DE3100627C2

DE3100627C2 - Einrichtung zum Lagern und Abdichten einer Kolbenstange in einem Zylinderdeckelbei pneumatsichen oder hydraulischen Arbeitszylindern

Info

Publication number: DE3100627C2
Application number: DE3100627A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7300 Esslingen Hihn; Kurt Dipl.-Ing. Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1983-07-07
Also published as: NL8200098A; NL183474C; IT1149405B; FR2497904B1; FR2497904A1; SE449644B; DE3100627A1; IT8219008A0; SE8200083L

Abstract

Es handelt sich um eine Einrichtung zum Lagern einer Kolbenstange eines pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinders, die eine die Kolbenstange umgebende, in einer Durchgangsöffnung des Zylinderdeckels unter Zwischenschaltung einer elektrischen Muffe festgelegten Buchse, an deren beiden axialen Enden jeweils eine Lippendichtung vorgesehen ist. Die Führungsbuchse (4) ist als ein sich zum Zylinderinneren hin erweiternder Kegelstumpf mit zylindrischer Bohrung und die sie umgebende Muffe (5) als ein zylindrischer Körper mit sich zum Zylinderinneren hin erweiternder kegeliger Innenbohrung ausgebildet und nimmt die Führungsbuchse passend auf. Die Führungsbuchse und die Muffe sind in eine zylindrische Außenhülse eingesetzt, deren zylinderinnenraumseitige Stirnfläche (11) bündig mit den Stirnflächen (12, 13) der Führungsbuchse (4) und der Muffe (5) abschließt und deren andere Stirnfläche (14) gegenüber den miteinander fluchtenden Stirnflächen (15, 16) der Führungsbuchse und der Muffe vorsteht und mit diesen einen Aufnahmeraum (17) für den Halterungsschenkel (18) der als Abstreifring ausgebildeten Lippendichtung (7) bildet. Zwischen diesen Teilen und der Lippendichtung (6) ist ein Druckteller (19) zwischengeschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lagern und Abdichten einer Kolbenstange in einem Zylinderdeckel bei pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinder», die eine die Kolbenstange umgebende, in einer Durchgangsöffnung des Zylinderdeckels festgelegten Führungsbuchse mit zylindrischer Bohrung zur Führung der Kolbenstange und eine zwischen der Führungsbuchse und der Wandung der Durchgangsöffnung vorgesehene, die Führungsbuchse umschließende und die Gestalt eines zylindrischen Körpers aufweisende Muffe aus elastischem Material, deren Innenabmessungen den Außenabmessungen der Führungsbuchse entsprechen, enthält und an deren beiden axialen Enden jeweils ein durch einen Sprengring gesicherter zylinderaußenseitiger Abstreifring und ein zylinderinnenseitiger Kolbenstangendichtring vorgesehen sind

Kolbenstangenlagerungen eingangs genannter Art sind bei pneumatischen und hydraulischen Arbeitszylindern bereits vorgeschlagen worden (Zeitschrift »fluid«, März 1980, S. 20 bis 28), um ein Verkanten der Kolbenstange im Bereich der Lagerbuchse für den Fall zu vermeiden, wenn die Achse da: Bewegung eines angetriebenen Gegenstandes, der mit dem äußeren Ende der Kolbenstange verbunden ist, nicht genau mit der Zylinderachse zusammenfällt, so daß die Kolbenstange während ihrer hin- und hergehenden Bewegung leicht gekippt wird. Da es sich im bekannten Falle im wesentlichen um eine Stangendichtung mit Kunststoff-Führung handelt, die endseitig Dichtungs- bzw. Abstreiflippen aufweist, wobei das Kunststoffteil der Stangendichtung im Elastomer einvulkanisiert ist, was zu einer gewissen »Nachgiebigkeit« der Kunststoff-Führung führen kann, ergibt sich vor allem der Nachteil eines ganz bestimmten, engen Anwendungsbereiches, und das praktisch nur für den Fall, wenn die Seitenbelastungen der Kolbenstange vernachlässigbar klein sind. Im anderen Falle nämlich, wenn die Seitenbelastungen der Kolbenstange so hoch sind, daß sich die Abstreiflippen verformen können, kann es zur schnellen Abnutzung derselben und somit zur Funktionsverminderung der Abstreiflippen kommen. Bei solchen Belastungen kann es ebenfalls zur schnellen Abnutzung der Buchse, insbesondere an deren abstreiflippenseitigen Ende kommen, da die Hebelwirkung der Kolbenstange an dieser Stelle am größten ist, was zum Spiel der Kolbenstange innerhalb der Buchse führen kann. Abgesehen von der größeren Abnutzungsgefahr für die Abstreiflippe ergibt sich auch noch der Nachteil, daß, da eine einwandfreie Funktion der bekannten Kolbenstangenlagerung nur dann gegeben ist, wenn alle ihre Teile

