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Dichtung für einen Hydraulikzylinder
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Für Dichtungen von Hydraulikzylindern werden die unterschiedlichsten
Dichtelemente verwendet. Als besonders vorteilhaftes Dichtelement hat sich ein mehrgliedriger
Dichtmanschettensatz herausgestellt. Aufgrund der mehrgliedrigen Ausbildung des
Satzes bietet dieses Dichtelement den Vorteil, daß selbst bei einer Zerstörung,
etwa durch Verschleiß, eines Glieds die anderen Glieder noch über eine geraume Zeit
die Dichtfunktion übernehmen können. Der Nachteil eines solchen Dachmanschettensatzes
besteht allerdings darin, daß dieses Dichtelement deswegen, weil es nahezu nicht
kompressibel ist, einen genau bemessenen Einbauraum erfordert.
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Dies führt dazu, daß bekannte Dichtungen für Hydraulikzylinder bei
Verwendung eines solchen Dachmanschettensatzes eine Anzahl von Bauteilen für die
Anordnung dieses Satzes erfordern, die zugleich relativ zueinander festgelegt und
insbesondere mit entsprechender Sorgfalt fertigungstechnisch zu bearbeiten sind.
Insgesamt führt dies dazu, daß bei Verwendung einer für die Dichtfunktion vorteilhaften
Dachmanschette eine entsprechend große Bauweise für die Dichtung bzw. den Hydraulik
zylinder und ein entsprechend großer fertigungstechnischer Mehraufwand in Kauf genommen
werden muß. Zugleich wird hierdurch die Anfälligkeit der Dichtung erhöht.
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Ein weiterer Nachteil der konventionellen Dachmanschetten besteht
darin, daß sie mit einer ausreichend großen Kraft innerhalb der die Dachmanschette
aufnehmenden
Lagerbohrung vorgespannt werden müssen, so daß sie
auch im drucklosen Zustand dichtet. Dadurch ergeben sich aber relativ hohe Reibkräfte,
die dazu geführt haben, daß die von der Dichtwirkung her an sich vorteilhafte Dachmanschette
immer mehr durch neuentwickelte andere Dichtelemente ersetzt worden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dachmanschettendichtung zu schaffen,
die bei einfachem Aufbau eine gute und zuverlässige Dichtwirkung bei möglichst geringer
Reibkraft gewährleistet. Gleichzeitig soll eine einfache Montage und Demontage der
Dichtung und eine lange Lebensdauer gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Diese Aufgabe wird auch durch
die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 8 angegebenen Maßnahmen gelöst, die
zudem auch eine Ausgestaltung der vorherigen Lösung darstellen. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Dadurch, daß die Dachmanschette in Baueinheit auch ein Dichtelement
besitzt, welches wie ein Nutring wirkt, muß die Dachmanschette innerhalb der Lagerbohrung
nicht mehr so vorgespannt sein, daß über die Dichtmanschettenglieder auch im drucklosen
Zustand eine Abdichtung erfolgt, vielmehr wird im durcklosen Zustand die Abdichtung
durch das in die Dachmanschette integrierte Dichtelement übernommen. Dadurch werden
die für eine Dachmanschette anzusetzenden Reibungskräfte wesentlich reduziert, so
daß der bisherige Nachteil der Dachmanschetten unter Beibehaltung von deren Vorteile
entfällt. Das Dichtelement ist so aufgebaut, daß es beim Einbau in die Lagerbohrung
nach innen ausfedert und dann unter Vorspannung sowohl an der Wandung
der
Lagerbohrung wie auch an der abzudichtenden Mantelfläche dichtend anliegt. Zweckmäßigerweise
ist hierzu das Dichtelement aus einem ausreichend steifen, jedoch hinreichend elastisch
nachgiebigen Werkstoff hergestellt, so daß es also in Art eines Nutrings wirkt.
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Zweckmäßigerweise besitzt das Dichtelement einen im wesentlichen V-förmigen
Querschnitt, so daß beim Druckaufbau die V-Schenkel nach außen gedrückt und damit
das Dichtelement radial aufgeweitet und auch in gewissem Sinne in Richtung auf die
Dachmanschettenglieder verschoben wird, wodurch diese in die geeignete Dichtstellung
vorgespannt werden.
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In diesem Zusammenhang ist die Anformung eines Vorsprungs am Dichtelement
besonders zweckmäßig, welcher in Richtung auf die Druckmittelseite vorsteht und
aus einem nachgiebigen Werkstoff hergestellt ist, weil hierdurch im drucklosen Zustand
die einzelnen Dachmanschettenglieder in entsprechender Ausrichtung innerhalb der
Lagerbohrung gehalten und damit lagegesichert sind. Ein Auseinanderfallen der Dachmanschette
wird somit verhindert.
