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Title:
PISTON-CYLINDER UNIT FOR A WORK MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/058102
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piston-cylinder unit with a cylinder and a piston rod movably mounted therein, wherein at least one piston bearing is provided in the region of the cylinder opening in order to support or guide the piston rod, and the piston rod bearing is formed in at least two parts.

Inventors:
STUCKE MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/074440
Publication Date:
March 26, 2020
Filing Date:
September 13, 2019
Export Citation:
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Assignee:
LIEBHERR COMPONENTS KIRCHDORF GMBH (DE)
International Classes:
F15B15/14
Foreign References:
CN104315149A2015-01-28
CN202690575U2013-01-23
CN105697444A2016-06-22
US20150247514A12015-09-03
FR1206366A1960-02-09
Attorney, Agent or Firm:
DIETER LAUFHÜTTE/LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Kolben-Zylinder-Einheit für eine Arbeitsmaschine

Patentansprüche

1. Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Zylinder und einer darin verschieblich gelagerten Kolbenstange, wobei im Bereich der Zylinderöffnung wenigstens ein Kolbenstangenlager zur Lagerung bzw. Führung der Kolbenstange vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Kolbenstangenlager mindestens zweiteilig ausgeführt ist.

2. Kolben-Zylindereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenstangenlager eine mindestens zweiteilige Buchse ist.

3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenstangenlager aus wenigstens einem Steckteil besteht, das in die Zylinderöffnung einsetzbar bzw. eingesetzt ist, und wenigstens ein Schraubteil mit Gewinde umfasst, das mit der Zylinderwand verschraubbar bzw. verschraubt ist und zur Fixierung des Steckteils innerhalb des Zylinders dient.

4. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubteil ein Gewindering ist, der auf einem zylindrischen Vorsprung des Steckteils sitzt, und beim Verschrauben mit der Zylinderwandung in axialer Richtung gegen eine Anschlagsfläche des Steckteils bewegt wird.

5. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Kolbenstangenlagers, insbesondere das Steckteil, eine integrierte Komponente, insbesondere integrale Sensoreinheit umfasst bzw. eine Aufnahme für eine Komponente bzw. Sensoreinheit vorsieht.

6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckteil eine radiale Bohrung zur Ausleitung ein oder mehrerer Anschlussleitungen der Komponente bzw. Sensoreinheit und/oder zur Aufnahme der gesamten Sensoreinheit umfasst, wobei die Radialbohrung ein Gewinde vorsieht, das mit einem Gewinde der Sensoreinheit in Eingriff steht.

7. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckteil eine Axialbohrung zur Ausleitung ein oder mehrerer Anschlussleitungen der Komponente bzw. Sensoreinheit im Bereich der Zylinderöffnung umfasst.

8. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kolben-Zylinder-Einheit um einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder handelt.

9. Arbeitsmaschine mit einer Kolben-Zylinder-Einheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Kolben-Zylinder-Einheit für eine Arbeitsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit für eine Arbeitsmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einer darin verschieblich gelagerten Kolbenstange, wobei im Bereich der Zylinderöffnung wenigstens ein Kolbenstangenlager zur Lagerung bzw. Führung der Kolbenstange vorgesehen ist.

Kolben-Zylinder-Einheiten für Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder sind hinreichend bekannt. Im Bereich des Austritts der Kolbenstange aus dem Zylindergehäuse wird ein Lager bzw. eine Führung vorgesehen, bspw. in Form einer in das Zylindergehäuse eingesetzten Lagerbüchse. In den Figuren 1 -3 sind unterschiedliche Ausführungsformen gattungsgemäßer Zylinder mit Kolbenstangenlager dargestellt. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch das Zylindergehäuse 1 im Bereich der Zylinderöffnung, in diese eine Lagerbüchse 3 eingesetzt ist. Die Lagerbüchse ist mit einem Außengewinde 3a versehen, um die Lagerbüchse 3 in den mit einem Innengewinde versehenen Öffnungsbereich des Zylinders 1 einzuschrauben. Als Alternative sind Lagerbüchsen 5 (s. Figur 2) bekannt, die lediglich in die Zylinderöffnung eingeschoben werden und über separate 5-kant Halteschrauben 6 fixiert werden. Anwendungsabhängig besteht der Wunsch nach einer in den Zylinder integrierten Sensorik, sei es zur Druck- oder auch Längen- bzw. Positionsmessung. Gewünscht ist eine direkte Integration der Sensoreinheit in die Lagerbüchse, notwendige Energie- und Signalleitungen der Sensoreinheit müssen dann über Kanäle der Lagerbüchse bzw. des Zylindergehäuses herausgeführt werden. Problematisch ist dies insbesondere bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 , denn die mit einem Außengewinde 3a versehene Buchse 3 bietet weder ausreichend Platz für die Sensoreinheit noch entsprechende Leitungskanäle. Aus diesem Grund wird die Lagerbüchse wie in Figur 3 gezeigt, in Axialrichtung verlängert. Durch das Herausragen der Lagerbüchse 7 aus der Zylinderöffnung wird jedoch nachteilig der Kolbenhub verkürzt.

Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine alternative Lösung für eine Kolben-Zylinder-Einheit bzw. Kolbenstangenlagerung aufzuzeigen, die eine einfache und bessere Integration einer beliebigen Komponente, insbesondere einer entsprechenden Sensoreinheit erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kolben-Zylinder-Einheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kolben-Zylinder- Einheit sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, das eingesetzte Kolbenstangenlager mindestens zweiteilig auszuführen. Hierbei kann ein erster Teil des Kolbenstangenlagers bspw. zur Integration einer Komponente, insbesondere einer Sensoreinheit dienen, während der zweite Lagerteil die ausreichende Fixierung des ersten Lagerteils innerhalb des Zylindergehäuses sicherstellt.

Gemäß bevorzugter Ausführung ist das Kolbenstangenlager als zweiteilige Lagerbüchse ausgeführt. Vorzugsweise wird der Aussenumfang der Lagerbüchse durch die zusammengesetzten Lagerteile gebildet, während der Innenumfang, der die Kolbenstange aufnimmt, lediglich durch eines der Lagerteile geformt wird. Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Teil des Kolbenstangenlagers bzw. der Lagerbüchse durch ein Steckteil gebildet, das lediglich in die Zylinderöffnung eingeschoben bzw. eingesetzt ist. Das zweite Lagerteil ist als Schaubteil mit passendem Gewinde ausgeführt, das in ein komplementäres Gewinde des Zylindergehäuses eingreift. Bspw. sieht das Schraubteil ein Aussengewinde vor, das mit einem Innengewinde des Zylinders im Bereich der Zylinderöffnung zusammenwirkt. Durch das Einschrauben wird das Schraubteil in Axialrichtung gegen das Steckteil bewegt und sorgt somit für eine ausreichende Fixierung des Steckteils innerhalb der Zylinderöffnung.

Bevorzugt wird eine Ausführung des Schraubteils als Gewindering mit Aussengewinde. Ferner sieht das Steckteil besonders bevorzugt einen zylindrischen Vorsprung vor, auf diesen der Gewindering aufgesetzt ist. Beim Einschrauben bringt der Gewindering eine in Axialrichtung wirkende Kraft auf das Steckteil auf, wodurch dieses in die Zylinderöffnung hinein gedrückt wird. Insbesondere umfasst das Steckteil eine entsprechende Anschlagsfläche für das Schraubteil bzw. den Gewindering. Denkbar ist eine Ausführung des Steckteils mit einem zylindrischen Vorsprung zur Aufnahme des Gewinderings und einer stufenartigen Durchmesservergrößerung auf den Aussendurchmesser des Lagers als Anschlagsfläche.

Wie bereits vorstehend erläutert wurde sorgt der zweiteilige Aufbau der Lagerbüchse dafür, dass zumindest ein Teil der Lagerbüchse besonders einfach für die Integration einer entsprechenden Sondersensoreinheit oder eines sonstigen Element vorbereitet werden kann. Beispielsweise kann wenigstens ein Teil der Lagerbüchse, insbesondere der Steckteil eine integrale Vorrichtung, insbesondere eine Sensoreinheit umfassen.

Für die Ausleitung entsprechender Anschlussleitungen der integralen Vorrichtung, insbesondere der Sensoreinheit besteht die Möglichkeit, wenigstens eine radiale Bohrung in der Lagerbüchse vorzusehen. Insbesondere ist die radiale Bohrung unmittelbar in dem Teil der Lagerbüchse vorgesehen, dieser auch die entsprechende Sensoreinheit beherbergt. Erfolgt die Integration der Sensoreinheit in das Steckteil, so stören entsprechende Gewindeausführungen nicht bei der Platzierung der Radialbohrung, denn diese sind stattdessen am Schraubteil der Lagerbüchse vorgesehen. Denkbar ist es auch, dass innerhalb der Radialbohrung nicht nur Anschlussleitungen, sondern eine gesamte Sensoreinheit inklusive Anschlussleitungen einschraubbar ist. Als Anschlussleitungen werden sowohl Signalleitungen als auch Energieversorgungsleitungen verstanden.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der entsprechende Teil der Lagerbüchse, vorzugsweise das Steckteil, eine Axialbohrung zur Ausleitung ein oder mehrerer Anschlussleitungen der Sensoreinheit umfasst. Diese können dann stirnseitig im Bereich der Zylinderöffnung austreten.

