Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb, insbesondere für Arbeitsdrücke über 100 bar, mit einer gestuften zentralen Schwenkwelle in einem quergeteilten Gehäuse, das einen Standkolben aufweist, wobei zwischen zwei Wellenstufen in einem kreisringförmigen Zylinderraum, der von den beiden Wellenstufen, dem dazwischen liegenden zentralen Wellenstück und dem Gehäuse gegrenzt wird, ein Hydraulik-Schwenkkolbenlösbar angeordnet und durch ein Axial-Befestigungselement in gewindeloser Zylinderstiftform mit 0- Ringen an den Enden mit der Welle verbunden ist.

[0002] Aus der DE-A Nr. 2321043 ist ein Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb der vorbeschriebenen Art bekannt, der ein einteiliges Axial-Befestigungselement für den Schwenkkolben aufweist. Dieses Axial-Befestigungselement erlaubt dem Schwenkkolben, sich um das Befestigungselement zu drehen, so dass der Druck des Mediums bewirkt, dass sich der Schwenkkolben infolge seines Schwenkens auf der Schwenkwelle abstützt und dadurch die Dichtwirkung erhöht. Das Axial-Befestigungselement ist gegenüber der Schwenkwelle nicht arretiert und erlaubt ebenso wie der Standkolben eine axiale Beweglichkeit. Hierbei dient die axiale Beweglichkeit des Standkolbens ebenso wie die Schwenkbeweglichkeit des Schwenkkolbens einer Erhöhung der Dichtwirkung des Gesamtsystems.

[0003] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgleichen Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb anzugeben, bei dem die Dichtigkeit des Gesamtsystems weiter erhöht wird, die Lebensdauer der einzelnen Elemente steigt und insbesondere plastische Verformungen der Schwenkwelle, des Schwenk- und des Standkolbens mit Sicherheit vermieden werden.

[0004] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Axial-Befestigungselement zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile gewindelose Zylinderstifte sind, die an ihren Enden Axialarretierungselemente zur Sicherung gegen axiales Verschieben in den Bohrungen der Wellenstufen aufweisen und wobei zwischen den Zylinderstiften und ihren Bohrungen in den Wellenstufen ein Untermass besteht, so dass der eine umlaufende Dichtung aufweisende Schwenkkolben gegenüber der Welle radial in vorgegebenen Grenzen beweglich ist.

[0005] Durch diese Ausbildung des Axial-Befestigungselements wird erreicht, dass der Schwenkkolben keine Eigendrehbewegung ausführen kann, sondern nur noch erfindungsgemäss eine radiale Bewegung. Diese erfindungsgemässe radiale Bewegung, die nur zulässig ist, da der Schwenkkolben eine umlaufende elastische Dichtung aufweist, ist für die Lebensdauer des Antriebs und für die Dichtigkeit des Gesamtsystems, wie sich Überraschenderweise gezeigt hat, wesentlich günstiger. Plastische Verformungen der Schwenkwelle, des Schwenk- und des Standkolbens werden mit Sicherheit vermieden. Gleichzeitig ist ein berührungsfreier Bewegungsablauf möglich.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass je ein Spalt beidseitig neben dem Zylinderraum zwischen Gehäuse und den Umfangsflächen der Wellenstufen vorhanden ist, der etwa so gross ist wie das Untermass der Zylinderstifte gegenüber ihren Bohrungen in den Wellenstufen. Auf diese Art und Weise ergibt sich sehr vorteilhaft eine Ausbildung von Dichtspalten beidseitig neben dem Zylinderraum, dessen Grösse ein Fressen des Schwenkkolbens ausschliesst. In der Arbeitsstellung befindet sich der Schwenkkolben in einer mittleren Stellung im Zylinderraum, da sich durch die symmetrische Ausbildung ein hydrodynamisches Gleichgewicht zwischen Innen- und Aussenseite des Schwenkkolbens einstellt.

[0007] I n weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Weite der Spalte zwischen 0,02 und 0,05 mm beträgt und dass die Spalte nach aussen durch eine Kompaktdichtung abgedichtet sind. Überraschenderweise hat sich ergeben, dass eine einfache kostengünstige Kompaktdichtung bei der hohen Bewegungsgewindigkeit des Schwenkkolbens und der Schwenkwelle eine dynamische, automatische Stabilisierung der Schwenkwelle im Gehäuse ergibt. Hierbei wirkt der Spalt neben dem Zylinderraum wie der Spalt zwischen Welle und Lagerschale eines Gleitlagers. Die Kompaktdichtung kann daher relativ unelastisch sein, ohne ihre sehr gut dichtende Wirkung zu verlieren. So ergibt sich ein minimaler Leck- ölanfall, der keine Leckölrückführung notwendig macht.

[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Wellenstufen im Spalt- und Dichtungsbereich gehärtet, insbesondere nitriergehärtet ist. Auf diese Art und Weise wird erreicht, dass im Anfangszustand, wenn die dynamische Zentrierung der Schwenkwelle noch nicht erfolgt ist, kein Fressen bei einer eventuellen Berührung von Welle und Gehäuse möglich ist.

