DE19825915A1 - Druckmittelbetätigte Antriebsanordnung - Google Patents

Abstract

Für eine druckmittelbetätigte Antriebsanordnung, insbesondere einen Schwenkantrieb werden Maßnahmen zur zuverlässigen Abdichtung der Druckräume bei einfachem und kostengünstigem Aufbau der Anordnung beschrieben. Insbesondere ist eine Unterteilung der Anordnung in ein Zylindergehäuse und eine Deckelanordnung beschrieben, welche entlang einer Trennfläche zusammenstoßen, die gegen die Schwenkstelle versetzt und parallel zur Schenkachse ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Antriebsanordnung, insbesonde­ re einen Schwenkantrieb.

Bei druckmittelbetätigten Antriebsanordnungen werden Schwenkbewegungen über begrenzte Schwenkwinkel häufig mit Hubzylindern erzeugt, deren Linear­ bewegung über eine Verzahnung oder ein Hebelgestänge in eine Schwenkbe­ wegung eines Bauteils umgesetzt wird. Als Druckmittel können sowohl flüssige als auch gasförmige Medien dienen.

Es sind ferner druckmittelbetätigte Schwenkantriebe bekannt, bei welchen ein Kolben auf einem um eine Schwenkachse drehbaren Formhebel befestigt und in einem zur Drehachse ringabschnittförmig konzentrisch verlaufenden Zylinder geführt ist. Ein wesentliches Problem bei druckmittelbetätigten Antrieben, ins­ besondere bei den bevorzugten doppelt wirkenden Zylindern, ist die Abdich­ tung der Druckräume gegen Leckströme des Druckmittels. Die Schwenkantrie­ be sind für Schwenkbewegungen wegen ihrer kompakten Bauform vorteilhaft, zeigen für die Abdichtung wegen der speziellen Formgebung aber häufig zu­ sätzliche Probleme.

Aus der DE 29 23 736 A1 ist ein pneumatischer Schwenkmotor bekannt, bei welchem ein Kolben in einem ringabschnittförmigen Zylinder geführt und auf einem Formhebel befestigt ist, der um eine Schwenkachse schwenkbar ist. Das Gehäuse des Schwenkmotors besteht im wesentlichen aus zwei Gehäusehälf­ ten, die entlang einer ebenen Trennfläche zusammengefügt sind. Die Ebene der Trennfläche geht durch die Symmetrieebene des ringabschnittförmigen Zylinders, so daß der Zylinder über seine gesamte Länge zwei Stoßfugen auf­ weist. Eine Kontrolle oder Nachbearbeitung der Stoßfugen im Zylinder nach Zusammenfügen der Gehäusehälften ist nicht möglich. Abdichtungsprobleme treten dadurch insbesondere an der bewegten Dichtung des Kolbens gegen die Zylinderwandung auf. Bei dem bekannten Schwenkmotor sind ferner Mittel zur Endlagendämpfung der Kolbenbewegung vorgesehen.

Die EP 0 181 971 B1 zeigt einen druckmittelbetätigten Schwenkantrieb, wel­ cher ein Zylindergehäuse aufweist, welches im wesentlichen eine hohlzylindri­ sche Form hat und an einer ersten Stirnfläche geschlossen, an einer zweiten Stirnfläche offen ist. Das Zylindergehäuse enthält eine ringabschnittförmige stoßfugenfreie Zylinderkammer, welche vorzugsweise in das gegossene Ge­ häuse eingefräst ist. Die Zylinderkammer ist an einem Ende geschlossen und durch eine Bohrung im Gehäuse mit einem Druckmittel beaufschlagbar. Das andere Ende der Zylinderkammer mündet in den hohlzylindrischen Innenraum des Gehäuses und damit indirekt in dessen offene Stirnseite. Durch Verschlie­ ßen der offenen Stirnseite des hohlzylindrischen Gehäuses mit einem Deckel, der entlang einer Trennstelle zum Gehäuse abgedichtet ist, entsteht am offe­ nen Ende der Zylinderkammer ein zweiter abgedichteter Druckraum. Gehäuse und Deckel enthalten jeweils noch abgedichtete Durchführungen für die Schwenkwelle. Der Kolben ist schwimmend auf dem Formhebel gelagert, um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.

In der DE 296 03 706 U1 ist ein Schwenkantrieb beschrieben, bei welchem in ein topfförmig hohlzylindrisches Gehäuse ein ringabschnittsförmiges Rohr als Zylinder eingesetzt und mit einem zugleich zur Befestigung dienenden Ver­ schlußteil an einem Ende bis auf eine Druckmittelzuleitung verschlossen ist.

Das topfförmige Gehäuse ist durch einen Deckel mit Dichtung verschließbar, so daß zwei durch einen im Zylinderrohr geführten Kolben getrennte Druck­ räume entstehen. Zur Kolbenabdichtung gegen die Zylinderlauffläche ist ein Dichtungsring mit axialem und radialem Spiel in eine Ringnut des Kolbens ein­ gelegt.

Es sind ferner Schwenkantriebe in symmetrischer Doppelkolbenanordnung, beispielsweise aus WO 93/25818 oder FR 2253159 bekannt, welche aber we­ gen der geringeren Schwenkwinkel an dieser Stelle nicht weiter behandelt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetätigte An­ triebsanordnung anzugeben, welche mit geringem Herstellungsaufwand eine zuverlässige Druckraumabdichtung gewährleistet.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrie­ ben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung.

