CN115467971A - 活塞和配备有该活塞的流体操纵的工作缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞和一种配备有该活塞的流体操纵的工作缸。活塞具有由芯体和接纳在芯体的环形的接纳槽中的填充体构成的活塞基础单元。同轴地在活塞基础单元上安坐有环形元件，该环形元件通过相对于活塞基础单元的径向重叠而轴向形状配合地支撑。活塞基础单元和环形元件共同形成活塞子组件，在该活塞子组件上安坐有通过原型成型施加的橡胶弹性的包覆体，该包覆体支撑在环形元件处。环形元件完全被包覆体的包覆体中间区段覆盖，该包覆体中间区段构造由环形元件径向支撑的引导区段，该引导区段在使用活塞时以可滑移的方式贴靠在工作缸的活塞工作面处。

Description

活塞和配备有该活塞的流体操纵的工作缸

技术领域

本发明涉及一种用于流体操纵工作缸的活塞，所述活塞包括：

与活塞纵向轴线同轴的活塞基础单元，所述活塞基础单元由具有径向外周缘面的刚性的芯体和环形的填充体构成，所述填充体安坐在与所述活塞纵向轴线同轴的环形的接纳槽中，所述接纳槽在所述径向外周缘面的区域中以径向向外指向的槽开口构造在所述芯体中；

由塑料构成的环形元件，所述环形元件至少在所述填充体的区域中在径向外部同轴地包围所述活塞基础单元，所述环形元件以径向内周缘面径向支撑在所述活塞基础单元处，所述环形元件径向伸出超过所述芯体的径向外周缘面并且在其两个轴向端侧处在径向上在所述活塞基础单元之外分别具有轴向定向的轴向支撑面；

以及具有橡胶弹性特性的环形的包覆体，所述包覆体同轴地包围由所述活塞基础单元和所述环形元件构成的活塞子组件，并且所述包覆体具有两个分别至少部分地覆盖所述芯体的两个彼此对置的轴向端面之一的包覆体端部区段以及在径向上在所述活塞子组件之外将所述两个包覆体端部区段相互连接的并且在此桥接所述环形元件的包覆体中间区段，其中，所述包覆体在其原型成型时模制到所述活塞子组件处并且通过所述环形元件的两个轴向支撑面关于所述活塞子组件轴向支撑。

本发明还涉及一种流体操纵的工作缸，所述工作缸包括缸壳体，在该缸壳体中构造缸腔室，所述缸腔室在周边由活塞工作面限定，在所述缸腔室中接纳有以柱形的活塞引导面以能滑移的方式贴靠在活塞工作面处的活塞，所述活塞与能在所述缸腔室之外接近的力抓取元件（Kraftabgriffselement）运动耦合，并且所述活塞将所述缸腔室划分成两个工作空间，所述两个工作空间中的至少一个工作空间能受控地以驱动流体加载，以便使所述活塞运动。

背景技术

由DE19925083A1已知这种具有相配属的工作缸的活塞。已知的活塞具有活塞基础单元，该活塞基础单元具有金属芯体和布置在芯体的环形的接纳槽中的、由环形磁体形成的填充体。活塞基础单元由环形元件包围，该环形元件覆盖填充体的径向外周缘面的一部分和芯体。在环形元件中，在径向外部构造有多个平行于活塞纵向轴线的纵向槽，所述纵向槽环形围绕活塞纵向轴线分布。环形元件与活塞基础单元共同形成活塞子组件，在该活塞子组件上模制有橡胶弹性的包覆体，该包覆体覆盖芯体的两个轴向端面的区段并且借助处于其之间的包覆体中间区段桥接环形元件。包覆体中间区段由多个彼此间隔开的连接接片构成，这些连接接片穿过环形元件的纵向槽。环形元件的在这些纵向槽之间延伸的区段形成分段的活塞引导面的子面，活塞在其使用时以该子面以可滑移的方式贴靠在流体操纵的工作缸的缸壳体的活塞工作面上，该活塞工作面在周边限定缸腔室。为了使橡胶弹性的包覆体在使用活塞时不会与承载包覆体的活塞子组件脱离，必须在通过注射成型模制包覆体之前将化学增附剂（Haftvermittler）施加在芯体处，这对于制造成本产生不利影响。此外，在分段的活塞引导面中存在易磨损性提高的问题。

由DE19715858A1已知一种工作缸，该工作缸具有活塞，该活塞由两个轴向彼此靠着放置的活塞部件构成，其中，这两个活塞部件限定环形空间，环形磁体接纳在该环形空间中。

DE2163840A描述了一种压力器件操纵的缸，其活塞具有环形的外部的活塞区段，该外部的活塞区段被硫化到环盘上。

由EP0093859A2已知的活塞由两个型材盘构成，在这两个型材盘之间延伸有套筒，在该套筒上安坐有环形磁体，其中，该组件被密封材料包覆。

发明内容

本发明的任务在于提供一种可成本适宜地制造的且可磨损少地运行的活塞以及配备有该活塞的流体操纵的工作缸。

所述任务在结合开头提及的特征的活塞中通过如下解决，

所述环形元件和所述活塞基础单元在关于所述活塞纵向轴线的径向的方向上如此重叠，使得所述环形元件在所述活塞纵向轴线的两个轴向方向上通过所述活塞基础单元关于这方面不能运动地形状配合地支撑，

所述环形元件在其径向外侧处具有径向向外指向的柱形的外部的径向支撑面，两个轴向定向的轴向支撑面之一分别在轴向上在两侧与所述外部的径向支撑面邻接，并且橡胶弹性的包覆体将所述环形元件在所述外部的径向支撑面处以及在两个分别环形构造的轴向支撑面处完全覆盖，其中，所述包覆体中间区段形成通过所述外部的径向支撑面环形围绕所述活塞纵向轴线径向支撑的套筒形的引导区段，所述引导区段在径向外部具有在使用所述活塞时用于引导活塞的柱形的活塞引导面。

