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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluiddruckvorrichtung eines Fluiddruckzylinders oder eines Fluidwechselventils oder dergleichen und insbesondere eine Fluiddruckvorrichtung, bei der eine verbesserte Dichtung (Packung) an einem Partitionierungselement mit einem Kolben oder einer Spule oder dergleichen, das sich im Inneren einer in einem Gehäuse ausgebildeten Gleitöffnung bewegt, angebracht ist.
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WO 2010 / 018 640 A1 zeigt eine Kolbendichtung mit einem im Wesentlichen zylindrischen Dichtungshauptkörper, der in einer ringförmigen Dichtungsnut angeordnet ist, welche in ein einer äußeren Umfangsfläche eines Kolbens ausgebildet ist. An einer Außenfläche des Dichtungshauptkörpers ist ein ringförmiger Wulst ausgebildet. Die Kolbendichtung umfasst ferner einen ersten Führungsring und einen zweiten Führungsring, die zwischen den beiden Enden des Dichtungshauptkörpers in einer axialen Richtung und zugehörigen Seitenwänden der Dichtungsnut angeordnet sind.
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Aus
DE 74 17 490 U und
DE 27 00 831 A1 sind weitere Dichtungsanordnungen bekannt, bei denen an einem Außenumfang eines Kolbens angebracht sind und ein ringförmiges elastisches Dichtelement und Stützringe umfassen.
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Ein Fluiddruckzylinder umfasst im Allgemeinen einen Kolben, der sich in einer axialen Richtung entlang des Inneren einer in einem Gehäuse ausgebildeten Gleitöffnung verschiebt. Eine Dichtung (O-Ring) aus einem elastischen Gummimaterial ist an dem Außenumfang des Kolbens angebracht, so dass durch die Dichtung eine Abdichtung zwischen dem Innenumfang der Gleitöffnung und dem Außenumfang des Kolbens bewirkt wird (vgl. bspw. die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 09-072310 A oder die japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2003-120602 A ).
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Außerdem ist bei diesem Stand der Technik zusammen mit der Dichtung ein Verschleißring an dem Kolben vorgesehen, wobei der Verschleißring aus einem Material (bspw. einem Kunstharz) hergestellt ist, das eine größere Härte aufweist als die Dichtung und das bessere Gleiteigenschaften aufweist. In dem Fall, dass eine Querlast auf den Kolben in einer Richtung wirkt, die zu einer Fehlausrichtung zwischen der Achse der Gleitöffnung und der Achse des Kolbens (d.h. einer Richtung senkrecht zu der Kolbenachse) führt, wird die Fehlausrichtung der Kolbenachse durch den Verschleißring verhindert. Hierdurch kann eine übermäßige Deformation der Dichtung durch das Pressen der Innenfläche der Gleitöffnung gegen die Dichtung verhindert werden. Außerdem wird der Außenumfang des Kolbens durch den Verschleißring daran gehindert, in Kontakt mit dem Innenumfang der Gleitöffnung zu treten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Da aber bei diesem Stand der Technik die Dichtung und der Verschleißring beide an dem Kolben angebracht sind, wird die Zahl der Teile groß, wodurch der Aufbau des Dichtabschnitts kompliziert wird. Da die Dichtung und der Verschleißring an dem Kolben mit einem Abstand in der axialen Richtung des Kolbens angebracht sind, wird zudem die Größe des Kolbens in der axialen Richtung vergrößert.