Ein erster erfindungsgemäßer Lösungsansatz ist auf eine Antriebsanordnung mit einer möglichst störungsfreien Gestaltung der Zylinderlauffläche und einem zuverlässig abdichtbaren und einfach herzustellenden Gehäuseaufbau gerich­ tet. Zwei weitere Lösungsansätze betreffen primär kolbenseitige Maßnahmen zur zuverlässigen dichten Trennung der Druckräume. Die Maßnahmen sind einzeln, in beliebiger Kombination und vorzugsweise gemeinsam realisiert.

Indem eine Trennfläche zwischen zwei Gehäuseteilen der Antriebsordnung, nämlich einem Zylindergehäuseteil und einer Deckelanordnung, im wesentli­ chen parallel zur Schwenkachse ausgerichtet wird, kann die gesamte Zylin­ derlauflänge in einem der beiden Anordnungsteile, dem Zylindergehäuse un­ tergebracht werden. Die Trennfläche zwischen Zylindergehäuse und Decke­ lanordnung schneidet insbesondere nicht die Zylinderlauffläche. Die Zylinder­ fläche ist aber zur Bearbeitung gut zugänglich. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Anordnung, bei welcher die Trennfläche radial gegen die Schwenkwelle versetzt angeordnet ist und insbesondere die Wellenabdichtungsfläche nicht schneidet.

Die Durchführungsöffnung ist mindestens gleich dem Querschnitt des Kolbens, vorzugsweise geringfügig größer als dieser, so daß der Kolben leicht einsetz­ bar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Durchführungsöff­ nung ferner einen Ausschnitt für die Durchschwenkung des Formhebels. Die Durchführungsöffnung ist in der Trennfläche von einer Endlosdichtung, bei­ spielsweise einem O-Ring umschlossen. Durch die Anordnung der Trennflä­ che, insbesondere deren Ausrichtung im wesentlichen parallel zur Schwen­ kachse der zentrischen Schwenkwelle ist ein bequemer Zugang zu dem Zylin­ derraum des Zylindergehäuses gegeben, was insbesondere für die Ausfor­ mung und/oder Nachbearbeitung und/oder Endbearbeitung der Zylinderlaufflä­ che von Bedeutung ist. Die gegen die Schwenkwelle radial versetzte Anord­ nung der Trennfläche vermeidet eine Gehäusefuge im Bereich der Schwenk­ welle.

Der Zylinder kann in einer ersten Ausführungsform als in eine Aufnahme eines Zylindergehäuses eingesetztes gekrümmtes Rohr ausgeführt sein. Werden nur sehr geringe Abweichungen der Rohrinnenfläche von dem Sollverlauf der Zy­ linderfläche erwartet, können Maßnahmen zur Nachbearbeitung evtl. entfallen. Zur Korrektur von evtl. stärkeren Ausrichtungsfehlern kann eine Nachbearbei­ tung des eingesetzten Rohres in der Art vorgesehen sein, daß die Innenwand­ fläche des eingesetzten Rohres mit einem entlang einer Kreisbahn um die Schwenkachse geführten abtragenden Werkzeug wie beispielsweise einem Spindelfräser bearbeitet und der Innenquerschnitt des Rohres dabei auf das Sollmaß des Zylinders aufgeweitet wird. Die Materialabtragung der Nachbear­ beitung ist von vornherein durch eine stärkere Rohrwandung und einen gerin­ geren lichten Querschnitt des Rohres vor der Nachbearbeitung zu berücksich­ tigen. Durch die Größe und Ausrichtung der Durchführungsöffnung ist ein ein­ facher Zugang mit dem Werkzeug gewährleistet. Das Werkzeug kann dabei beispielsweise auf einem dafür ausgestalteten Formhebel angeordnet und um die Schwenkachse auf einem Kreisbogen geführt sein. Der Antrieb des Werk­ zeuges kann elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch über eine Welle, insbesondere eine Gelenkwelle mit erforderlichenfalls mehreren Gelen­ ken erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zylindergehäuse einstückig, insbesondere als Gußteil ausgeführt und die ringabschnittförmige Zylin­ derfläche ist durch Nachbearbeiten, insbesondere Fräsen entsprechend der bereits beschriebenen Vorgehensweise aus der gegossenen Rohform des Zy­ lindergehäuses mit einem Zylinderabschnitt geringeren Innenquerschnitts her­ gestellt. Die Einstückigkeit des Zylindergehäuses vermeidet Trennfugen an kritischen Stellen. Die verbleibende Gehäusetrennfuge an der Trennfläche zu der Deckelanordnung ist einfach und dauerhaft zuverlässig abdichtbar. Die Einstückigkeit des Zylindergehäuses soll das Vorhandensein von zusätzlichen Bauteilen wie beispielsweise Lagerbuchsen für die Schwenkwelle und dgl. nicht ausschließen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, das Zylindergehäuse ähnlich wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen aus zwei Hälften, welche entlang einer senkrecht zur Schwenkachse gerichteten und die Mittellinie des Zylinders enthaltenden Stoßebene zusammengefügt sind. Dabei bietet die erfindungsgemäße Anordnung mit einer nach dem Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften noch offenen Durchführungsöffnung die Möglich­ keit einer Nachbearbeitung der Zylinderfläche und insbesondere der Stoßfugen in der Zylinderfläche. Vorteilhafterweise kann eine zuverlässige Abdichtung der Stoßfugen durch Vorgabe einer Dichtmasse auf die Stoßflächen im Überschuß vorgenommen werden. Beim Zusammenfügen der Gehäusehälften tritt über­ schüssige Dichtmasse aus den Stoßfugen auch in den Zylinderraum ein, kann wegen der guten Zugänglichkeit dort aber leicht entfernt werden.

