DE10119979A1 - Hydraulische Verstellvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine hydraulische Verstellvorrichtung umfaßt einen relativ zu einem Boden axial verstellbaren Kolben. Zwischen dem Boden und dem Kolben ist ein Druckraum ausgebildet, in den über eine Zuführleitung ein Druckmedium einbringbar ist. Dabei ist vorgesehen, daß auf der dem Boden zugewandten Stirnfläche des Kolbens eine Ringnut ausgebildet ist, in der ein umlaufendes Dichtungsteil axial verschieblich aufgenommen ist, und daß das Dichtungsteil mittels zumindest eines Federelementes dichtend gegen den Boden gespannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verstellvorrich­ tung mit einem relativ zu einem Boden axial verstellbaren Kolben, wobei zwischen dem Boden und dem Kolben ein Druck­ raum ausgebildet ist, in den über eine Zuführleitung ein Druckmedium einbringbar ist.

Eine derartige Verstellvorrichtung, die auch als Kolben-Zy­ linder-Einheit bekannt ist, findet in vielen Bereichen der Technik Verwendung, um eine Verstellbewegung auszuführen oder zu initiieren. Üblicherweise umfaßt die Verstellvor­ richtung ein Gehäuse mit einem kreiszylindrischen Quer­ schnitt, in das ein kreiszylindrischer Kolben, der auf sei­ ner Umfangsfläche eine oder mehrere Ringdichtungen trägt, axial verschieblich eingesetzt ist, wodurch in dem Innen­ raum des Gehäuses ein begrenzter Druckraum gebildet ist. In den Druckraum kann über eine Zuführleitung ein hydrauli­ sches Druckmedium, beispielsweise Luft oder Hydrauliköl, eingebracht werden, wodurch der Kolben relativ zu dem Ge­ häuse innerhalb von diesem verschoben werden kann. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt entweder infolge seines Eigengewichts gegebenenfalls unter zusätzlicher Wirkung ei­ ner Rückstellfeder oder es ist auf der dem Druckraum entge­ gengesetzten Seite des Kolbens ein weiterer Druckraum aus­ gebildet, in den ebenfalls das Druckmedium eingebracht wer­ den kann.

Bei den bekannten Verstellvorrichtungen findet die Abdich­ tung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse mittels der Ring­ dichtungen statt, die auf der Umfangsfläche des Kolbens sitzen. Um eine sichere Halterung der Ringdichtungen und eine gute Dichtwirkung zu erreichen, sollte der Kolben ei­ nen kreisförmigen oder zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt besitzen. Auf diese Weise sind die Formgebung des Kolbens und somit seine Einsatzmöglichkeiten stark be­ schränkt oder es ist eine Bearbeitung eines außerhalb des Dichtungsbereichs liegenden Abschnitts des Kolbens notwen­ dig, was jedoch aufwendig und kostenintensiv ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellvor­ richtung der genannten Art zu schaffen, bei der sich eine beliebige Querschnittsform des Kolbens in einfacher Weise verwirklichen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Verstellvorrich­ tung der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der dem Boden zugewandten Stirnfläche des Kolbens eine Ringnut ausgebildet ist, in der ein umlaufendes Dichtungs­ teil axial verschieblich aufgenommen ist, und daß das Dich­ tungsteil dichtend gegen den Boden gespannt ist. Dabei kann die Spannkraft des Dichtungsteils mittels eines Federele­ mentes und/oder mittels des Mediumdrucks in dem Druckraum erzeugt werden.

Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die Abdichtung des Druckraums nicht auf der Umfangsfläche des Kolbens auszubilden, sondern zwischen der Stirnfläche des Kolbens und einem der Stirnfläche gegenüberliegenden Boden vorzusehen. Auf diese Weise ist die Querschnittsform des Kolbens für die Dichtwirkung unerheblich, so daß der Kolben mit einer beliebigen Querschnittsform ausgebildet sein kann. Die Abdichtung wird durch ein umlaufendes Dich­ tungsteil erreicht, das in einer beispielsweise kreisförmig oder in einer anderen geschlossenen Konfiguration umlaufen­ den Ringnut sitzt, die auf der Stirnfläche des Kolbens aus­ gebildet ist. Das Dichtungsteil ist axial verstellbar und wird mittels des zumindest einen Federelementes gegen den Boden gespannt. Darüber hinaus ist das Dichtungsteil gegen­ über der Wandung der Ringnut abgedichtet, so daß auf der radialen Innenseite des Dichtungsteils der Druckraum gebil­ det ist, in den das Druckmedium eingeführt werden kann, um den Kolben relativ zu dem Boden zu verstellen. Während der Verstellung des Kolbens bleibt das Dichtungsteil infolge der Federkraft gegen den Boden gespannt, so daß die Abdich­ tung zuverlässig aufrechterhalten bleibt.