(Buchse, Lippen) ihre Funktion erfüllen können, evtldie ganze Kolbenstangenlagerung schon bei der Anuteung eines einzigen der genannten Teile ausgewechselt werden muß, dies verteuert die bekannte Kolbenstangenlagerung jedoch erheblich. Außerdem ist die Montage insofern etwas umständlich, als zwischen der Außenseite des elasiomeren Materials und der Innenwandung der zugehörigen Bohrung relativ viel Reibung vorhanden ist, die Teile aneinander gewissermaßen »rasieren«. Ein weiteres Führungselement für Schubstangen geht aus der DE-OS 26 23 594 hervor. Es besteht im wesentlichen aus einer in Längsrichtung mehrfach geteilten Lagerschale, die durch zwei ineinanderschiebbare, die Lagerschale innen aufnehmende Kegelringe fixiert ist Die Kegelringe werden mittels Druckfedern gegeneinander gedrückt Dieses Führungselement unterliegt bei Seitenbelastungen der Kolbenstange ebenfalls einem hohen Verschleiß, und daß vor allern deswegen, weil zwischen den einzelnen Teilen des Führungselementes erhebliches axiales Spiel vorausgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil dieses Führungselementes ist darin zu sehen, daß weder Abstreif- noch Dichtlippen vorhanden sind, so daß die Abdichtung bzw. Sauberhaltung der Kolbenstange im Zylinderdeckel bzw. Gehäuse zusätzliche Maßnahmen erfordert

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine montagefreundliche Einrichtung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, bei der unter Beibehaltung einer guten Führung und Abdichtung der Kolbenstange eine flexible Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Betriebsbedingungen, besonders bei Beibehaltung der Nachgiebigkeit bei Seitenbelastungen auf die Kolbenstange erreicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Lagern und Abdichten einer Kolbenstange eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Führungsbuchse und die Muffe als zwei passend ineinandergesteckte Teile ausgebildet sind, daß die Führungsbuchse aus Metall, z. B. Sinterwerkstoff, ausgebildet ist und die Gestalt eines sich zum Zylinderinneren hin erweiternden Kegelstumpfes und die Muffe eine sich zum Zylinderinneren hin erweiternde kegelige Innenbohrung hat daß die Führungsbuchse und die Muffe in eine zylindrische Außenhülse eingesetzt sind, deren zylinderinnenseitige Stirnfläche bündig mit den Stirnflächen der Führungsbuchse und der Muffe abschließt und deren andere Stirnfläche gegenüber den miteinander fluchtenden Stirnflächen der Führungsbuchse und der Muffe vorsteht und mit dieser und einer Abschlußscheibe einen Aufnahmeraum für den Halterungsschenkel des Abstreifrings bildet und daß zwischen der aus Außenhülse, Führungsbuchse und Muffe bestehenden Einheit und dem Kolbenstangendichtung ein Druckteller zwischengeschaltet ist.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben zur Folge, daß die Seitenbelastungen der Kolbenstange zu keiner nennenswerten Abnutzung der aus Metall bestehenden Führungsbuchse führen, wodurch auch ein Verkanten der Kolbenstange in ihrer Führung im Zylinderdeckel vermieden wird, da die Kolbenstange bei Seitenbelastungen gewissermaßen schwimmend gelagert ist und sich somit unter elastischer Verformung der Muffe verkippen kann. Weiterhin ergibt sich ein Vorteil aus der kegeligen Ausbildung der Fühningsbuchse bzw. aus der kegeligen Innenbohrung der Muffe, da im Bereich der größeren Auslenkung der Kolbenstenge mehr elastisches Material vorhanden ist, also eine bessere Nachgiebigkeit gegeben ist Darüber hinaus — und vor allem — kann man »junmebr die Lagerurigsanordnung bei Anpassung an alle möglichen Gegebenheiten — auch hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit — einwandfrei einstellen. Die Montage ist einfach, da die einzelnen Teile der Einrichtung ineinandergesteckt werden können, wozu auch die kegelige Ausbildung der Führungsbuchse, die sich nach ίο außen hiß verjüngt, beiträgt Durch die Trennung der Kolbenstangendichtung sowie des Abstreifringes von der Führungsbuchse wird eine viel größere Bewegungsfreiheit der genannten Teile gegeneinander ermöglicht was inbesondere zu einer geringeren Abnutzung des Abstreifringes bzw. der Kolbenstangendichtung führt Falls eine Auswechselung einer der Teile trotzdem erforderlich ist, kann diese leicht durchgeführt werden, ohne daß die gesamte Kolbenstangenlagerung und -dichtung ausgewechselt werden muß. Außerdem ergibt sich auch nach langer Benutzung noch eine sichere und zuverlässige Kolbenstangenführung, du die Wechselwirkung zwischen der Kolbenstange und dor Fühningsbuchse gut und günstig ist Der Druckteller dient einerseits zur guten Kräfteübertragung, andererseits ist _'"> seine Anordnung so getroffen, daß sich ein ausreichender Spielraum für die Einstellung und Nachstellung des Lagers und für die Lagerteile während der elastischen Verformung und während des Verkippens der Kolbenstange ergibt Bei alledem wird eine sichere und möglichst reibungsarme Führung erreicht, wozu einerseits die Führungsbuchse und andererseits der Gleitring beitragen. Mit Hilfe der Außenhülse kann im übrigen eine Einheit gebildet werden, die für sich allein vormontiert werden kann und dann leicht und einfach Ji einzusetzen ist