Die Nachbearbeitung der Zylinderfläche kann bei den verschiedenen genann­ ten Ausführungsformen beispielsweise auch Bearbeitungsvorgänge wie Schleifen und Polieren umfassen.

Die mehrfach betonte gute Zugänglichkeit des Zylinderraums kann noch ver­ bessert werden, wenn der Zylinderraum nach beiden Seiten in eine Öffnung durch das Zylindergehäuse mündet, wobei die Querschnitte beider Öffnungen vorzugsweise mindestens gleich dem Querschnitt des Zylinderraums oder grö­ ßer sind. Hierdurch kann der evtl. vorzunehmende Nachbearbeitungsvorgang von der dafür besser gelegenen Öffnung oder von beiden Öffnungen her durchgeführt werden. Die beiden Öffnungen sind in der Trennfläche jeweils separat durch einen umgreifenden Dichtring, insbesondere einen O-Ring ein­ fach und zuverlässig abdichtbar. Jede der beiden Dichtungen umschließt als Endlosdichtung je eine der beiden Öffnungen. Insbesondere sind die für die Abdichtung in den Endlagen des Kolbens wichtigen Bereiche der Zylinderflä­ che sehr gut erreichbar.

Die Trennfläche ist vorteilhafterweise eben und bei Vorliegen von zwei Öffnun­ gen in der Trennfläche vorzugsweise einflächig durchgehend. Für die Dichtun­ gen sind dann vorzugsweise in wenigstens einem der beiden Teile der Anord­ nung, Zylindergehäuse und Deckelanordnung, Dichtungsnuten zur Aufnahme und seitlichen Führung der Dichtungen in der Trennfläche vorgesehen. Die Deckelanordnung ist vorzugsweise einstückig ausgeführt.

Die Deckelanordnung weist vorteilhafterweise einen Aufnahmeraum für einen Teil des Formhebels in Verlängerung der Durchführungsöffnung des Zylinder­ gehäuses durch die Trennfläche auf. Der Formhebel ist durch die Durchfüh­ rungsöffnung schwenkbar und taucht in den Aufnahmeraum ein. Der Aufnah­ meraum bildet eine Erweiterung des einen Druckraums des Zylindergehäuses. Um das Volumen des Druckraums und damit die erforderliche Menge des Druckmittels möglichst gering zu halten, kann die Form des Aufnahmeraums an die Form des Formhebels angepaßt sein und diesen insbesondere in dessen Endposition mit maximalem Eintauchen in den Aufnahmeraum mit geringem Abstand umschließen. Eine Verringerung des Druckraumvolumens kann auch durch Einfügen von Füllelementen in den Druckraum im Zylindergehäuse erfol­ gen.

Die evtl. vorhandene zweite Öffnung kann ohne Ausbildung eines Kammervo­ lumens in der Deckelanordnung abgeschlossen werden und die Deckelanord­ nung an der Position einer solchen zweiten Öffnung kann insbesondere eben ausgeführt sein.

Die Lageranordnung für die Schwenkwelle ist vorzugsweise in dem Zylinderge­ häuse der Antriebsanordnung untergebracht. Die Lageranordnung kann dann bei der Herstellung des Zylinders beispielsweise mit einem der beschriebenen Nachbearbeitungsverfahren als Lager für eine schwenkbare Werkzeuganord­ nung dienen, so daß die Schwenkachse für die Werkzeuganordnung und die Schwenkachse für den im Betrieb am Formhebel befestigten Kolben identisch sind und Abweichungen der Zylinderwandung vom Sollverlauf minimiert werden können.

Die Druckmittelzufuhr erfolgt für den oder die durch die Deckelanordnung ab­ geschlossenen Druckräume vorzugsweise durch die Deckelanordnung. Auch Endanschlagselemente, welche mit vorzugsweise radial bezüglich der Schwenkachse ausgerichteten Anschlagflächen an Formhebel und/oder Kol­ ben korrespondieren, sind vorteilhafterweise in der Deckelanordnung angeord­ net. Die Anschlagelement sind vorzugsweise in tangentialer Richtung einstell­ bar. Die Anordnung der Anschlagelemente und Druckmittelzufuhrleitungen in der Deckenanordnung ermöglicht eine größtmögliche Gestaltungsfreiheit des Zylindergehäuses zur Optimierung hinsichtlich der Ausbildung des Zylinders und der Führung des Kolbens. Zusätzlich oder alternativ zu den Endan­ schlagselementen können auch an sich bekannte Mittel zur Endlagendämp­ fung, beispielsweise Dämpfungszylinder vorgesehen sein.

Zur zuverlässigen Übertragung der Kolbenverschiebung in eine Schwenkbe­ wegung der Schwenkwelle ist der Formhebel drehfest, insbesondere form­ schlüssig auf der Schwenkwelle befestigt. Die Schwenkwelle zeigt hierzu an dem für die Befestigung des Formhebels vorgesehenen axialen Abschnitt vor­ teilhafterweise einen mehrkantigen Abschnitt, dem ein mehrkantiger Ausschnitt in einem die Schwenkwelle umgreifenden Befestigungsring des Formhebels entsprechend gegengeformt ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Befesti­ gungsring an einer Stelle, insbesondere dem von der Welle wegführenden Arm des Formhebels abgewandten Abschnitt geschlitzt und der Schlitz durch eine Schraube als Klemmittel überbrückt, so daß der Formhebel durch Anziehen der Schraube formschlüssig und spielfrei auf der Welle befestigt werden kann.