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluiddruckvorrichtung vorzuschlagen mit einer Dichtung, die verhindert, dass eine Partitionierungselement, bspw. ein Kolben, in Kontakt mit dem Innenumfang der Gleitöffnung tritt. Außerdem soll der Aufbau des Dichtabschnitts vereinfacht werden und eine Vergrößerung des Kolbens in der axialen Richtung vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fluiddruckvorrichtung ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Gleitöffnung, ein Partitionierungselement, das sich in einer axialen Richtung entlang des Inneren der Gleitöffnung verschiebt, und eine Dichtung, die an einem Außenumfang des Partitionierungselements angebracht ist, wobei die Dichtung ein ringförmiges Dichtelement aus einem elastischen Material und wenigstens einen Stützring aus einem Material mit niedrigem Gleitwiderstand aufweist. Das Dichtelement ist in einer ringförmigen Dichtungsinstallationsnut angebracht, die an einem Außenumfang des Partitionierungselementes ausgebildet ist. Der wenigstens eine Stützring ist an einem Außenumfang des Dichtelementes angebracht. Das Dichtelement umfasst an seinem Außenumfang einen Dichtvorsprung, der eine innere Umfangsfläche der Gleitöffnung berührt, und wenigstens einen Schulterabschnitt, der an beiden Seiten oder einer Seite des Dichtvorsprungs ausgebildet ist und von der Dichtungsinstallationsnut nach außen vorsteht. Der wenigstens eine Stützring ist an beiden Seiten oder an einer Seite des Dichtvorsprungs vorgesehen und steht von dem Dichtelement in dessen axialer Richtung vor. Der wenigstens eine Stützring umfasst eine Stützfläche, die an seinem Außenumfang parallel zu einer axialen Richtung des Partitionierungselements verläuft. Wirkt keine Querlast auf das Partitionierungselement, so wird der Dichtvorsprung gegen die innere Umfangsfläche der Gleitöffnung gepresst und dadurch elastisch komprimiert und deformiert. Die Stützfläche des wenigstens einen Stützringes berührt die innere Umfangsfläche der Gleitöffnung, während eine innere Umfangsfläche des wenigstens einen Stützrings außer Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Partitionierungselementes ist. Wenn eine Querlast mit wenigstens einer bestimmten Größe auf das Partitionierungselement wirkt, wird der Dichtvorsprung gegen die innere Umfangsfläche der Gleitöffnung gepresst und dadurch elastisch komprimiert und deformiert. Die Stützfläche des wenigstens eines Stützrings berührt die innere Umfangsfläche der Gleitöffnung, während die innere Umfangsfläche des wenigstens einen Stützrings die äußere Umfangsfläche des Partitionierungselements berührt.
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Wenn bei der obigen Gestaltung eine Querlast auf den Kolben wirkt, steht ein Teil des Innenumfangs der Stützringe in Kontakt mit einem Teil des Außenumfangs des Kolbens, wodurch eine Querverschiebung des Kolbens begrenzt wird. Als Folge hiervon wird verhindert, dass sich der Dichtvorsprung des Dichtelementes übermäßig deformiert und dass der Kolben in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung tritt. Da die Stützringe Funktionen übernehmen, die denjenigen eines herkömmlichen Verschleißrings wenigstens äquivalent sind, ist es nicht notwendig, zusätzlich zu der Dichtung einen separaten Verschleißring in einem Abstand in der Richtung der Achse des Kolbens vorzusehen. Dementsprechend ist der Aufbau der vorliegenden Erfindung einfach. Eine Vergrößerung des Kolbens in Richtung der Achse kann vermieden werden.
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Bei der Fluddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Dichtelement außerdem an seinem Außenumfang wenigstens eine konkave Nut, die zwischen dem wenigstens einen Schulterabschnitt und dem Dichtvorsprung angeordnet ist, aufweisen. Der wenigstens eine Stützring kann außerdem an seinem Innenumfang wenigstens einen Eingriffsvorsprung aufweisen. Durch Eingriff dieses wenigstens einen Vorsprungs in die wenigstens eine konkave Nut wird der wenigstens eine Stützring so an dem Dichtelement angebracht, dass er einen Außenumfang des wenigstens einen Schulterabschnitts umgibt.
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Durch die obige Gestaltung können die Stützringe einfacher an dem Dichtelement angebracht werden.