所述任务还通过开头提及的类型的流体操纵的工作缸来解决，该工作缸的活塞以上述意义构造。

根据本发明的活塞包括具有橡胶弹性特性的环形的包覆体，该包覆体在由活塞基础单元和环形元件构成的活塞子组件的径向外部的区域中同轴地包围该活塞子组件并且在此完全覆盖环形元件。环形元件作为接口元件同轴地处于活塞基础单元和在两个包覆体端部区段之间延伸的包覆体中间区段之间，其中，包覆体中间区段的延伸超出环形元件的区域构造套筒形结构化的引导区段，该引导区段的径向背离环形元件的外表面在使用活塞时在工作缸之内形成用于引导活塞的柱形的活塞引导面。与根据DE19925083A1的现有技术不同（在其中活塞引导面构造在仅部分区段地被包覆体覆盖的环形元件处），活塞引导面现在完全以柱形外形处于优选地由弹性体材料构成的橡胶弹性的包覆体处。优选刚性的环形元件不承担直接的引导功能，而是仅用于有目的地径向支撑由包覆体形成的引导区段。尽管该引导区段在活塞按照规定使用时由于在活塞引导面和缸壳体的活塞工作面之间发生摩擦而承受相对高的轴向力，但该引导区段在活塞基础单元处的设定位置仍然得到维持，因为该引导区段由环形元件的两个环形的轴向支撑面轴向支撑，并且牢固地粘附在由塑料构成的环形元件的轴向支撑面和柱形的径向支撑面处，这些面形成大的粘附面。环形元件本身轴向不能运动地与活塞基础单元的材料性质无关地固定在活塞基础单元上，因为在这两个组成部分之间存在沿活塞纵向轴线的两个轴向方向起作用的形状配合。这种形状配合通过以下产生：环形元件和活塞基础单元径向重叠，这尤其意味着环形元件部分地径向接合到活塞基础单元中和/或活塞基础单元径向接合到环形元件中。环形元件因此作用为在弹性的包覆体和刚性的活塞基础单元之间的机械接口，其中，该环形元件关于包覆体作用为粘附配对件并且作用为支撑元件。通常，因此在不使用化学增粘剂的情况下已经实现了在包覆体与活塞的其余组成部分之间的运行可靠的结合，这确保了活塞的工艺可靠和成本适宜的制造，并且与此相应地也确保了配备有活塞的流体操纵的工作缸的工艺可靠和成本适宜的制造。

本发明的有利的扩展方案由从属权利要求得出。

如已经提到的，有利的是，橡胶弹性的包覆体在无增粘剂的情况下、即在不使用化学增粘剂的情况下直接模制到活塞子组件处，尤其是通过注射成型弹性体材料，从而制成的包覆体是注射成型部件。

环形元件沿活塞纵向轴线的轴向方向优选地具有比构造在芯体中的接纳槽的槽开口更大的宽度，其中，环形元件如此安放，使得该环形元件在两个轴向侧上伸出超过槽开口并且因此与芯体的在轴向上在两侧处于槽开口侧面的区段轴向重叠。

填充体适宜地是在使用活塞时用于位置检测的环形磁体。如果活塞设置用于没有位置检测的应用，则可以替代环形磁体使用无功能的填充体，填充体也可以称为假体。在所有情况下，填充体优选地由塑料材料构成，其中，由塑料构成的环形磁体适宜地具有嵌入到塑料材料中的永磁颗粒。

填充体优选地在其原型成型时直接在接纳槽中通过注射成型产生，从而该填充体构成注射成型部件。这种制造是成本非常低廉的并且具有将填充体极其配合准确地形状配合地固定在接纳槽中的优点。备选地，填充体可以例如是预制的分段的环形体，该环形体的环部段从径向外部置入到接纳槽中，或者，芯体可以在与活塞纵向轴线成直角的平面中在接纳槽的区域中被划分成两个芯体半部，所述芯体半部在制造活塞时在预制的环形的填充体被置入到槽半部之一之后被轴向地彼此靠着放置。

环形元件的塑料可以是纤维增强材料。相应情况也适用于填充体。然而，备选地也可以使用非增强材料。

尽管刚性的芯体原则上也可以由塑料或聚合物构成，但由于与此相关联的高的稳定性而有利的是，该芯体由金属构成，其中，由于低的重量和不可磁化的特性，推荐铝材料。

适宜地，由塑料构成的环形元件是注射成型部件，所述注射成型部件在其原型成型时直接模制或一体注射到活塞基础单元处。特别是在高的件数的情况下，这允许成本极其低廉的制造，所述成本极其低廉的制造比原则上也可能的预制的环形元件的使用更便宜，该预制的环形元件在其周缘的一个部位处开缝隙，以实现能够卡到活塞基础单元上。

所述两个组成部分的负责轴向形状配合的支撑的在所述环形元件和所述活塞基础单元之间的径向重叠在所述活塞基础单元的方面优选仅在填充体处进行，从而芯体不参与所述轴向形状配合的径向重叠。由此，可以为芯体实现易于制造的几何结构。然而，原则上，完全可以设想在活塞基础单元处附加地或仅在芯体处设置随着轴向形状配合而来的径向重叠措施。

为了负责轴向形状配合的支撑的在所述环形元件和所述活塞基础单元之间的径向重叠设置成，适宜的是，环形元件在其径向内周缘面的区域中具有至少一个围绕活塞纵向轴线延伸的、径向向内伸出的支撑突出部，该支撑突出部在活塞纵向轴线的两个轴向方向上发挥支撑作用并且因此被称为双重作用的支撑突出部。该双重作用的支撑突出部径向接合到在活塞基础单元中构造在活塞基础单元的径向外周缘面的区域中的互补的环槽形的支承凹陷部中，从而该双重作用的支撑突出部经历在所述活塞纵向轴线的同时两个轴向方向上相对于所述活塞基础单元的轴向形状配合的支撑。双重作用的支撑突出部与相配属的环槽形的支撑凹陷部一样优选地环形地本身封闭地构造，从而存在基于环形面的大面积支撑结合小的比材料应力。

有利地，至少一个与双重作用的支撑突出部共同作用的环槽形的支撑凹陷部适宜地直接构造在所述活塞基础单元的填充体中，其中，所述支撑凹陷部——也与支撑突出部一样——比所述接纳槽的槽开口更窄。