Die Schwenkwelle kann als gemeinsame Welle vom Zylindergehäuse zu einem antreibenden Element durchgehend ausgebildet sein, so daß eine Kupplungs­ stelle zur Kraftübertragung entfällt. Vorteilhafterweise sind sowohl der Formhe­ bel als auch das anzutreibende Element spielfrei formschlüssig mit der ge­ meinsamen Welle verbunden.

Es ist an sich bekannt, daß Abdichtungsproblemen des Kolbens gegen die Zy­ linderlauffläche aufgrund von Abweichungen des Verlaufs der Zylinderlaufflä­ che von einem exakten, zur Schwenkachse koaxialen Ringabschnitt und/oder durch eine elastische Deformation des Formhebels bei den hohen auftretenden Kräften dadurch begegnet werden kann, daß der Kolben schwimmend auf dem Formhebel angeordnet ist, in der Art, daß er senkrecht zur Arbeitsrichtung in einer im wesentlichen radial bezüglich der Schwenkachse verlaufenden Ebene verschiebbar auf dem Formhebel gelagert ist.

Eine vorteilhafte Möglichkeit für eine solche schwimmende Lagerung des Kol­ bens auf dem Formhebel ist dadurch gegeben, daß in einem der dann nicht starr verbundenen Bauteile Formhebel und Kolben eine vorzugsweise lineare hinterschnittene Nut und in dem anderen Bauteil ein entsprechend gegenge­ formter seitlich fortgesetzter Steg vorgesehen sind, wobei Nut und Steg senk­ recht zur Längsrichtung der Nut und senkrecht zur Arbeitsrichtung des Kolbens begrenzt gegeneinander bewegbar sind. Nut und Steg weisen beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt mit seitlichem Spiel auf. Um ein Verkippen des Kolbens gegen die Arbeitsrichtung zu verhindern und eine senkrechte Aus­ richtung der Dichtungselemente der Kolbendichtung zu gewährleisten, sind Nut und Steg in Arbeitsrichtung nahezu spielfrei und weisen unabhängig von einer speziellen Querschnittform gegenseitige Anlageflächen auf, die im wesentli­ chen senkrecht zu Arbeitsrichtung und damit radial bezüglich der Schwenkach­ se ausgerichtet sind. Die beschriebene Art der schwimmenden Lagerung des Kolbens auf einem kraftübertragenden Hebel ist nicht auf Schwenkabtriebe mit einem in einem ringabschnittförmigen Zylinder geführtem Kolben beschränkt, sondern allgemein in druckmittelbetriebenen Antrieben mit kraftübertragenden Hebeln an der Verbindungsstelle zum Kolben anwendbar.

Gleichfalls unabhängig von der speziellen ringabschnittförmigen Form der Zy­ linderlauffläche ist die Abdichtung des Kolbens gegen die Zylinderlauffläche zur Trennung der Druckräume bei von beiden Seiten mit Druck beaufschlagba­ rem Kolben. Es ist bekannt, daß eine besonders gute Abdichtung erzielt wird mit einer Dichtringanordnung, bei welcher der Dichtring, insbesondere ein O-Ring, an der Zylinderlauffläche mit leichter Vorspannung anliegt und in einer Ringnut des Kolbens mit Bewegungsfreiheit in Arbeitsrichtung des Kolbens ge­ halten ist und nicht am Nutengrund anliegt, sondern von diesem beabstandet ist. Durch den Überdruck in einem Druckraum gegen den anderen Druckraum wird der Dichtring gegen die Flanke der Ringnut und die Zylinderlauffläche ge­ preßt und führt zu einer dichten Trennung der beiden Druckräume. Eine solche beispielsweise aus der DE 296 03 706 U bekannte Führung des Dichtrings in einer Ringnut des Kolbens zeigt aber auch eine Zwischenposition des Dich­ trings, bei welcher über die Ringnut ein starker Leckstrom des Druckmittels, insbesondere beim Umschalten der Arbeitsrichtung fließen kann.

Es zeigt sich, daß die positiven Abdichtungseigenschaften des in Arbeitsrich­ tung verschiebbar in der Ringnut gehaltenen, an der Zylinderlauffläche anlie­ genden Dichtrings erhalten und gleichzeitig Leckströme zuverlässig vermieden werden durch eine Anordnung, bei welcher zusätzlich zu dem an der Zylinder­ lauffläche anliegenden ersten Dichtring ein zweiter Dichtring vorgesehen ist, welcher unter elastischer Verspannung zwischen dem ersten Dichtring und dem Grund der Ringnut des Kolbens liegt. Die lückenlose Folge von Zylinder­ lauffläche, erstem Dichtring, zweitem Dichtring und Nutengrund gewährleisten in jeder Position des ersten Dichtrings eine dichte Trennung der beiden Druck­ räume, bei einer Umschaltung der Arbeitsrichtung einen schnellen und leck­ stromfreien Positionswechsel des ersten Dichtrings und auch bei hohen Ar­ beitsdruckdifferenzen zwischen den Druckräumen eine dichte Trennung.