Der Boden kann von einer Grund- oder Stützplatte gebildet sein, in Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auch vor­ gesehen sein, daß der Boden Teil eines becherartigen, zy­ lindrischen Gehäuses ist, in dem der Kolben vorzugsweise spielfrei aufgenommen ist.

Das Dichtungsteil umfaßt vorzugsweise einen eigenstabilen, in seiner Konfiguration an den Verlauf der Ringnut angepaß­ ten ringförmigen Träger, an dem zumindest ein umlaufender Dichtungsring angeordnet ist. Um die Dichtung der Unter­ seite des Dichtungsteils gegenüber dem Boden sicherzustel­ len, sollte ein erster Dichtungsring auf der dem Boden zu­ gewandten Seite des Trägers angeordnet sein. Der erste Dichtungsring wird durch die Kraft des Ringelementes gegen den Boden gedrückt und dichtet den Träger gegenüber dem Bo­ den ab.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Dichtungsring einen radial nach innen, d. h. zur Seite des Druckraums hin öffnenden U-förmigen Quer­ schnitt besitzt. Mit dieser Anordnung ist der Vorteil ver­ bunden, daß der in dem Druckraum wirksame Mediumdruck im Inneren des U-förmigen ersten Dichtungsrings wirksam wird und die Schenkel des U-förmigen Dichtungsring auseinander­ drückt, so daß dadurch die Dichtwirkung erhöht ist.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß in dem ersten Dich­ tungsring ein Versteifungsring angeordnet ist, wodurch die Elastizitätseigenschaften des ersten Dichtungsrings beein­ flußbar und einstellbar sind.

Das Federelement, mittels dessen das Dichtungsteil gegen den Boden gedrückt wird, ist vorzugsweise zwischen dem Dichtungsteil und dem Nutgrund der Ringnut angeordnet. Da­ bei kann das Federelement eine in eine Ausnehmung des Dich­ tungsteils eingesetzte Spiralfeder sein, die durch die Aus­ nehmung stabilisiert und geführt ist. Insbesondere sind über den Umfang des Dichtungsteils mehrere Spiralfedern vorzugsweise gleich verteilt angeordnet, um das Dichtungs­ teil mit über den Umfang annähernd gleichmäßiger Andruck­ kraft gegen den Boden zu spannen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Dichtungsteil nicht unter enger Passung axial ver­ schieblich in der Ringnut sitzt, sondern mit radialem Spiel in diese eingesetzt ist. Dabei ist vorzugsweise ein zweiter Dichtungsring auf der radialen Außenseite des Trägers ange­ ordnet und der Träger kann unter einer radial nach außen gerichteten Vorspannung in der Ringnut sitzen, wodurch er mit dem zweiten Dichtungsring gegen die Wandung der Ringnut gedrückt wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der zweite Dichtungsring einen zum Nutgrund der Ringnut öffnenden U-förmigen Querschnitt besitzt, so daß es möglich ist, den Mediendruck im Druckraum auch im Inneren des zwei­ ten Dichtungsrings wirksam werden zu lassen, wodurch dessen außenseitiger Schenkel gegen die Wandung der Ringnut ge­ drückt wird.

Wenn der Boden als Bestandteil eines den Kolben aufnehmen­ den Gehäuses ausgebildet ist, kann der Kolben unter enger Passung in dem Gehäuse sitzen, wobei vorgesehen sein kann, daß das Gehäuse und der Kolben einen kreisförmigen oder el­ liptischen oder auch vorzugsweise einen polygonförmigen Querschnitt besitzt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine hydrauli­ sche Verstellvorrichtung gemäß der Erfin­ dung in einer eingefahrenen Stellung des Kolbens,

Fig. 2 das Detail II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung in einer ausgefahrenen Stellung des Kolbens,

Fig. 4 das Detail IV in Fig. 3 und

Fig. 5 den Schnitt V-V in Fig. 3.