所述环形元件优选如此设计，使得该环形元件具有套筒形的支撑区段，所述外部的径向支撑面和所述两个轴向支撑面构造在所述支撑区段处，并且所述至少一个双重作用的支撑突出部布置在所述支撑区段的内周缘处。所述至少一个双重作用的支撑突出部沿所述活塞纵向轴线的轴向方向的尺寸比所述套筒形的支撑区段更小。

结合上述设计，优选的结构形式设置成，所述环形元件具有仅一个唯一的双重作用的支撑突出部，所述双重作用的支撑突出部居中地安放在所述两个轴向支撑面之间。该唯一的双重作用的支撑突出部尤其是唯一的从套筒形的支撑区段出发向内伸出的支撑突出部，从而环形元件的环形体在其周缘处的每个部位处具有T形的横截面。

原则上，环形体在套筒形的支撑区段的内周缘处也可以具有多个彼此轴向间隔开的双重作用的支撑突出部，所述双重作用的支撑突出部分别沉入到活塞基础单元的自有的环槽形的支撑凹陷部中。

在活塞的一种同样有利的扩展方案中，所述环形元件在其径向内周缘面的区域中设有两个沿所述活塞纵向轴线的轴向方向彼此间隔开的、分别围绕所述活塞纵向轴线延伸的单重作用的支撑突出部，所述单重作用的支撑突出部限定所述环形元件的径向向内敞开的支撑空间，其作为“单重作用”的术语因此由以下引起：所述单重作用的支撑突出部仅沿唯一的轴向方向发挥相对于活塞基础单元的支撑功能。两个单重作用的支撑突出部的支撑方向彼此相反。在两个单重作用的支撑突出部之间存在环形元件的径向向内敞开的支撑空间，所述填充体的突出超过所述芯体的径向外周缘面的环形的外部区段沉入到所述支撑空间中。由此，所述填充体的两个彼此对置的径向的端面的处于所述外部区段处的外部的轴向的端面区段分别通过所述两个单重作用的支撑突出部之一在轴向上处于侧面，其中，每个支撑突出部轴向支撑在与其相配属的端面处。

所述两个单重作用的支撑突出部适宜地分别环形地本身封闭地构造，从而所述两个单重作用的支撑突出部引起以仅小的比应力在环形面上的大面积支撑。

在一种可行的设计方案中，所述环形元件为了相对于所述活塞基础单元的轴向形状配合的支撑仅具有前述的两个单重作用的支撑突出部，从而所述环形元件的环形体沿着其整个周缘具有带有径向向内指向的U形开口的U形的横截面。在这方面备选的设计方案设置成，在两个单重作用的支撑突出部之间存在双重作用的支撑突出部，从而环形元件的环形体在其周缘的每个部位处具有E形的横截面。在这种情况下，单重作用的支撑突出部之一分别在轴向上在两侧处于填充体的环形的外部区段的侧面，而双重作用的支撑突出部沉入到填充体的环槽形的支撑凹陷部中。

两个包覆体端部区段适宜地分别环盘形地构造，并且分别覆盖活塞芯的两个轴向端面之一的环形区段。适宜地，活塞芯具有轴向的穿通部，该轴向的穿通部设置用于固定活塞杆。

每个包覆体端部区段适宜地设有缓冲结构，该缓冲结构在活塞在工作缸中使用时确保在活塞末端位置中的碰撞减缓。适宜地，缓冲结构由多个圆部段形的轴向突出部构成。

适宜地，橡胶弹性的包覆体不仅限定活塞引导面，而且在使用在工作缸中时还作用为密封器件，所述密封器件用于与缸壳体的活塞工作面密封地相互作用。适宜地，橡胶弹性的包覆体具有两个与活塞纵向轴线同轴的环形的密封区段，所述引导区段在所述密封区段之间延伸并且所述密封区段适宜地分别构造能径向变形的密封唇。每个密封区段适宜地处于在包覆体中间区段和两个包覆体端部区段之一之间的过渡区域中。

配备有根据本发明的活塞的流体操纵的工作缸具有与活塞处于驱动连接中的力抓取元件，该力抓取元件可在工作缸的缸壳体之外接近以用于进行力抓取。力抓取元件尤其是固定在活塞处的活塞杆。然而，活塞也可以与不带活塞杆的工作缸一起使用。

附图说明

下面借助附图更详细地阐释本发明。在附图中：

图1以纵截面示出根据本发明的流体操纵的工作缸的优选的结构形式，该工作缸配备有在纵截面中同样示出的根据本发明的带有优选结构的活塞，该活塞的纵截面沿图2和图4中的剖切线I-I伸延，其中，活塞的通过点划线框定的区域也再次单独放大地示出，

图2示出图1中可见的活塞的等轴单个图示，

图3示出根据图2和4的剖切平面I-I的图1和2的活塞的等轴纵截面，

图4示出根据图1的剖切平面IV-IV穿过图1至3的活塞的中心剖面，该剖切平面与活塞纵向轴线成直角伸延，

图5示出根据本发明的活塞的优选的另外的实施例的等轴单个图示，该活塞能以与图1至图4的活塞相同的方式包含在根据图1的工作缸中，

图6示出根据图5和图8的剖切平面VI-VI的图5的活塞的等轴纵截面，

图7示出在与图6中的图示类似的剖切平面中在图5中等轴示出的活塞的另外的纵截面，以及

图8示出根据图7的剖切平面VIII-VIII的图5至7的活塞的剖面，该剖切平面与活塞纵向轴线成直角伸延。

具体实施方式

在一方面图1至图4中和另一方面图5至图8中示出根据本发明的活塞1的两个有利的实施例，所述实施例在下面统一地描述，其中，只要在单个情况下没有给出偏离性说明，则阐述内容涉及所有实施例。

图1示出流体操纵的工作缸2，该工作缸尤其是利用压缩空气运行的气动缸。工作缸2具有缸壳体3，该缸壳体包围缸腔室4，根据本发明的活塞1布置在缸腔室中。

工作缸2具有缸纵向轴线5，其中，活塞1可相对于缸壳体3在实施通过双箭头表示的线性工作运动6的情况下沿缸纵向轴线5的轴向方向来回运动。

缸体3具有沿缸体纵向轴线5的轴向方向延伸的缸管7，该缸管在径向外部在外围包围缸腔室4，并且具有形成活塞工作面8的柱形的内周缘面。活塞1（该活塞具有在其他图中也以点划线表示的活塞纵向轴线12）同轴地布置在缸腔室4中，其中，所述活塞以构造在其径向外周缘的区域中的、与活塞纵向轴线12同轴的、柱形的活塞引导面13可滑移地贴靠在活塞工作面8处。