Der erste Dichtring weist vorteilhafterweise einen zumindest annähernd kreis­ runden Schnurquerschnitt auf und ist mit geringem Spiel in Arbeitsrichtung des Kolbens gehalten. Der Schnurquerschnitt des zweiten Dichtrings kann vorteil­ hafterweise zum ersten Dichtring hin gewölbt sein und der zweite Dichtring ist bevorzugt in Arbeitsrichtung des Kolbens nicht verschiebbar gehalten. Die doppelte elastische Verformung von beiden Ringen kann eine Verbesserung des dichten Anliegens des äußeren Dichtrings an der Zylinderfläche bewirken. Vorzugsweise sind beide Dichtringe als O-Ringe ausgeführt, wobei sich als günstig erweist wenn die Ringnut des Kolbens einen zur Kolbenmitte hin ab­ nehmenden Querschnitt aufweist und der zweite Dichtring einen geringeren Schnurdurchmesser hat als der erste Dichtring. Der abnehmende Querschnitt der Ringnut stabilisiert die Kolbenwandung.

Die Unterteilung der Anordnung in ein Zylindergehäuse und eine Deckelanord­ nung mit einer gegen die Schwenkwelle versetzten und im wesentlichen paral­ lel zur Schwenkachse ausgerichteten Trennfläche, die schwimmende Lagerung des Kolbens und die Kolbenabdichtung durch die Doppelringanordnung sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination, bevorzugt aber gemeinsam zur Verbesserung der Abdichtung eines druckmittelbetriebenen Antriebs, ins­ besondere eines Schwenkantriebs eingesetzt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Da­ bei zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer aufgeschnittenen Antriebsanordnung,

Fig. 2 eine Ansicht einer geschlossenen Antriebsanordnung in Richtung der Schwenkachse,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 in einer die Schwenkachse enthaltenden Schnittebene,

Fig. 4 eine Ansicht auf die Deckelanordnung in der Trennfläche,

Fig. 5 ein Schnittbild durch die Anordnung mit einer senkrecht zur Schwenkachse verlaufenden Schnittebene,

Fig. 6 ein Schnittbild durch den Kolben.

In der Skizze nach Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für Schwenkbewegungen mit aufgeschnittenem Gehäuse und eingesetztem Kol­ ben und Formhebel dargestellt. Das Gehäuse besteht aus einem Zylinderge­ häuse 1 und einer Deckelanordnung 2, welche entlang einer ebenen Trennflä­ che TF zusammengesetzt sind. Die Trennfläche TF ist von einer Schwenkwelle 5 radial bezüglich der Schwenkachse beabstandet und parallel zur Schwenk­ achse der Schwenkwelle 5 ausgerichtet. Ein gekrümmter Formhebel 3 trägt an einem Ende einen Kolben 4, welcher gegen die Zylinderlaufbahn in dem Zylin­ dergehäuse 1 abgedichtet und in dem ringabschnittförmigen Zylinder geführt ist. Der Formhebel 3 ist über einen Befestigungsring 6 auf der Schwenkwelle 5 drehfest befestigt. Der Formhebel ist vorzugsweise mit dem Befestigungsring einstückig ausgeführt. Die Schwenkwelle wird dann bei eingesetztem Formhe­ bel durch die Aussparung im Befestigungsring gesteckt. Der Schwenkhebel 3 mit Kolben 4 ist in einer von zwei extremen Schwenkpositionen eingezeichnet und schlägt dabei mit der Kolbenfläche als Anschlagsfläche gegen ein in der Deckelanordnung 2 einstellbar angeordnetes Anschlagelement 71 an. Kolben 4 und Formhebel 3 sind in der Ansicht nach Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der eingezeichneten Extremposition mit der Schwenkwelle 5 um die in Längsrichtung der Schwenkwelle verlaufende Schwenkachse verschwenkbar, wobei ein Teil des Formhebels 3 durch eine Öffnung des Zylindergehäuses 1 in der Trennfläche TF in einen Aufnahmeraum AK der Deckelanordnung 2 ein­ taucht. Die Schwenkbewegung wird durch ein weiteres Anschlagelement 72 in der Deckelanordnung in einer zweiten Extremposition von Formhebel und Kol­ ben begrenzt, wobei eine Anschlagfläche an einem Fortsatz 31 des Formhe­ bels gegen das weitere Anschlagelement 72 schlägt. Der in dem ringab­ schnittförmigen Zylinder geführte Kolben ist gegen den Zylinder abgedichtet und trennt dadurch zwei Druckmittelräume R1, R2 mit je nach Position des Kol­ bens variierendem Rauminhalt. Die Verschiebung des Kolbens erfolgt durch Zuführung eines Druckmittels alternativ in einen der beiden Druckräume R1, R2 über Zuleitungen 10, von welchen die Zuleitungen zu dem Druckraum R2 in der Deckelanordnung sichtbar ist.

In Fig. 2 ist eine geschlossene vollständige Anordnung in einer Ansicht in Richtung der Schwenkachse der Schwenkwelle 5 skizziert. Verdeckte Konturen sind durch unterbrochene Linien eingezeichnet. Eine entsprechende Darstel­ lung mit aufgeschnittenem Gehäuse zeigt die Fig. 5. Aus den beiden Darstel­ lungen wird die ringabschnittsförmige Gestaltung des Zylinders mit inneren Zy­ linderwänden ZW anschaulich deutlich. In Fig. 5 ist eine Extremposition des Drehantriebs mit Anschlag des Kolbens am Anschlagelement 71 mit durchge­ zogener Linie und eine zweite Extremposition des Antriebs mit Anschlags des Fortsatzes 31 an dem zweiten Anschlagelement 72 mit unterbrochener Linie eingezeichnet. Der Schwenkwinkel SW zwischen den beiden Extrempositionen kann bei einer erfindungsgemäß aufgebauten Anordnung mehr als 135° betra­ gen. Die Anschlagelemente 71, 72 sind vorteilhafterweise als Schrauben oder dgl. in Gewindebohrungen der Deckelanordnung eingeschraubt, durch Konter­ muttern 73 festgelegt und durch Dichtringe 74 abgedichtet (Fig. 6).

