DE19533620A1 - Kolbenstangenloser Druckmittelzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder, mit einem im Umfangsbereich längsgeschlitzten Zylindergehäuse in dem ein vom Druckmittel betätigbarer Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, der einen seitlich durch den Längsschlitz nach außen ragenden Ansatz aufweist, wobei der Längsschlitz an beiden Seiten des Kolbens von einem im Inneren des Zylindergehäuses vorgesehenen, zumindest teilweise elastischen längserstreck­ ten Dichtelement abdichtbar ist.

Druckmittelzylinder der genannten Art sind für verschiedenste Anwen­ dungen bekannt und haben den wesentlichen Vorteil, daß sie in Längsrichtung keinen zusätzlichen Bauraum für eine bei Bewegung des Kolbens ausfahrende Kolbenstange benötigen. Dafür muß allerdings der durchgehende Längsschlitz des Zylindergehäuses zumindest bei Druckbeaufschlagung des jeweiligen Ar­ beitsraumes nach außen abgedichtet werden, wozu längserstreckte Dichtelemente bzw. Dichtbänder in verschiedensten Ausführungen bekannt sind, die sich zumeist von innen her unter der Wirkung des im Arbeitsraum herrschenden Druckes so in oder über den Längsschlitz legen, daß der für die Kolbenbewe­ gung erforderliche Druckaufbau nicht beeinträchtigt wird.

Allen bekannten Ausführungen derartiger Druckmittelzylinder ist gemein­ sam, daß die Dichtelemente für den seitlichen Längsschlitz des Zylinderge­ häuses bezüglich Anordnung und insbesonders Formgebung relativ kompliziert sind, da ja einerseits der Längsschlitz zuverlässig abgedichtet werden soll und andererseits die den jeweiligen Arbeitsraum auf der einen Seite begren­ zende Kolbendichtung bzw. -dichtkante an der Kontaktstelle mit der Dichtung des Längsschlitzes zusammen ebenfalls ausreichend abdichten muß, da ansonsten dort ein unerwünschter Druckabfall stattfindet. Deshalb sind heutzutage für derartige Druckmittelzylinder ausschließlich im Grunde bandförmige Dicht­ elemente mit verschiedenen Querschnittsformen in Gebrauch, die zum Teil auch in den abzudichtenden Längsschlitz eintauchende Querschnittselemente haben, welche dort ein Verankern des Dichtbandes auch im drucklosen Zustand des angrenzenden Arbeitsraumes sicherstellen sollen bzw. welche in einigen Fällen auch reißverschlußartig mit einem äußeren Dichtband zusammenwirken. All dies macht das zumindest teilweise elastische Dichtelement in seiner Herstellung kompliziert und in der Verwendung relativ anfällig gegen Abnutzung bzw. Beschädigung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die angesprochenen Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und daß insbesonders das Dichtelement einfach, kostengünstig und möglichst wenig anfällig gegen Störungen bzw. Abnützung und Beschädigung ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Dichtelement einen zumindest weitgehend runden Querschnitt, mit einem Durchmesser, der geringfügig größer als die Breite des Längsschlitzes im abzudichtenden Bereich ist, aufweist. Abgesehen von der damit einfachen und robusten Ausbildung des Dichtelementes ist auch die Ausbildung des Längsschlitzes im abzudichtenden Bereich einfach und un­ kritisch, so daß sich insgesamt eine einfache, robuste und kostengünstige Ausbildung des Druckmittelzylinders ergibt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement von einer Elastomer-Rundschnur gebildet, was eine weitere Vereinfachung und damit mögliche Kostensenkung ergibt.

Die Seitenflächen des Längsschlitzes bilden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zumindest in dem durch das Dichtelement abzudichtenden Bereich zusammen mit der Arbeitsbohrung des Zylindergehäuses jeweils beidseitig eine Dichtkante für das Dichtelement, was eine sehr gute Dichtwirkung ohne beson­ dere Aufwendungen bei der Ausbildung des Dichtelementes ermöglicht.

