DE3721558A1 - Endverschluss fuer einen fluidzylinder - Google Patents
Endverschluss fuer einen fluidzylinderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Endverschluß für
einen Zylinder des Typs, wie er bei Fluid-Betätigungs
einrichtungen und Fluid-Energieabsorbierungseinrich
tungen, etwa bei Stoßdämpfern und Flüssigkeitsfedern
verwendet wird.
Die US-PS 45 32 856 beschreibt einen Endverschluß, wel
cher in eine Position in dem Endbereich eines Zylinders
eingerastet werden kann. Dieser Endverschluß erfordert
jedoch zur Abdichtung einen O-Ring, wobei dieser O-Ring
in einer Nut des Endverschlusses angeordnet ist. Bei
sehr kleinen Endverschlüssen ist die Tiefe der für den
O-Ring erforderlichen Nut im Vergleich zu dem Körper des
Endverschlusses unproportional groß, so daß der Körper
durch diese Nut in seiner Festigkeit geschwächt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Endver
schluß für einen Zylinder zu schaffen, welcher in seine
Position eingeschoben werden und in dieser festgehalten
werden kann und welcher zu einer betriebssicheren und
ausreichenden Dichtung keinen O-Ring benötigt.
Erfindungsgemäß ist ein verriegelnder und dichtender
Endverschluß für einen zugeordneten Zylinder vorgesehen,
welcher einen Kunststoff-Körperbereich aufweist, der
einen ersten und einen zweiten Endbereich, sowie einen
dazwischenliegenden zentralen Bereich aufweist, sowie
jeweils an all diesen Bereichen äußere Flächen, sowie
einen ersten ringförmigen Randbereich, welcher sich von
dem zentralen Körperbereich aus zu dem ersten Endbereich
hin erstreckt, einen ersten vorstehenden Bereich an der
äußeren Fläche des ersten ringförmigen Randbereichs zur
Bewirkung eines Verriegelungseingriffs mit den zuge
ordneten Zylinder, einen zweiten ringförmigen Randbe
reich, welcher sich von dem zentralen Körperbereich an
der entgegengesetzten Seite zu dem ersten Endbereich aus
nach außen und in Richtung auf den zweiten Endbereich
erstreckt, und einen zweiten vorstehenden Bereich an der
Außenfläche des zweiten ringförmigen Randbereichs zur
Bewirkung eines Dichtungseingriffs mit dem zugeordneten
Zylinder.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs
beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine axiale Schnittansicht eines Ausfüh
rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Endverschlusses,
welcher in einem Fluidzylinder angeordnet ist;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des Endbe
reichs des Zylinders von Fig. 1, in welchen der Endver
schluß einzufügen ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils des Endverschlusses von Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI
von Fig. 1;
Fig. 5 eine axiale Schnittansicht einer
modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen End
verschlusses, bei welcher keine Ausnehmung zur Aufnahme
einer Kolbenstange vorgesehen ist; und
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht, in
welcher die Wirkung der Dichtungen des Endverschlusses
dargestellt ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Endverschluß 10 ist in einer
Fluid-Energie-Absorbierungseinrichtung 11 angeordnet,
welche in der Art eines Stoßdämpfers ausgebildet ist. Es
muß an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß der
Endverschluß 10 auch bei Fluid-Betätigungseinrichtungen
und anderen Fluid-Vorrichtungen zur Energieübertragung
oder Energieumwandlung verwendet werden kann, wie etwa
bei Flüssigkeitsfedern. Weiterhin kann das Fluid in Form
einer Flüssigkeit oder in Form eines Gases ausgebildet
sein.