Das Zylindergehäuse 1 zeigt für den Druckraum R1 eine Öffnung O1 in der ebenen Trennfläche TF, welche ungefähr die Größe des Durchmessers des Zylinders aufweist und durch welche ein einfacher Zugang zu dem Zylinder­ raum im Zylindergehäuse möglich ist, beispielsweise zur Herstellung und/oder Nachbearbeitung der durch die Zylinderwandung gegebenen Zylinderlaufflä­ che. Insbesondere kann durch die weite Öffnung O1 des Zylindergehäuses ein Werkzeug zur Herstellung und/oder Nachbearbeitung der Zylinderlauffläche ZW eingeführt werden. Ferner werden Kolben, Formhebel und Befestigungs­ ring zur Montage durch die Öffnung in der Trennfläche geführt.

Der zweite Druckraum R2 mündet in eine Durchgangsöffnung O2 des Zylinder­ gehäuses 1 in der Trennfläche TF. Durch diese Durchgangsöffnung ragt in der mit durchbrochener Linie eingezeichneten Extremposition des Antriebs der Formhebel 3 hindurch in den Aufnahmeraum AK der Deckelanordnung 2 hin­ ein. Der Aufnahmeraum AK der Deckelanordnung 2 ist in seinen Konturen der Form des Formhebels 3 so angepaßt, daß er in der in Fig. 5 mit durchbroche­ ner Linie eingezeichneten Extremposition des Formhebels diesen mit geringem Abstand umschließt. Der Befestigungsring 6 des Formhebels ragt gleichfalls teilweise durch die Durchführungsöffnung O2 in den Aufnahmeraum AK hin­ durch. Sowohl das Zylindergehäuse 1 als auch die Deckelanordnung 2 sind einstückig, beispielsweise als Gußteile ausgeführt. Die aneinanderstoßenden ebenen Flächen von Zylindergehäuse 1 und Deckelanordnung 2 sind beson­ ders einfach und mit hoher Präzision herzustellen und deshalb fertigungstech­ nisch besonders vorteilhaft. In der Deckelanordnung 2 sind wie aus der Auf­ sicht auf die Deckelanordnung durch die Trennfläche TF nach Fig. 4 ersichtlich zwei Dichtungsnuten N1 und N2 eingebracht, in welche Endlosdichtungen D1 bzw. D2 eingelegt sind, welche jeweils eine der beiden Öffnungen O1 bzw. O2 vollständig umschließen und zuverlässig abdichten. Die Gegenfläche des Zy­ lindergehäuses 1 ist dabei eben ausgeführt und weist keine Nuten auf. Alter­ nativ können die Nuten auch in dem Zylindergehäuse 1 vorgesehen sein. In Fig. 4 sind mit unterbrochener Linie die Verläufe der Öffnungen O1 bzw. O2 eingezeichnet. Die zur Durchführungsöffnung O2 des Zylindergehäuses korre­ spondierende und weiterführende Öffnung des Aufnahmeraums AK der Deckelanordnung in der Trennfläche ist in Fig. 4 mit O22 bezeichnet und in durch­ gezogener Linie eingetragen. Der Querschnitt dieser Gegenöffnung O22 ist auf den Querschnitt des Formhebels 3 abgestimmt. Die Durchführungsöffnung O2 kann demgegenüber größer ausgeführt sein, wenn, wie bei der skizzierten Geometrie im Sinne eines großen Schwenkwinkels erforderlich, der Kolben durch diese Durchgangsöffnung eingeführt wird, und so groß gewählt werden, daß eine solche Einführung des Kolbens durch diese Durchführungsöffnung möglich ist. Ferner kann auch diese Durchführungsöffnung als Zugangsöffnung zur Herstellung und/oder Nachbearbeitung der Zylinderfläche, insbesondere auch zur Einführung eines geschwenkten Werkzeugs dienen. Zur Veringerung des Volumens des Druckraums R2 können nach Einführen des Formhebels mit Kolben Füllelemente eingesetzt werden, welche die Bahn des Formhebels um­ geben und bis zum Eingang des Zylinders reichen können. Durch solche Fül­ lelemente kann die Menge des Druckmittels zur Ausfüllung des Druckraums verringert werden.

Die beiden Gehäuseteile Zylindergehäuse 1 und Deckelanordnung 2 sind durch Befestigungselemente B fest miteinander verbunden. In einer Ausfüh­ rungsform, in welcher das Zylindergehäuse 1 aus zwei Halbschalen zusam­ mengesetzt ist, sind zusätzlich Befestigungselement in Richtung senkrecht zu den Zeichenebenen der Fig. 1 und 5 zur Verbindung der beiden Halbschalen vorzusehen.

Der Befestigungsring 6, in welchem der Formhebel 3 im Bereich der Schwenk­ welle 5 endet, weist eine Vierkant-Aussparung 61 auf, welche formschlüssig über die in diesem Bereich mit vierkantigem Querschnitt 51 ausgeführte Schwenkwelle greift. Der Befestigungsring 6 ist an der dem wegführenden Teil des Formhebels abgewandten Seite mit einem Schlitz 62 versehen. Eine Klemmschraube 63 überbrückt diesen Schlitz und ermöglicht durch Zusam­ menziehen der beiden Arme des Befestigungsrings 6 eine durch Klemmen spielfreie formschlüssige Verbindung des Formhebels mit der Schwenkwelle.