活塞1将缸腔室4轴向地划分成两个工作空间14、15，穿过缸壳体3的自有的流体通道16、17分别通入到工作空间中，穿过该流体通道能够以例如由压缩空气形成的驱动流体对分别相配属的工作空间14、15进行受控的流体加载。以这种方式，可以驱动活塞1以进行工作运动6。

活塞1的具有活塞引导面13的橡胶弹性的包覆体配备有一体式的密封器件22，所述密封器件尤其是附加于活塞引导面13存在并且附加于活塞引导面13可滑移地且同时密封地贴靠在活塞工作面8处。由此，这两个工作空间14、15流体密封地彼此分离。

可在缸壳体3之外接近的力抓取元件23与活塞1运动耦合且同步地参与工作运动6。因此，该工作运动可以在力抓取元件23的处于缸壳体3之外的力抓取区段24处被抓取，以便使任意物体运动和/或定位任意物体，所述物体例如是机器元件。在所示的优选的实施例中，力从动元件23是与纵向轴线5同轴的活塞杆23a，所述活塞杆以处于缸腔室4中的内部的端部区段25固定在活塞1处。活塞杆23a滑移地且密封地穿过缸壳体3的第一缸盖26，并且以其处于缸壳体3之外的外部的端部区段形成力抓取区段24。

在工作运动6时，活塞1可以在两个轴向的冲程末端位置之间运动，所述冲程末端位置通过以下限定：活塞要么贴靠在第一缸盖26处，要么贴靠在缸壳体3的关于这方面隔开间距地轴向相对置的第二缸盖27处。所示出的是带有贴靠在第二缸盖27处的活塞1的缩回的冲程末端位置。

图1中所示的工作缸2的活塞相应于在图2至4中补充示出的结构形式。在一种替代的设计方案中，活塞1根据图5至8中的图示构造，其中，除了优选较长的缸管7之外，工作缸2的其余构成部分可以是相同的。所述较长的缸管7是由于以下情况，即，图5至8中所示的活塞1的总长度大于图1至4的活塞的总长度。

活塞1具有多件式的结构，从而可以将活塞视作为是由多个组合的且固定地保持在一起的部件构成的单一的、可操纵的组件，这些多个部件中的一个部件是已经提到的包覆体18。该包覆体固定在活塞1的多件式的活塞子组件28处，所述包覆体在处于径向外部的区域中同轴地包围所述活塞子组件。活塞子组件28由多件式的活塞基础单元32和固定在活塞基础单元上的一件式的由塑料构成的环形元件33构成。环形元件33以在径向外部同轴地包围活塞基础单元32的方式布置。

活塞基础单元32由刚性的芯体34和固定在芯体34的环形的接纳槽中的环形的填充体36构成。

形成活塞1的组件的上述部件、即包覆体18、环形元件33、芯体34和填充体36相对彼此同轴地并且相对于活塞纵向轴线12同轴地布置。

芯体34具有刚性结构。芯体具有柱形的和尤其是圆柱形的径向的外周缘面37，根据图1至图4的结构形式，该外周缘面可以连续地具有相同的直径或在活塞纵向轴线12的下面称为纵向方向12a的轴向方向上呈阶梯状，这在图5至图8的结构形式中是这种情况。后者引起：径向的外周缘面37具有不同直径的轴向彼此相继的长度区段。示例性地，图5至图8的活塞具有径向的外周缘面37的中心周缘区段37a，该中心周缘区段的直径大于径向外周缘面37的两个在轴向上在这侧和那侧邻接的外周缘区段37b的直径。

在其按照规定使用时，活塞1经由芯体34固定在力抓取元件23处。示例性地，活塞在其中央处具有轴向穿通部38，该轴向穿通部设置用于接纳活塞杆23a的内端部区段25。为了固定，根据图1，活塞杆23a在其内端部区段25处可以插接穿过轴向穿通部38并且借助放置到内端部区段25上的固定螺纹件42固定在活塞杆23a处。在未示出的实施例中，轴向穿通部38具有内螺纹，活塞杆23a以其内端部区段25的外螺纹旋入到该内螺纹中。焊接固定也是可行的。

芯体34具有两个彼此轴向相对的第一和第二轴向端面42a、42b，所述第一和第二轴向端面在存在轴向穿通部38的情况下环形地构造，并且所述第一和第二轴向端面分别经由倒圆的过渡区域41过渡到柱形的径向外周缘面37中。

示例性地，芯体34由金属构成，并且尤其是由铝或不锈钢构成。与此相关联的是非常高的强度。铝材料赋予活塞1特别小的重量。

在径向外周缘面37处，已经提到的环形的接纳槽35以与活塞纵向轴线12同轴的布置结构被引入芯体34中。接纳槽35具有相对于活塞纵向轴线12径向向外指向的槽开口43，该槽开口环形地围绕活塞纵向轴线12延伸。

接纳槽35具有在径向内部与槽开口43相对置的、优选柱形地构造的槽底面35a以及两个沿活塞纵向方向12a彼此相对置的并且面向彼此的环形的槽侧面35b。在图5至图8的实施例中，槽开口43处于中心周缘区段37a的区域中。

尽管不是强制性的，但是有利的并且在两个实施例中实现的是，接纳槽35在芯体34中处于纵向中心，即接纳槽与两个轴向端面42a、42b的间距是一样大的。

此外适宜的是，接纳槽35具有矩形的横截面，这适用于所示的实施例。

也已经提到的环形的填充体36处于接纳槽35中。该填充体36适宜地不仅贴靠在槽底面35a处而且贴靠在两个槽侧面35b处。此外有利的是，填充体填充接纳槽35的整个槽横截面，这适用于所示的实施例。

根据未示出的实施例，填充体36的横截面高度可以小于接纳槽35的横截面高度，从而接纳槽35的与槽开口43邻接的外部区域不被填充体36填充。

填充体36在径向外部优选地具有柱形的径向外周缘面44，该柱形的径向外周缘面可以与芯体34的径向外周缘面37的相邻接的面区段齐平地伸延——这适用于图1至4的实施例——或相对于填充体36的径向外周缘面37的轴向相邻的区段径向向外突出，如这在图5至图8的实施例中的情况。后者表现在，填充体36以环形的外部区段45环绕地突出超过芯体34的径向外周缘面37。