Eine in den Figuren dargestellte hydraulische Verstellvor­ richtung 10 umfaßt ein becherartiges zylindrisches Gehäuse 11, das auf seiner Unterseite einen Boden 11a und eine seitliche, nach oben vorstehende, umlaufende Seitenwand 11b umfaßt. In das Gehäuse 11 ist ein Kolben 12 unter enger Passung eingesetzt und kann relativ zu dem Gehäuse 11 um ein geringes Maß axial verstellt werden, wobei er während der Verstellbewegung durch die Seitenwand 11b geführt ist.

In dem Kolben 12 ist eine Bohrung ausgebildet, die eine Zu­ führleitung 21 bildet, die auf der unteren, dem Boden 11a des Gehäuses 11 zugewandten Stirnfläche 12a des Kolbens mündet.

In der Stirnfläche 12a des Kolbens 12 ist eine umlaufende Ringnut 14 ausgebildet, in der ein ebenfalls umlaufendes Dichtungsteil 15 sitzt. Das Dichtungsteil 15 ist mit radia­ lem Spiel in der Ringnut 14 aufgenommen und relativ zu die­ ser in Axialrichtung des Kolbens 12 verstellbar. Das Dich­ tungsteil 15 umfaßt einen eigenstabilen Träger 17, der auf seiner unteren, dem Boden 11a des Gehäuses 11 zugewandten Seite einen ersten Dichtungsring 18 trägt, der einen radial nach innen öffnenden, U-förmigen Querschnitt besitzt und in seinem Inneren einen Versteifungsring 19 aufweist.

Auf der dem Boden 11a abgewandten Seite des Trägers 17 sind mehrere Ausnehmungen 20 ausgebildet, in die jeweils eine Spiralfeder 16 eingesetzt ist, die sich mit ihrem oberen Ende am Nutgrund 14a der Ringnut 14 abstützt und dem Träger 17 mit dem ersten Dichtungsring 18 gegen den Boden 11a des Gehäuses 11 spannt.

Auf der Außenseite des Trägers 17 ist ein zweiter umlaufen­ der Dichtungsring 19 angeordnet, der einen zum Nutgrund 14a der Ringnut 14 öffnenden U-förmigen Querschnitt besitzt und an der äußeren Seitenwand der Nut 14 unter Vorspannung an­ liegt.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist der von der Ringnut 14 umgebende bzw. eingefaßte Bereich der Stirnfläche 12a des Kolbens 12 geringfügig zurückgesetzt, so daß zwischen dem Boden 11a des Gehäuses 11 und den Kolben 12 auch im einge­ fahrenen Zustand des Kolbens 11 ein Spalt 22 verbleibt.

In dem eingefahrenen Zustand des Kolbens 12, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, liegt der Kolben 12 mit sei­ nen äußeren Bereichen auf dem Boden 11a des Gehäuses 11 auf. Das Dichtungsteil 15 liegt infolge der Spannung der Spiralfedern 16, die sich in ihrem am weitesten zusammenge­ drückten Zustand finden, mit seinem unterseitigen ersten Dichtungsring 18 in abgedichteter Weise auf dem Boden 11a des Gehäuses 11 auf. Darüber hinaus liegt das Dichtungsteil 15 infolge seiner radial nach außen gerichteten Vorspannung mit dem außenseitigen zweiten Dichtungsring 19 dicht an der äußeren Wandung der Ringnut 14 an. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Höhe des Dichtungsteils 15 geringer als die Tiefe der Ringnut 14, so daß zwischen dem Nutgrund 14a und dem Dich­ tungsteil 15 ein Spalt 23 verbleibt.

