DE102017206298A1 - Drive unit, fluid operated cylinder equipped therewith and related manufacturing method - Google Patents

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Abstract

Es werden eine Antriebseinheit (11) und ein damit ausgestatteter fluidbetätigter Arbeitszylinder (1) vorgeschlagen, wobei die Antriebseinheit (11) über einen Antriebskolben (5) und eine Kolbenstange (8) verfügt, wobei der Antriebskolben (5) einen die Kolbenstange (8) radial überragenden Kolbenkörper (38) aufweist, der mit der Kolbenstange (8) zu einer einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) zusammengefasst ist. Die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) besteht einschließlich ihres Kolbenkörpers (38) und ihrer Kolbenstange (8) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern.Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Gewichtseinsparung mit optimiertem Gleitverhalten der sich relativ zueinander bewegenden Komponenten.A drive unit (11) and a fluid-actuated working cylinder (1) equipped therewith are proposed, the drive unit (11) having a drive piston (5) and a piston rod (8), the drive piston (5) having a piston rod (8). radially superior piston body (38), which is combined with the piston rod (8) to a one-piece piston-piston rod assembly (54). The piston-piston rod assembly (54) consists including its piston body (38) and its piston rod (8) made of a carbon fiber reinforced plastic embedded in a plastic matrix Kohlenstofffasern.Auf this way, there is a high weight saving with optimized sliding behavior of relatively moving components ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen fluidbetätigten Arbeitszylinder, die einen Antriebskolben und eine Kolbenstange enthält, wobei der Antriebskolben einen die Kolbenstange radial überragenden Kolbenkörper aufweist, der mit der Kolbenstange zu einer aus Kunststoff bestehenden einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit zusammengefasst ist.The invention relates to a drive unit for a fluid-actuated working cylinder, which includes a drive piston and a piston rod, wherein the drive piston has a piston rod radially projecting piston body, which is combined with the piston rod to a one-piece plastic piston-piston rod assembly.

Die Erfindung betrifft ferner einen fluidbetätigten Arbeitszylinder, mit einem Zylindergehäuse, das einen Gehäuseinnenraum definiert, in dem ein Antriebskolben einer außerdem eine Kolbenstange aufweisenden Antriebseinheit linear verschiebbar angeordnet ist, wobei der Antriebskolben einen die Kolbenstange radial überragenden Kolbenkörper aufweist, der mit der Kolbenstange zu einer aus Kunststoff bestehenden einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit zusammengefasst ist.The invention further relates to a fluid-actuated working cylinder having a cylinder housing defining a housing interior, in which a drive piston of a piston rod further comprising a drive unit is arranged linearly displaceable, wherein the drive piston has a piston rod radially projecting piston body, with the piston rod to a Plastic existing one-piece piston-piston rod assembly is summarized.

Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für eine solche Antriebseinheit und für einen solchen fluidbetätigten Arbeitszylinder.The invention further relates to a manufacturing method for such a drive unit and for such a fluid-operated working cylinder.

Ein derart ausgebildeter Arbeitszylinder, der abgesehen von Dichtelementen vollständig aus Kunststoff besteht, ist aus der US 3 703 125 bekannt. Er verfügt über ein zweiteiliges Zylindergehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, das ein Zylinderrohr und eine Abschlusswand enthält, und einem zweiten Gehäuseteil, das von einem mit dem Zylinderrohr verschraubten Abschlussdeckel gebildet ist, durch das hindurch sich eine mit einem Antriebskolben verbundene Kolbenstange erstreckt, die eine durch Fluidbeaufschlagung verschiebbare Antriebseinheit des Arbeitszylinders bilden. Die Kolbenstange ist einstückig mit einem eine Kolbendichtung tragenden Kolbenkörper zu einer Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit zusammengefasst. Für die Realisierung der diversen Zylinderkomponenten sind zahlreiche Kunststoffmaterialien genannt, darunter beispielsweise Nylon, Polyvinylchlorid und glasfaserverstärktes Polycarbonat. Die Verwendung von Kunststoff als Werkstoff ermöglicht eine kostengünstige Herstellung. Außerdem hat Kunststoff, soweit er nicht von Glasfasern durchsetzt ist, gute Gleiteigenschaften, was vorteilhaft ist, um die zwischen Kolben, Kolbenstange und Zylindergehäuse erforderlichen Gleitflächen zu realisieren. Unverstärktes Kunststoffmaterial unterliegt allerdings Restriktionen bei der Festigkeit und Stabilität, sodass die praktischen Einsatzmöglichkeiten beschränkt sind und insbesondere groß dimensionierte und/oder im Betrieb hohen Drücken ausgesetzte Bestandteile von Arbeitszylindern für eine Realisierung aus unverstärktem Kunststoff weniger geeignet sind. Bei glasfaserverstärkten Kunststoff bestehen diese Unzulänglichkeiten nicht, jedoch können hier die anorganischen Glasfasern die miteinander in Kontakt stehenden Gleitflächen beeinträchtigen und einen hohen und schnellen Verschleiß zur Folge haben.Such a trained working cylinder, which consists entirely of plastic apart from sealing elements, is made of the US 3,703,125 known. It has a two-part cylinder housing having a first housing part, which includes a cylinder tube and an end wall, and a second housing part, which is formed by a bolted to the cylinder tube end cover, through which extends a piston connected to a drive piston rod, a through Fluid supply to form a displaceable drive unit of the working cylinder. The piston rod is combined in one piece with a piston body carrying a piston seal to form a piston body-piston rod assembly. For the realization of the various cylinder components, numerous plastic materials are mentioned, including, for example, nylon, polyvinyl chloride and glass fiber reinforced polycarbonate. The use of plastic as a material allows cost-effective production. In addition, plastic, as far as it is not interspersed with glass fibers, good sliding properties, which is advantageous in order to realize the required between piston, piston rod and cylinder housing sliding surfaces. Unreinforced plastic material, however, is subject to restrictions in strength and stability, so that the practical applications are limited and especially large-sized and / or high operating pressures exposed components of working cylinders for a realization of unreinforced plastic are less suitable. In glass fiber reinforced plastic, these shortcomings do not exist, but here the inorganic glass fibers can affect the sliding surfaces in contact with each other and have a high and rapid wear.

Aus der DE 101 41 560 C2 ist ein fluidbetätigter Arbeitszylinder bekannt, der über ein aus einem Gehäusevorderteil und einem daran fixierten Abschlussdeckel bestehendes Zylindergehäuse verfügt. Das Gehäusevorderteil kann einstückig als Spritzgussteil aus Kunststoffmaterial hergestellt sein. Auch bei dem Abschlussdeckel kann es sich um ein Kunststoffteil handeln. Im Innern des Zylindergehäuses befindet sich ein Antriebskolben, der beispielsweise durch eine Schweißverbindung mit einer Kolbenstange zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Als Material für die Kolbenstange und einen Kolbenkörper des Antriebskolbens ist insbesondere Aluminiummaterial vorgesehen.From the DE 101 41 560 C2 a fluid-actuated working cylinder is known, which has an existing from a front housing part and a fixed end cover thereon cylinder housing. The housing front part can be made in one piece as an injection molded part made of plastic material. Even with the end cover can be a plastic part. In the interior of the cylinder housing is a drive piston, which is summarized for example by a welded joint with a piston rod to form a structural unit. As material for the piston rod and a piston body of the drive piston in particular aluminum material is provided.

Aus der AT 298923 A ist ein Arbeitszylinder bekannt, der über ein Zylindergehäuse verfügt, das sich aus einem durch Tiefziehen hergestellten ersten Gehäuseteil und einem an dem Gehäuseteil befestigten Abschlussdeckel zusammensetzt. In dem durch Tiefziehen hergestellten Gehäuseteil sind eine Abschlusswand und ein Zylinderrohr einstückig zusammengefasst.From the AT 298923 A a working cylinder is known, which has a cylinder housing, which is composed of a first housing part produced by deep drawing and a cover attached to the housing part. In the housing part produced by deep drawing, an end wall and a cylinder tube are integrally combined.