Fig. 3 zeigt ein Schnittbild der Anordnung in der in Fig. 2 mit A-A eingetrage­ nen Schnittebene. Neben dem bereits beschriebenen Aufbau mit Befestigung der Deckelanordnung 2 auf dem Zylindergehäuse 1 entlang der Trennfläche TF mittels Befestigungselementen B und Abdichtung der Öffnung E1 über die Ringdichtung D1 zeigt die Skizze nach Fig. 3 eine vorteilhafte Ausführung der Schwenkwelle 5, welche in dem skizzierten Beispiel als gemeinsame Welle für den Schwenkantrieb und ein anzutreibendes Element ausgeführt ist, wobei das anzutreibende Element beispielsweise wiederum auf einem axialen Abschnitt mit Vierkantquerschnitt 54 formschlüssig aufgespannt werden kann. Die Schwenkwelle ist im Zylindergehäuse in Lagerbuchsen 53 gelagert und über Wellendichtungen DW ist der Druckraum R2, welcher auch den Befestigungs­ ring 6 und den Abschnitt 51 der Schwenkwelle zur Befestigung des Befesti­ gungsrings umfaßt, nach außen abgedichtet. Die Wellendichtungen DW kön­ nen in an sich bekannter Weise als O-Ringdichtungen ausgeführt sein. Der zu dem anzutreibenden Element verlängerte Wellenabschnitt 52 ist im skizzierten Beispiel in Kugellageranordnungen K gelagert. Der Durchmesser der Welle nimmt vorteilhafterweise von dem freien Ende, in der Skizze rechts im Verlauf durch die Antriebsanordnung stufenweise zu.

In Fig. 6 sind in vergrößertem Maßstab vorteilhafte Maßnahmen zur Kolbenab­ dichtung im Zylinder veranschaulicht. Die Skizze der Fig. 6 entspricht einem Schnitt entlang der Schnittebene C-C nach Fig. 5. Der Kolben 4 ist im Durch­ messer geringfügig kleiner als der Querschnitt der Zylinderlauffläche ZW, so daß in an sich bekannter Weise ein schmaler Spalt zwischen Kolben und Zy­ linderwand bleibt. Zur Abdichtung dieses Spalts sind in einer umlaufenden Kol­ bennut KN ein erster Dichtring 8 und eine zweiter Dichtring 9 eingesetzt. Dabei liegt der erste Dichtring 8 an der Zylinderlauffläche ZW, der zweite Dichtring 9 am Nutengrund der Kolbennut KN und beide Dichtringe aneinander an. Die Kolbennut KN zeigt einen gestuften Querschnitt, wobei der zweite Dichtring 9 ohne Spiel in Richtung der bidirektionalen Arbeitsrichtung AR des Kolbens in der Kolbennut gehalten ist, wogegen der äußere Dichtring 8 in dieser Arbeits­ richtung ein geringes Maß an Bewegungsfreiheit zwischen zwei Endpositionen, in welchen der Dichtring 8 an seitlichen Flanken der gestuften Nut KN anliegt, besitzt. In der skizzierten Position des Kolbens ist die Anordnung im Druckraum R2 mit Druck beaufschlagt und das Druckmittel drückt den äußeren Ring 8 ge­ gen die in der Skizze oben liegende radiale Nutenflanke und gegen die Zylin­ derlauffläche ZW. Bei Umschalten der Arbeitsrichtung durch Zuführung von Druckmittel in den Druckraum R1 wird der Dichtring 8 in der Kolbennut KN in Richtung des Druckraums R2 verlagert und liegt dann an der in der Skizze un­ teren Nutenflanke an.

Als weitere Maßnahme zur Verbesserung der Kolbenabdichtung gegen die Zy­ linderlauffläche ZW ist eine schwimmende Lagerung des Kolbens auf dem En­ de des Formhebels 3 vorgesehen, wozu in den Kolben 4 eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Längsnut 14 mit T-förmigem Querschnitt einge­ bracht ist und das Ende des Formhebels 3 als T-förmiger Steg ausgeführt ist. Die Bemessung des Stegs 13 quer zur Längsrichtung von Nut und Steg ist ge­ ringfügig kleiner als das Innenmaß der Nut 4, so daß neben der Verschiebbar­ keit des Kolbens gegen den Formhebel in Längsrichtung von Nut und Steg auch eine begrenzte Relativbewegung quer zu dieser Längsrichtung möglich ist und in der Zeichenebene der Fig. 6 senkrecht zur Arbeitsrichtung AR des Kolbens zwischen Steg und Nut ein Spalt L verbleibt. In Richtung der Arbeits­ richtung AR zeigen Nut 14 und Steg 13 kein oder nur ein geringes Spiel. Die Anlageflächen von Nut 14 und Steg 13 in beiden Richtungen der Kolbenbewe­ gungen liegen in senkrecht zur Arbeitsrichtung AR verlaufenden Anlageebe­ nen, so daß unter Einwirkung des Arbeitsdrucks eine Ausrichtung der Kolbe­ nebene bzw. der Ebene der Kolbendichtung senkrecht zur Arbeitsrichtung ge­ währleistet und ein Verkippen des Kolbens ausgeschlossen ist. Die Anordnung von Nut 14 und Steg 13 ermöglicht auch eine einfache Montage des Kolbens auf dem Formhebel durch Aufschieben und ein vereinfachtes Einführen des Kolbens in den Zylinder des Zylindergehäuses beim Zusammenbau der Anord­ nung.