在两个所示的实施例中，填充体36是具有永磁特性的环形磁体36a。在活塞1按照规定使用时，该环形磁体可以用于检测活塞1在其相对于缸壳体3的工作运动6时所占据的至少一个运行位置。就此而言，工作缸2在其缸壳体3处配备有在图1中仅通过虚线表示的位置检测装置46，所述位置检测装置可以通过永磁的环形磁体36a无接触地操纵，并且在操纵时输出可由电子控制装置处理的电位置信号。位置检测装置46例如包含一个或多个位置传感器，所述位置传感器优选地构造为响应于磁场的传感器，例如霍尔传感器。

在两个所示的实施例中，环形磁体36a由塑料构成，其中，尤其是涉及塑料基质，该塑料基质带有嵌入在其中的永磁颗粒。该塑料在活塞1的制造中以可流动的状态被引入到接纳槽35中，然后被固化。这尤其通过注射成型来实现，从而环形磁体36a是在其原型成型时直接在接纳槽35中产生的注射成型部件。

在不期望进行位置检测的情况下，在接纳槽35中可以替代环形磁体36a安坐有不具有永磁特性的较成本适宜的填充体36，例如由聚酰胺构成的简单塑料体。填充体作用为用于环形磁体36a的假体，并且取而代之填充接纳槽35。

根据两个实施例，填充体36优选地一件式地构造。然而，注射成型制造仍能够实现简单地引入到接纳槽35中，该接纳槽除了其槽开口43之外环绕封闭。然而，环形的填充体36也仍可以是在芯体34之外单独制造的一件式的环形的构件，如果芯体34例如由两个分开的芯体半部34a、34b构成，所述芯体半部在穿过接纳槽35的接合区域47中轴向彼此靠着放置，在这在图1中通过虚线所表示的。此外，在接纳槽35之外制造的填充体36可以沿其周向方向分段，其中，由此产生的填充体部段从径向外部穿过槽开口43嵌入到接纳槽35中。

由芯体34和填充体36组成的活塞基础单元32在径向外部具有背离活塞纵向轴线12的外周缘面48，为了更好的区分，该外周缘面被称为基础单元外周缘面48，并由填充体36的径向外周缘面44和芯体34的径向外周缘面37的未被填充体36覆盖的面区段组成。

根据图7的图示，填充体36的环形的外部区段45可以比槽开口43更宽，从而该外部区段在轴向上在两侧覆盖芯体34的径向外周缘面37的与槽开口43邻接的窄的柱形面区段。在这种情况下，芯体34的整个径向外周缘面37对基础单元外周缘面48的形成没有贡献。

至少在填充体36的区域中，活塞基础单元32在径向外部被环形元件33同轴地包围。环形元件33具有面向活塞纵向轴线12的径向内周缘面52，环形元件以该径向内周缘面贴靠在基础单元外周缘面48处并且以这种方式径向支撑在活塞基础单元32处。环形元件33由塑料构成，其中，热塑性塑料材料是优选的。该环形元件可以是纤维增强塑料，因此即使在极高的应力下也可以排除损坏、例如形成裂纹的可能性。

环形元件33的沿活塞纵向方向12a测量的宽度小于基础单元外周缘面48的沿相同方向测量的宽度。因此，在环形元件33的背离活塞纵向轴线12的径向外周缘面53上（该径向外周缘面由于其还待阐释的功能而在下面也称为外部的径向支撑面53）在轴向上在两侧邻接有基座单元外周缘面48的未被环形元件33覆盖的外边缘区段54。

环形元件33尤其是不中断地环形围绕活塞纵向轴线12包围填充体36。其沿活塞纵向方向12a测量的宽度可以小于填充体36的宽度，从而基础单元外周缘面48的未被环形元件33覆盖的外边缘区段54由芯体34和填充体36的径向外周缘面37、44的面区段组成。

然而，适宜地，环形元件33具有至少相应于填充体36的宽度的宽度，从而该环形元件完全覆盖其径向外周缘面37。优选地且根据所示的实施例，环形元件33甚至比填充体36更宽，从而该环形元件关于活塞纵向方向12a在两侧伸出超过包覆体36。在所有情况下，基础单元外周缘面48和在此尤其是芯体34的径向外周缘面37被环形元件33径向伸出超过。

环形元件33在其两个彼此对置的沿活塞纵向方向12a指向的轴向端侧处分别具有环形的轴向端面55，所述轴向端面由于其仍待阐释的功能也被称为轴向支撑面55并且所述轴向端面从基础单元外周缘面48开始在关于活塞纵向轴线12径向的方向上向外延伸。每个轴向支撑面55适宜地处于与活塞纵向轴线12成直角的平面中。每个轴向支撑面55在径向外部过渡到外部的径向支撑面53中，该外部的径向支撑面优选地设计为柱形。

环形元件33是相对于活塞基础单元32单独分开的部件，所述部件适宜地在其制造时通过原型成型直接施加到活塞基础单元32处。这适用于所示的实施例。在此，环形元件33通过注射成型模制或一体注射到基础单元外周缘面48处，从而该环形元件代表注射成型部件。芯体34、填充体36和环形元件33共同形成活塞1的已经提到的活塞子组件28。活塞子组件28的一个特点在于，环形元件33利用在活塞纵向轴线12的两个轴向方向上起作用的形状配合通过活塞基础单元32支撑，从而独立于也可能存在的材料配合的或摩擦配合的连接，存在如下形状配合连接，该形状配合连接防止在环形元件33和活塞基础单元32之间沿活塞纵向方向12a的相对运动。这种轴向的形状配合通过以下产生：环形元件33和活塞基础单元32在关于活塞纵向轴线12径向的方向上重叠并且在此沿活塞纵向方向12a无间隙地支撑在此彼此处。

