DE2209321A1 - Endverschluss fuer hydraulikzylinder - Google Patents

Description

• Endverschluß für Hydraulikzylinder Die Erfindung betrifft einen Endverschluß für Hydraulikzylinder, mit einem in ein Zylinderronr unter Verwendung von Dichtmitteln eingesetzten und zentrierten, gegebenenfalls als Kolbenstangenführung ausgebildeten Abschlußkörper, der mit einem in einer Radialnut des Zylinderrohres abgestützten Haltering lösbar verspannt ist.
• Zur Herstellung von Hydraulikzylindern werden Zylinderrohre meist mit einem angepreßten oder angeschweißten Boden verschlossen. Der Zylinderkopf, der bei Kolbenstangenzylindern gleichzeitig als Führung für die Kolbenstange dient, muß abnehmbar sein, um den auf der Kolbenstange befestigten Kolben aus- bzw. einbauen zu können.
• Zur Verbindung von Zylinderkopf und Zylinderrohr sind eine Anzahl von Möglichkeiten bekannt. Üblich sind z.B. auf ein Außengewinde des Zylinderrohrs aufgeschraubte Uberwurfkappen oder in ein Innengewinde des Zylinderrohrs eingeschraubte Abschlußkörper. Ferner sind Flansc>ibefestigungen mlt Hilfe von schrauben oder Stehbolzen bekannt, und in selteneren Fällen werden die ZylinderkUpfe nach der Montage verlötet oder verschweißt. Schließlich ist es bekannt, den Zylinder kopf mittels ein oder mehrteiliger Ringe zu befestigen, die in Nuten, die in das Zylinderrohr eingedreht sind, ein gelegt und dann durch geeignete Mittel gehalten werden.
• Die Erfindung geht aus von der letztgenannten Befestigungsart und hat sich einen Endverschluß für Hydraulikzylinder zum Ziel gesetzt, der von vornherein kostspielige Bearbeitungen von Zylinderrohr und Abschlußkörper vermeidet, der sich auf ein rauhe Weise zusammen- und für Reparaturarbeiten schnell wieder auseinanderbauen läßt und der auch bei der Anwendung hoher hydraulischer Drfleke betriebssicher ist.
• FUr einen Zylinderkopf der eingangs bezeichneten Art wird zu diesem Zweck erfindungsgemäß vorgeschlagen, daßder auf dem Zylinderrohr herausragende Abschlußkörper einen äußeren Bund aufweist, zwischen dem und der Stirnfläche des Zylinderrohrs ein Federelement angeordnet ist, das dem Abschlußkörper zur Anlag an dem in der Radialnut des Zylinderrohrs abgestützten Haltering eine axial auswärts gerichtete Vorspannung erteilt.
• Dieser grundsätzlichen Ausführungsform liegt die Uberlegung zugrunde, daß bei einem Kolbenstangenzylinder der Abschlußkörpr stets durch hydraulische oder mechanische Kräfte vom Rohrende weggedrUckt wird. Lediglich in einem Belastungsfall könnte der Abschlußkörper in das Zylinderrohr hineingezogen werden, und zwar mit der aus der Reibung der Kolbenstange an Dichtung und Führung resultierenden Kraft und dann auch nur, wenn die Kolbenstange durch eine äußere mechaniache Last in den Zylinder hineinbewegt wird. Da die in dieser Richtung wirkenden Kräfte unbedeutend sind, kann dieser Belastungsfall praktisch vernachlässigt werden und läßt sich die Verbindung zwischen Abechlußkörper und Zylinderende sehr einfach und platzsparend aus uhren und hat letztlich nur die Funktion einer Montageverbindung, die bei nicht beaufschlagtem Zylinder -die Jerspannung zwischen Zylinderrohr, Haltering und Abschlußkörper aufrechterhält, während diese Verspannung andererseits bei beaufschlagtem Zylinder aufgrund des Hydraulikdruckes gewährleistet ist.
• Bei ner Ausführungsform der Erfindung besitzt die in der Innenwand des Zylinderrohrs angeordnete Radialnut um ca. 15;0 bis 30 zur Zylinderachse geneigte Seitenwände und der an Zylinderinnendurchmesser zentrierte Abschlußkörper eine zum Zylinderende weisende Schrägschulter, an der und der gegen-Uberliegenden Seitenwand der Radialnut der als Sprengring ausgeführte und mit einer achsparallelen Umfangsflächen am Grund der Radialnut anliegende Haltering über entsprechend geneigte Seitenflächen abgestützt ist. Die somit nur schwach zur Zylinderachse geneigten Seitenwände der Radialnut schaffen die Voraussetzung dafür, daß die empfindlichen Dichtlippen der Kolbenmanschetten bei Montage oder Wartungsarbeiten ohne Beschädigungsgefahr über die Nut geschoben werden können. Die geringe Neigung der Nutseitenwand und der anliegenden Fläche des Sprengringes wandelt die dort auf den Abschlußkörper wirkenden, aus dem Hydraulikdruck resultierenden beträchtlichen Axialkräfte um in eine vorherrschende Radialkomponente. Dies gilt auch für alle auftretenden mechanischen Kräfte, z.B. wenn der Kolben in seiner Endlage an den Abschlußkörper anstößt.