Die Erfindung ist nicht auf die im Detail beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Wei­ se abwandelbar. Insbesondere ist die Trennfläche TF nicht notwendigerweise eben. Auch bei nicht ebener Trennfläche ist aber die Ausrichtung der Fläche oder eine mittlere Ausrichtung der Fläche im wesentlichen parallel zur Schwenkachse. Eine ebene Ausführung der Trennfläche ist in der Herstellung einfacher und daher bevorzugt. Eine nicht ebene Trennfläche kann u. U. geo­ metrische Randbedingungen besser berücksichtigen. Ferner kann die Trenn­ fläche TF in zwei Teilflächen unterteilt sein, welche jeweils eine der Öffnungen des Zylindergehäuses in der Trennfläche enthalten. Die Deckelanordnung kann auch zweiteilig ausgeführt sein, indem zum Verschließen der beiden Öff­ nungen getrennte Teile der Deckelanordnung vorgesehen sind.

Claims (24)

1. Druckmittelbetätigte Antriebsanordnung für Schwenkbewegungen mit einem ringabschnittförmigen Zylinder in einem Zylindergehäuse, einem in dem Zy­ linder verschiebbar geführten und mittels einer Kolbenringdichtung zwei Druckräume trennenden Kolben, wobei einer der Druckräume in eine Durchführungsöffnung des Zylindergehäuses mündet, durch welche der Kol­ ben in das Zylindergehäuse einführbar ist und die durch eine Deckelanord­ nung verschließbar und durch eine Deckeldichtung entlang einer Trennflä­ che zwischen Zylindergehäuse und Deckelanordnung abdichtbar ist, sowie mit einem Formhebel zur Übertragung der Kolbenverschiebung auf eine zentrische Schwenkschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Deckeldichtung aufgespannte Trennfläche im wesentlichen parallel zur Schwenkachse der Schwenkwelle ausgerichtet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche versetzt zur Schwenkwelle angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelanordnung einen Aufnahmeraum für einen Teil des Formhebels aufweist und der Formhebel durch die Durchführungsöffnung in den Aufnahmeraum schwenkbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum durch eine zweite Öffnung durch das Zylinderge­ häuse offen ist, welche durch die Deckelanordnung verschließbar und durch eine separate Dichtung in der Trennfläche abgedichtet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderge­ häuse eine durchgehende Fläche als beide Öffnungen umfassende Trenn­ fläche mit getrennten Dichtungen für jeweils eine der beiden Öffnungen auf­ weist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche als ebene Fläche ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder einstückig ausgeführt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse einstückig ausgeführt ist und der Zylinder in dem Zylindergehäuse ausgeformt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelanordnung einstückig ausgeführt ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzufuhr über Zuleitungen in der Deckelanordnung erfolgt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ra­ diale Anschlagflächen an Kolben und/oder Formhebel und korrespondieren­ de, vorzugsweise in tangentialer Richtung einstellbare Anschlagelemente.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschla­ gelemente in der Deckelanordnung angeordnet sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Ein­ richtungen zur Endlagendämpfung der Kolbenbewegung.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwelle und eine diese umgreifende korrespondierende Aus­ sparung des Formhebels einen mehrkantigen Querschnitt aufweisen und spielfrei verbunden sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhe­ bel an der Aussparung geschlitzt und klemmend auf der Welle befestigt ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine gemeinsame durchgehende Welle für die Befestigung des Formhebels und eines anzutreibenden Bauteils.

17. Druckmittelbetätigte Antriebsanordnung mit einem in einem Zylinder ver­ schiebbaren und durch einen in einer umlaufenden Kolbennut gehaltenen, an der Zylinderwand anliegenden ersten elastischen Dichtring, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten elastischen Dichtring, der unter radialer Verspannung zwischen dem ersten elastischen Dichtring und dem radialen Grund der Kolbennut ange­ ordnet ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtring innerhalb der Kolbennut in Bewegungsrichtung des Kolbens zwi­ schen zwei Extrempositionen verschiebbar ist und dabei in allen Positionen eine Abdichtung durch die beiden Dichtringe gegeben ist.

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtring einen zumindest annähernd kreisrunden Schnurquerschnitt aufweist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring einen zum ersten Dichtring hin gewölbten Schnur­ querschnitt aufweist.

21. Druckmittelbetätigte Antriebsanordnung mit einem in einem Zylinder in ei­ ner Arbeitsrichtung verschiebbaren und gegen die Zylinderwand abgedich­ teten Kolben, der auf einem Hebel so angeordnet ist, daß sich eine be­ grenzte Bewegungsfähigkeit des Kolbens gegen den Hebel quer zur Arbeits­ richtung ergibt, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Hebel und Kolben über eine lineare hinterschnittene Nut und einem in dieser geführten gegen­ geformten Steg erfolgt, wobei Steg und Nut senkrecht zur Längsrichtung der Nut begrenzt gegeneinander bewegbar sind.

22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Nut und Steg T-förmig ausgeführt sind.

23. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch senkrecht zur Arbeitsrichtung ausgerichtete Anlageebenen von Nut und Steg.

24. Anordnung nach zwei oder mehr Ansprüchen aus wenigstens zwei der drei Gruppen von Ansprüchen 1 bis 16, Ansprüchen 17 bis 20 und Ansprüchen 21 bis 23.