负责轴向形状配合的径向重叠完全可以至少部分地通过芯体34在活塞基础单元32的方面实现。然而，更有利的并且在所有所示出的实施例中实现的是如下设计方案，在该设计方案中，与活塞基础单元32的方面的随着轴向支撑而来的径向重叠被限制于填充体36。填充体36本身沿活塞纵向方向12a形状配合地并且因此相应地不能运动地被支撑在芯体34处，其方式为，该填充体以其两个彼此对置的轴向端面56的处于接纳槽35内的面区段57贴靠在分别面向的、相对置的槽侧面35b处。轴向端面56的上述处于接纳槽35内的面区段57在下面也称为内部的轴向端面区段57，以更好地区分。

在图1至4的实施例中，环形元件33具有套筒形的支撑区段62，外部的径向支撑面53和两个轴向支撑面55构造在该支撑区段处。该套筒形的支撑区段62以径向内周缘面52不仅贴靠在填充体36的径向外周缘面44处而且贴靠在芯体34的径向外周缘面37的与此邻接的面区段处。

在径向内周缘面52的区域中，套筒形的支撑区段62具有径向向内伸出的支撑突出部63，该支撑突出部是发挥两侧的支撑作用的双重作用的支撑突出部63a，该支撑突出部径向接合到互补的环槽形的支撑凹陷部64，该支撑凹陷部在填充体36中构造在该填充体的径向外周缘面44的区域中。虽然双重作用的支撑突出部63a原则上可以沿其周向方向分段、即围绕活塞纵向轴线12分段，但支撑突出部适宜地环形地本身封闭。

双重作用的支撑突出部63a具有两个相对的、轴向定向的环形的端面，所述端面分别形成支撑面65，其中，每个支撑面65贴靠在面向该支撑面的配对支撑面66处，该配对支撑面由环槽形的支撑凹陷部64的两个槽侧部之一形成。环形元件33因此经由其双重作用的支撑突出部63a在相对于槽开口43更窄的支撑凹陷部64中在活塞纵向轴线12的两个轴向方向上不能运动地支撑。术语“双重作用”是因为相应的支撑突出部63、63a起双重作用、即在活塞纵向轴线12的两个轴向方向上起双重作用而选择的。

尽管环形元件33可以具有多个这样的双重作用的支撑突出部63a，但是有利的是，该环形元件具有仅一个唯一的这样的双重作用的支撑突出部63a，该双重作用的支撑突出部在两侧从套筒形的支撑区段62a伸出。该唯一的双重作用的支撑突出部63a优选地居中地安放在两个端侧的轴向支撑面55之间，从而环形元件33的环形体具有T形的横截面。

在图5至图8的实施例中，环形元件33也具有套筒形的支撑区段62，该套筒形的支撑区段在径向内周缘面52处具有在轴向中心的双重作用的支撑突出部63a。该双重作用的支撑突出部63a类似于图1至图4的实施例伸入到互补的环槽形的支撑凹陷部64中，该支撑凹陷部构造在填充体36的径向外周缘面37中。根据图1至图4中的实施例，在此贴靠在彼此处的且用于双重作用的支撑的支撑面65和配对支撑面66可以分别在径向于活塞纵向轴线12的平面中延伸，但是优选地相对于与活塞纵向轴线12成直角的参考平面67倾斜，从而双重作用的支撑突出部63a径向向内逐渐变细，并且相配属的支撑凹陷部64也径向向内逐渐变细。

附加地，在图5至8的实施例中，环形元件33在其径向内周缘面52的区域中具有两个另外的支撑突出部63，所述另外的支撑突出部分别围绕活塞纵向轴线12延伸，所述另外的支撑突出部分别仅沿活塞纵向轴线12的轴向方向施加相对于芯体34的形状配合的支撑，并且因此被称为单重作用的支撑突出部63b。

两个单重作用的支撑突出部63b沿活塞纵向轴线12的轴向方向彼此间隔开，并且共同地在侧向上限定径向向内敞开的支撑空间68，填充体36以其环形的外部区段45伸入到支撑空间中。

支撑空间68通过中心的双重作用的支撑突出部63a划分成两个环形的子空间。然而，双重作用的支撑突出部63a也可以省却，从而支撑空间68没有划分。环形元件33的由此产生的内轮廓在图7中在61处通过虚线表示。

每个单重作用的支撑突出部63b在面向支撑空间68的内侧处具有环形的内部的支撑面72，该内部的支撑面轴向地贴靠在相对置的环形的外部的配对支撑面73处，该配对支撑面从填充体36的相配属的轴向端面56的构造在环形的外部区段45处的外部的轴向的端面区段58处。

环形的外部区段45因此夹状地被具有两个单重作用的支撑突出部63b的环形元件33包围。根据环形元件33是否附加地具有中心的双重作用的支撑突出部63a，环形元件33的环形体具有E形或U形的横截面。

在图5至8的实施例中，两个轴向支撑面55分别由套筒形的支撑区段62的端面和相邻接的单重作用的支撑突出部63b的与环形的内部的支撑面72相对的轴向支撑面形成。

尽管两个单重作用的支撑突出部63b可以沿其周向方向分段，但其优选地分别环形地本身封闭地构造。

在未示出的实施例中，环形元件33具有带有矩形横截面的环形体，其径向内部的子区域形成双重作用的支撑突出部63a，而在径向外部与其邻接的子区域形成外部的径向支撑面53和两个轴向支撑面55。

在所有实施例中，环形元件33可以沿径向方向相对较薄地构造。为了使环形元件仍然可以很容易地通过注射成型来施加，有利的是，环形的支撑凹陷部64在其底面处局部地具有径向凹陷的区域86，则该区域可以用作用于供应液态塑料的注入部位。完成注射的环形元件33在其双重作用的支撑突出部63a处具有局部的径向的加厚部87。

在未示出的实施例中，在作用为接口元件的环形元件33与的活塞基础单元32之间的随着轴向支撑而来的径向重叠在活塞基础单元32方面仅涉及芯体34。在此，环形元件33优选地具有唯一的双重作用的支撑突出部63a，该支撑突出部径向接合到芯体34的环槽形的支撑凹陷部64中，其中，环槽形的支撑凹陷部64直接由环形的接纳槽35形成。环形的接纳槽35在其与槽开口43邻接的外部区段中未被填充体36填充，其中，环形元件33以具有与接纳槽35相同宽度的双重作用的支撑突出部63a沉入到接纳槽35的未填充的区段中。