• Diese Kraftumlenkung hat den Vorteil, daß das von vornherein fl im Hinblick auf den an jeder Stelle vorhandenen Hydraulikdruck bemessene Zylinderrohr auch iri Bereich des Endverschlus ses die über den Haltering übertragenen Radialkräfte ohne weiteres aufnehmen kann. Die verbleibende Axialkomponente wird problemlos in dem auf Soherung beanspruchten Halterig aufgenommen. Darüber hinaus wird das Außenmaß des Zylinderrohrs nicht oder nur ganz unwesentlich vergrößert, während die Bearbeitung auf ein Minimum beschränkt bleibt.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt der geteilt ausgeführte Haltering im Querschnitt zwei unter axialen Abstand radial einwärts gerichtete Klauen, die in einer keilförmig hinterdrehten Umfangsnut des Zylinderrohrs bzw. in einer keilfrmig hinterdrehten Ausnehmung am Bund des Abschlußkörpers aufgenommen sind. Wie bei der ersten AusfUhrungaform übernimmt auch hier das zwischen detn Stirnende des Zylinderrohrs und dem äußeren Bund des Abschlußkörpers angeordnete Federelement die Funktion der Verspannung des Endverschlusses bei nicht beautschlagtem Zylinder, so daß der Abßohlußkörper stets am Haltering anliegt und Fertigungstoleranzen ausgeglichen sind. Das Federelement besteht zweckmäßigerweise aus einem welohelastlsohen Dichtring aus Grund oder Kunststoff, so daß damit gleichzeitig eine Abdichtung zwischen Zylinderrohr und Abschlußkörper gegen eindringen von Regen oder Kondenswasser gewähr leistet ist.
• Die ringförmig ausgeführten Klauen im Haltering bilden eine Uber dessen Innenumfang verlaufende Nut, deren Breite sich zum Grund hin erweitert. Zur Montage und zum Auseinanderbau des Endverschlusses wird das Federelement weitgehend zusammengedrückt und der geteilte Ring mit seinen Klauen in die Umfangsnut des Zylinderrohrs bzw. in die Ausnehmung des Abschlußkörpers eingedrUckt. Das sich nun wieder ausdehnende Federelement behält dabei eine Restspannung, die zur Vermeidung einer Relativbewegung zwischen Absohlußkörper und Haltering ausreicht und gleichzeitig die Sicherung des geteilten Halteringes gewährleistet.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fit. 1 einen schematischen Mngsschnitt durch einen Kolbenstangenzylinder im Bereich des Zylinderkopfes gemäß der Erfindung, wobei beiderseits der Mittellinie verschiedene Möglichkeiten für die Einbringung der Radialnut angedeutet sind, Fig. 2 eine Ansicht des zur Ab¢ tzurig des Abschlußkörpers verwendeten Sprengringes, Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Endverschlusses nach der Erfindung und Fig. 4 eine Endansicht der Ausjiihnng nach Fig. 3.
• Entsprechend Fig. 1 ist in einem an seiner Innenseite fertig bearbeiteten, z.BX nahties gezogenen Zylinderrohr 10 in der Nähe seines Endes eine Radialnut 11 vorgesehen, die vorzugsweise durch Einwalzen oder Einprägen der Zylinderwand entsteht. Bei spanloser Verformung ergibt sich an der Außenseite des Zylinderrohres eine entsprechende Auswölbung. 3ei größerer Wandstärke des Zylinders wird die Radialnut 11 ausgedreht, so wie dies in der unteren Hälfte von Fig. 1 gezeigt ist Die Radialnut besitzt geringe Tiefe und einen achsparallelen Grund.
• Die Seitenwände der Radialnut 11 bilden mit der Zylinderachse einen relativ kleinen Winkel X im Bereich zwischen etwa 15° und 300. Am Ende des Zylinderrohres ist eine Anfasung 12 vorgesehen, die bei spanloser Verformung durch Anwalzen hergestellt werden kann. Diese Anfasung erleichtert das Einsetzen der verschiedenen Bauteile des Endverschlusses und des Kolbens und seinen Dichtmanschetten bei der Montage des Zylinders.