Weitere vorteilhafte Maßnahmen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Besonders zweckmäßig und hinsichtlich der Funktion

günstig ist die Anordnung dann, wenn der Druckteiler mit seiner innenseitigen Stirnfläche an der zugewandten

Stirnfläche des Kolbenstangendichtrings anliegt und an

der dem Zylinderinnenraum abgewandten Seite einen

Anlagering trägt der im zusammengebauten Zustand an

der Stirnfläche der Außenhülse anliegt, wobei der 5 Anlagering mit dem Druckteller einstückig sein und durch den etwa rechtwinklig abgebogenen Außenrand des Drucktellers gebildet werden kann.

Vorteilhaft ist außerdem für die Führung und für das Gleiten der Kolbenstange in ihrer Führung, wenn die

in Führungsbuchse in einer z.B. etwa rechteckigen

Ausnehmung an der der Kolbenstange zugewandten Seite einen Gleitring aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften, z. B. Kunststoffmaterial trägt, der

sich zw .c-imäßige weise im Bereich des verjüngten

■>■> Endes der Führungsbuchse befinden kann und zisr gleitenden Führung; der Kolbenstange dient.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme gemäß Anspruch 6 sieht vor, daß der Abstreifring im Querschnitt etwa die Gestalt eines »L« hat, dessen einer Schenkel an der Kolbenstange anliegt und dessen anderer Schenkel als Halterungsschenkel dient. Hierdurch wird einerseits eine gute Lagerung des Abstreifringes innerhalb der Einrichtung gewährleistet, andererseits die ständig erforderliche Elastizität gegenüber der Kolbenstange garantiert

Des weiteren kann gemäß Anspruch 7 bei einer Anordnung, bei der der Kolbenstangendichtring einen Schenkel besitzt, der schräg zur Kolbenstange und zum

Zylinderinnenraum gerichtet ist, vorgesehen sein, daß der Kolbenstangendichtring im Querschnitt die Gestalt eines »C« hat, dessen Schenkel an der der Kolbenstange abgewandten Seite ebenfalls zum Zylinderinnenraum gerichtet ist und parallel zur Kolbenstange oder leicht schräg nach außen verläuft, wobei die axiale Erstrekkung des Kolbenstangendichtrings mindestens doppelt so groß sein kann, wie diejenige des Abstreifringes.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Ggenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht in thematischer Darstellung und in axialem Schnitt gezeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung zum Lagern der Kolbenstange 1 im Zylinderdeckel 2 eines nicht weiter dargestellten pneumatischen oder hydraulisehen Arbeitszylinders besitzt eine die Kolbenstange 1 umgebende, in der Durchgangsöffnung 3 des Zylinderdeckels 2 festgelegte Führungsbuchse 4 und eine zwischen der Führungsbuchse 4 und der Wandung der Durcngangsöiinung 3 vorgesehene, uic Fühl urigSuüCi'iSe j[\ 4 umschließende Muffe 5 aus elastischem Material. An den beiden axialen Enden der Anordnung sind Kolbenstangendichtringe 6 und 7 vorgesehen.