Der Stoßdämpfer 11 umfaßt einen Zylinder 12, welcher bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff ausge
bildet ist, welcher jedoch auch aus einer hochfesten Le
gierung oder einem Metall oder einem zusammengesetzten
Material gefertigt sein kann. Der in Fig. 1 dargestellte
Zylinder 12 weist einen einstückig ausgebildeten Endbe
reich 13 auf, welcher eine Gewindeschraube 14 umfaßt,
die mit einem Kopf 15 versehen ist, der eine
O-Ringdichtung 16 trägt, so daß keine Leckage auftreten
kann, wenn die Schraube 14 vollständig dichtend in dem
Endbereich 13 eingeschraubt ist. Die Einschraubung er
folgt mittels des an der Schraube 14 ausgebildeten Ge
windes 17 und eines dazu passenden Gewindes in dem End
bereich 13.
Der Endverschluß 10 ist im wesentlichen in Form eines
zylindrischen, scheibenförmigen Bauteils ausgebildet,
welches aus Kunststoff gefertigt ist, beispielsweise aus
Nylon oder Delrin. Der Endverschluß 10 umfaßt einen Kör
per 19, der einen zentralen Körperbereich 20 aufweist,
sowie einen ersten Endbereich 21 an einer Seite des zen
tralen Körperbereichs und einen zweiten Endbereich 22 an
der gegenüberliegenden Seite des Körperbereichs. Eine
Außenfläche erstreckt sich über alle diese eben genann
ten Bereiche. Weiterhin ist eine Ausnehmung 23 vorgese
hen, welche sich durch den Körper 19 erstreckt und wel
che zur Aufnahme einer Kolbenstange 24 vorgesehen ist.
Einstückig mit dem Körperbereich 20 ist ein ringförmiger
Randbereich 25 ausgebildet. Der Randbereich 25 ist vor
gesehen, da an dem Körper eine Ringnut 26 vorgesehen
ist, welche die Ausnehmung 23 umgibt. Der ringförmige
Randbereich 25 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einer
Abschrägung 27 versehen, um auf diese Weise einen Dich
tungseingriff mit der Kolbenstange oder der Achse 24
vorzusehen. Weiterhin ist an einem flexibel ausgebilde
ten ringförmigen Randbereich 30 des Endbereichs 21 des
Körpers 19 ein ringförmiger Widerhaken 29 ausgebildet.
Dieser Widerhaken 29 umfaßt eine äußere geneigte Fläche
31, welche von dessen mit geringerem Durchmesser verse
henen Ende 32 zu dessen mit größerem Durchmesser verse
henen Ende 33 führt. Der Endbereich 22 umfaßt einen
flexiblen ringförmigen Randbereich 35, an welchem ein
ringförmiger Vorsprung 34 vorgesehen ist. Der ringför
mige Randbereich 35 ist außerhalb einer Ringnut 36 an
geordnet, welche einen ringförmigen Randbereich 37 um
gibt. Der ringförmige Vorsprung oder die Rippe 34 weist
einen größeren Durchmesser auf als der zentrale Körper
bereich 20.
Der Zylinder 12 weist eine innenliegende Ringnut 39 auf
(Fig. 2), welche mit einer Querschnittsform versehen
ist, die komplementär zu dem Widerhaken 29 ausgebildet
ist. Wenn der Endverschluß in den Zylinder 11 eingeführt
werden soll, wird der Endbereich 21 des Endverschlusses
10 in einen kegelig eingesenkten Bereich 40 des Zylin
ders 12 eingeführt und anschließend in axialer Richtung
bewegt, so daß der Widerhaken 29 in den Zylinderbereich
41 hineingleitet. Durch den Ringspalt 26 ist eine radial
nach innen gerichtete Verbiegung des äußeren ringförmi
gen Randbereichs 30 möglich, wenn der Widerhaken 29 in
den Bereich 41 des Zylinders 12 eingeführt wird. Dieser
Effekt wird im wesentlichen durch einen nockenbahnähn
lichen Effekt bewirkt. Wenn der Widerhaken 29 in der Nut
39 angeordnet ist, schnappt er mit einem lauten Geräusch
in die in Fig. 1 dargestellte Position, wodurch ein zu
verlässiger Sitz des Endverschlusses angezeigt wird. Auf
diese Weise wird eine gute, festsitzende Verbindung her
gestellt, welche verhindert, daß der Endverschluß 10 aus
dem Zylinder 12 herausbewegt werden kann.