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Bei der Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Deformation des Dichtvorsprungs durch elastische Kompression, unabhängig davon, ob eine Querlast auf das Partitionierungselement wirkt oder nicht, gleich groß sein.
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Unabhängig davon, ob eine Querlast auf den Kolben wirkt oder nicht, stehen bei der obigen Gestaltung die Stützringe immer in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung. Dementsprechend ist die Deformation des Dichtvorsprungs in den jeweiligen Zuständen immer gleich groß. Dadurch ist der Kontaktflächendruck und die Kontaktfläche zwischen dem Dichtvorsprung und der Gleitöffnung immer gleich, unabhängig davon, ob eine Querlast auf den Kolben wirkt oder nicht. Dadurch wird es einfach, den Gleitwiderstand des Kolbens einzustellen.
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Bei der Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein innerer Umfangsvorsprung zum Abdichten an dem Innenumfang des Dichtelementes ausgebildet sein, der in elastischen Kontakt mit einem Nutenboden der Dichtungsinstallationsnut tritt.
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Durch den inneren Umfangsvorsprung, der an dem Innenumfang des Dichtelementes ausgebildet wird ist, mit der obigen Gestaltung eine Schnittstelle zwischen dem Innenumfang des Dichtelements und dem Nutenboden der Dichtungsinstalltaionsnut abgedichtet und eine Fluidströmung hierdurch wird wirksam blockiert.
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Dadurch hat die Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass ein Partitionierungselement daran gehindert wird, in Kontakt mit dem Innenumfang der Gleitöffnung zu treten. Gleichzeitig können der Aufbau eines Dichtabschnitts vereinfacht und die Vergrößerung des Kolbens in der axialen Richtung begrenzt werden.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Teilschnitt durch eine Fluiddruckvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung und einen Bereich in deren Nähe, wenn keine Querlast auf den Kolben wirkt,
- 3 ist ein Teilschnitt durch die Dichtung und einen Bereich in deren Nähe, wenn eine geringe Querkraft auf den Kolben wirkt,
- 4 ist ein Teilschnitt durch die Dichtung und einen Bereich in deren Nähe, wenn eine große Querkraft auf den Kolben wirkt,
- 5 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung gemäß einer ersten Modifikation und einen Bereich in deren Nähe und
- 6 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung gemäß einer zweiten Modifikation und einen Bereich in deren Nähe.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bevorzugte Ausführungsform einer Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
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1 ist ein Teilschnitt durch eine Fluiddruckvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Fluiddruckvorrichtung 10 als ein Fluiddruckzylinder 10A ausgebildet, in welchem sich ein Kolben 13 in einem Gehäuse hin und her bewegt. Der Fluiddruckzylinder 10A umfasst ein Gehäuse 12 aus einem metallischem Material, wie einer Aluminiumlegierung oder dergleichen, mit einem Paar von Anschlussöffnungen 14, 16 und einer Gleitöffnung 18, welche die beiden Anschlussöffnungen 14, 16 verbindet. Die Gleitöffnung 18 ist im Inneren des Gehäuses 12 ausgebildet. Im Inneren der Gleitöffnung 18 ist ein Kolben 13 aus einem metallischen Material vorgesehen.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen L1 eine Achse des Kolbens 13, und das Bezugszeichen L2 bezeichnet eine Achse der Gleitöffnung 18. In einem Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, stimmt die Achse L1 des Kolbens 13 mit der Achse L2 der Gleitöffnung 18 überein. Der Kolben 13 ist in dem Gehäuse 12 aufgenommen. Der Kolben 13 ist ein Verschiebungskörper, der in Richtungen der Achse L2 der Gleitöffnung 18 (vgl. einen Pfeil X in 1) verschiebbar ist, wobei er das Innere der Gleitöffnung 18 in zwei Druckkammern, nämlich eine Druckkammer 20 an der Seite des Anschlusses 14 und eine Druckkammer 22 an der Seite des Anschlusses 16, unterteilt. Anders ausgedrückt bildet der Kolben 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Partitionierungselement, das in Richtungen der Achse L2 in der Gleitöffnung 18 verschoben wird.