Die DE 10 2010 008 349 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Pellets aus Faserverbundwerkstoffen, wobei die Pellets Karbonfasern und ein thermoplastisches Matrixmaterial enthalten. Diese Pellets sind für die weitere Verarbeitung in einem kunststofftechnischen Fertigungsverfahren geeignet. Karbonfasern können generell als Faserverstärkung von thermoplastisch oder duromer gebundenen Faserverbundwerkstoffen eingesetzt werden.The DE 10 2010 008 349 A1 describes a process for producing pellets of fiber composites, the pellets containing carbon fibers and a thermoplastic matrix material. These pellets are suitable for further processing in a plastics manufacturing process. Carbon fibers can generally be used as fiber reinforcement of thermoplastic or thermoset bonded fiber composites.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine kostengünstige Herstellung eines stabilen und verschleißarmen fluidbetätigten Arbeitszylinders sowie einer Antriebseinheit eines solchen Arbeitszylinders begünstigen.The invention has for its object to make measures that favor a cost-effective production of a stable and low-wear fluid-actuated working cylinder and a drive unit of such a working cylinder.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist sowohl bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art als auch bei einem fluidbetätigten Arbeitszylinder der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit einschließlich des Kolbenkörpers und der Kolbenstange aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehtTo achieve this object, it is provided both in a drive unit of the type mentioned above and in a fluid-operated cylinder of the type mentioned that the piston body-piston rod assembly including the piston body and the piston rod consists of a carbon fiber reinforced plastic embedded in a plastic matrix carbon fibers

Die Aufgabe wird ferner durch ein Herstellungsverfahren gelöst, bei dem zumindest die aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehende Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit durch Spritzgießen hergestellt wirdThe object is further achieved by a production method in which at least the piston body-piston rod assembly consisting of a carbon fiber-reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix is produced by injection molding

Sowohl der Kolbenkörper als auch die integral damit ausgebildete Kolbenstange bestehen aus karbonfaserverstärktem Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern und sind Bestandteile einer einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit, die insgesamt aus karbonfaserverstärktem Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern besteht. Eine solche Ausbildung der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit ermöglicht eine kostengünstige und rationelle Fertigung eines ein geringes Gewicht aufweisenden fluidbetätigten Arbeitszylinders. Ein geringes Gewicht ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn der Arbeitszylinder bei seiner Nutzung insgesamt bewegt wird, zum Beispiel aufgrund seiner Integration in eine Handhabungseinheit oder einen Roboter. Ein geringes Gewicht der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit erlaubt zudem hohe Beschleunigungen der Antriebseinheit bei vergleichsweise geringem Energieaufwand. Darüber hinaus lässt sich die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit durch gut beherrschbare kunststoffverarbeitende Verfahren herstellen, insbesondere durch Spritzgießen oder Extrudieren, wenn die Kunststoffmatrix aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Bei einer bevorzugten Spritzgießherstellung der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit aus karbonfaserverstärktem Kunststoff ist eine überwiegende Parallelausrichtung der Karbonfasern festzustellen, was sich offensichtlich günstig auf die strukturellen Eigenschaften und das Verschleißverhalten auswirkt. Im Bereich von aneinander abgleitenden Flächen ergibt sich eine gleitunterstützende Wirkung der mechanisch sehr stabilen Karbonfasern. Dabei ist im Vergleich zu Glasfasern eine nichtabrasive Wirkung der Faserenden der Karbonfasern zu beobachten. Die Faserverstärkung mittels Karbonfasern führt zu einer sehr hohen Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität. Vorteilhaft ist ferner, dass bei der Herstellung der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit ohne spezielle Ausrichtmaßnahmen eine exakte Koaxialität zwischen dem Kolbenkörper und der Kolbenstange erzielbar ist. Wie sich überdies gezeigt hat, ergeben sich bei Karbonfasern im Vergleich zu Glasfasern keine abrasiven Eigenschaften, sodass der karbonfaserverstärkte Kunststoff bei einer Verwendung im Zusammenhang mit einem fluidbetätigten Arbeitszylinder mit sehr guten tribologischen Eigenschaften aufwartet. Ein mit der aus karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit ausgestatteter Arbeitszylinder hat somit bei geringem Wartungsaufwand eine lange Lebensdauer. Both the piston body and the piston rod integrally formed therewith are made of carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix and are integral parts of a one-piece piston-body piston rod assembly made entirely of carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix. Such a design of the piston-piston rod assembly allows a cost-effective and efficient production of a low-weight fluid-operated working cylinder. A low weight is for example advantageous if the working cylinder is moved in its total use, for example, due to its integration into a handling unit or a robot. A low weight of the piston-piston rod assembly also allows high accelerations of the drive unit with a relatively low energy consumption. In addition, the piston-piston rod assembly can be prepared by well manageable plastic processing method, in particular by injection molding or extrusion, if the plastic matrix consists of a thermoplastic material. In a preferred Spritzgießherstellung the piston-piston rod assembly made of carbon fiber reinforced plastic, a predominant parallel orientation of the carbon fibers is observed, which obviously has a favorable effect on the structural properties and wear behavior. In the area of surfaces sliding off one another, there is a sliding support effect of the mechanically very stable carbon fibers. In this case, a nonabrasive effect of the fiber ends of the carbon fibers is observed in comparison to glass fibers. The fiber reinforcement by means of carbon fibers leads to a very high strength, rigidity and stability. It is also advantageous that in the production of the piston-piston rod assembly without special alignment measures an exact coaxiality between the piston body and the piston rod can be achieved. As has also been shown, resulting in carbon fibers compared to glass fibers no abrasive properties, so that the carbon fiber reinforced plastic when used in conjunction with a fluid-operated cylinder with very good tribological properties. A equipped with the existing carbon fiber reinforced plastic piston body piston rod assembly working cylinder thus has a long service life with low maintenance.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Aufgrund der schon erwähnten guten Gleiteigenschaften des karbonfaserverstärkten Kunststoffes ist es vorteilhaft, wenn die radial nach außen weisende Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers als eine sich bei der Nutzung der Antriebseinheit direkt an der Innenumfangsfläche eines Zylinderrohrs eines fluidbetätigten Arbeitszylinders gleitverschieblich radial abstützende Kolben-Führungsfläche ausgebildet ist. Vor allem in Kombination mit einem ebenfalls aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff bestehenden Zylinderrohr ergibt sich hier ein besonders leichtgängiges Laufverhalten des Antriebskolbens bezüglich des Zylinderrohrs.Due to the already mentioned good sliding properties of the carbon fiber reinforced plastic, it is advantageous if the radially outwardly facing outer peripheral surface of the piston body is formed as a in the use of the drive unit directly on the inner peripheral surface of a cylinder tube of a fluid-actuated working cylinder slidably radially supporting piston guide surface. Especially in combination with a likewise made of a carbon fiber reinforced plastic cylinder tube results in a particularly smooth running behavior of the drive piston with respect to the cylinder tube.

Wenn ein besonders reibungsarmer Arbeitszylinder realisiert werden soll, kann seitens des Antriebskolbens auf eine gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche des Zylinderrohrs anliegende elastomere Kolbendichtung verzichtet werden. Der Antriebskolben ist dann kolbendichtungslos ausgebildet. Hierbei kann sogar der Kolbenkörper allein den Antriebskolben bilden.If a particularly low-friction working cylinder is to be realized, can be dispensed with a slidable on the inner peripheral surface of the cylinder tube elastomeric piston seal on the part of the drive piston. The drive piston is then formed without piston seal. Here, even the piston body alone form the drive piston.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, den Kolbenkörper an seinem Außenumfang mit einem zusätzlichen Führungsring zu bestücken, der den Kontakt zwischen dem Antriebskolben und dem Zylinderrohr herstellt. Ein solcher Führungsring ist beispielsweise in eine nach radial außen hin offene Ringnut des Antriebskolbens eingesetzt.In principle, it is also possible to equip the piston body at its outer periphery with an additional guide ring, which establishes the contact between the drive piston and the cylinder tube. Such a guide ring is used for example in a radially outwardly open annular groove of the drive piston.

Bevorzugt ist der aus karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehende Kolbenkörper mit einer zu seiner radial nach außen weisenden Außenumfangsfläche hin offenen Ringnut versehen. Diese Ringnut kann leer sein, woraus eine Gewichtsersparnis resultiert. Die Ringnut kann aber auch als Aufnahmenut für ein zur Positionserfassung des Antriebskolbens verwendbares Aktivierungselement genutzt werden, insbesondere zur Aufnahme eines ringförmigen Aktivierungselements. Ein solches Aktivierungselement kann beispielweise mit einer Positionserfassungseinrichtung zusammenwirken, die beispielsweise aus einem oder mehreren Positionssensoren oder aus einem Wegmesssystem besteht. Abhängig von der Ausgestaltung der Positionserfassungseinrichtung kann das Aktivierungselement beispielsweise über permanentmagnetische oder über ferromagnetische Eigenschaften verfügen.Preferably, the piston body made of carbon fiber reinforced plastic is provided with an annular groove open towards its radially outwardly facing outer peripheral surface. This annular groove may be empty, resulting in a weight saving results. However, the annular groove can also be used as a receiving groove for a usable for detecting the position of the drive piston activation element, in particular for receiving an annular activation element. Such an activation element can interact, for example, with a position detection device, which consists for example of one or more position sensors or of a displacement measuring system. Depending on the configuration of the position detection device, the activation element may have, for example, permanent magnetic or ferromagnetic properties.