Um den Kolben 12 auszufahren, wird ein Druckmedium, bei­ spielsweise Hydrauliköl, durch die Zuführleitung 21 von der Außenseite des Kolbens 12 in einen Druckraum 13 einge­ bracht, der unterseitig von dem Boden 11a des Gehäuses 11, außenseitig von dem Dichtungsteil 15 und oberseitig von dem inneren Bereich der Stirnfläche 12a des Kolbens 12 begrenzt ist. Infolge der Druckerhöhung in dem Druckraum 13 wird der Kolben 12 gemäß Fig. 1 nach oben aus dem Gehäuse 11 in die in Fig. 3 dargestellte ausgefahrene Stellung verschoben. Der Druck des Druckmediums wirkt über den Spalt 22 sowohl innerhalb des U-förmigen ersten Dichtungsring 18, wodurch dessen Schenkel gespreizt und insbesondere sein unterer Schenkel gegen die Oberseite des Bodens 11a des Gehäuses 11 gedrückt werden, als auch über den Spalt 23 im Inneren des zweiten Dichtungsrings 19, wodurch dessen außenseitiger Schenkel gegen die äußere Innenwand der Ringnut 14 gespannt wird. Das Dichtungsteil 15 verbleibt während der gesamten Bewegung des Kolbens 12 aufgrund der Wirkung der Federn 16 verstärkt durch die Wirkung des Mediumdrucks in dem Druck­ raum 22 in Anlage mit dem Boden 11a des Gehäuses 11, so daß sich bei dem Ausfahren des Kolbens 12 eine Vergrößerung des Spaltes 23 einstellt, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Wie Fig. 5 zeigt, besitzen bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel das Gehäuse 11 und der Kolben 12 einen recht­ eckigen Querschnitt, während die Ringnut 14 und somit auch das in ihr angeordnete Dichtungsteil 15 eine kontinuierlich umlaufende Konfiguration mit vier im wesentlichen gerad­ linigen Seitenabschnitten, die über Übergangsbögen mitein­ ander verbunden sind. Da die Dichtung zwischen dem Kolben 12 und dem Gehäuse 11 auf der Stirnseite des Kolbens 12 und nicht auf dessen Umfangsfläche erricht wird, können das Ge­ häuse 11 und der Kolben 12 eine beliebige, jedoch aufeinan­ der angepaßte Querschnittsform besitzen, ohne die Dichtwir­ kung nachteilig zu beeinflussen.

Claims (13)

1. Hydraulische Verstellvorrichtung mit einem relativ zu einem Boden (11a) axial verstellbaren Kolben (12), wo­ bei zwischen dem Boden (11a) und dem Kolben (12) ein Druckraum (13) ausgebildet ist, in den über eine Zu­ führleitung (21) ein Druckmedium einbringbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der dem Boden (11a) zu­ gewandten Stirnfläche (12a) des Kolbens (12) eine Ringnut (14) ausgebildet ist, in der ein umlaufendes Dichtungsteil (15) axial verschieblich aufgenommen ist, und daß das Dichtungsteil (15) dichtend gegen den Boden (11a) gespannt ist.

2. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Boden (11a) Teil eines becherartigen, zylindrischen Gehäuses (11 ist, in dem der Kolben (12) in abgedichteter Weise aufgenommen ist.

3. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (15) einen ringförmigen Träger (17) aufweist, an dem zumin­ dest ein Dichtungsring (18, 19) angeordnet ist.

4. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein erster Dichtungsring (18) auf der dem Boden (11a) zugewandten Seite des Trägers (17) angeordnet ist.

5. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Dichtungsring (18) einen radial nach innen öffnenden U-förmigen Quer­ schnitt besitzt.

6. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Dich­ tungsring (18) ein Versteifungsring (24) angeordnet ist.

7. Hydraulische Verstellvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft des Dichtungsteils (15) mittels eines Fe­ derelementes (15) und/oder mittels des Mediumdrucks in dem Druckraum (22) erzeugbar ist.

8. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) zwi­ schen dem Dichtungsteil (15) und dem Nutgrund (14a) der Ringnut (14) angeordnet ist.

9. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) eine in eine Ausnehmung (20) des Dichtungsteils (50) eingesetzte Spiralfeder ist.

10. Hydraulische Verstellvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich­ tungsteil (15) mit radialem Spiel in der Ringnut (14) sitzt.

11. Hydraulische Verstellvorrichtung nach einem der An­ sprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dichtungsring (19) auf der radialen Außenseite des Trägers (17) angeordnet ist.

12. Hydraulische Verstellvorrichtung nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtungsring (19) einen zum Nutgrund (14) der Ringnut (14) öffnen­ den U-förmigen Querschnitt aufweist.

13. Hydraulische Verstellvorrichtung nach einem der An­ sprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (11) und der Kolben (12) einen polygonförmigen Querschnitt besitzen.