Die komplementäre Paarung zwischen den Widerhaken 29 und
der Nut 39 schafft ein gewisses Maß an Abdichtung, es
ist jedoch möglich, daß in dieser Verbindung trotzdem
eine Leckage auftritt. Die Bewegung des Endverschlusses
10 in die in Fig. 1 dargestellte Position führt in
keiner Weise zu einer Verletzung des Widerhakens 29, da
eine Biegung des ringförmigen Endbereichs 21 die Auf
bringung eines übermäßigen Druckes auf den Widerhaken 29
während des Einbaus verhindert. Die Ringnut 26 weist
zweierlei Funktionen auf, sie ermöglicht nämlich eine
Verbiegung des ringförmigen Endbereichs 25, um eine gute
Dichtung zu der Kolbenstange 24 zu schaffen, und sie
ermöglicht weiterhin die obenbeschriebene Verbiegung des
ringförmigen Endbereichs 30 zum Zwecke des Einbaus des
Endverschlusses 10 in der obenbeschriebenen Weise.
Bei den Ausgestaltungsformen, welche beispielsweise in
dem US-Patent 45 32 856 gezeigt sind, war die Verwendung
eines O-Ringes in Zusammenhang mit dem Endverschluß er
forderlich, um eine Leckage zwischen dem Endverschluß
und dem Zylinder, in welchem dieser angeordnet war, zu
verhindern. Der erfindungsgemäße Endverschluß 10 macht
keine Dichtung zwischen ihm und den Zylinder erforder
lich, und zwar deshalb, weil der ringförmige Vorsprung
34 an dem ringförmigen Randbereich oder der Lippe 35
vorgesehen ist und einen größeren Durchmesser aufweist,
als der zentrale Körperbereich 20, der einen dichten
Sitz in dem Bereich 41 der Innenfläche des Zylinders 44
vorsieht, und als der Durchmesser des Flächenbereichs 41
der inneren Zylinderfläche 44, so daß zwischen diesen
ein überdeckender Sitz vorgesehen ist. Dieser über
deckende Sitz ist möglich, da der ringförmige Endbereich
oder die Lippe 35 flexibel an dem zentralen Körperbe
reich 20 angeordnet ist und da die dieser Anordnung
innewohnende Elastizität einen guten, dichten Sitz zwi
schen dem Vorsprung 34 und der Fläche 41 schafft, so daß
kein zusätzlicher Dichtring erforderlich ist. Wie oben
ausgeführt, ist diese Art von Endverschluß im speziellen
bei Zylindern extrem kleiner Ausgestaltung von Nutzen,
bei welchem es schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist,
O-Ringe zu verwenden. Dabei kann der Endverschluß 10
einen so geringen Durchmesser aufweisen, daß bei der
Ausbildung einer Nut zur Aufnahme eines O-Ringes diese
Nut eine derart große Tiefe aufweisen müßte, daß die
Festigkeit des Endverschlusses beeinflußt und dieser
erweicht würde. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß
der erfindungsgemäße Endverschluß nicht auf eine
Verwendung bei Zylindern mit extrem geringem Durchmes
ser beschränkt ist.
Aus einem Vergleich der Fig. 3 und 6 ist die Wirkung des
Dichtungsvorsprunges 34 besonders deutlich zu erkennen.
Dabei ist anzumerken, daß die ringförmige Kante 28
(Fig. 3) des Vorsprungs 34 im wesentlichen Linienbreite
aufweist, d.h. fast unendlich klein ist. Deshalb wird
auf diesen ein theoretisch unbegrenzt großer Druck auf
gebracht, und zwar durch die Kraft des flexiblen Randbe
reichs 35, welcher in Richtung auf die Wandung 41 vorge
spannt ist. Dies führt zu einer Abflachung der Kante 28
zu der in Fig. 6 gezeigten abgerundeten Ausgestaltung
28 a, mittels derer sie die Zylinderwandung berührt, so
daß eine gute Abdichtung zu dem Wandungsbereich 41 er
folgt. Es ist jedoch auch möglich, eine zufriedenstel
lende Abdichtung durch einen überdeckenden Sitz oder
einen Festsitz zu erreichen, auch wenn der scharfe Kan
tenbereich 28 nicht vorgesehen ist.