上面提到的具有橡胶弹性特性的并且优选地由弹性体材料构成的环形的包覆体18在其径向的外周缘的区域中在同轴布置下包围上述活塞子组件28。该包覆体具有两个包覆体端部区段74a、74b，所述包覆体端部区段分别前置于芯体34的两个轴向端面42a、42b之一并且尤其是部分地覆盖芯体34。每个包覆体端部区段74a、74b贴靠在芯体34的相配属的轴向端面42a、42b处。

优选地，两个包覆体端部区段74a、74b分别环盘形地构造并且以框架包围中央的穿通部75，在该穿通部的区域中，芯体34未被覆盖。每个中央的穿通部75与芯体34的可选存在的轴向穿通部38同轴对齐。

包覆体18还具有包覆体中间区段76，该包覆体中间区段以中空柱状的方式同轴地包围活塞子组件28并且将两个包覆体端部区段74a、74b彼此一体地连接。在此，包覆体中间区段76桥接环形元件33和芯体34的径向外周缘面37（在其径向外侧处）的在轴向上在两侧与此邻接的区段。

包覆体18具有一件式的结构并且适宜地在其原始成型时直接模制到活塞子组件28处。这种模制尤其通过注射成型来进行，从而橡胶弹性的包覆体18是注射成型部件。

由于其模制到活塞子组件28处，包覆体18的面向活塞纵向轴线12的内周缘面77的造型相应于活塞子组件28的被包覆体18覆盖的外轮廓的负形（Negativform）。也可以说互补的外形。因此，包覆体18不仅贴靠在芯体34的两个轴向端面42处，而且贴靠在外部的径向支撑面53处和环形元件33的两个轴向支撑面55处，以及贴靠在芯体34的径向外周缘面37的未被环形元件33覆盖的面区段处并且贴靠在过渡区域41处。

环形元件33在此不仅在两个轴向支撑面55处而且在外部的径向支撑面53处都被包覆体中间区段76完全覆盖。以这种方式，包覆体中间区段76的贴靠在环形元件33的外部的径向支撑面53处的区段形成活塞1的套筒形结构化的引导区段78，该引导区段的径向背离环形元件33的外周缘面79形成上面已经提到的柱形的活塞引导面13。

包覆体18例如由可注射成型的塑料材料构成，该塑料材料在其硬化之后具有橡胶弹性特性。优选地，包覆体18由热塑性弹性体材料构成。

在包覆体18被一体注射到活塞子组件28处时，包覆体18的材料与被包覆注射的环形元件33的塑料材料进行紧密的粘附连接。总体上由外部的径向支撑面53和两个轴向支撑面55组合而成的粘附面相对大，从而包覆体18通过材料配合在其包覆体中间区段76处很好地保持固定。附加地，包覆体18在包覆体中间区段76的与引导区段78邻接的轴向的外部区段82处在与轴向支撑面55轴向相对置的区域中经历通过环形元件33的轴向支撑。由此，有效地防止：当包覆体以包覆体中间区段76沿着在图7中以及在图1中的放大的局部中通过点划线表示的活塞工作面8上滑动时，包覆体18在活塞子组件28上轴向移动。这在尽管包覆体18在没有预先施加增附剂的情况下被注射到活塞子组件28上并且因此在与芯体34的接触区域中没有经历重要的粘附的情况下发生。

包覆体18的开头提到的密封器件22适宜地由两个与活塞纵向轴线12同轴的环形的密封区段83构成，引导区段78在所述密封区段之间延伸并且适宜地构造在包覆体中间区段76的轴向的外部区段82处。这些密封区段83（所述密封区段适宜地分别具有倾斜地向外伸出的且关于活塞纵向轴线12可径向变形的密封唇84）在未装配在缸壳体3中的状态下以在图1的放大的局部上以及从其余图中可见的方式伸出超过活塞引导面13。在活塞1置入到缸腔室4中时，密封区段83以图1所示的方式径向向内弯曲，从而密封区段以径向的突出部贴靠在活塞工作面8处并且实现可靠的密封。

适宜地，两个包覆体端部区段74在其轴向背离芯体34的外侧处分别具有弹性屈服的缓冲结构85，活塞1在到达冲程末端位置时能以该缓冲结构碰撞到相对置的缸盖26、27上。该缓冲结构85的橡胶弹性引起碰撞减缓，并且因此降低了整个工作缸2上的应力。例如，缓冲结构85由多个围绕活塞纵向轴线12分布的、尤其是圆部段式设计的突出部构成。

Claims (21)

1.一种用于流体操纵的工作缸（2）的活塞，所述活塞包括：

与活塞纵向轴线（12）同轴的活塞基础单元（32），所述活塞基础单元由具有径向外周缘面（37）的刚性的芯体（34）和环形的填充体（36）构成，所述填充体安坐在与所述活塞纵向轴线（12）同轴的环形的接纳槽（35）中，所述接纳槽在所述径向外周缘面（37）的区域中以径向向外指向的槽开口（43）构造在所述芯体（34）中；

由塑料构成的环形元件（33），所述环形元件至少在所述填充体（36）的区域中在径向外部同轴地包围所述活塞基础单元（32），所述环形元件以径向内周缘面（52）径向支撑在所述活塞基础单元（32）处，所述环形元件径向伸出超过所述芯体（34）的径向外周缘面（37）并且在其两个轴向端侧处在径向上在所述活塞基础单元（32）之外分别具有轴向定向的轴向支撑面（55）；

以及具有橡胶弹性特性的环形的包覆体（18），所述包覆体同轴地包围由所述活塞基础单元（32）和所述环形元件（33）构成的活塞子组件（28），并且所述包覆体具有两个分别至少部分地覆盖所述芯体（34）的两个彼此对置的轴向端面（42a, 42b）之一的包覆体端部区段（74a、74b）以及在径向上在所述活塞子组件（28）之外将所述两个包覆体端部区段（74a、74b）相互连接的并且在此桥接所述环形元件（33）的包覆体中间区段（76），其中，所述包覆体（18）在其原型成型时模制到所述活塞子组件（28）处并且通过所述环形元件（3）的两个轴向支撑面（55）关于所述活塞子组件（28）轴向支撑，

