DE3721558C2 - Endverschluß für einen Fluidzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Endverschluß für einen Zylinder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, wie er bei Fluid-Betätigungseinrichtungen und Fluid-Energieabsor­ bierungseinrichtungen, etwa bei Stoßdämpfern und Flüssig­ keitsfedern verwendet wird.

Die US-PS 4 532 856 beschreibt einen Endverschluß, wel­ cher in eine Position in dem Endbereich eines Zylinders eingerastet werden kann. Dieser Endverschluß erfordert jedoch zur Abdichtung einen 0-Ring, wobei dieser 0-Ring in einer Nut des Endverschlusses angeordnet ist. Bei sehr kleinen Endverschlüssen ist die Tiefe der für den 0-Ring erforderlichen Nut im Vergleich zu dem Körper des Endverschlusses unproportional groß, so daß der Körper durch diese Nut in seiner Festigkeit geschwächt wird.

Aus der vorangehend zitierten US-PS 4,242,947 ist ein Hydrau­ lik-Zylinder bekannt, welcher eine von einem Endverschlußzap­ fen verschlossene Zylinderkammer aufweist. Der Endverschluß­ zapfen ist mit einem Druckausgleichskanal (26) versehen, über welchen gegebenenfalls Leck-Fluid, das sich oberhalb des End­ verschlußzapfens ansammelt, abgeleitet werden kann. Der End­ verschlußzapfen ist aus einem Gummimaterial gefertigt und an seinem Außenumfang mit einem Ringwulst versehen. Der zur Auf­ nahme des Endverschlußzapfens vorgesehene Aufnahmebereich des Zylinders weist einen größeren Innendurchmesser auf als der Arbeitsbereich des Zylinders. In diesem Aufnahmebereich ist eine umlaufende Ringnut mit gerundeten Kanten ausgebildet, zur Aufnahme des Ringwulstes des Endverschlußzapfens.

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 0-Ring benötigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Endverschluß gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

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 4-4 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 0-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 dem 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 4 532 856 gezeigt sind, war die Verwendung eines 0-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, 0-Ringe zu verwenden. Dabei kann der Endverschluß 10 einen so geringen Durchmesser aufweisen, daß bei der Ausbildung einer Nut zur Aufnahme eines 0-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 28a, 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 flexiblen 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 (10)

1. Endverschluß zum Abdichten und Verschließen eines ihm zuge­ ordneten Zylinders (12) mit einer kontinuierlichen Zylinderflä­ che (44) und einer darin ausgebildeten Innen-Ringnut (39) und einer von jener Zylinderfläche umgebenen Fluidkammer (47), wo­ bei der Endverschluß (10) einen Kunststoffkörper (19) mit einem Zentralbereich (20) und ersten (21) und zweiten (22) ringförmi­ gen Endabschnitten umfaßt, welche einstückig mit diesem ausge­ bildet sind und sich axial von einander gegenüberliegenden En­ den des Zentralbereiches (20) aus erstrecken, und einen ring­ förmigen Verriegelungsvorsprung (29) aufweist, welcher auf der radial auswärts liegenden Oberfläche des Körpers (19) ausgebil­ det ist zum Eintreten in jene Innen-Ringnut (39) zur Verriege­ lung des Körpers (19) in dem Zylinder (12), wobei der erste Endabschnitt (21) des Körpers (19) eine erste flexible Ringlip­ pe (30) aufweist, welche zur Fluidkammer (47) hinweist, und je­ ner zweite Endabschnitt (22) des Körpers (19) eine zweite fle­ xible Ringlippe (35) und eine Ringnut (36) aufweist, welche be­ züglich der zweiten flexiblen Ringlippe (35) radial einwärts liegend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine wei­ tere Ringnut (26) vorgesehen ist, welche bezüglich der ersten flexiblen Ringlippe (30) radial einwärts angeordnet ist, und daß der Verriegelungsvorsprung (29) auf jener ersten flexiblen Ringlippe (30) ausgebildet ist, und daß ein kontinuierlicher ringförmiger Dichtvorsprung (34) auf jener zweiten flexiblen Ringlippe (35) ausgebildet ist, zum Bewirken eines Dichtein­ griffes mit jener kontinuierlichen zylindrischen Innenfläche (44) des zugeordneten Zylinders (12) unter der Druckkraft der zweiten flexiblen Ringlippe (35), wobei jener ringförmige Dichtvorsprung (34) von der Fluidkammer (47) dadurch getrennt ist, daß dieser bezüglich des ringförmigen Verriegelungsvor­ sprungs (29) auf einer der Fluidkammer (47) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

2. Endverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsvorsprung (29) einen Widerhaken umfaßt, wel­ cher einen Endbereich geringeren Durchmessers (32) und einen Endbereich größeren Durchmessers (33) aufweist, wobei der End­ bereich geringeren Durchmessers (32) weiter von dem zentralen Körperbereich (20) entfernt angeordnet ist als der Endbereich größeren Durchmessers (33).

3. Endverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtvorsprung (34) einen größeren Durchmesser aufweist als die Außenfläche jenes zentralen Körperbereiches (20).

4. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Dichtvorsprung (34) eine Ringkante (28) umfaßt.

5. Endverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zur Aufnahme eines Schaftes (24) vorge­ sehene Ausnehmung (23) vorgesehen ist, welche sich durch den zentralen Körperbereich (20) hindurch erstreckt.

6. Endverschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte flexible Ringlippe (25) vorgesehen ist, welche sich axial von dem zentralen Körperbereich (20) aus erstreckt und konzentrisch zu jener ersten Ringlippe (30) angeordnet ist zum Bewirken einer Abdichtung mit dem Schaft (24).

7. Endverschluß nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte flexible Ringlippe (37) vorgesehen ist, welche sich axial von dem zentralen Körperbereich (20) aus erstreckt und konzentrisch zu jener zweiten Ringlippe (35) angeordnet ist und den Schaft (24) umgibt.

8. Endverschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jene erste Ringnut (26) zwischen der ersten und der dritten flexiblen Ringlippe (30) und (25) angeordnet ist und daß jene zweite Ringnut (36) zwischen der zweiten und der vierten flexi­ blen Ringlippe (35) und (39) angeordnet ist.

9. Endverschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, in Kombination mit einem diesem zugeordneten Zylinder, gekenn­ zeichnet durch eine Innenfläche (44) und eine in dieser Innen­ fläche (44) ausgebildete Nut (39) zur Aufnahme des Verriege­ lungsvorsprunges in verrastender Weise, wobei jene Innenfläche (44) des Zylinders (12) Abschnitte (41) und (44) auf gegenüber­ liegenden Seiten jener Innennut (39) aufweist, deren Durchmes­ ser kleiner sind als jener Verriegelungsvorsprung (29), und daß jener Dichtvorsprung (34) ursprünglich einen größeren Durchmes­ ser als der Bereich (41) der Innenfläche (44) aufweist, mit welchem er unter Bildung einer Presspassung abdichtend in Ein­ griff steht.

10. Endverschluß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jene Innennut (39) eine zu dem Verriegelungsvorsprung (29) kom­ plementär passende Form aufweist.