Die Dichtkanten können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zumindest weitgehend scharf ausgebildet sein, was die Herstellung des Zylindergehäuses zur Folge des praktisch ohne zusätzliche Bearbeitung auskommenden Längs­ schlitzes vereinfacht.

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, daß die Dichtkanten abgerundet, vorzugsweise mit gegenüber dem Quer­ schnitt des Dichtelementes kleinerem Radius, ausgebildet sind. Damit wird das Dichtelement im Betrieb der Anordnung weniger beansprucht, da sich die Dicht­ kanten nicht wie bei der weitgehend scharfen Ausbildung in das Dichtelement einarbeiten können.

Nach einer weiters bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Dichtkantenbereich aber auch jeweils konkav mit zumindest annähernd dem Querschnitt des Dichtelementes entsprechender Kontur ausgebildet sein, was zwar eine zusätzliche Bearbeitung des Übergangsbereiches vom Längsschlitz zur Arbeitsbohrung des Zylindergehäuses erfordert, dafür aber die Dichtwirkung ohne zusätzliche Beanspruchung des Dichtelementes verbessert.

Nach einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher der Kolben arbeitsraumseitig mit einer elastischen Ringdichtung gegen die Innenseite der Arbeitsbohrung des Zylindergehäuses versehen ist, kann die Ringdichtung weiters im Bereich der Zusammenwirkung mit dem Dicht­ element eine Ausnehmung zur abdichtenden Aufnahme des gegen die seitlichen Dichtkanten des Zylindergehäuses gepreßten Dichtelements aufweisen. Damit ist die dichte Zusammenwirkung der Ringdichtung des Kolbens mit dem längser­ streckten Dichtelement auf einfache Weise verbessert, ohne daß dafür aus­ schließlich die elastischen Eigenschaften der beiden Dichtungen herangezogen würden.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung sche­ matisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Druck­ mittelzylinder, die Fig. 2 bis 4 zeigen teilweise Querschnitte im Bereich des abgedichteten Längsschlitzes unterschiedlich ausgebildeter Druckmittel­ zylinder nach der Erfindung, die Fig. 5 und 6 zeigen Ausschnitte aus Ring­ dichtungen für den Kolben von erfindungsgemäß ausgebildeten Druckmittel­ zylindern im Bereich der Zusammenwirkung mit dem längserstreckten Dicht­ element des Längsschlitzes, Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf die Ringdich­ tungen nach Fig. 5 bzw. 6 von oben, Fig. 8 einen teilweisen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6, Fig. 9 und 10 zeigen in der Fig. 5 und 6 entsprechender Ansicht Ringdichtungen für den Kolben von erfindungsgemäß ausgebildeten Druckmittelzylindern in druckunterstützter Ausführung, Fig. 11 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 9 bzw. 10 und Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 9 bzw. 10.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckmittelzylinder weist ein Zylindergehäuse 1 auf, mit einer Arbeitsbohrung 2, in welcher ein Kolben 3 verschiebbar ist. Das Zylindergehäuse 1 ist an seinen Enden mittels Zylinderdeckeln 4 abge­ schlossen, in denen auch die Druckmittelkanäle 5 für die Zu- und/oder Ab­ führung des Druckmittels zur Verstellung des Kolbens 3 vorgesehen sind.

Der Kolben 3 ist in der Arbeitsbohrung 2 durch in seinen Endbereichen angeordnete elastische Ringdichtungen 6 abgedichtet geführt, wobei im Bereich der beiden Endpositionen des Kolbens 3 zentrale Tauchansätze 7 in hier nicht weiter dargestellte Bohrungen in den Stirnflächen des Kolbens 3 eintauchen, womit eine Dämpfung der Kolbenbewegung vor dem Erreichen der tatsächlichen Endlagen bewerkstelligt wird.