其特征在于，

所述环形元件（33）和所述活塞基础单元（32）在关于所述活塞纵向轴线（12）径向的方向上如此重叠，使得所述环形元件（33）在所述活塞纵向轴线（12）的两个轴向方向上通过所述活塞基础单元（32）关于这方面不能运动地形状配合地支撑，

所述环形元件（33）在其径向外侧处具有径向向外指向的柱形的外部的径向支撑面（53），两个轴向定向的轴向支撑面（55）之一分别在轴向上在两侧与所述外部的径向支撑面邻接，

并且橡胶弹性的包覆体（18）将所述环形元件（33）在所述外部的径向支撑面（53）处以及在两个分别环形构造的轴向支撑面（55）处完全覆盖，其中，所述包覆体中间区段（76）形成通过所述外部的径向支撑面（53）环形围绕所述活塞纵向轴线（12）径向支撑的套筒形的引导区段（78），所述引导区段在径向外部具有在使用所述活塞（1）时用于引导活塞的柱形的活塞引导面（13）。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述橡胶弹性的包覆体（18）是在没有增附剂的情况下直接模制到所述活塞子组件（28）处的注射成型部件。

3.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）沿所述活塞纵向轴线（12）的轴向方向具有比构造在所述芯体（34）中的接纳槽（35）的槽开口（43）更大的宽度，其中，所述环形元件在轴向上在两侧伸出超过所述接纳槽（35）的槽开口（43）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞，其特征在于，所述填充体（36）是用于在使用所述活塞（1）时用于位置检测的环形磁体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞，其特征在于，所述填充体（36）是在其原型成型时直接在所述接纳槽（35）中产生的注射成型部件。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞，其特征在于，所述芯体（34）由金属构成并且在此适宜地由铝材料构成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）是其在原型成型时直接模制到所述活塞基础单元（32）处的注射成型部件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的活塞，其特征在于，负责轴向形状配合的支撑的在所述环形元件（33）和所述活塞基础单元（32）之间的径向重叠在所述活塞基础单元（32）的方面仅关于所述填充体（36）存在。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）在其径向内周缘面（52）的区域中具有至少一个围绕所述活塞纵向轴线（12）延伸的双重作用的支撑突出部（63a），所述环形元件利用所述支撑突出部径向接合到在所述活塞基础单元（32）的径向外周缘面（37,44）区域中构造在所述活塞基础单元（32）中的互补的环槽形的支撑凹陷部（64）中，并且由此经历在所述活塞纵向轴线（12）的同时两个轴向方向上相对于所述活塞基础单元（32）的轴向形状配合的支撑。

10.根据权利要求9所述的活塞，其特征在于，所述至少一个双重作用的支撑突出部（63a）环形地本身封闭地构造。

11.根据权利要求9或10所述的活塞，其特征在于，至少一个与双重作用的支撑突出部（63a）共同作用的环槽形的支撑凹陷部（64）构造在所述活塞基础单元（32）的填充体（36）中，其中，所述支撑凹陷部比所述接纳槽（35）的槽开口（43）更窄。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）具有套筒形的支撑区段（62），所述外部的径向支撑面（53）和所述两个轴向支撑面（55）构造在所述支撑区段处，并且所述至少一个双重作用的支撑突出部（63a）布置在所述支撑区段的内周缘处，其中，每个双重作用的支撑突出部（63a）沿所述活塞纵向轴线（12）的轴向方向比所述套筒形的支撑区段（62）更窄。

13.根据权利要求12所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）具有仅一个唯一的双重作用的支撑突出部（63a），所述双重作用的支撑突出部居中地安放在所述两个轴向支撑面（55）之间。

14.根据权利要求13所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）的环形体具有T形的横截面。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）在其径向内周缘面（52）的区域中具有两个沿所述活塞纵向轴线（12）的轴向方向彼此间隔开的、分别围绕所述活塞纵向轴线（12）延伸的单重作用的支撑突出部（63b），所述单重作用的支撑突出部限定所述环形元件（33）的径向向内敞开的支撑空间（68），所述填充体（36）的突出超过所述芯体（34）的径向外周缘面（37）的环形的外部区段（45）沉入到所述支撑空间中，从而所述填充体（36）的两个彼此对置的径向的端面（56）的处于所述外部区段（45）处的外部的轴向的端面区段（36）分别通过所述两个单重作用的支撑突出部（63b）之一经历在所述活塞纵向轴线（12）的两个轴向方向中的仅一个方向上的轴向形状配合的支撑。

16.根据权利要求15所述的活塞，其特征在于，所述两个单重作用的支撑突出部（63b）分别环形地本身封闭地构造。

17.根据权利要求15或16所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）为了相对于所述活塞基础单元（32）的轴向形状配合的支撑仅具有两个单重作用的支撑突出部（63b），其中，所述环形元件（33）的环形体具有U形的横截面。

18.根据权利要求15或16结合权利要求9至13中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形元件（33）具有两个单重作用的支撑突出部（63b）并且轴向地在所述两个单重作用的支撑突出部之间具有双重作用的支撑突出部（63a）。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的活塞，其特征在于，所述两个包覆体端部区段（74）分别环盘形地构造，其中，所述两个包覆体端部区段适宜地分别具有用于减缓碰撞的缓冲结构（85）。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的活塞，其特征在于，所述橡胶弹性的包覆体（18）具有与所述活塞纵向轴线（12）同轴的两个环形的密封区段（83），所述引导区段（78）在所述密封区段之间延伸并且所述密封区段适宜地分别构造能径向变形的密封唇（84）。

21.一种流体操纵的工作缸，所述工作缸包括缸壳体（3），在该缸壳体中构造缸腔室（4），所述缸腔室在周边由活塞工作面（8）限定，在所述缸腔室中接纳有以柱形的活塞引导面（13）以能滑移的方式贴靠在所述活塞工作面（8）处的活塞（1），所述活塞与能在所述缸腔室（4）之外接近的力抓取元件（23）运动耦合，并且所述活塞将所述缸腔室（4）划分成两个工作空间（14、15），所述两个工作空间中的至少一个工作空间能受控地以驱动流体加载，以便使所述活塞（1）运动，其特征在于，所述活塞（1）根据权利要求1至20中任一项所述构造。

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