Damit der Antriebskolben bei der bestimmungsgemäßen Nutzung der Antriebseinheit in einem Gehäuseinnenraum des Zylindergehäuses eines Arbeitszylinders mindestens eine zur Betätigung des Arbeitszylinders mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbare Arbeitskammer dicht verschließt, ist er vorzugsweise mit einer Elastomerstruktur versehen, die eine Kolbendichtung ausbildet, die vorgesehen ist, um abdichtend und gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche eines Zylinderrohrs des Zylindergehäuses anzuliegen. Diese Elastomerstruktur ist beispielsweise durch Spritzgießen an dem Kolbenkörper befestigt und besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Elastomer. Alternativ könnten auch Gummi, Fluorkautschuk (FKM) oder andere Elastomere eingesetzt werden.In order for the drive piston, in the intended use of the drive unit in a housing interior of the cylinder housing of a working cylinder, to seal at least one working chamber which is acted upon by a fluidic pressure medium for actuation of the working cylinder, it is preferably provided with an elastomeric structure which forms a piston seal which is provided so as to be sealing and slidably abutting the inner peripheral surface of a cylinder tube of the cylinder housing. This elastomeric structure is attached, for example, by injection molding to the piston body and is preferably made of a thermoplastic elastomer. Alternatively, rubber, fluororubber (FKM) or other elastomers could be used.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet die Elastomerstruktur zusätzlich auch mindestens einen über gummielastische Eigenschaften verfügenden Aufpralldämpfer, der dazu geeignet ist, in einer Hubendlage des Antriebskolbens die Intensität des Aufpralls auf einer Abschlusswand eines Zylindergehäuses zu minimieren. Bevorzugt sind der mindestens eine Aufpralldämpfer und die Kolbendichtung einstückig miteinander ausgebildet.In a preferred embodiment, the elastomer structure also additionally forms at least one impact damper having rubber-elastic properties, which is suitable for minimizing the intensity of the impact on an end wall of a cylinder housing in a stroke end position of the drive piston. Preferably, the at least one crash cushion and the piston seal are integrally formed with each other.

Um im Betrieb eines mit der Antriebseinheit ausgestatteten Arbeitszylinders eine fluidische Endlagendämpfung der Antriebseinheit zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn in die Kolbenstange einstückig mindestens ein bezüglich des Antriebskolbens axial vorstehender Pufferungsfortsatz integriert ist. Ist bei beiden Hubrichtungen der Antriebseinheit eine Endlagendämpfung gewünscht, verfügt die Kolbenstange über zwei auf einander entgegengesetzten Seiten von dem Antriebskolben wegragende Pufferungsfortsätze. Der Pufferungsfortsatz hat einen größeren Durchmesser als ein sich daran anschließender Längenabschnitt der Kolbenstange und ist dazu vorgesehen, zur Begrenzung eines dem ausströmenden Druckmedium zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnittes in einen Abschlussdeckel eines Zylindergehäuses des zugeordneten Arbeitszylinders einzutauchen, wenn die Antriebseinheit in eine Hubendlage fährt.In order to enable a fluidic end position damping of the drive unit during operation of a working cylinder equipped with the drive unit, it is advantageous if at least one axially extending buffering extension is integrated into the piston rod in one piece. If an end cushioning is desired in both stroke directions of the drive unit, the piston rod has buffering extensions projecting from the drive piston on two opposite sides. The Pufferungsfortsatz has a larger diameter than an adjoining length of the piston rod and is intended to dive to limit a flow medium available to the outflowing pressure medium flow in a cover of a cylinder housing of the associated working cylinder when the drive unit moves to a stroke end.

Im Falle des Vorhandenseins von zwei Pufferungsfortsätzen sind diese beiden Pufferungsfortsätze zweckmäßigerweise von einstückig miteinander verbundenen Längenabschnitten eines den gewünschten Außendurchmesser aufweisenden Kolbenstangen-Längenabschnittes gebildet.In the case of the presence of two Pufferungsfortsätzen these two Pufferungsfortsätze are suitably formed of integrally interconnected lengths of a desired outer diameter piston rod longitudinal portion.

Bevorzugt ist die Antriebseinheit partiell hohl ausgebildet, was zu einer Materialeinsparung und folglich einer Kosteneinsparung führt und was darüber hinaus die bewegte Masse reduziert, was der Agilität der Hubbewegung zu Gute kommt.Preferably, the drive unit is partially hollow, which leads to a saving of material and consequently a cost saving and what moreover reduces the moving mass, which benefits the agility of the lifting movement.

Bevorzugt hat die Antriebseinheit einen Hohlraum, der in zwei sich axial aneinander anschließende Hohlraumabschnitte unterteilt ist. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die beiden Hohlraumabschnitte jeweils ausgehend von einer der beiden Stirnseiten der Antriebseinheit koaxial in die Kolbenstange hinein und sind durch eine mit der Kolbenstange einstückige Trennwand fluiddicht voneinander abgeteilt, sodass ein Fluiddurchtritt verhindert ist.Preferably, the drive unit has a cavity, which is divided into two axially adjoining cavity sections. Expediently, the two cavity sections each extend coaxially into the piston rod, starting from one of the two end faces of the drive unit, and are separated in a fluid-tight manner from one another by a partition wall integral with the piston rod, so that fluid passage is prevented.

Ist auch das Zylinderrohr aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff gefertigt, ergibt sich eine weitere Gewichtsreduktion des damit ausgestatteten Arbeitszylinders. Außerdem können aufgrund der Materialfestigkeit problemlos selbst Zylinderrohre mit großem Durchmesser und großer Länge in Verbindung mit geringen Wandstärken realisiert werden. Ein mit dem aus karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Zylinderrohr ausgestatteter Arbeitszylinder hat bei geringem Wartungsaufwand eine lange Lebensdauer.Is also the cylinder tube made of a carbon fiber reinforced plastic, there is a further reduction in weight of the thus equipped working cylinder. In addition, due to the material strength even cylinder tubes with large diameter and long length can be easily realized in conjunction with low wall thicknesses. An equipped with the carbon fiber reinforced plastic existing cylinder tube working cylinder has a long service life with low maintenance.

Wenigstens an einer Stirnseite des Zylinderrohrs ist der den Antriebskolben aufweisende Gehäuseinnenraum zweckmäßigerweise von einer Abschlusswand des Zylindergehäuses begrenzt. Ist der Arbeitszylinder als sogenannter Plungerzylinder ausgeführt, bei dem der Antriebskolben an einer Stirnseite mit einem als Kolbenstange fungierenden Längenabschnitt aus dem Zylinderrohr herausragt, kann das Zylindergehäuse mit nur einer einzigen Abschlusswand ausgestattet sein.At least on one end face of the cylinder tube, the housing interior having the drive piston is expediently delimited by an end wall of the cylinder housing. If the working cylinder is designed as a so-called plunger cylinder, in which the drive piston protrudes from the cylinder tube on one end face with a longitudinal section acting as a piston rod, the cylinder housing can be equipped with only one end wall.

Bevorzugt ist das Zylindergehäuse an beiden Stirnseiten des Zylinderrohrs mit je einer den Gehäuseinnenraum axial begrenzenden Abschlusswand ausgestattet. Auf diese Weise kann beispielsweise ein einfachwirkender oder ein doppeltwirkender fluidbetätigter Arbeitszylinder realisiert werden.Preferably, the cylinder housing is equipped on both end sides of the cylinder tube, each with a housing interior axially delimiting end wall. In this way, for example, a single-acting or a double-acting fluid-operated cylinder can be realized.

Bevorzugt besteht mindestens eine und zweckmäßigerweise jede Abschlusswand wie das Zylinderrohr aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff, der über in eine Kunststoffmatrix eingebettete Karbonfasern verfügt.Preferably, at least one and suitably each end wall, such as the cylinder tube, is made of a carbon fiber reinforced plastic having carbon fibers embedded in a plastic matrix.

Für die Realisierung des Zylinderrohrs und der mindestens einen, ebenfalls aus karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Abschlusswand wird zweckmäßigerweise der gleiche karbonfaserverstärkte Kunststoff verwendet. Aus dem gleichen karbonfaserverstärkten Kunststoff besteht zweckmäßigerweise auch die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit.For the realization of the cylinder tube and the at least one, also made of carbon fiber reinforced plastic end wall expediently the same carbon fiber reinforced plastic is used. From the same carbon fiber reinforced plastic expediently also the piston body-piston rod assembly.

Mindestens eine Abschlusswand des Zylindergehäuses wird von der Kolbenstange der Antriebseinheit gleitverschieblich durchsetzt, wobei an einem außerhalb des Zylindergehäuses befindlichen Endabschnitt der Kolbenstange ein Kraftabgriff möglich ist, um beispielsweise eine Maschinenkomponente anzutreiben.At least one end wall of the cylinder housing is slidably passed through by the piston rod of the drive unit, wherein at a located outside of the cylinder housing end portion of the piston rod, a force tap is possible to drive, for example, a machine component.