• In das soweit vorbereitete Zylinderrohr 10 wird ein Abschlußkörper eingeführt, der einen im Innendurchmesser des Zylinderrohrs zentrierten Abschnitt 13 aufweist. Im Bereich dieses Abschnittes befindet sich eine Utnfansnut sowie ein darin aufgenommener O-Ring, der die Abdichtung zwischen Zylinderrohr und Abschlußkörper Ubernimmt. Der Abschlußkörper besitzt eine Schrägschulter 15 als Ubergang zu einem Bm Durchmesser verringerten Abschnitt 16, der über das Ende des Zylinderrohrs hinausragt. Sofern das Abschlußstück gleichzeitig als Führung fur eine Kolbenstange 17 dient, ist eine entsprechende Axialbohrung mit einer geeigneten Gleitpassung vorgesehen. Die Bohrung enthält eine Radialnut 18 zur Aufnahme der Kolbenstangendichtung 19 sowie eine endseitige Ausdrehung 2O zur Aufnahme eines Schmutzabstreifringes 21.
• Auf dem aus dem Zylinderrohr 10 herausragenden Ende des Anschnittes 16 des Abschlußkörpers sitzt ein elastischer Diohtring 22, der zwischen einer Ringkappe 23 und der Stirnseite des Zylinderrohrs 10 vorgespannt ist. Die Ringkappe 23 igt mit Hilfe eines in eine Umfangßnut, des Abschlußkörpers 13 eingesetzten Seegerringes 24 festgehalten. Der Diohtring 22.
• kann durch nichtgezeigte zusätzliche Federleente in seiner Funktion unterstützen sein.
• Zwischen der Schrägschulter 15 und der gegenUberliegenden Seitenwand der Radialnut 11 ist ein Sprengring 25 eingespannt, der mit einer achsparallelen Umfangsfllche auf dem Grund der Radialnut 11 aufliegt. Der Sprengring besitzt der Neigung der Schrägschulter und der Neigung der Seitenwand entsprechend geneigte Seitenflächen 26, die zweckmäßigerweise mindestens solang sind, wie die gegenüberliegenden AbstUtzflächen, d.h. Schrägschulter und Seitenwand der Radialnut.
• Der Ring enthält ferner gemäß Fig. 2 beiderseits seines Schlitzes 27 Radialbohrungen 28, die in dem Bereich angebracht sind, in dem sich die achsparallelen Außen- und Innenumfangsflächen des Ringes teilweise dberdecken.
• Beim Zusammenbau des Kolbenstangenzylinders gemäß Fig. 1 wird zunächst der an der Kolbenstange 17 sitzende Zylinder in du Rohr eingeführt. Dabei unterstützt die Anfasung 12 die anfängliche Zentrierung beim Einfahren, während die leicht geneigten Seitenwände der Radialnut 11 dazu beitragen, daß die empfindliche Dichtlippen der Kolbenmanschette beim Darüber-Hinwegsohieben nicht verkanten und nicht beschädigt werden.
• Naoh dem Einfahren des Kolbens wird auch das auf der Kolbenstange 17 befindliche AbschlußstUck in das Zylinderrohr hineingeschoben, wobei der im Durchmesser größer Abschnitt 13 die Zentrierung Ubernimmt. Das Abschlußstück wird soweit in das Zylinderrohr hineingeschoben, bis die Radialnut 11 ton außen frei zugänglich ist. Nunmehr erfolgt das Einsetzen des Sprengringes mit Hilfe einer nicht gezeigten Spezialzange, die in die Radialbohrungen 28 eingeführt wird. Der Sprengring 25 besitzt in entspanntem Zustand einen etwas größeren Durchmesser als der Innendurchmesser der Radialnut 11. Der Schlitz 27 ist so bemessen, da3 beim Zusammendrücken des Sprengringes sein Durchmesser den Innendurchmesser des Zylinderrohres unterschreitet, damit der Ring leicht eingeführt werden kann. Sobald sich der Ring 25 innerhalb der Nut befindet, wird er freigegeben, so daß er sich mit seinem Außenumfang an den Grund der Radialnut anlegt. Durch Zurückziehen der Kolbenstange 17 bewegt der nicht gezeigte Kolben den Abschlußkörper soweit nach außen, daß dessen Schrägschulter 15 an der zugeordneten geneigten Seitenfläche des Sprengringes 25 zur Anlage kommt und auch eins Anlage zwischen der Seitenfläche 26 und der gegenüberliegenden Seitenwand der Radialnut gegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt ragt der im Durchmesser verringerte Abschnitt 16 des Abschlußkörpers teilweise aus dem Zylinderrohr 10 hervor, so daß der elastische Dichtring 22 und die Ringkappe 23 aufgesetzt, zusammengedrückt und schließlich der Seegerring 24 gehaltert werden können, der die Ringkappe und den Dichtring an Ort und Stel le hält Bei