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Nach Maßgabe der Merkmale des Anspruches 8 weist der Dachmanschettensatz
einen Vor sprung aus nachgiebigem Material auf, der es ermöglicht, den an sich nicht
kompressiblen Dachmanschettensatz relativ zur Ringnut, in welcher der Satz aufgenommen
ist, zu verschieben, so daß ein zur Lagesicherung der Dachmanschette vorgesehener
Stützring zum Einschnappen eines Sprengrings in eine Ringnut an der Führungsbuchse
verschoben werden kann. Nach dem Einschnappen des Sprengrings drückt der Vorsprung
aufgrund der aufgebauten Vorspannung den Stützring wieder in seine Ausgangslage,
so daß dann mittels des Sprengrings die Dachmanschette lagegesichert ist. Der Vorteil
liegt darin, daß die
Einbaugröße im wesentlichen nur mehr durch
die Abmessungen der Dachmanschette bestimmt ist, weil der Stützring entsprechend
klein gehalten werden kann. Dieser dient nur mehr dazu, den Sprengring in die Ringnut
der Führungsbuchse zu drücken und zweckmäßigerweise einen entsprechend vorgespannten
Aufbau der Dachmanschette innerhalb der Ringnut bzw. der Führungsbuchse zu gewährleisten.
Zugleich ist die Montage und Demontage denkbar einfach. Da kritische Toleranzen
nicht eingehalten werden müssen, erleichtert sich zudem die Herstellung. Aufgrund
der wenigen Bauteile ist zudem der Aufbau entsprechend robust, so daß eine lange
Lebensdauer gewährleistet ist.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Abstreifer an den Stützring
anvulkanisiert ist. Zweckmäßig ist es weiter, wenn der Vorsprung einstückig am Dachmanschettensatz,
insbesondere am äußersten Dachmanschettenglied ausgebildet ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren
beschrieben, die in Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Ende eines
Hydraulikzylinders und in Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils einer weiteren
Ausführungsform, gleichfalls in rein schematischer Darstellung, zeigen.
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Das in der Figur 1 dargestellte Ende des Hydraulikzylinders umfaßt
eine am Zylindergehäuse 1 festgelegte Führungsbuchse, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel
zur Führung einer Zylinderstange 3 dient.
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Außenseitig, also hinter dem Führungsabschnitt 4 der Führungsbuchse
2, ist eine Ringnut 5 ausgebildet, welche zum äußeren Ende der Führungsbuchse 2
hin offen ist. Die Länge der Ringnut in Richtung der Achse des Hydraulikzylinders
entspricht der Länge des nachfolgend noch näher beschriebenen Dachmanschettensatzes
6,
welcher innerhalb der Ringnut angeordnet ist.
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Der Dachmanschettensatz 6, der in üblicherweise aus einer Anzahl von
Dachmanschettengliedern zusammengesetzt ist, ist in der Ringnut 5 durch einen Stützring
7 lagegesichert. Der Stützring 7 ist gegenüber der Führungsbuchse 2 durch einen
Sprengring 8 festgelegt.
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Hierzu weist der Stützring 7 einen schräg verlaufenden äußeren Umfangsabschnitt
9 auf, welcher in der Endmontagestellung derart der in der Führungsbuchse ausgebildeten
Ringnut 10 zur Aufnahme des Sprengrings 8 gegenüberliegt, daß der Sprengring innerhalb
der Ringnut 10 sicher gehalten wird. Zur Erleichterung der Demontage ist die Führungsbuchse
mit einer Demontagenut 11 versehen.
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Um das Einsetzen des Sprengrings in die Führungsbuchse 2 überhaupt
bei Verwendung einer im wesentlichen nicht kompressiblen Dachmanschette zu ermöglichen,
ist die Dachmanschette mit einem Vorsprung 12, zweckmäßigerweise in Form eines ringförmig
umlaufenden vorstehenden Stegs versehen. Wie aus der Figur 1 recht deutlich hervorgeht,
ist der Steg am äußeren Dachmanschettenglied angeordnet, und zwar zweckmäßigerweise
an dem vom Stützring 7 weggerichteten Dachmanschettenglied.
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Der Ringsteg 12 liegt dabei an der Wand 13 der Ringnut 5 an. Dieser
Vorsprung bzw. Ringsteg 12 ist aus einem nachgiebigen Werkstoff gebildet, der ein
geringfügiges Verschieben der Dachmanschette innerhalb der Ringnut 5 zum Einsetzen
des Sprengrings ermöglicht. Allerdings ist der Ringsteg 12 ausreichend steif, um
nach dem Einsetzen des Sprengrings wieder in die in der Figur 1 dargestellen Ausgangslage
zurückzukehren, in welcher der Stützring 7 nach außen gedrückt und hierüber der
Sprengring 8 sicher in der Führungsbuchse gehalten wird.