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An dem Außenumfang des Kolbens 13 ist eine Dichtungsinstallationsnut 24 ausgebildet. In der Dichtungsinstallationsnut 24 ist eine ringförmige Dichtung 26 aus einem elastischen Gummimaterial angebracht. Mit Hilfe der Dichtung 26 wird eine Schnittstelle zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 13 und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 abgedichtet. Außerdem ist ein Basisendabschnitt einer Kolbenstange 28 mit dem Kolben 13 verbunden, während ein distaler Endabschnitt des Kolbens 28 durch eine Stangenabdeckung 30, die ein Ende der Gleitöffnung 18 verschließt, hindurchtritt und sich nach außen aus der Gleitöffnung 18 heraus erstreckt.
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Ein Dichtelement 34, das eine Dichtung zwischen der inneren Umfangsfläche der Stangenabdeckung 30 und der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 28 bewirkt, ist in einer Ringnut 32, die in einem Innenumfang der Stangenabdeckung 30 ausgebildet ist, angebracht. Außerdem ist ein weiteres Dichtelement 38, das eine Abdichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche der Stangenabdeckung 30 und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 bewirkt, in einer Ringnut 36 angebracht, die in dem Außenumfang der Stangenabdeckung 30 ausgebildet ist.
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Durch Zufuhr und Abfuhr eines Druckfluides, bspw. Druckluft oder dergleichen, abwechselnd zu und von den beiden Druckkammern 20, 22 durch die beiden Anschlüsse 14, 16 wird der Kolben 13 in der Richtung der Achse L2 der Gleitöffnung 18 hin und her verschoben, so dass die Kolbenstange 28 ausfährt und einfährt. In manchen Fällen wird der Kolben 13 einer Querlast ausgesetzt. Die Querlast ist als eine seitliche Kraft definiert (Kraft in einer Richtung, die durch den Pfeil A in 1 angedeutet ist), die über die Kolbenstange 28 von einem mit dem distalen Ende der Kolbenstange 28 verbundenen Arbeitselement auf den Kolben 13 wirkt. Die Kraft versucht, die Achse L1 des Kolbens 13 von der Achse L2 der Gleitöffnung 18 weg zu verschieben und eine Schrägstellung des Kolbens zu bewirken.
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2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus 1 und zeigt einen Teilquerschnitt der Dichtung 26 und von Bereichen in deren Nähe, wenn keine Querlast auf den Kolben 13 wirkt.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist die Dichtungsinstallationsnut 24 eine Nut, die an drei Seiten durch linke und rechte Seitenwände 29a und einen Nutenboden 29b umgeben wird. Die linken und rechten Seitenwände 26a sind flache Oberflächen, die jeweils senkrecht zu der Achse L1 des Kolbens 13 stehen und parallel zueinander angeordnet sind. Der Nutenboden 29b bildet eine Fläche, die parallel zu der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 ausgerichtet ist. Dementsprechend hat die Dichtungsinstallationsnut 24 überall eine gleichmäßige Nutenbreite und eine gleichmäßige Tiefe. An dem Außenumfang des Kolbens 13 sind Abschnitte 40 mit kleinem Durchmesser vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung an beiden Seiten der Dichtungsinstallationsnut 24 in der Richtung der Achse L1 erstrecken. Der Außendurchmesser der Abschnitte 40 mit kleinem Durchmesser ist kleiner als der der weiter außen liegenden Umfangsfläche 39 des Kolbens 13.
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Außerdem wird die Dichtung 26 durch ein ringförmiges Dichtelement 42 aus einem elastischen Material (bspw. einem Gummimaterial) und durch zwei Stützringe 44 gebildet, die an dem Außenumfang des Dichtelements 42 angebracht sind.