der Ausführungsform nach Fig.3, 4 braucht das Zylinderrohr nur an seinem Außenumfang bearbeitet ZU werden, wo eine Umfangsnut 31 eingestochen wird, deren eine Seitenwand 32 keilförmig hinterdreht ist. Der Abschlußkörper 35, der auch hier als Kolbenstangenführung ausgeführt sein kann, ist mit einem angeformten Außenbund 54 versehen, an den sich eine keilförmig hinterdrehte Ausnehmung 55 anschließt. Zwischen die gegeneinander gerichteten Stirnflächen von Zylinderrohr 10 und Bund 34 ist ein Federelement 22 eingelegt, das wie bei der vorbeschriebenen Ausführung aus einem weichelastischen Dichtring bestehen und durch Metallfedern verstärkt oder ergänzt sein kann. Zur besseren Positionierung bezüglich der abzudichtenden Passung zwischen Zylinderinnendurchmesser und Außendurchmesser des Abschiußkörpers 53 ist in diesem unmittelbar im Anschluß an den Außenbund 34 ein Einstich 30 vorgesehen, in dem der Federring 22 liegt und somit während seiner radialen Erweiterung beim Zusammenpressen während des Zusammenbaus genügend Platz findet.
• Ein teilt ausgefUhrter Haltering 36 besitzt im Querschnitt nach Fig. 3 radial gerichtete Klauen 37, 38, die entsprechend Fig. 4 beispielsweise durohgehend Uber den gesamten Innenumfang verlaufen. Diese Klauen bilden eine sich zum Grund zu verbreiternde Innennut, deren Seitenwände die gleiche Schräggung wie die Schräg- oder Keliflächen der Radialnut 31 und der Ausnehmung 35 besitzen. Die Nutbreite ist im übrigen so bemessen, daß darin der am Zylinderrohrende hinter der Radialnut 31 stehen gebliebene Ringabsohnitt, der Außenbund 34 des Absohlußkörpers sowie das dazwischen eingesetzte Federelement 22 in seinem noch um ca. 25 % zusammengedrückten Zustand Platz finden.
• Zur Montage des Endverschlusses nach Fig. 3, 4 wird der mit in den Einstich 30 eingelegtem Federelement 22 versehene Abschlußkörper 33 mit seinem feinbearbeiteten Zentrierungsabschnitt in du Zylinderrohr 10 eingeschoben, bis das Federelement an die Stirnfläche des Zylinderrohres anstößt. Sodann erfolgt unter Anwendung von Axialdruck über das äußere Ende des Abschlußkörpers 33 das Zusammenpressen des Federelementes 22 bis auf etwa 50 % seiner normalen entspannten Dicke. In diesem Zustand , der in der unteren Hälfte von Fig. 3 dargestellt ist, wird der geteilte Haltering 36 über die Anordnung Übergestulpt, so daß sich dessen Klauen 37, 38 an die JeweiLs gegenüberliegenden Keilflächen 31, 35 anlegen und beim radialen Einwärtsschieben der Halteringhälften gerade die erwünschte Aurmitung des Federelementes um etwa 25 % - 30 % zulassen, bei der einerseits der Haltering gegen Herabfallen gesichert ist und andrerseits der Abschlußkörper 33 noch unter solcher Vorepannung steht, daß die dadurch eine äußere Kraft in den Zylinder verschobene Kolbenstange 17 den Abschlußkörper nicht zu bewegen n oder mitzunehmen imstande ist. Die Vorspannung der gegebenenfalls aus einem Dichtring mit darin angeordneter Schraubenfeder bestehenden Federelementes 22 sorgt gleichzeitig für die Abdichtung des Zylinders gegen das Eindringen von Regen- oder Kondenswasser und für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen in der Nut des Halteringes sowie an den Keilflächen 72 der Radialnut 31 und der Ausnehmung 35.
• Da bei der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 die radiale Abmessung des Abschlußkörpers 33 innerhalb des Zylinders nur durch die entsprechenden Maße der Dichtungen 14 und 19 bestimmt ist, kann sich der Kolbenstangendurchmesser noch weiter dem Zylinderdurchmesser nähern als bei der weiter oben beschriebenen Bauart. In der nut ähnlichen Eindrehung 31 auf dem Außenumfang des Zylinderrohres treten nur Axialspannungen auf. Wenn die Rohrwandung durch die Eindrehung um die Hälfte verringert wird, herrscht in diesem Bereich eine Axialspannung der gleichen Größe wie die an der Rohrinnenwand auftretende Radialspannung, weil nach der Kesselformel bei einem unter Innendruck stehenden Rohr die Radialspannungen doppelt so gruil sind wie die Axialspannungen.