[0009] Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigen und aus denen weitere vorteilhafte Einzelheiten entnehmbar sind.

[0010] Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

in Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch den Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb, und

in Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch den Hydraulic-Schwenkkolbenantrieb.

[0011] In Fig. 1 bezeichnet 1 die abtriebsseitige Gehäusehälfte und 2 die gegenüberliegende Gehäusehälfte, die vorzugsweise über Innensechskantschrauben 3 miteinander verschraubt sind. Zur Abdichtung der Gehäusehälften 1 und 2 dient der O-Ring 4. Im Inneren des Gehäuses 1,2 befindet sich die zentrale Schwenkwelle 5 mit dem Verzahnungsteil 6, über den das Drehmoment auf die Arbeitsmaschine übertragen wird.

[0012] Über die Zylinderstifte 7 in vorgegebenen Grenzen mit der Welle 5 radial beweglich verbunden ist der Schwenkkolben 8, der die Form eines Torusabschnittes aufweist. Die Zylinderstifte 7 weisen erfindungsgemäss ein Untermass gegenüber ihren Bohrungen in der Welle 5 auf und sind an ihren Enden durch die O-Ringe 9 und durch einfache Befestigungsmittel, z.B. eine Körnermarkierung 10, gegen axiales Verschieben gesichert. So ergibt sich eine Befestigung des Schwenkkolbens 8 derart, dass der in radialer Richtung geringfügig in den vorgegebenen Grenzen des Untermasses beweglich ist. Das Schwenkkolben-Wellen-System ist also nicht völlig starr. Dies verbessert vorteilhaft das Betriebsverhalten und insbesondere die Dauerhaltbarkeit des erfindungsgemässen Antriebs wesentlich.

[0013] Zwischen dem Zentralwellenteil 5a mit grossem Durchmesser und den Gehäusehälften 1 und 2 befindet sich auf der Innenseite der Kompaktdichtungen 11 der Dichtungsspalt 12, der zusammen mit den Kompaktdichtungen 11 für eine vollständige Abdichtung des Zylinderraumes 13 gegenüber den Rollenlagern 14 und 15 sorgt. Überraschenderweise ist die durch den Dichtungsspalt 12 und die Kompaktdichtungen erreichte Dichtigkeit so gross, dass für eine Rückführung von Leck- öl nicht gesorgt zu werden braucht. Die Leckölmenge ist so gering, dass sie sich nicht bemerkbar macht.

[0014] Die Rollenlager 14 und 15 sind durch Spannschrauben 16 und 17 mit den Gehäuseteilen 1 und 2 verspannt und als selbstschmierende Lager mit Dauerfettschmierung ausgebildet. Zur Vermeidung des Eintritts von Staub- oder Spritzwasser usw. weist das Gehäuse aussen noch die Lagerdichtung 18 auf.

[0015] Der Standkolben 19 ist mit einem Bolzen 20 in dem Gehäuseteil 1 befestigt, der vorteilhaft eine längsverlaufende Druckausgleichsbohrung aufweist. Über die Bolzenlöcher 21 kann der Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb an eine Arbeitsmaschine oder an einen Ständer angeschraubt werden.

[0016] Fig. 2 zeigt insbesondere die Anordnung der Dichtungen 22 des Standkolbens 8. Es handelt sich um einfache Ringdichtungen, die den Schwenk- bzw. den Standkolben sowohl gegenüber dem Gehäuse als auch gegenüber der zentralen Schwenkwelle abdichten. In die Ecken 23 des Standkolbens 19 bzw. in Anschlagposition auch in die Ecke 24 des Schwenkkolbens 8 mündet die Druckölzu- bzw. -ableitung 25 ein, der auf der anderen Seite des Standkolbens die nur angedeutete Druckölzuleitung entspricht. In die Öffnung 26 wird der Befestigungsbolzen 20 des Standkolbens 19 eingeschraubt.

[0017] Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb ist in seiner Bemessung der Einzelteile für einen Arbeitsdruck von 150 bar und einen Prüfdruck von 180 bar ausgelegt. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann jedoch auch auf grössere oder kleinere Drücke übergegangen werden. In allen Fällen wird durch die Befestigung des Schwenkkolbens 8 auf der Welle 5 über ein Paar von axialen Zylinderstiften 7 eine Befestigung des Schwenkkolbens 8 erreicht, die soweit wie nötig elastisch ist und doch aufgabengemäss ein hohes Drehmoment sicher übertragen kann. Dabei werden die Lebensdauer und die Standfestigkeit des Antriebs erheblich verbessert.