Die von der Kolbenstange gleitverschieblich durchsetzte Abschlusswand enthält zweckmäßigerweise eine Führungsbohrung, durch die sich die Kolbenstange axial hindurch erstreckt und deren Innenumfang eine die Kolbenstange radial abstützende Kolbenstangen-Führungsfläche bildet. Bevorzugt besteht die mit der Führungsbohrung ausgestattete Abschlusswand aus dem schon angesprochenen karbonfaserverstärkten Kunststoff, wobei die Führungsbohrung direkt in diesem karbonfaserverstärkten Kunststoff der Abschlusswand ausgeführt ist, sodass die Kolbenstangen-Führungsfläche ein einstückiger Bestandteil der betreffenden Abschlusswand ist und aus dem karbonfaserverstärkten Kunststoff der Abschlusswand besteht. Auf diese Weise nutzt man den oben angesprochenen tribologisch günstigen Effekt zusätzlich zur Gleitlagerung der Kolbenstange in der von ihr durchsetzten Abschlusswand. Man kann sich auf diese Weise eine zusätzliche separate Führungsbuchse ersparen, was einen weiteren Beitrag zur Kostenminimierung liefert.The end wall slidably slid by the piston rod expediently contains a guide bore, through which the piston rod extends axially therethrough and whose inner circumference forms a piston rod guide surface radially supporting the piston rod. The end wall equipped with the guide bore preferably consists of the carbon-fiber-reinforced plastic already mentioned, wherein the guide bore is made directly in this carbon fiber-reinforced plastic of the end wall, so that the piston rod guide surface is an integral part of the respective end wall and consists of the carbon fiber reinforced plastic of the end wall. In this way, one uses the above-mentioned tribologically favorable effect in addition to the sliding bearing of the piston rod in the penetrated by her end wall. You can save yourself in this way an additional separate guide bushing, which provides another contribution to minimizing costs.

Grundsätzlich wäre es unabhängig vom Material der Abschlusswand möglich, eine die Führungsbohrung definierende separate Führungsbuchse in die Abschlusswand einzusetzen, insbesondere durch einen Einpressvorgang.Basically, regardless of the material of the end wall, it would be possible to insert a guide bush defining the guide bore into the end wall, in particular by means of a press-in process.

Herstellung und Montage des Arbeitszylinders können weiter optimiert werden, indem mindestens eine Abschlusswand des Zylindergehäuses einstückig mit dem Zylinderrohr ausgebildet ist. Es liegt dann eine einstückige Zylinderrohr-Abschlusswand-Baueinheit vor, die an der der integralen Abschlusswand entgegengesetzten Stirnseite des Zylindergehäuses mit einem separaten Abschlussdeckel bestückbar ist, um einen axial beidseits abgeschlossenen Gehäuseinnenraum zu definieren.Production and assembly of the working cylinder can be further optimized by at least one end wall of the cylinder housing is formed integrally with the cylinder tube. There is then a one-piece cylinder tube end wall assembly which can be equipped with a separate end cover on the end wall of the cylinder housing opposite the integral end wall in order to define a housing interior that is closed axially on both sides.

Die von der Kolbenstange gleitverschieblich durchsetzte Abschlusswand ist bevorzugt eine einstückig mit dem Zylinderrohr ausgebildete Abschlusswand und somit Bestandteil der schon angesprochenen Zylinderrohr-Abschlusswand-Baueinheit. Die betreffende Abschlusswand kann allerdings auch als bezüglich des Zylinderrohrs separates Bauteil ausgeführt sein.The end wall slidably displaced by the piston rod is preferably an end wall formed integrally with the cylinder tube and thus a component of the already mentioned cylinder tube end wall assembly. However, the respective end wall can also be designed as a separate component with respect to the cylinder tube.

Mindestens eine Abschlusswand des Zylindergehäuses ist zweckmäßigerweise als bezüglich des Zylinderrohrs separater Abschlussdeckel ausgebildet. Bei abgenommenem Abschlussdeckel kann durch das dann offene Zylinderrohr hindurch bei der Montage des Arbeitszylinders ein Einführen des Antriebskolbens in den Gehäuseinnenraum stattfinden. Der separate Abschlussdeckel ist durch geeignete Befestigungsmittel am Zylindergehäuse befestigt, wobei es sich bei den Befestigungsmitteln beispielsweise um Schraubverbindungsmittel oder um Klebeverbindungsmittel zur Realisierung einer Klebeverbindung handelt. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Befestigungsmittel als Schweißverbindung ausgeführt sind, was vor allem dann von Vorteil ist, wenn das Zylinderrohr und der separate Abschlussdeckel aus ein und demselben karbonfaserverstärkten Kunststoff bestehen. Das Verschweißen erfolgt insbesondere durch Ultraschallschweißen oder durch Reibschweißen.At least one end wall of the cylinder housing is expediently designed as with respect to the cylinder tube separate end cap. When the end cap is removed, the drive piston can then be inserted into the housing interior through the then open cylinder tube during assembly of the working cylinder. The separate end cap is secured by suitable fasteners on the cylinder housing, wherein it is the fasteners, for example, screw connection means or adhesive bonding agent for the realization of an adhesive bond. It is considered particularly advantageous if the fastening means are designed as a welded joint, which is particularly advantageous if the cylinder tube and the separate end cover made of one and the same carbon fiber reinforced plastic. The welding takes place in particular by ultrasonic welding or by friction welding.

Mindestens ein bezüglich des Zylinderrohrs separater Abschlussdeckel kann aus einem Material bestehen, das vom Material des Zylinderrohrs abweicht. Beispielsweise kann mindestens ein separater Abschlussdeckel aus Metall bestehen. Bevorzugt besteht allerdings jeder separate Abschlussdeckel wie das Zylinderrohr aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff, der über in eine Kunststoffmatrix eingebettete Karbonfasern verfügt.At least one end cover, which is separate with respect to the cylinder tube, may be made of a material which deviates from the material of the cylinder tube. For example, at least one separate end cap may be made of metal. Preferably, however, each separate end cap, like the cylinder tube, is made of a carbon fiber reinforced plastic having carbon fibers embedded in a plastic matrix.

In mindestens eine und bevorzugt jede Abschlusswand des Zylindergehäuses ist zweckmäßigerweise ein Fluidkanal integriert, der in die Gehäusekammer einmündet und durch den hindurch ein zur Betätigung des Arbeitszylinders verwendetes Druckfluid einspeisbar und/oder abführbar ist.In at least one and preferably each end wall of the cylinder housing a fluid channel is expediently integrated, which opens into the housing chamber and through which a used for actuation of the working cylinder pressure fluid can be fed and / or discharged.

Bevorzugt handelt es sich bei dem fluidbetätigten Arbeitszylinder um einen pneumatischen Arbeitszylinder, der mit Druckluft betreibbar ist. Der Arbeitszylinder kann allerdings auch zur Betätigung mit anderen fluidischen Druckmedien ausgebildet sein, beispielsweise zur Betätigung mit einer Druckflüssigkeit.The fluid-operated working cylinder is preferably a pneumatic working cylinder which can be operated with compressed air. However, the working cylinder can also be designed for actuation with other fluidic pressure media, for example for actuation with a pressure fluid.

Die Faserlänge der in die Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern ist prinzipiell beliebig. Insbesondere jedoch, wenn die aus dem karbonfaserverstärkten Kunststoff bestehenden Komponenten durch Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt werden, ist es vorteilhaft, wenn es sich bei den Karbonfasern um sogenannte Kurzfasern handelt. Die Faserlänge dieser Kurzfasern liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, wobei als optimal eine Faserlänge im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,4 mm angesehen wird.The fiber length of the embedded in the plastic matrix carbon fibers is in principle arbitrary. In particular, however, when the components made of the carbon fiber reinforced plastic are produced by injection molding or extrusion, it is advantageous if the carbon fibers are so-called short fibers. The fiber length of these short fibers is preferably in the range between 0.05 mm and 1 mm, wherein a fiber length in the range between 0.1 mm and 0.4 mm is considered optimal.

Besonders günstig ist es, wenn der Anteil der Karbonfasern in dem karbonfaserverstärkten Kunststoff zwischen 5 und 60 Gewichtsprozent liegt, wobei er vorzugsweise im Bereich von 40 Gewichtsprozent liegt.It is particularly advantageous if the proportion of carbon fibers in the carbon fiber reinforced plastic is between 5 and 60 percent by weight, preferably in the range of 40 percent by weight.

Die Kunststoffmatrix, die grundsätzlich auch aus einem duroplastischen Kunststoffmaterial bestehen könnte, ist vorzugsweise von einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet. Bevorzugt wird ein Kunststoffmaterial auf Polyamid-Basis verwendet, beispielsweise Polyamid 6 oder Polyamid 6.6. Als vorteilhaft wird auch eine Ausbildung aus teilaromatischem oder vollaromatischem Polyamid angesehen.The plastic matrix, which in principle could also consist of a thermosetting plastic material, is preferably formed by a thermoplastic plastic material. Preferably, a polyamide-based plastic material is used, for example polyamide 6 or polyamide 6.6. Also advantageous is a formation of partially aromatic or fully aromatic polyamide is considered.

Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren werden sämtliche Komponenten des Arbeitszylinders, die aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehen, durch Spritzgießen hergestellt.In a preferred manufacturing process, all components of the working cylinder made of a carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix are injection molded.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen fluidbetätigten Arbeitszylinders in einer isometrischen Darstellung,
  • 2 in einer isometrischen Darstellung einen Längsschnitt des Arbeitszylinders gemäß Schnittlinie II-II aus 1, wobei auch eine bevorzugte Ausführungsform einer einen Antriebskolben und eine Kolbenstange umfassenden Antriebseinheit ersichtlich ist,
  • 3 in einer nicht isometrischen ebenen Schnittdarstellung einen der 2 entsprechenden Längsschnitt des Arbeitszylinders aus 1, wobei zu einigen strichpunktiert umrahmten Bestandteilen in separaten Ausschnittdarstellungen IIIa, IIIb und IIIc alternative Realisierungsmöglichkeiten abgebildet sind,
  • 4 eine bevorzugte alternative Ausführungsform einer Antriebseinheit mit in die Kolbenstange integrierten Pufferungsfortsätzen, und
  • 5 einen Längsschnitt der Antriebseinheit aus 4 gemäß der dortigen Schnittlinie V-V.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
  • 1 a preferred embodiment of the fluid-operated working cylinder according to the invention in an isometric view,
  • 2 in an isometric view of a longitudinal section of the working cylinder according to section line II-II 1 in which a preferred embodiment of a drive piston and a piston rod comprehensive drive unit is visible,
  • 3 in a non-isometric planar sectional view one of 2 corresponding longitudinal section of the working cylinder 1 , wherein to some dash-dotted framed components in separate detail views IIIa, IIIb and IIIc alternative implementation possibilities are shown,
  • 4 a preferred alternative embodiment of a drive unit with integrated into the piston rod Pufferungsfortsätzen, and
  • 5 a longitudinal section of the drive unit 4 according to the local section line VV.

In der Zeichnung ist ein insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichneter fluidbetätigter Arbeitszylinder illustriert, der mittels eines fluidischen Druckmediums betätigbar ist, bei dem es sich insbesondere um Druckluft handelt. Der fluidbetätigte Arbeitszylinder 1 ist also bevorzugt ein Pneumatikzylinder. Grundsätzlich eignet sich der Arbeitszylinder 1 allerdings auch zur Betätigung mittels anderen gasförmigen Druckmedien oder auch mittels flüssigen Druckmedien, beispielsweise Hydrauliköl.In the drawing is a total reference number 1 designated fluid actuated working cylinder, which is actuated by means of a fluidic pressure medium, which is in particular compressed air. The fluid actuated working cylinder 1 So is preferred a pneumatic cylinder. Basically, the working cylinder is suitable 1 but also for actuation by means of other gaseous pressure media or by means of liquid pressure media, such as hydraulic oil.

Der Arbeitszylinder 1 hat ein Zylindergehäuse 2 mit einer Längsachse 3. Das Zylindergehäuse 2 umschließt einen Gehäuseinnenraum 4, in dem ein Antriebskolben 5 in der Achsrichtung der Längsachse 3 linear verschiebbar angeordnet ist.The working cylinder 1 has a cylinder housing 2 with a longitudinal axis 3 , The cylinder housing 2 encloses a housing interior 4 in which a drive piston 5 in the axial direction of the longitudinal axis 3 is arranged linearly displaceable.

Außerhalb des Zylindergehäuses 2 befindet sich ein mit dem Antriebskolben 5 bewegungsgekoppelter Abgriffsabschnitt 6, der die Linearbewegung des Antriebskolbens 5 mitmacht. Der Abgriffsabschnitt 6 ist zweckmäßigerweise von einem stirnseitig aus dem Zylindergehäuse 2 herausragenden äußeren Endabschnitt 7 einer Kolbenstange 8 gebildet, die mit dem Antriebskolben 5 fest verbunden ist. Der Antriebskolben 5 und die Kolbenstange 8 bilden gemeinsam eine Antriebseinheit 11, die nur einheitlich in der Achsrichtung der Längsachse 3 relativ zu dem Zylindergehäuse 2 verschiebbar ist, wobei die daraus resultierende Bewegung als Antriebsbewegung 12 bezeichnet sei, die durch einen Doppelpfeil verdeutlicht ist.Outside the cylinder housing 2 is located with the drive piston 5 motion coupled tapping section 6 , which is the linear movement of the drive piston 5 participates. The tapping section 6 is expediently from a front side of the cylinder housing 2 outstanding outer end section 7 a piston rod 8th formed with the drive piston 5 is firmly connected. The drive piston 5 and the piston rod 8th together form a drive unit 11 that are uniform only in the axial direction of the longitudinal axis 3 relative to the cylinder housing 2 is displaceable, with the resulting movement as a drive movement 12 is designated, which is illustrated by a double arrow.

Zu dem Zylindergehäuse 2 gehört ein bezüglich der Längsachse 3 insbesondere koaxial angeordnetes Zylinderrohr 13. Das Zylinderrohr 13 begrenzt den Gehäuseinnenraum 4 radial außen und hat eine dem Gehäuseinnenraum 4 zugewandte Innenumfangsfläche 14.To the cylinder housing 2 belongs with respect to the longitudinal axis 3 in particular coaxially arranged cylinder tube 13 , The cylinder tube 13 limits the housing interior 4 radially outside and has a housing interior 4 facing inner peripheral surface 14 ,

Die Innenumfangsfläche 14 ist zylindrisch und dabei vorzugsweise kreiszylindrisch konturiert. Von der Kreisform abweichende Querschnittsformen des Gehäuseinnenraumes 4 sind aber ebenfalls möglich.The inner peripheral surface 14 is cylindrical and preferably contoured circular cylindrical. From the circular shape deviating cross-sectional shapes of the housing interior 4 but are also possible.

Das Zylinderrohr 13 hat auch eine bezüglich der Längsachse 3 nach radial außen orientierte Außenumfangsfläche 15. Die Außenumfangsfläche 15 ist bevorzugt zylindrisch und dabei insbesondere kreiszylindrisch gestaltet. Bevorzugt hat die Außenumfangsfläche 15 abgesehen vom größeren Abstand zur Längsachse 3 die gleiche Querschnittskontur wie die Innenumfangsfläche 14. Vor allem in Bezug auf eine leicht beherrschbare Herstellung ist es vorteilhaft, wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel die Wandstärke des Zylinderrohrs 13 durchweg konstant ist. Somit kann das Zylinderrohr kostengünstig als einfaches Rundrohr ausgebildet werden.The cylinder tube 13 also has one with respect to the longitudinal axis 3 radially outwardly oriented outer peripheral surface 15 , The outer peripheral surface 15 is preferably cylindrical and designed in particular circular cylindrical. Preferably, the outer peripheral surface 15 apart from the greater distance to the longitudinal axis 3 the same cross-sectional contour as the inner peripheral surface 14 , Especially with regard to an easily manageable production, it is advantageous if according to the embodiment, the wall thickness of the cylinder tube 13 is consistently constant. Thus, the cylinder tube can be inexpensively designed as a simple round tube.

Das Zylinderrohr kann mit konstanter oder variierender Wandstärke auch als beliebig profiliertes Rohr ausgebildet sein.The cylinder tube can be formed with a constant or varying wall thickness as any profiled tube.

Axial ist der Gehäuseinnenraum 4 beidseits durch je eine auch zum Zylindergehäuse 2 gehörende Abschlusswand 16, 17 begrenzt. Zur besseren Unterscheidung werden die beiden Abschlusswände 16, 17 im Folgenden auch als erste Abschlusswand 16 und als zweite Abschlusswand 17 bezeichnet. Der Antriebskolben 5 befindet sich zwischen den beiden Abschlusswänden 16, 17, deren lichter Abstand ausreichend groß bemessen ist, um dem Antriebskolben 5 die Antriebsbewegung 12 zu ermöglichen.Axial is the housing interior 4 on both sides by one each to the cylinder housing 2 belonging end wall 16 . 17 limited. To better distinguish the two end walls 16 . 17 in the following also as first end wall 16 and as a second end wall 17 designated. The drive piston 5 is located between the two end walls 16 . 17 whose clear distance is sufficiently large to the drive piston 5 the drive movement 12 to enable.

Die Kolbenstange 8 hat einen kleineren Durchmesser als der Antriebskolben 5 und sie erstreckt sich axial bis zu dem Abgriffsabschnitt 6, wobei sie die erste Abschlusswand 16 gleitverschieblich durchsetzt. Die erste Abschlusswand 16 weist eine axial durchgehende Führungsbohrung 18 auf, durch die sich die Kolbenstange 8 linear beweglich hindurch erstreckt und deren Innenumfang eine die Kolbenstange 8 radial abstützende Kolbenstangen-Führungsfläche 22 bildet. Die Kolbenstange 8 liegt mit ihrer Außenumfangsfläche 23 gleitverschieblich an der Kolbenstangen-Führungsfläche 22 an und ist dadurch in jeder bezüglich des Zylindergehäuses 2 eingenommenen axialen Relativposition bezüglich des Zylindergehäuses 2 radial abgestützt.The piston rod 8th has a smaller diameter than the drive piston 5 and it extends axially to the tapping portion 6 , being the first end wall 16 slidably interspersed. The first end wall 16 has an axially continuous guide bore 18 on, through which the piston rod 8th extends linearly through and the inner circumference of a piston rod 8th radially supporting piston rod guide surface 22 forms. The piston rod 8th lies with its outer peripheral surface 23 Slidable on the piston rod guide surface 22 and thereby is in each with respect to the cylinder housing 2 assumed axial relative position with respect to the cylinder housing 2 radially supported.

Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Antriebskolben 5 als Plungerkolben ausgebildet, in den die Funktion der Kolbenstange 8 integriert ist und der an einer Stirnseite des Zylinderrohres 13 herausragt, sodass sich dort eine Abschlusswand erübrigt.In an embodiment not illustrated, the drive piston is 5 designed as a plunger, in the function of the piston rod 8th is integrated and at one end of the cylinder tube 13 stands out, so that there is no need for an end wall.

Der Antriebskolben 5 unterteilt den Gehäuseinnenraum axial in zwei Teilräume, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung als erste und zweite Arbeitskammer 24, 25 bezeichnet seien, wobei sich die erste Arbeitskammer 24 zwischen dem Antriebskolben 5 und der ersten Abschlusswand 16 und die zweite Arbeitskammer 25 zwischen dem Antriebskolben 5 und der zweiten Abschlusswand 17 erstreckt.The drive piston 5 divided the housing interior axially into two subspaces, which in the following for better distinction as the first and second working chamber 24 . 25 are designated, wherein the first working chamber 24 between the drive piston 5 and the first end wall 16 and the second working chamber 25 between the drive piston 5 and the second end wall 17 extends.

Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitszylinder 1 als doppeltwirkender Arbeitszylinder ausgebildet, bei dem die Möglichkeit besteht, beide Arbeitskammern 24, 25 zur Betätigung der Antriebseinheit 11 gesteuert mit Druckmedium zu beaufschlagen. Die dafür erforderliche Zufuhr und Abfuhr des antreibenden Druckmediums kann durch zwei Fluidkanäle 26, 27 hindurch erfolgen, von denen ein erster Fluidkanal 26 in die erste Arbeitskammer 24 und ein zweiter Fluidkanal 27 in die zweite Arbeitskammer 25 einmündet. Jeder dieser beiden Fluidkanäle 26, 27 durchsetzt das Zylindergehäuse 2 und mündet mit einer Anschlussöffnung 26a, 27a zur Außenfläche des Zylindergehäuses 2 aus. Diesen Anschlussöffnungen 26a, 27a sind zweckmäßigerweise Anschlussmittel 28 zugeordnet, die das fluiddichte Anschließen einer Fluidleitung, insbesondere eines Fluidschlauches, ermöglichen, die mit einer nicht weiter illustrierten Steuerventileinrichtung verbunden ist, durch die die Zufuhr und Abfuhr eines fluidischen Druckmediums steuerbar ist. Beispielsweise sind die Anschlussmittel 28 von einem einstückig im Zylindergehäuse 2 ausgebildeten Innengewinde gebildet. Alternativ könnten beispielsweise auch separate Steckanschlusseinheiten durch Einpressen in den Anschlussöffnungen 26a, 27a fixiert sein.In the illustrated embodiment, the power cylinder is 1 designed as a double-acting cylinder, in which the possibility exists, both working chambers 24 . 25 for actuating the drive unit 11 controlled to apply pressure medium. The required supply and removal of the driving pressure medium can be carried out through two fluid channels 26, 27, of which a first fluid channel 26 in the first working chamber 24 and a second fluid channel 27 in the second working chamber 25 opens. Each of these two fluid channels 26 . 27 passes through the cylinder housing 2 and opens with a connection opening 26a . 27a to the outer surface of the cylinder housing 2 out. These connection openings 26a . 27a are expediently connection means 28 associated, which allow the fluid-tight connection of a fluid line, in particular a fluid tube, which is connected to a not further illustrated control valve device, through which the supply and discharge of a fluidic pressure medium is controllable. For example, the connection means 28 from one piece in the cylinder housing 2 trained internal thread formed. Alternatively, for example, separate plug connection units by pressing in the connection openings 26a . 27a be fixed.

Die beiden Fluidkanäle 26, 27 haben bevorzugt den gleichen Querschnitt, können in Sonderfällen aber auch mit voneinander abweichenden Querschnitten ausgeführt sein.The two fluid channels 26 . 27 preferably have the same cross-section, but in special cases can also be designed with divergent cross-sections.

Vorzugsweise ist mindestens ein und bevorzugt jeder Fluidkanal 26, 27 ausschließlich in einer der Abschlusswände 16, 17 ausgebildet. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel zu. Hier durchsetzt der erste Fluidkanal 26 die erste Abschlusswand 16, während der zweite Fluidkanal 27 die zweite Abschlusswand 17 durchsetzt. Dementsprechend befinden sich die Anschlussöffnungen 26a, 27a an den Abschlusswänden 16, 17. Die den Anschlussöffnungen 26a, 27a entgegengesetzten inneren Kanalmündungen 26b, 27b der Fluidkanäle 26, 27 befinden sich vorzugsweise an der dem Gehäuseinnenraum 4 zugewandten inneren axialen Stirnfläche 16a, 17a der betreffenden ersten oder zweiten Abschlusswand 16, 17.Preferably, at least one and preferably each fluid channel 26 . 27 exclusively in one of the end walls 16 . 17 educated. This applies to the embodiment. Here passes through the first fluid channel 26 the first end wall 16 while the second fluid channel 27 the second end wall 17 interspersed. Accordingly, there are the connection openings 26a . 27a on the end walls 16 . 17 , The connection openings 26a . 27a opposite inner channel mouths 26b . 27b the fluid channels 26 . 27 are preferably located on the housing interior 4 facing inner axial end face 16a . 17a the relevant first or second end wall 16 . 17 ,

Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel durchsetzt mindestens ein und bevorzugt jeder Fluidkanal 26, 27 die Wandung des Zylindergehäuses 2 an einer zur zugeordneten Abschlusswand 16, 17 unmittelbar benachbarten Stelle.In an unillustrated embodiment, at least one and preferably each fluid channel passes through 26 . 27 the wall of the cylinder housing 2 at one to the assigned end wall 16 . 17 immediately adjacent place.

Um den Arbeitszylinder 1 am Einsatzort fixieren zu können, ist mindestens eine und bevorzugt jede Abschlusswand 16, 17 mit mindestens einer mechanischen Befestigungsschnittstelle 32 ausgestattet. Exemplarisch besteht jede Befestigungsschnittstelle 32 aus mehreren Befestigungsaugen 33, die ein integraler Bestandteil der zugeordneten Abschlusswand 16, 17 sind und die die Außenumfangsfläche 15 des Zylinderrohrs 13 radial überragen. Diese mehreren Befestigungsaugen 33 sind um die Längsachse 3 herum verteilt angeordnet, insbesondere in gleichmäßiger Verteilung. Exemplarisch sind pro Befestigungsschnittstelle 32 insgesamt vier Befestigungsaugen 33 vorgesehen, die in den Eckbereichen eines gedachten Quadrates liegen.To the working cylinder 1 Being able to fix at the place of use is at least one and preferably every end wall 16 . 17 with at least one mechanical attachment interface 32 fitted. By way of example, there is each attachment interface 32 from several attachment eyes 33 that is an integral part of the associated end wall 16 . 17 are and the outer peripheral surface 15 of the cylinder tube 13 protrude radially. These several attachment eyes 33 are about the longitudinal axis 3 distributed around, in particular in a uniform distribution. Exemplary are per attachment interface 32 a total of four attachment eyes 33 provided, which lie in the corners of an imaginary square.

Jedes Befestigungsauge 33 hat ein Befestigungsloch 34, das bevorzugt axial durchgehend ausgebildet ist und in das beispielsweise eine Befestigungsschraube einführbar ist.Every attachment eye 33 has a mounting hole 34 , which is preferably formed axially continuous and in the example, a fastening screw is inserted.

Das Befestigungsloch 34 kann ein integral eingeformtes Innengewinde haben. Es besteht ferner die Möglichkeit, in das Befestigungsloch 34 ein gesondertes Innengewindeelement, beispielsweise eine Schraubenmutter, drehfest einzusetzen. Das Innengewindeelement kann beispielsweise eingepresst oder umspritzt sein.The mounting hole 34 can have an integrally molded internal thread. There is also the possibility in the mounting hole 34 a separate internal thread member, such as a nut, rotatably insert. The internal thread element may for example be pressed or molded.