Das Zylindergehäuse 1 ist mit einem seitlichen Längsschlitz 8 versehen, der in der Darstellung oben angeordnet ist und sich über die ganze Länge des Zylindergehäuses 1 erstreckt. Am Kolben 3 ist ein seitlicher Ansatz 9 ange­ ordnet, der durch den Längsschlitz 8 hindurch nach außen geführt ist und einen Anschlußflansch 10 aufweist, über den die Antriebskraft des ansonsten kolbenstangenlosen Druckmittelzylinders abgenommen werden kann.

Zur Abdichtung des Längsschlitzes 8 sind ein inneres, zumindest teil­ weise elastisches, längserstrecktes Dichtelement 11 und ein äußeres Dichtband 12 vorgesehen, welche beide im Bereich der Zylinderdeckel 4 auf nicht näher dargestellte Weise befestigt und von einem Ende des Zylindergehäuses 1 den Längsschlitz 8 entlang bis zum anderen Ende des Zylindergehäuses 1 geführt sind. Im Bereich des vom Kolben 3 ausgehenden Ansatzes 9 ist das innere Dichtelement 11 durch einen Führungskanal 13 hindurchgeführt, der den Ansatz 9 bzw. auch den Kolben 3 durchsetzt. Für das äußere Dichtband 12 ist ein sich vom Zylindergehäuse 1 nach außen wölbender weiterer Kanal 14 vorgesehen, der vom äußeren Dichtband 12 durchsetzt wird.

Wie insbesonders aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, weist das längs­ erstreckte innere Dichtelement 11 einen zumindest weitgehend runden Quer­ schnitt auf, mit einem Durchmesser 15, der geringfügig größer als die Breite 16 des Längsschlitzes 8 im abzudichtenden Bereich ist. Das Dichtelement 11 ist bevorzugt von einer Elastomer-Rundschnur gebildet, welche im den Innen­ raum der Arbeitsbohrung 2 abdichtenden Zustand an Dichtkanten 17 anliegt. Diese Dichtkanten 17 werden von den Seitenflächen des Längsschlitzes 8 an ihrem Übergang zur Arbeitsbohrung 2 im Zylindergehäuse 1 gebildet.

Gemäß Fig. 2 sind die Dichtkanten 17 mit gegenüber dem Querschnitt des Dichtelementes 11 kleinerem Radius abgerundet ausgebildet. Bei der Ausführung nach Fig. 3 sind die Dichtkanten 17 zumindest weitgehend scharf. Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist der Dichtkantenbereich jeweils konkav mit zumin­ dest annähernd dem Querschnitt des Dichtelementes 11 entsprechender Kontur ausgebildet.

Obwohl die Abdichtung des jeweiligen Arbeitsraumes des Zylindergehäuses 1 im Bereich des Zusammentreffens der Ringdichtung 6 mit dem Dichtelement 11 auch alleine über die elastische Zusammenwirkung bzw. Zusammendrückung der beiden Dichtungen erfolgen könnte, sind für eine Verbesserung dieser Ab­ dichtung verschiedene Ausgestaltungen der Ringdichtung 6 möglich, die in den Fig. 5 bis 12 dargestellt sind. Gemäß den Fig. 5 bis 8 weist die Ringdichtung 6 im Anlagebereich 18 zum hier nicht dargestellten längserstreckten Dicht­ element einen massiven, flächig anliegenden Dichtbereich 19 auf, der zwar nicht wie die übrige Ringdichtung 6 druckunterstützt (siehe Querschnitt in Fig. 11) an der Arbeitsbohrung 2 anliegt, dafür aber höhere Verschleißfestig­ keit in diesem Bereich bietet. Die Ausführungen nach Fig. 5 und 6 unterschei­ den sich im wesentlichen nur dadurch, daß die Profilausbildung im Anlagebe­ reich 18 der Lage des Dichtelementes 11 angepaßt ist - die Ringdichtung 6 nach Fig. 5 ist beispielsweise zusammen mit der Anordnung des Dichtelementes 11 nach Fig. 4 verwendbar; die Ringdichtung 6 nach Fig. 6 mit einer Anordnung nach Fig. 2 oder 3.