Die Führungsbuchse 4 besteht aus einem Lagermaterial, z. B. aus einem Sinterwerkstoff. Sie hat erfindungsgemäß die Gestalt eines sich zum Zylinderinneren hin erweiternden Kegelstumpfes mit zylindrischer Bohrung 8 zur Führung der Kolbenstange 1. Die die Führungsbuchse 4 umgebende Muffe 5 besteht aus elastischem Material und hat die Gestalt eines zylindrischen Körpers mit einer kegeligen Innenbohrung 9, die sich zum Zylinderinneren erweitert und Innenabmessungen besitzt, die den Außenabmessungen der Führungsbuchse 4 entsprechen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Führungsbuchse 4 passend in die Muffe 5 eingesteckt ist. Die aus Führungsbuchse 4 und Muffe 5 bestehende Einheit ist in einer zylindrischen Außenhülse 10 eingesetzt, deren innenseitige Stirnfläche 11 bündig mit den Stirnflächen 12 und 13 der Führungsbuchse 4 und der Muffe 5 abschließt und deren andere Stirnfläche 14 gegenüber den miteinander fluchtenden Stirnflächen 15 und 16 der Führungsbuchse 4 und der Muffe 5 vorsteht und mit diesen einen Aufnahmeraum 17 bildet, der zur Aufnahme des Halterungsschenkels 18 des als Abstreifer dienenden Kolbenstangendichtringes 7 dient. Zwisehen der aus Außenhülse 10, Führungsbuchse 4 und Muffe 5 bestehenden Einheit und der zylinderinnenraumseitigen Lippendichtung 6, die als Kolbenstangendichtring ausgebildet ist, ist ein Druckteller 19 vorgesehen und zwischengeschaltet, der mit seiner innenseitigen Stirnfläche 20 an der zugewandten Stirnfläche des Kolbenstangendichtringes anliegt, der an der gegenüberliegenden Seite eine an dem Kolbenstangenumfang anliegende Dichtungslippe 35 aufweist An der dem Zylinderinnenraum abgewandten Seite besitzt der Druckteller 19 einen Anlagering 21, der in zusammengebautem Zustand an der Stirnfläche 11 der Außenhülse 10 anliegt und der bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel mit dem Druckteller 19 einstückig ist und durch den etwa rechtwinklig abgebogenen Außenrand des Drucktellers 19 gebildet wird.

Zur Verbesserung der Führung und zur Erhöhung der Gleitfähigkeit besitzt die Führungsbuchse 4 in einer z. B. etwa rechteckigen Ausnehmung an der der Kolbenstange 1 zugewandten Seite einen Gleitring 22 aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften, z. B. Kunststoffmaterial, der sich im Bereich des verjüngten Endes der Führungsbuchse 4 befindet, wie aus der Zeichnung hervorgeht.

Der als Abstreife ausgebildete Abstreifring 7 hat die Gestalt eines »L«, dessen Querschenkel 26 schräg zur Kolbenstange 1 und nach außen hin weist und dessen anderer Schenkel 18 etwa radial zur Längsachse 23 der Kolbenstange I verläuft und im Aufnahmeraum 17 zwischen Außenhülse 10 und Kolbenstange 1 sowie Führungsbuchse 4 und Muffe 5 liegi. Auf diese Weise

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am Kolbenstangenumfang evtl. anhaftenden Schmutzteilchen, andererseits eine einfache und sichere Befestigung des Abstreifringes 7. Zur Befestigung dient die Abschlußscheibe 27 und der diese haltende Sprengring 28. Der Kolbenstangendichtring 6 hat demgegenüber im Quersch'iitt die Gestalt eines »C«, dessen einer Schenkel 35 schräg zur Kolbenstange 1 und zum Zyiinderinnenraum weist und also zur guten Abdichtung dient ui.iJ dessen anderer Schenkel 36 ebenfalls zum Zylinderinnenraum gerichtet ist und parallel zur Kolbenstange 1 oder leicht schräg nach außen verläuft, was einerseits ebenfalls zur gu:en Abdichtung und andererseits auch zur guten Haherung der Gesamtanordnung in der diese aufnehmende Aufnehmung am Zylinderdeckel dient. Die axiale Erstreckung des Kolbenstangendichtringes ist mindestens doppelt so groß wie die Erstreckung in Richtung der Längsachse 23 der Kolbenstange 1 des Abstreifringes 7.

Der Abstreifring und der Kolbenstangendichtring sind als Ringdichtung ausgebildet, was noch der guten Ordnung halber festgestellt werden soll.

