet und mit einer Laserringschweißnaht 34 an dem Führungsverschlussteil 11 angeordnet.
Das Führungsverschlussteil 11 und die Schwenklagerzapfen 31 , 32 werden mit Hilfe der jeweiligen Aufnahmebohrung 11.1 über den Außenabschnitt 11.2 und den Innenabschnitt 11.3 zueinander positioniert. Sie sind achsengleich auf der Schwenklagerachse 33 und ferner senkrecht zur Hauptlängsachse 16 des Zylinders 10 angeordnet.
Verwendete Bezugszeichen
10 Zylinder
11 Führungsverschlussteil
11.1 Aufnahmebohrung
11.2 Außenabschnitt
11.3 Innenabschnitt
12 Bodenverschlussteil
13 Zylinderrohr
13.1 erstes Zylinderrohrende
13.2 zweites Zylinderrohrende
14 Zylinderinnenraum
15 Arbeitsraum
16 Hauptlängsachse
20 Kolbeneinheit
30 Schwenklager
31 Schwenklagerzapfen
32 weiterer Schwenklagerzapfen
33 Schwenklagerachse
34 Laserringschweißnaht
40 Druckmittelanschluss
41 Druckmittelkanal
41.1 Schwenklagerkanal
41.2 Verschlussteilkanal a Schweißnahtwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Arbeitszylinder, aufweisend einen Zylinder (10) und eine Kolbeneinheit (20), wobei der Zylinder (10) ein Zylinderrohr (13), ein Führungsverschlussteil (11) sowie ein Bodenverschlussteil (12) aufweist, wobei das Zylinderrohr (13) ein erstes Zylinderohrende (13.1) und ein zweites Zylinderrohrende (13.2) aufweist, das Führungsverschlussteil (11) an dem ersten Zylinderrohrende (11.1) und das Bodenverschlussteil (12) an dem zweiten Zylinderrohrende (13.2) angeordnet ist und das Zylinderrohr (13) und die Verschlussteile (11 , 12) einen Zylinderinnenraum (14) ausbilden, wobei die Kolbeneinheit (20) in dem Zylinderinnenraum (14) mindestens einen Arbeitsraum (15) ausbildet und das Führungsverschlussteil (11) gleitend durchsetzt, und wobei der Arbeitszylinder ein Schwenklager (30) aufweist, das mindestens einen Schwenklagerzapfen (31) aufweist, der an dem Führungsverschlussteil (11) in einer Aufnahmebohrung (11.1) radial angeordnet und mittels einer umlaufenden Laserringschweißnaht (34) mit dem Führungsverschlussteil (11) verschweißt ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerzapfen (31) einen Druckmittelanschluss (40) aufweist und dass ein Druckmittelkanal (41), der eine druckmittelführende Verbindung zwischen dem Druckmittelanschluss (40) und dem Arbeitsraum (15) ausbildet, zumindest abschnittsweise als ein Schwenklagerkanal (41.1) in dem Schwenklagerzapfen (31) angeordnet ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerkanal (41 .1 ) mit einem Verschlussteilkanal (41.2) des Führungsverschlussteils (11) verbunden ist.
4. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenklagerkanal (41.1) konzentrisch in dem Schwenklagerzapfen (31) angeordnet ist.
5. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (11.1) einen konischen Außen abschnitt (11.2) mit einem Konizitätswinkel und einen Innenabschnitt (11.3) aufweist und dass die Laserringschweißnaht (34) an dem Außenabschnitt (11 .2) angeordnet ist und einen Schweißnahtwinkel a aufweist der dem Konizitätswinkel entspricht.
6. Arbeitszylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (30) einen weiteren Schwenklagerzapfen (32) aufweist, der dem Schwenklagerzapfen (31) gegenüberliegend an dem Führungsverschlussteil (11) angeordnet ist und mit dem Schwenklagerzapfen (31) eine gemeinsame Schwenklagerachse (33) aufweist, die quer zu einer Hauptlängsachse (16) des Zylinders (10) angeordnet ist.
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