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Das Dichtelement 42 ist in der Dichtungsinstallationsnut 24 des Kolbens 13 angebracht. Das Dichtelement 42 hat einen Außenumfang und einen Innenumfang sowie Seitenflächen 43 an beiden Seiten in Richtung der Achse L1, wobei die Seitenflächen 43 parallel zueinander verlaufen. An dem Außenumfang des Dichtelements 42 ist ein Dichtvorsprung 46 ausgebildet, der immer in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 steht. Zwei Schulterabschnitte 48 sind an beiden Seiten des Dichtvorsprungs 46 positioniert und stehen nach außen aus der Dichtungsinstallatiosnut 24 vor. Zwischen den Schulterabschnitten 48 und dem Dichtabschnitt 46 sind konkave Nuten 50 mit einem U-förmigen Querschnitt angeordnet.
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Der Dichtvorsprung 46 ist an einer im Wesentlichen zentralen Position an der Dichtung 26 in der axialen Richtung ausgebildet. Der Dichtvorsprung 46 steht radial nach außen über den gesamten Umfang der Dichtung 26 in der Umfangsrichtung vor. Wie durch eine imaginäre Linie in 2 angedeutet ist, hat der äußerste Umfang des Dichtvorsprungs 46 in einem natürlichen Zustand (d.h. in einem Zustand, in dem keine Kompressionskraft auf die Dichtung 26 wirkt, so dass die Dichtung 26 nicht deformiert wird) einen im Wesentlichen kreisbogenförmigen Querschnitt.
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Außerdem bilden die Schutlerabschnitte 48 Flächen, die parallel zu der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 verlaufen. Die Durchmesser der beiden Schulterabschnitte 48 sind im Wesentlichen gleich. Anders ausgedrückt ist ein Abstand von der Achse L1 des Kolbens 13 zu dem einen Schulterabschnitt 48 und der Abstand von der Achse L1 zu dem anderen Schulterabschnitt 48 gleich. In einem Zustand, in dem keine Querlast auf den Kolben 13 wirkt, ist der Außendurchmesser der Schulterabschnitte 48 kleiner als der des Dichtvorsprungs 46 und größer als der der Abschnitte 40 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 13.
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Die Stützringe 44 bestehen aus einem Material mit geringem Reibungswiderstand. Demensprechend ist der Friktions- oder Reibungskoeffizient zwischen den Stützringen 44 (genauer den Stützflächen 52) und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 kleiner als der zwischen dem Dichtelement 42 (genauer dem Dichtvorsprung 46) und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18. Solche Materialien mit geringem Reibungswiderstand umfassen Kunstharzmaterialien mit geringem Reibungswiderstand und guten Abrasionswiderstandseigenschaften, bspw. Polytetrafluorethylen (PTFE), oder ein metallisches Material.
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Die Stützringe 44 sind jeweils an beiden Seiten des Dichtvorsprungs 46 angeordnet. Ein Ende jedes Stützrings 44 liegt nahe bei oder an einer Seitenfläche des Dichtabschnitts 46, während das andere Ende von einer Seitenfläche 43 des Dichtelements 42 in der axialen Richtung vorsteht. Die Stützringe 44 haben Stützflächen 52, die an ihrem Außenumfang parallel zu der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 angeordnet sind.
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Die Stützringe 44 haben Eingriffsvorsprünge 54 mit U-förmigen Querschnitt an ihrem inneren Umfang. Durch Eingriff der Vorsprünge 54 in die konkaven Nuten 50 werden die Stützringe 44 an dem Dichtelement 42 so angebracht, dass sie den Außenumfang der Schulterabschnitte 48 umgeben.