Die Vorsprünge 29 und 34 sind bevorzugterweise jeweils
an den flexilen ringförmigen Randbereichen 30 und 35
vorgesehen, da sie einen größeren Durchmesser aufweisen
als die innere Wandung 41 des Zylinders. Wenn sie an dem
zentralen Körperbereich 20 vorgesehen wären, würde die
Möglichkeit bestehen, daß der Druck der Wandung 41 auf
die Vorsprünge den Durchmesser der Ausnehmung 23 des
zentralen Körperbereichs 20 vermindern würde, so daß die
Kolbenstange 24 klemmen würde.
Der Stoßdämpfer 11 kann mit jedem geeigneten Hydraulik
fluid gefüllt sein. Ein Kolbenkopf 42 ist einstückig mit
der Kolbenstange 24 ausgebildet und weist eine äußere
zylindrische Fläche 43 auf, welche in entsprechender
Beziehung zu einer inneren Zylinderfläche 44 des Zylin
ders 12 steht. Eine Feder 45 weist einen Endbereich auf,
welcher sich gegen die Endwandung 13 abstützt, während
der andere Endbereich gegen die Kolbenfläche 46 drückt,
um die Kolbenstange 24 in die in Fig. 1 gezeigt Stellung
vorzuspannen. Wenn eine Kraft auf den Bolzen 47 an der
Kolbenstange 24 aufgebracht wird, wird der Kolben 42 ge
gen die Vorspannung der Feder 45 nach rechts bewegt und
Hydraulikfluid wird von der Kammer 47 in die Ringkammer
49 gedrückt, wobei das Fluid durch einen Zwischenraum 50
zwischen der Außenfläche 43 des Kolbens und der inneren
Zylinderfläche 44 strömt. Das hinter dem Kolben 42 strö
mende Fluid wird in einem Speicher 48 aufgenommen, wel
cher im wesentlichen in Form eines ringförmigen Kunst
stoffkörpers ausgebildet ist, der zylindrische Seiten 51
und 52 aufweist, welche jeweils mit mehreren Ausnehmun
gen 53 versehen sind, welche am Umfang beabstandet vor
gesehen sind. Die Kolbenstange 24 bewegt sich durch eine
Ausnehmung 58 des Speichers 48, welcher wegen eines
festen Sitzes zwischen seinen Außenflächen 68 und der
inneren Wandung 44 des Zylinders stationär angeordnet
ist.
Während einer Bewegung des Kolbens 42 nach rechts, ver
bleibt ein Kugel-Rückschlagventil 54 auf seinem Ventil
sitz 55. Wenn der Bolzen 47 nicht mehr mit Kraft beauf
schlagt wird, dehnt sich die Feder 45 wieder aus und
drückt den Kolben 42 nach links (gemäß Fig. 1). Zu die
sem Zeitpunkt wird die Kugel 51 von ihrem Ventilsitz weg
bewegt, und zwar gegen eine Ringkante 56, eine Hülse 57,
welche in dem Kolben 42 vorgesehen ist. Zu diesem Zeit
punkt kann das in der Kammer 49 befindliche Hydraulik
fluid durch eine Durchströmung eines Schlitzes 59 auf
der Rückseite des Kolbens 42 in die Kammer 47 gelangen,
sowie durch einen Kanal 60 in dem Kolbenkopf 42 und
durch Ausnehmungen 61 in dem Kolbenkopf 42.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 10′ eines
erfindungsgemäßen Endverschlusses. Dieser kann zur Ab
dichtung des Endbereichs eines Zylinders verwendet wer
den und weist keine Ausnehmung zur Aufnahme einer Kol
benstange oder einer Achse auf. Bei diesem Ausführungs
beispiel korrespondieren die mit gestrichenen Bezugs
zeichen versehenen Teile mit den entsprechenden vorbe
schriebenen Teilen, so daß auf eine nähere Beschreibung
an dieser Stelle verzichtet werden kann. Der Endver
schluß 10′ ist, abgesehen von der Ausnehmung 23, iden
tisch zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel des
Endverschlusses 10.