Ansprüche

1. Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb, insbesondere für Arbeitsdrücke über 100 bar, mit einer gestuften zentralen Schwenkwelle (5, 5a) in einem quergeteilten Gehäuse (1, 2), das einen Standkolben (19) aufweist, wobei zwischen zwei Wellenstufen (5a) in einem kreisringförmigen Zylinderraum (13), der von den beiden Wellenstufen (5a), dem dazwischen liegenden zentralen Wellenstück und dem Gehäuse (1, 2) begrenzt wird, ein Hydraulik-Schwenkkolben (8) lösbar angeordnet und durch ein Axial-Befestigungselement (7) in gewindeloser Zylinderstiftform mit 0-Ringen (9) an den Enden mit der Welle (5, 5a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Axial- Befestigungselement zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile gewindelose Zylinderstifte (7) sind, die an ihren Enden Axialarretierungselemente (10) zur Sicherung gegen axiales Verschieben in den Bohrungen der Wellenstufen (5a) aufweisen und wobei zwischen den Zylinderstiften (7) und ihren Bohrungen in den Wellenstufen (5a) ein Untermass besteht, so dass der eine umlaufende Dichtung (22) aufweisende Schwenkkolben (8) gegenüber der Welle (5, 5a) radial in vorgegebenen Grenzen beweglich ist.

2. Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Spalt (12) beidseitig neben dem Zylinderraum (13) zwischen Gehäuse (1, 2) und den Umfangsflächen der Wellenstufen (5a) vorhanden ist, der etwa so gross ist wie das Untermass der Zylinderstifte (7) gegenüber ihren Bohrungen in den Wellenstufen.

3. Hydraulik-Schwenkkolbenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite der Spalte (12) zwischen 0,02 und 0,05 mm beträgt und dass die Spalte (12) nach aussen durch eine Kompaktdichtung (11) abgedichtet sind.

4. Schwenkkolben-Hydraulikantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Wellenstufen (5a) im Spalt- und Dichtungsbereich gehärtet, insbesondere nitriergehärtet ist.

Claims

1. Hydraulic swivel piston drive, especially for working pressures exceeding 100 bar, with a stepped central swivel shaft (5, 5a) in a cross- divided housing (1, 2) that has a stand piston (19), a detachable hydraulic swivel piston (8) being arranged between two shaft steps (5a) in a circular cylinder chamber (13) that is limited by the two shaft steps (5a), the central shaft section in between and the housing (1, 2) and jointed to the shaft (5, 5a) by means of an axial fastener (7) in the form of a cylindrical pin without thread with 0-rings (9) at the ends, characterized in that the axial fastener is of two-part design, the two parts being cylindrical pins without thread (7) provided with axial blocking elements (10) at their ends to prevent axial shifting in the bores of the shaft steps (5a), the cylindrical pins being undersized as against their bores in the shaft steps (5a) so that the swivel piston (8) that is surrounded by a sealing (22) can move radially within the set limits towards the shaft (5, 5a).

2. Hydraulic swivel piston drive according to claim 1, characterized in that there is a gap (12) on both sides of the cylinder chamber (13) between housing (1, 2) and the peripheral areas of the shaft steps (5a) that roughly corresponds to the measure of undersize of the cylindrical pins (7) as against their bores in the shaft steps.

3. Hydraulic swivel piston drive according to claim 2, characterized in that the width of the gap (12) ranges between 0.02 and 0.05 mm and the gap (12) is sealed to the outward by means of a compact packing (11).

4. Hydraulic swivel piston drive according to one of the above claims, characterized in that the surfaces of the shaft steps (5a) are hardened, especially nitrogen-hardened in the gap and sealing area.

Revendications

1. Commande par piston tournant hydraulique, en particulier en vue de pressions de service au-dessus de 100 bar, à arbre central tournant à étages (5, 5a) disposé dans un corps transversalement subdivisé (1, 2) dans lequel se trouve un piston fixe (19); entre les deux étages de l'arbre (5a) dans une chambre cylindrique (13) limitée par les deux étages (5a), la section centrale de l'arbre et le corps (1, 2), un piston tournant hydraulique (8) démontable est disposé et relié, par un élément axial de fixation (7) - une goupille sans filetage avec bagues en 0 (9) -, aux extrémités de l'arbre (5, 5a), caractérisée par l'élément axial de fixation, qui est bipartite, dont les deux parts sont des goupilles sans filetage; à l'extrémité des deux parts se trouvent des dispositifs axiaux d'arrêt (10) empêchant le déplacement axial dans les alésages des étages de l'arbre (5a); entre les deux goupilles cylindriques (7) et leurs alésages dans les étages de l'arbre (5a) existe un écart inférieur, de façon que le piston tournant (8) équipé d'un étoupage tournant (22) soit mobile dans les tolérances prévues.

2. Commande par piston tournant hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par une fente (12) des deux côtés de la chambre cylindrique (13) entre le corps (1, 2) et les deux surfaces des étages de l'arbre (5a); la fente est presque aussi grande que l'écart inférieur des goupilles (7) par rapport à leurs alésages dans les étages de l'arbre.

3. Commande par piston tournant hydraulique suivant la revendication 2, caractérisé par un écart de la fente (12) de 0,02 à 0,05 mm et isolée de l'extérieur par un étoupage compact (11).

4. Commande par piston tournant hydraulique suivant une des revendications susmentionnées, caractérisée par la surface des étages de l'arbre (5a) trempée dans la section de la fente et l'étoupage, en particulier par nitruration.

Zeichnung