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An dem inneren Umfang des Dichtelements 42 ist ein innerer Umfangsvorsprung 56 mit halbkreisförmigem Querschnitt zur Abdichtung ausgebildet, der in elastischem Kontakt mit dem Nutenboden 29b der Dichtungsinstallationsnut 24 steht. Der innere Umfangsvorsprung 56 ist an einer Position entlang der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 angeordnet, die äquivalent zu der Position des Dichtvorsprungs 46 ist, und genauer gesagt an einer zentralen Position an dem inneren Umfang des Dichtelements 42. Breite und Höhe des inneren Umfangsvorsprungs 56 sind kleiner als die des Dichtvorsprungs 46.
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Außerdem sind an beiden Seiten des inneren Umfangvorsprungs 56 an dem inneren Umfang des Dichtelementes 42 Anlageflächen 47 vorgesehen, wobei Bereiche dieser Flächen an dem Nutenboden 29b zur Anlage kommen, wenn der innere Umfangsvorsprung 56 komprimiert und zu dem Nutenboden 29b der Dichtungsinstallationsnut 24 gepresst wird (vgl. 4). In einem Zustand, in dem der Kolben 13 nicht in der Gleitöffnung 18 angebracht ist, sind die Anlageflächen 47 Flächen, die parallel zu der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 liegen. Zu dieser Zeit sind die Durchmesser der beiden Anlageflächen 47 an beiden Seiten des inneren Umfangsvorsprungs 56 einander gleich.
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Der innere Umfangsvorsprung 56 kann auch an einer anderen Position angeordnet sein, die sich von der Position des Dichtvorsprungs 46 in der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 unterscheidet.
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Die Fluiddruckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Betriebs- und Wirkungsweise erläutert.
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Wie in 2 gezeigt ist, liegt in einem Zustand, in dem keine Querkraft auf den Kolben 13 aufgebracht wird, der Dichtvorsprung 46 an der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 an und wird dann elastisch komprimiert und deformiert. Die Größe der Deformation des Dichtvorsprungs 46 durch die elastische Kompression ist über den gesamten Umfang um die Achse im Wesentlichen gleich. Außerdem liegen die äußeren Umfangsflächen der Stützringe 44 an der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 über den gesamten Umfang um die Achse an. Zu dieser Zeit liegen die inneren Umfangsflächen der vorstehenden Enden der Stützringe 44 nicht an dem Außenumfang des Kolbens 13 an, d.h. sie berühren den Außenumfang des Kolbens 13 nicht.
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In einem Zustand, wie er in 2 gezeigt ist, bewegt sich der Kolben 13 entlang der Richtung der Achse L2 der Gleitöffnung 18 hin und her. Dadurch bewegen sich die äußeren Umfangsflächen der Stützringe 44 so, dass die Stützflächen 52 der Stützringe 44 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 stehen. Dies bedeutet, dass sie Gleitbewegungen vollziehen. Da in diesem Fall die Stützringe aus einem Material mit geringem Reibungswiderstand bestehen, ist der Reibungswidertand zwischen den Stützflächen 52 und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 ausreichend klein. Dadurch kann der Kolben 13 sanft und gleichmäßig arbeiten.
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Wie in 3 gezeigt ist, wird in einem Fall, in dem eine kleine Querlast in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung auf den Kolben 13 wirkt, die Achse L1 des Kolbens 13 um einen Winkel 9 zu der Achse L2 der Gleitöffnung 18 geneigt. Die Achse L1 der Stützringe 44 wird aber parallel zu der Achse L2 der Gleitöffnung 18 gehalten. Dadurch ist der Kontakt zwischen den Stützflächen 52 der Stützringe 44 und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 der gleiche wie in dem in 2 gezeigten Zustand. Dementsprechend ist auch die Größe der Deformation des Dichtvorsprungs 46 durch die elastische Kompression die gleiche wie in dem in 2 gezeigten Zustand. Auch in dem Fall, in dem eine geringe Querkraft auf den Kolben 13 wirkt, wird daher eine übermäßige Erhöhung des Gleitwiderstandes vermieden, da die äußeren Umfangsflächen der Stützringe 44 in Flächenkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 stehen. Dadurch kann der Kolben 13 weiter sanft und gleichmäßig betrieben werden.