Bei der beanspruchten Kolben-Zylinder-Einheit handelt es sich vorzugsweise um einen Hydraulikzylinder oder auch Pneumatikzylinder.

Neben der Zylindereinheit betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Arbeitsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit. Demzufolge ergeben sich für die Arbeitsmaschine dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Kolbenzylindereinheit erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.

Die Arbeitsmaschine kann ein Kran oder eine Erdbewegungsmaschine bzw. sonstige Baumaschine sein.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Figuren 1 -3: unterschiedliche Varianten einer Kolben-Zylinder-Einheit gemäß dem Stand der Technik Figur 4: eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder- Einheit im Bereich der Lagerbüchse,

Figur 5: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit im Bereich der Lagerbüchse und

Figur 6: perspektivische Darstellungen der zweiteiligen Lagerbüchse gemäß der

Ausführungsform aus Figur 5.

Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben- Zylinder-Einheit. Diese umfasst das Zylindergehäuse 10 und eine aus dem Zylindergehäuse 10 austretende Kolbenstange 20, die in axialer Richtung verschieblich gelagert ist. Im Bereich der Zylinderöffnung ist die erfindungsgemäße zweiteilige Lagerbüchse 30 in das Zylindergehäuse 10 eingesetzt. Die Lagerbüchse 30 setzt sich aus einem ersten Lagerteil 31 in Form des Gewinderings 31 und dem zweiten Lagerteil in Form der Steckbuchse 32 zusammen.

Die Steckbuchse 32 wird bei der Montage des Zylinders in die Zylinderöffnung eingesetzt, insbesondere bis die Anschlagskante 32a an einer Anschlagsfläche des Zylindergehäuses 10 anschlägt und ein weiteres Eindringen der Lagerbüchse 30 in den Zylinder 10 verhindert. Integraler Bestandteil der Steckbuchse 32 ist die Sensoreinheit 40, die in einen dafür vorgesehenen Hohlraum des Lagerteils 32 eingesetzt ist. Über wenigstens eine Axialbohrung 41 lassen sich etwaige Anschlussleitungen der Sensoreinheit 40 an der Stirnseite des Lagerteils 32 aus dem Zylindergehäuses 10 herausführen. Ferner sieht die Steckbuchse 32 einen zylindrischen Vorsprung 32c vor, auf diesen der Gewindering 31 koaxial aufgebracht werden kann.

Der Gewindering 31 selbst umfasst zumindest ein Außengewinde 31 a, das mit einem komplementären Innengewinde des Zylindergehäuses 10 in Eingriff steht. Durch Eindrehen des Gewinderings 31 wird dieser in axialer Richtung in das Zylindergehäuse 10 hinein bewegt, bis der Gewindering 31 an der Anschlagsfläche 32b der Steckbuchse 32 anschlägt und diesen in Axialrichtung mitnimmt und mit seiner Anschlagskante 32a gegen den Gehäusevorsprung presst. Hierdurch wird eine ausreichende Fixierung der Steckbuchse 32 innerhalb des Zylinders 10 gewährleistet. Durch die zweiteilige Ausführung der Lagerbüchse 30 kann zudem sehr einfach Platz für die Sensoreinheit 40 oder sonstige Komponenten geschaffen werden.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Lagerbüchse 30 ist in der Darstellung gemäß Figur 5 gezeigt. Der Unterschied dieser Lagerbüchse 30‘ besteht darin, dass die Steckbuchse 32‘ zwar ebenfalls eine integrierte Sensoreinheit 40‘ umfasst. Diese ist allerdings mit ihren Anschlussleitungen 41‘ in eine Radialbohrung 50 der Steckbuchse 32‘ eingeschraubt, so dass auch sämtliche Sensorleitungen 41‘ in Radialrichtung aus dem Zylindergehäuse 10 herausgeführt sind.

Die Figuren 6 und 7 zeigen nochmals perspektivische Darstellungen der erfindungsgemäßen Lagerbüchse 30 gemäß der Ausführungsform aus Figur 4. Die obigen Abbildungen zeigen die zerlegte Lagerbüchse mit dem Steckteil 32 als auch dem Gewindering 31. Figur 7 zeigt die zusammengesetzte Lagerbüchse 30.




 
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