Insgesamt ist die Anordnung zur Vereinfachung der Montage und auch zu dem Zweck, der Gesamtanordnung einen besonders guten Halt innerhalb der Ausnehmung des Zylinderdeckels 30 unter guter und zuverlässiger Ausübung der ihr zugedachten Funktionen so getroffen, daß die Außenhülse 10, die Muffe 5 und die Führungsbuchse 4 mit Gleitring 22 sowie der Druckteller 19 und der Abstreifring 7 eine Einheit bilden, die in die nach außen hin offene Durchgangsöffnung 3 des Zylinderdeckels 30 eingesetzt und in dieser zwischen dem sich am Grund 31 der Ausnehmung abstützenden Kolbenstangendichtringes 6 und einer mittels dem Sprengring 28 in der Durchgangsöffnung 3 gehaltene Abschlußscheibe 27 in axialer Richtung sicher und zuverlässig gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Lagern und Abdichten einer Kolbenstange in einem Zylinderdeckel bei pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylindern, die eine die Kolbenstange umgebende, in einer Durchgangsöffnung des Zylinderdeckel festgelegte Führungsbucbse mit zylindrischer Bohrung zur Führung der Kolbenstange und eine zwischen der Führungsbuchse und der Wandung der Durchgangsöffnung ι ο vorgesehene, die Führungsbuchse umschließende und die Gestalt eines zylindrischen Körpers aufweisende Muffe aus elastischem Material, deren Innenabmessungen den Außenabmessungen der Führungsbuchse entsprechen, enthält und an deren beiden axialen Enden jeweils ein durch einen Sprengring gesicherter zylinderaußenseitiger Abstreifring und ein zylinderinnenseitiger Kolbenstangendichtring vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (4) und die Muffe (S) als zwei passend ineinandergesteckte Teile ausgebildet sind, daß die F&hrungsbuchse (4) aus Metall, z. B, Sinterwerkstoff, ausgebildet ist und die Gestalt eines sich zum Zylinderinneren hin erweiternden Kegelstumpfes und die Muffe (5) eine sich zum Zylinderinneren hin erweiternde kegelige Innenbohrung hat, daß die Füijmngsbuchse (4) und die Muffe (5) in eine zylindrische Außenhülse (10) eingesetzt sind, deren zylinderinnenseitige Stirnfläche (11) bündig mit den Stirnflächen (12, 13) der Führungsbuchse (4) und der Muffe (5) abschließt und deren andere Stirnfläche (14) gegenüber den miteinander fluchtenden Stirnflächen (15, 16) der Führungsbuchse und der Muffe (5) vorsteht und mit dieser und einer Abschiußscheibe (27) einen Aufnahmeraum (17) für den Halterungsschenkel (18) des Abstreifrings (7) bildet und daß zwischen der aus Außenhülse (10), Führungsbuchse (4) und Muffe (5) bestehenden Einheit und dem Kolbenstangendichtring (6) ein Druckteller (19) zwischengeschaltet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckteller (19) mit seiner innenseitigen Stirnfläche (2) an der zugewandten Stirnfläche des Kolbenstangendichtrings (6) anliegt und an der dem Zylinderinnenraum abgewandten Seite einen Anlagering (21) trägt, der in zusammengebautem Zustand an der Stirnfläche (11) der Außenhülse (10) anliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagering (21) mit dem Druckteller (19) einstückig ist und durch den etwa rechtwinklig abgebogenen Außenrand des Drucktellers (19) gebildet wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (4) in einer z. B. etwa rechteckigen Ausnehmung an der der Kolbenstange (1) zugewandten Seite einen Gleitring (22) aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften, z. B. Kunststoffmaterial trägt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (22) sich im Bereich des verjüngten Endes der Führungsbuchse (4) befindet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifring (7) im Querschnitt etwa die Gestalt eines »L« hat, dessen einer Schenkel an der Kolbenstange anliegt und dessen anderer Schenkel als Halterungsschenkel (18) dient.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche I —6, bei der der Kolbenstangendichtring einen Schenkel besitzt, der schräg zur Kolbenstange und zum Zylinderinnenraum gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstangendichtring (6) im Querschnitt die Gestalt eines »C« hat, dessen Schenkel (36) an der der Kolbenstange (1) abgewandten Seite ebenfalls zum Zylinderinnenraum gerichtet ist und parallel zur Kolbenstange oder leicht schräg nach außen verläuft

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Kolbenstangendichtrings (6) mindestens doppelt so groß ist wie diejenige des Abstreifringes (7).