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Wie in 4 gezeigt ist, liegen in einem Fall, in dem eine große Querkraft in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung auf den Kolben 13 wirkt, die inneren Umfangsflächen der Stützringe 44 an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 13 (d.h. den Abschnitten 40 mit kleinem Durchmesser in 4) an. Da die Stützflächen 52 der Stützringe 44 radial außerhalb des äußersten Umfangs des Kolbens 13 positioniert sind, steht andererseits der Außenumfang des Kolbens 13 nicht in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18. Dadurch verhindern die Stützringe 44, dass der Kolben 13 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 tritt.
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In diesem Zustand ist der Kontakt zwischen den Stützflächen 52 der Stützringe 44 und der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 der gleiche wie bei dem in den 2 und 3 gezeigten Zustand. Dementsprechend ist auch die Deformation des Dichtvorsprungs 46 durch die elastische Kompression gleich groß wie in dem in den 2 und 3 gezeigten Zustand. Auch in dem Fall, in dem eine große Querlast auf den Kolben 13 wirkt, wird eine übermäßige Zunahme des Gleitwiderstandes verhindert, da die äußeren Umfangsflächen der Stützringe 44 in Flächenkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 stehen. Dadurch kann der Kolben 13 weiter gleichmäßig und stabil betrieben werden.
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Wie oben beschrieben wurde, steht bei der Fluiddruckvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn eine Querkraft auf den Kolben 13 wirkt, ein Teil des Innenumfangs der Stützringe 44 in Kontakt mit einem Teil des Außenumfangs des Kolbens 13, wodurch eine Querverschiebung des Kolbens 13 begrenzt wird. Dadurch wird verhindert, dass sich der Dichtvorsprung des Dichtelements 42 übermäßig deformiert. Der Kolben 13 wird daran gehindert, in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18 zu treten. Da, wie oben beschrieben wurde, die Stützringe 44 Funktionen aufweisen, die denen eines herkömmlichen Verschleißringes wenigstens äquivalent sind, ist es nicht notwendig, einen separaten Verschleißring zusammen mit der Dichtung 26 an dem Kolben 18 in einem Abstand in der Richtung der Achse L1 des Kolbens 13 vorzusehen. Dementsprechend hat die vorliegende Erfindung einen einfachen Aufbau. Eine Vergrößerung des Kolbens 18 in Richtung der Achse L1 kann vermieden werden.
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Bei der obigen Gestaltung umfassen die Stützringe 44 die Eingriffsvorsprünge 54 an ihrem inneren Umfang. Durch Eingreifen der Vorsprünge 54 in die konkaven Nuten 50 werden die Stützringe 44 so an dem Dichtelement 42 angebracht, dass sie den Außenumfang der Schulterabschnitte 48 umgeben. Als Folge hiervon können die Stützringe 44 einfacher an dem Dichtelement 42 angebracht werden.
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Außerdem stehen bei dem obigen Aufbau unabhängig davon, ob eine Querkraft auf den Kolben 13 wirkt oder nicht, die Stützringe 44 immer in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Gleitöffnung 18. Die Größe der Deformation des Dichtvorsprungs 46 ist in den jeweiligen Zuständen gleich. Dadurch ist auch die Kontaktflächenpressung und die Kontaktfläche zwischen dem Dichtvorsprung 46 und der Gleitöffnung 18 immer gleich, unabhängig davon, ob eine Querlast auf den Kolben 13 wirkt oder nicht. Dadurch wird es einfacher, den Gleitwiderstand des Kolbens 13 zu steuern.
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Außerdem umfasst das Dichtelement 42 an seinem Innenumfang den dichtenden inneren Umfangsvorsprung 46, der in elastischem Kontakt mit dem Nutenboden 29b der Dichtungsinstallationsnut 24 steht. Dadurch wird eine Schnittstelle zwischen dem Innenumfang des Dichtelements 42 und dem Nutenboden der Dichtungsinstallationsnut 24 abgedichtet. Eine Fluidströmung zwischen diesen Elementen wird wirksam blockiert.