Durch eine aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitskammern 24, 25 kann eine auf den Antriebskolben 5 in der einen oder anderen Richtung wirkende resultierende Stellkraft erzeugt werden, die zur Folge hat, dass die Antriebseinheit 11 die Antriebsbewegung 12 in der einen oder anderen Richtung ausführt. Dabei kann es sich um eine Ausfahrbewegung handeln, bei der sich der Antriebskolben 5 an die erste Abschlusswand 16 annähert und die Kolbenstange 8 zunehmend stirnseitig aus dem Zylindergehäuse 2 ausfährt. Es kann sich außerdem um eine Einfahrbewegung handeln, bei der sich der Antriebskolben 5 an die zweite Abschlusswand 17 annähert und bei der die Kolbenstange 8 zunehmend in das Zylindergehäuse 2 einfährt. Die Antriebsbewegung 12 kann zwischen zwei Hubendlagen stattfinden, die dadurch definiert sind, dass der Antriebskolben 5 entweder an der ersten Abschlusswand 16 oder an der zweiten Abschlusswand 17 axial zur Anlage gelangt ist.By a coordinated fluid loading of the two working chambers 24 . 25 can one on the drive piston 5 be generated in one direction or the other acting resultant force, which has the consequence that the drive unit 11, the drive movement 12 in one direction or the other. It may be an extension movement, in which the drive piston 5 to the first end wall 16 approaches and the piston rod 8th increasingly from the front of the cylinder housing 2 extending. It may also be a retraction movement in which the drive piston 5 to the second end wall 17 approaches and at the piston rod 8th increasingly in the cylinder housing 2 retracts. The drive movement 12 can take place between two Hubendlagen, which are defined by the fact that the drive piston 5 either at the first end wall 16 or at the second end wall 17 has come axially to the plant.

Bei einem nicht abgebildeten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitszylinder 1 von einer sogenannten einfachwirkenden Bauart. Hier wird die Bewegung der Antriebseinheit 11 nur in einer Richtung durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung hervorgerufen und in der anderen Richtung beispielsweise durch eine Rückstellfeder.In an embodiment not shown, the working cylinder 1 of a so-called single-acting design. Here is the movement of the drive unit 11 only in one direction caused by controlled fluid loading and in the other direction, for example by a return spring.

Bei der Antriebsbewegung 12 gleitet der Antriebskolben 5 an der Innenumfangsfläche 14 des Zylinderrohrs 13 entlang. Die Innenumfangsfläche 14 bildet also eine sogenannte Lauffläche für den Antriebskolben 5.During the drive movement 12 slides the drive piston 5 on the inner circumferential surface 14 of the cylinder tube 13 along. The inner peripheral surface 14 So forms a so-called tread for the drive piston 5 ,

In vorteilhafter Weise besteht das Zylinderrohr 13 in seiner Gesamtheit aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff. Dieser karbonfaserverstärkte Kunststoff bildet auch die als Lauffläche für den Antriebskolben 5 fungierende Innenumfangsfläche 14 des Zylinderrohrs 13. Zweckmäßigerweise wird das Zylinderrohr 13 durch Spritzgießen hergestellt.Advantageously, there is the cylinder tube 13 in its entirety made of a carbon fiber reinforced plastic. This carbon fiber reinforced plastic also forms the tread for the drive piston 5 functioning inner peripheral surface 14 of the cylinder tube 13 , Appropriately, the cylinder tube 13 produced by injection molding.

Der karbonfaserverstärkte Kunststoff besteht aus einer Kunststoffmatrix, in die eine Vielzahl von Karbonfasern eingebettet ist.The carbon fiber-reinforced plastic consists of a plastic matrix in which a large number of carbon fibers are embedded.

Ein synonymer Begriff für „Karbon“ ist „Kohlenstoff“. Es handelt sich also bei dem Material des Zylinderrohrs um einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Kohlenstofffasern.A synonymous term for "carbon" is "carbon". Thus, the material of the cylinder tube is a carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix.

Soweit in dieser Patentanmeldung von einem karbonfaserverstärkten Kunststoff die Rede ist, ist stets ein Verbundmaterial gemeint, das eine Kunststoffmatrix mit eingebetteten Karbonfasern aufweist.As far as in this patent application of a carbon fiber reinforced plastic is mentioned, always a composite material is meant, which has a plastic matrix with embedded carbon fibers.

Vorzugsweise besteht auch jede Abschlusswand 16, 17 aus dem karbonfaserverstärkten Kunststoff. Auf diese Weise kann ein materialeinheitliches Zylindergehäuse 2 verwirklicht werden. Die Herstellung aus karbonfaserverstärktem Kunststoff führt zu einem geringen Gewicht bei hoher struktureller Steifigkeit und Festigkeit.Preferably, there is also each end wall 16 . 17 Made of carbon fiber reinforced plastic. In this way, a uniform material cylinder housing 2 be realized. The production of carbon fiber reinforced plastic leads to a low weight with high structural rigidity and strength.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Zylindergehäuses 2, die dem illustrierten Ausführungsbeispiel entspricht, ist die von der Kolbenstange 8 durchsetzte erste Abschlusswand 16 einstückig mit dem Zylinderrohr 13 ausgebildet, sodass diese beiden Komponenten eine beim Zusammenbauen des Arbeitszylinders 1 einheitlich handhabbares Zylinderrohr-Abschlusswand-Baueinheit 35 bilden. Die zweite Abschlusswand 17 hingegen ist als bezüglich des Zylinderrohrs 13 separater Abschlussdeckel 170 ausgeführt, der durch Befestigungsmittel 36 an dem Zylinderrohr 13 befestigt ist. Vorzugsweise handelt es sich um eine unlösbare Befestigung, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Beispielsgemäß bestehen die Befestigungsmittel 36 aus einer Schweißverbindung, bei der es sich vorzugsweise um eine Ultraschallschweißverbindung oder um eine Reibschweißverbindung handelt.In a preferred embodiment of the cylinder housing 2 that corresponds to the illustrated embodiment is that of the piston rod 8th enforced first end wall 16 integral with the cylinder tube 13 designed so that these two components when assembling the working cylinder 1 uniformly manageable cylinder tube end wall assembly 35 form. The second end wall 17 however, as with respect to the cylinder tube 13 separate end cover 170 executed by fasteners 36 on the cylinder tube 13 is attached. Preferably, it is a non-detachable attachment, which applies to the illustrated embodiment. By way of example, the fastening means consist 36 from a welded joint, which is preferably an ultrasonic welded joint or a friction welded joint.

Bei der Herstellung des Arbeitszylinders 1 werden die Zylinder-Abschlusswand-Baueinheit 35 und die Antriebseinheit 11 separat gefertigt. Bevor anschließend der Abschlussdeckel 170 montiert wird, wird die Antriebseinheit 11 mit der Kolbenstange 8 voraus durch die dann noch offene Stirnseite des Gehäuseinnenraumes 4 hindurch in den Gehäuseinnenraum 4 eingesteckt, sodass die Kolbenstange 8 durch die Führungsbohrung 18 hindurchtritt. Anschließend wird die zweite Abschlusswand 17 angesetzt und befestigt.In the production of the working cylinder 1 become the cylinder end wall assembly 35 and the drive unit 11 made separately. Before then the end cap 170 is mounted, the drive unit 11 with the piston rod 8th ahead through the then still open front side of the housing interior 4 through into the housing interior 4 plugged in, so that the piston rod 8th through the guide hole 18 passes. Subsequently, the second end wall 17 attached and attached.

Bevorzugt hat der separate Abschlussdeckel 170 einen axialen Zentrierfortsatz 37, der insbesondere hülsenförmig ausgebildet ist und dessen äußeres Querschnittsprofil dem Querschnittsprofil des Gehäuseinnenraumes 4 entspricht, sodass er stirnseitig in das Zylinderrohr 13 eintaucht und selbiges unter gleichzeitiger Zentrierung 5 radial unbeweglich fixiert. Die Befestigungsmittel 36 befinden sich vorzugsweise im Bereich des Zentrierfortsatzes 37.Preferably, the separate end cover 170 an axial centering extension 37 , which is in particular sleeve-shaped and its outer cross-sectional profile of the cross-sectional profile of the housing interior 4 corresponds so that it frontally into the cylinder tube 13 dips and the same with simultaneous centering 5 Fixed radially immovable. The fasteners 36 are preferably in the region of the centering process 37 ,

Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die zweite Abschlusswand 17 einstückig mit dem Zylinderrohr 13 ausgebildet, während die erste Abschlusswand 16 als separat befestigter Abschlussdeckel ausgebildet ist.In a non-illustrated embodiment, the second end wall is 17 integral with the cylinder tube 13 trained while the first end wall 16 is designed as a separately attached end cover.

Bei einem ebenfalls nicht abgebildeten Ausführungsbeispiel sind beide Abschlusswände 16, 17 als bezüglich des Zylinderrohrs 13 gesonderte Abschlussdeckel ausgebildet, die durch geeignete Befestigungsmittel 36 am Zylinderrohr 13 befestigt sind, insbesondere unabhängig voneinander und insbesondere in der vorstehend anhand des Abschlussdeckels 170 beschriebenen Weise.In a likewise not shown embodiment, both end walls 16 . 17 as with respect to the cylinder tube 13 separate end cover formed by suitable fasteners 36 on the cylinder tube 13 are fastened, in particular independently of each other and in particular in the above with reference to the end cover 170 described way.