Claims (9)
1. Endverschluß zum Abdichten und Verschließen eines Zy
linders, gekennzeichnet durch einen Kunststoffkörperbe
reich (19), welcher einen ersten (21) und zweiten (22)
Endbereich aufweist, sowie einen zentralen Bereich (20)
zwischen diesen und wobei alle diese Bereiche mit äuße
ren Flächen versehen sind, einen ersten ringförmigen
Randbereich (30), welcher sich von dem zentralen Körper
bereich (20) aus zu dem ersten Endbereich (21) hin nach
außen erstreckt, einen ersten Vorsprungsbereich (29) an
der Außenfläche des ersten ringförmigen Randbereichs
(30) zur Bewirkung eines Verriegelungseingriffs mit dem
Zylinder (12), einen zweiten ringförmigen Randbereich
(35), welcher sich von dem zentralen Körperbereich (20)
aus entgegengesetzt zu dem ersten Endbereich (21) in
Richtung auf den zweiten Endbereich (22) hin nach außen
erstreckt, und einen zweiten Vorsprungsbereich (34) an
der Außenfläche des zweiten ringförmigen Randbereichs
(35) zur Bewirkung eines Dichtungseingriffs mit dem Zy
linder (12).
2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Vorsprungsbereich (29) in Form eines Wi
derhakens ausgebildet ist, welcher einen Endbereich ge
ringeren Durchmessers (32) und einen Endbereich größeren
Durchmessers (33) aufweist, wobei der Endbereich gerin
geren Durchmessers (32) weiter von den zentralen Körper
bereich (20) angeordnet ist als der Endbereich größeren
Durchmessers (33).
3. Endverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vorsprungsbereich (34) einen größeren
Durchmesser aufweist als die Außenfläche des zentralen
Körperbereichs (20).
4. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der zweite Vorsprungsbereich
(34) eine Ringkante (28) umfaßt.
5. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge
kennzeichnet durch eine zur Aufnahme eines Schaftes (24)
sich durch den zentralen Körperbereich (20) erstreckende
Ausnehmung (23).
6. Endverschluß nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
einen dritten ringförmigen flexiblen Randbereich (25),
welcher sich von dem zentralen Körperbereich (20) aus
nach außen erstreckt und zur Bewirkung einer Abdichtung
gegenüber dem Schaft (24) konzentrisch zu dem ersten
ringförmigen Randbereich (30) angeordnet ist.
7. Endverschluß nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet
durch einen vierten ringförmigen flexiblen Endbereich
(37), welcher sich von dem zentralen Körperbereich (20)
aus nach außen erstreckt und zur Umschließung des
Schafts (24) konzentrisch zu dem zweiten ringförmigen
Randbereich (35) angeordnet ist.
8. Endverschluß nach einen der Ansprüche 1 bis 7, ge
kennzeichnet, durch eine Innenfläche (44) des Zylinders
(12), einen Nutbereich (39) der inneren Fläche (44) zur
Aufnahme des ersten Vorsprungsbereichs (29) in verrie
gelndem Eingriff, wobei die Innenfläche (44) des Zylin
ders (12) Bereiche (41, 44) an entgegengesetzten Seiten
des Nutbereichs (39) umfaßt, welche einen geringeren
Durchmesser aufweisen als der erste Vorsprungsbereich
(29) und wobei der zweite Vorsprungsbereich (34) ur
sprünglich einen größeren Durchmesser als der Bereich
(41) der Innenfläche (44) aufweist, mit welchem er sich
in dichtendem Eingriff befindet, um zwischen diesen
einen Festsitz auszubilden.
9. Endverschluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nutbereich (39) eine komplementäre, zu dem
ersten Vorsprungsbereich (29) passende Form aufweist.
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