Bei der in den Fig. 3 bis 12 dargestellten Ausbildung der Ringdichtung 6 wird die druckunterstützte Dichtlippen-Geometrie (siehe Querschnitt nach Fig. 11) auch im Anlagebereich 18 für das hier wiederum nicht dargestellte längs­ erstreckte Dichtelement beibehalten (siehe Querschnitt nach Fig. 12). Im übrigen entspricht die konkrete Ausbildung des Anlagebereiches 18 nach Fig. 9 und 10 wiederum der nach den Fig. 5 bzw. 6.

Im Betriebszustand wird bei der besprochenen Ausgestaltung des Druck­ mittelzylinders das nach Art einer Rundschnur ausgeführte elastische Dicht­ element 11 durch den in der Arbeitsbohrung 2 auf der Seite der jeweiligen Druckbeaufschlagung herrschenden Mediumdruck von innen her vor bzw. in den Längsschlitz 8 gepreßt, wobei die endgültige Lage des Dichtelementes 11 relativ unkritisch ist, solange gewisse Toleranzen nicht überschritten werden. Der Vorteil dieser Abdichtmethode des kolbenstangenlosen Druckmittel­ zylinders liegt hauptsächlich in der Wirtschaftlichkeit, da das Dichtelement 11 sehr kostengünstig beizustellen ist. Ein weiterer Vorteil besteht in der erreichbaren, nahezu idealen Dichtheit, welche sich durch die im wesentlichen linienförmige Berührung zu beiden Seiten des Überganges von Arbeitsbohrung 2 zur Wandung des Längsschlitzes 8 ergibt. Die durch den Innendruck in der Arbeitsbohrung 2 eventuell entstehende Aufweitung des Längsschlitzes 8 wirkt sich praktisch nicht auf die Abdichtung des Längsschlitzes 8 aus. Weiters ist auch ein allfälliger Höhenversatz aus Gründen der Herstellung zwischen den seitlichen Dichtkanten 17 ohne Bedeutung.

Claims (7)

1. Kolbenstangenloser Druckmittelzylinder, mit einem im Umfangsbereich längsgeschlitzten Zylindergehäuse in dem ein vom Druckmittel betätig­ barer Kolben längsverschiebbar angeordnet ist, der einen seitlich durch den Längsschlitz nach außen ragenden Ansatz aufweist, wobei der Längs­ schlitz an beiden Seiten des Kolbens von einem im Inneren des Zylinder­ gehäuses vorgesehenen, zumindest teilweise elastischen längserstreckten Dichtelement abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11) einen zumindest weitgehend runden Querschnitt, mit einem Durchmesser (15), der geringfügig größer als die Breite (16) des Längsschlitzes (8) im abzudichtenden Bereich ist, aufweist.

2. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11) von einer Elastomer-Rundschnur gebildet ist.

3. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Längsschlitzes (8) zumindest in dem durch das Dichtelement (11) abzudichtenden Bereich zusammen mit der Arbeitsbohrung (2) des Zylindergehäuses (1) jeweils beidseits eine Dichtkante (17) für das Dichtelement (11) bilden.

4. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkanten (17) zumindest weitgehend scharf ausgebildet sind (Fig. 3).

5. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkanten (17) abgerundet, vorzugsweise mit gegenüber dem Querschnitt des Dichtelementes (11) kleinerem Radius, ausgebildet sind (Fig. 2).

6. Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkantenbereich jeweils konkav mit zumindest annähernd dem Quer­ schnitt des Dichtelementes (11) entsprechender Kontur ausgebildet ist (Fig. 4).

7. Druckmittelzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kolben arbeitsraumseitig mit einer elastischen Ringdichtung gegen die Innenseite der Arbeitsbohrung des Zylindergehäuses versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (6) im Bereich der Zu­ sammenwirkung mit dem Dichtelement (11) eine Ausnehmung (18) zur abdich­ tenden Aufnahme des gegen die seitlichen Dichtkanten (17) des Zylinder­ gehäuses (1) gepreßten Dichtelements (11) aufweist (Fig. 5-12).