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Zweckmäßigerweise ist der Ringsteg 12 einstückig mit dem äußersten
Dachmanschettenglied ausgebildet. Schließlich ist der Stützring 7 beim dargestellten
Ausführungsbeispiel mit einem außen angeordneten Abstreifer 14 verbunden, der zweckmäßigerweise
auf die äußere Stirnfläche des Stützrings 7 aufvulkanisiert ist. Die Stützringabmessungen
entsprechen durchmessermäßig dem Innendurchmesser der Ringnut 5, so daß der Stützring
mindestens mit einem Teil seines Längenabschnitts innerhalb der Ringnut 5 sitzt
bzw. in diese eingreift.
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Insgesamt wird hierdurch eine außerordentlich kleine Bauweise für
die Dichtvorrichtung erreicht.
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In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Dachmanschettensatzes
6 bzw. einer Dachmanschette dargestellt, die sich aus den Dachmanschettengliedern
6a bis 6d zusammensetzt und auf der dem Druckmittel zugewandten Seite ein zur Dachmanschette
gehöriges Dichtelement 15 besitzt. Das Dichtelement 15, welches in Art eines Dichtnutrings
wirkt, ist ringförmig ausgebildet und besitzt einen V-förmigen Querschnitt bestehend
aus den beiden Schenkeln 15a, 15b. Das Dichtelement 15 ist aus einem ausreichend
steifen, jedoch federnd nachgiebigen Werkstoff hergestellt, wobei die Breite des
Dichtelements um soviel größer gegenüber der radialen Dicke der die Dachmanschette
6 aufnehmenden Lagerbohrung ist, aaß die beim Einbau nach innen einfedernden V-Schenkel
15a und 15b des Dichtelements 15 mit Vorspannung an der Außenwand der Lagerbohrung
und an der Mantelfläche der abzudichtenden Welle 16 anliegt. Die dichtende Anlage
der Schenkel 15a und 15b erfolgt also unter Ausnutzung der Eigenvorspannung des
Dichtelements 15 nach Einbau der Dachmanschette in die entsprechende Lagerbohrung.
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Schließlich weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Dichtelement
15 einen zur Druckmittelseite
hin vorstehenden Vorsprung 12, der
aus einem elastisch nachgiebigem Material hergestellt ist. Nach Einbau der Dachmanschette
6 in der Lagerbohrung gewährleistet dieser stegartige Vorsprung 12, daß die einzelnen
Manschettenglieder 6a bis 6d in der Lagerbohrung geeignet in Ausrichtung zueinander
gehalten werden. Eine Vorspannung, um die Dachmanschettenglieder 6a bis 6d in ihre
Dichtstellung zu spannen bzw. zu drücken, wird durch den Vorsprung 12 jedoch nicht
ausgeübt. Diese Ausgestaltung einer Dachmanschette 6 hat zur Folge, daß im drucklosen
Zustand lediglich das Dichtelement 15 in Dichtstellung entsprechend der Eigenvorspannung
anliegt, wohingegen die übrigen Dachmanschettenglieder 6a bis 6d lediglich innerhalb
der Lagerbohrung positioniert sind. Dies hat zur Folge, daß in diesem Zustand keine
wesentliche Reibkraft zwischen den Dachmanschettengliedern 6a bis 6d und der damit
in Anlage befindlichen Mantelfläche der Welle 16 vorhanden ist.
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Bei Druckaufbau wird allerdings das Dichtelement 15 entsprechend aufgeweitet
und/oder in gewissem Sinn axial in Richtung auf die Dichtmanschettenglieder 6a bis
6d versetzt, so daß diese entsprechend des Druckmittelaufbaus in ihre Dichtstellung
vorgespannt werden. In dieser Stellung wirkt dann die Dachmanschette 6 wie die übliche
konventionelle Dachmanschette und entfaltet voll ihre vorteilhafte Dichteigenschaft
aufgrund der mit der Anzahl der Dachmanschettenglieder übereinstimmenden Anzahl
von Dichtzonen. Im drucklosen Zustand wird demnach die Dichtfunktion wesentlich
durch das Dichtelement 15 übernommen, wohingegen im Druckzustand voll die übrigen
Dachmanschettenglieder in Dichteinsatz gelangen.
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Der Vorsprung 12 kann in Art eines Rings, also die Welle 16 umlaufend,
ausgebildet sein, zweckmäßig sind aber auch einzelne mit Umfangsabstand ausgebildete
stegartige Vorsprünge.
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