Claims (13)

Ansprüche

1. Endverschluß für Hydraulikzylinder mit einem in ein Zylinderrohr unter Verwendung von Dichtmitteln eingesetzten und zentnerten, gegebenenfalls als Kolbenstangenführung ausgebildeten Abschlußkörper, der mit einem in einer Radialnut des Zylinder rohrs abgestutzten Haltering lösbar verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Zylinderrohr (10) herausragende Abschlußkörper (13; 33) einen äußeren Bund (23, 24; 34) aufweist, zwischen dem und der Stirnfläche des Zylinderrohrs ein Federelement (22) angeordnet ist, das dem Abschlußkörper zur Anlage an dem in der Radialnut (11, 31) des Zylinderrohrs abgestützten Haltering (25; 36) eine axial auswärts geri#tete Vorspannung erteilt.

2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Innenwand des Zylinderrohrs (10) angeordnete Radialnut (11) um ca. 150 - 300 zur Zylinderachse geneigte Se1,tenwände und der am Zjlinderinnendurchmesser zentrierte Abschlußkörper (13) eine zum Zylinderende weisende Schrägschulter (15) besitzt, an der und der gegenüberliegenden Seitenwand der Radialnut der als Sprengring ausgeführte und mit einer achsparallelen Umfangsfläche am Grund der Radialnut anliegende Haltering (25) über entsprechend geneigte Seitenflächen (26) abgestützt ist.

3. Endverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialnut (11) in die Zylinderinnenwand eingewalzt oder eingeprägt ist.

4. Endverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (25) geschlitzt ist und beiderseits des Schlitzes je eine Radialbohrung (28) enthält.

5. Endverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägschulter (15) die gleiche Neigung wie die Seitenwand .der Radialnut (11) besitzt.

6. Endverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Seitenflächen (26) de.; Halterings (25) mindestens gleich lang sind wie die Schrägschulter (15) bzw. die Seitenwand der Radialnut (11),

7. Endverschluß nach Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (25) sich ti lweise überdeckende achsparallele Außen- und Innenumfangsflächen aufweist.

8. Endverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Bund auf dem aus dem Zylinder (10) herausragenden Abschnitt (16) des Absohlußkörpers (13) aus einem in eine Umfangsnut eingesetzten Seegerring (24) und einer am Federelement (22) anliegenden Ringkappe (23) besteht.

9. EndverschluB4 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilt ausgefiQhrte Haltering (36) im Querschnitt zwei unter axialem Abstand radial einwärts gerichtete Klauen (37, 38) besitzt, die in einer keilförmig hinterdrehten Umfangsnut (31) des Zylinderrohrs (10) bzw.

in einer keilförmig hinterdrehten Ausm hmung (35) an dem aus dem Zylinderrohr herausragenden Bund (34) des Abschlußkörpers (33) aufgenommen sind.

10. Endverschluß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Umfang des Ringes verlaufenden Klauen (37, 38) des Halteringes (33) eine Uber dessen Innenumfang verlaufende Nut bilden, deren Breite sich zum Grund erweitert.

11.- Endversohluß naoh Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (34) des Abschlußkörpers (33) den gleichen Außendurchmesser wie das Zylinderrohr (10) aufweist.

12. Endverschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (22) aus einem elastischen Dichtring besteht.

13. Endverschluß nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Dichtringes (22) durch eine metallische Feder verstärkt ist.

L e e r s e i t e