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5 ist ein Teilschnitt durch eine Dichtung 26a gemäß einer ersten Modifikation und Bereiche in deren Nähe. Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die konkaven Nuten 50 an dem Außenumfang des Dichtelements 4 und die Vorsprünge 54 an dem Innenumfang der Stützringe 44 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, können die konkaven Nuten 50 und die Vorsprünge 54 auch eine andere Form haben. So können, wie bei einem Dichtelement 42a und Stützringen 44a, wie sie in 5 gezeigt sind, Nutenflächen der konkaven Nuten 50a in der Nähe der Schulterabschnitte 48a und Seitenflächen der Vorsprünge 54a, die den Nutenflächen zugeordnet sind, als flache Flächen senkrecht zu der Achse des Dichtelements 42a ausgebildet sein. Der Aufbau der Dichtung 26a entspricht dem der Dichtung 26 gemäß 2 bis auf die oben beschriebenen Unterschiede.
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Bei der Gestaltung gemäß der ersten Modifikation können die Stützringe 44a zuverlässig an dem Dichtelement 42a angreifen. Alternativ können linke und rechte Nutenflächen der konkaven Nuten 50a als zueinander parallele flache Flächen ausgebildet sein, und die Bodenfläche kann parallel zu der Achse des Kolbens 13 angeordnet sein. Die Querschnittsform der Vorsprünge 54 kann eine ähnliche Form aufweisen wie die Nutenform der konkaven Nuten 50a.
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Außerdem können wie bei einer Dichtung 26b gemäß einer zweiten Modifikation, die in 6 gezeigt ist, mehrere Löcher 60 in Umfangsrichtung in jedem Stützring 44b in Abständen ausgebildet sein. In 6 sind die Löcher 60 in gleichen Abständen angeordnet. Die Löcher 60 erstrecken sich in Dickenrichtung durch den Stützring 44. Anstelle solcher Löcher 60 können Vertiefungen in Umfangsrichtung in Abständen in den äußeren Umfangsflächen der Stützringe 44, die in den 2 bis 4 gezeigt sind, oder in den äußeren Umfangsflächen der in 5 gezeigten Stützringe 44a ausgebildet sein. Solche Vertiefungen sind als Löcher (Dellen) ausgebildet, die die Stützringe 44, 44a in der Dickenrichtung nicht durchtreten.
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Die Löcher 60 oder Vertiefungen dienen dazu, Schmierfett aufzunehmen. Durch Aufnahme von Schmierfett in den Löchern oder Vertiefungen werden ausreichende Gleiteigenschaften zwischen den Stützflächen 52a und der inneren Fläche der Gleitöffnung 18 auch über eine lange Zeitdauer gewährleistet.
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Bei der vorhergehenden Beschreibung wurde ein Fluiddruckzylinder 10A als ein Beispiel einer Fluiddruckvorrichtung 10 erläutert. Die Fluiddruckvorrichtung 10 kann aber auch ein Fluidwechselventil aufweisen, in dem ein Fluiddurchgang mit Hilfe einer Spule, die entlang einer in einem Gehäuse 12 ausgebildeten Gleitöffnung 18 gleitet, geschaltet wird. In diesem Fall bildet die Spule das Partitionierungselement.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform und den ersten und zweiten Modifikationen wurde ein Fall erläutert, in dem die Stützringe 44 (44a, 44b) an beiden Seiten des Dichtvorsprungs 46 vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, den Stützring lediglich an einer Seite des Dichtvorsprungs 46 vorzusehen. In diesem Fall kann der Schulterabschnitt 48 lediglich an der Seite vorgesehen werden, an welcher der Stützring 44 angeordnet ist.