Der Antriebskolben 5 enthält zweckmäßigerweise einen insbesondere starr ausgebildeten und bevorzugt einstückigen Kolbenkörper 38, der die sich anschließende Kolbenstange 8 ringsum radial überragt. Sein Außendurchmesser ist größer als derjenige der sich koaxial anschließenden Kolbenstange 8. Der Kolbenkörper 38 ist bevorzugt scheibenförmig ausgebildet. Der Kolbenkörper 38 ist insbesondere derjenige Bestandteil des Antriebskolbens 5, der für die Stabilität des Antriebskolbens 5 verantwortlich ist und der die fluidischen Antriebskräfte auf die Kolbenstange 8 überträgt.The drive piston 5 expediently contains a particular rigidly formed and preferably one-piece piston body 38 , which is the adjoining piston rod 8th radially surmounted all around. Its outer diameter is greater than that of the coaxial subsequent piston rod 8th , The piston body 38 is preferably disc-shaped. The piston body 38 is in particular that part of the drive piston 5 , which is responsible for the stability of the drive piston 5 is responsible and the fluidic driving forces on the piston rod 8th transfers.

Bevorzugt ist der Antriebskolben 5 an seinem Außenumfang mit einer radial nach außen weisenden, sich rings um die Längsachse 3 herum erstreckenden Kolben-Führungsfläche 42 ausgestattet. Mit dieser Kolben-Führungsfläche 42 liegt der Antriebskolben 5 gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 14 beziehungsweise Lauffläche des Zylinderrohrs 13 an.The drive piston is preferred 5 on its outer periphery with a radially outwardly facing, around the longitudinal axis 3 around extending piston guide surface 42 fitted. With this piston guide surface 42 is the drive piston 5 slidable on the inner peripheral surface 14 or running surface of the cylinder tube 13 at.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, die abgesehen von der im Ausschnitt IIIb der 3 illustrierten Modifikation bei allen abgebildeten Ausführungsbeispielen umgesetzt ist, ist es unmittelbar die radial nach außen weisende Außenumfangsfläche 43 des Kolbenkörpers 38, die die Kolben-Führungsfläche 42 bildet. Der Kolbenkörper 38 stützt sich also direkt mit seiner Außenumfangsfläche 43 in gleitverschieblicher Weise radial an der Innenumfangsfläche 14 des Zylinderrohrs 13 ab. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kolbenkörper 38 aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff besteht, sodass auch die Außenumfangsfläche 43 aus diesem karbonfaserverstärkten Kunststoff realisiert ist. Der Effekt ist der gleiche wie weiter oben anhand des Zylinderrohrs 13 erläutert, nämlich dass eine Gleitflächenpaarung entsteht, die eine besonders reibungsarme Antriebsbewegung 12 gewährleistet. According to a preferred embodiment, apart from that in the section IIIb of 3 illustrated modification is implemented in all the illustrated embodiments, it is immediately the radially outwardly facing outer peripheral surface 43 of the piston body 38 holding the piston guide surface 42 forms. The piston body 38 So it supports directly with its outer peripheral surface 43 in a slidable manner radially on the inner peripheral surface 14 of the cylinder tube 13 from. In this context, it is particularly advantageous if the piston body 38 made of a carbon fiber reinforced plastic, so that the outer peripheral surface 43 made of this carbon fiber reinforced plastic. The effect is the same as above based on the cylinder tube 13 explained, namely that a Gleitflächenpaarung arises, which is a particularly low-friction drive movement 12 guaranteed.

Optimal ist es, wenn sowohl das Zylinderrohr 13 als auch der Kolbenkörper 38 aus dem karbonfaserverstärkten Kunststoff besteht, da dann ein besonders gutes Gleitverhalten erzielt wird.It is best if both the cylinder tube 13 as well as the piston body 38 Made of carbon fiber reinforced plastic, since then a particularly good sliding behavior is achieved.

In dem Kolbenkörper 38 ist zweckmäßigerweise eine radial nach außen zu der Außenumfangsfläche 43 hin offene Ringnut 44 ausgebildet, die koaxial zur Längsachse 9 des Antriebskolbens 5 und insbesondere der gesamten Antriebseinheit 11 angeordnet ist. Diese Ringnut 44 kann leer bleiben und einen ungefüllten Hohlraum repräsentieren, um beispielsweise eine Gewichtsersparnis zu erzielen. Ein vorteilhafter Effekt der Ringnut 44 besteht auch darin, dass die Außenumfangsfläche 43 in zwei axial zueinander beabstandete ringförmige Außenumfangsflächenabschnitte 43a, 43b unterteilt wird, was für die Abstützung und Führung des Antriebskolbens 5 vorteilhaft ist, wenn diese Außenumfangsflächenabschnitte 43a, 43b unmittelbar die Kolben-Führungsfläche 42 bilden.In the piston body 38 is expediently a radially outward to the outer peripheral surface 43 open annular groove 44 formed coaxially with the longitudinal axis 9 of the drive piston 5 and in particular the entire drive unit 11 is arranged. This ring groove 44 can remain empty and represent an unfilled cavity, for example, to achieve weight savings. An advantageous effect of the annular groove 44 It also exists in that the outer peripheral surface 43 in two axially spaced apart annular outer peripheral surface portions 43a . 43b is divided, what for the support and guidance of the drive piston 5 is advantageous if these outer peripheral surface portions 43a . 43b immediately the piston guide surface 42 form.

Gemäß der im Ausschnitt IIIa der 3 illustrierten Modifikation kann die Ringnut 44 auch als eine Aufnahmenut 44a ausgebildet sein, die mindestens ein zur Positionserfassung des Antriebskolbens 5 beziehungsweise der gesamten Antriebseinheit 11 nutzbares Aktivierungselement 45 aufnimmt. Dieses Aktivierungselement 45 ist beispielsweise ringförmig ausgebildet und koaxial zu der Längsachse 9 angeordnet.According to the section IIIa of 3 illustrated modification may be the annular groove 44 also as a recording groove 44a be formed, the at least one for detecting the position of the drive piston 5 or the entire drive unit 11 usable activation element 45 receives. This activation element 45 is, for example, annular and coaxial with the longitudinal axis 9 arranged.

Das Aktivierungselement 45 kann mit einer insbesondere im Bereich des Außenumfanges des Zylinderrohrs 13 angeordneten, in der Zeichnung nicht weiter illustrierten Positionserfassungseinrichtung kooperieren, die beispielsweise einen oder mehrere Positionssensoren oder ein Wegmesssystem aufweist. Abhängig vom Typ und der Funktionalität der Positionserfassungseinrichtung, verfügt das Aktivierungselement 45 beispielsweise über permanentmagnetische oder über ferromagnetische Eigenschaften.The activation element 45 can with a particular in the region of the outer circumference of the cylinder tube 13 arranged to cooperate, not further illustrated in the drawing position detection device, which has, for example, one or more position sensors or a position measuring system. Depending on the type and functionality of the position detection device, the activation element has 45 for example via permanent magnetic or ferromagnetic properties.

Das Aktivierungselement 45 kann beispielsweise bei der Spritzgießherstellung des Kolbenkörpers 38 in den Kolbenkörper 38 eingebettet werden, sodass sich automatisch auch die Aufnahmenut 44a ausbildet. Möglich ist aber auch eine nachträgliche Installation des Aktivierungselementes 45 in der Aufnahmenut 44a, beispielsweise dadurch, dass ein geschlitztes, federelastisches Aktivierungselement 45 benutzt wird, das man im Rahmen eines Schnappvorganges in der Aufnahmenut 44a platzieren kann.The activation element 45 For example, in the injection molding of the piston body 38 in the piston body 38 be embedded, so that automatically the receiving groove 44a formed. But it is also possible a subsequent installation of the activation element 45 in the receiving groove 44a , For example, in that a slotted, resilient activation element 45 is used, which is in the context of a snap action in the receiving groove 44a can place.

Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist in dem Kolbenkörper 38 keine Ringnut 44 ausgebildet.In an unillustrated embodiment, in the piston body 38 no ring groove 44 educated.

Der Kolbenkörper 38 kann eine Verrippung aufweisen, insbesondere um seine Stabilität noch zu erhöhen.The piston body 38 may have a ribbing, in particular to increase its stability yet.

Unter Umständen und je nach Anwendungsfall kann eine ausreichende Abdichtqualität zwischen dem Antriebskolben 5 und dem Zylinderrohr 13 auch ohne zusätzliche weichdichtende Strukturen erzielt werden. Bei entsprechender Fertigungsgenauigkeit lässt sich das Spaltmaß zwischen der Innenumfangsfläche 14 des Zylinderrohrs 13 und der Außenumfangsfläche 43 des Kolbenkörpers 38 so gering halten, dass keine funktionsbeeinträchtigende Leckage zwischen den beiden Arbeitskammern 24, 25 auftritt.Under certain circumstances and depending on the application, a sufficient Abdichtqualität between the drive piston 5 and the cylinder tube 13 be achieved without additional soft-sealing structures. With appropriate manufacturing accuracy, the gap between the inner peripheral surface can be 14 of the cylinder tube 13 and the outer peripheral surface 43 of the piston body 38 Keep so low that no detrimental leakage between the two working chambers 24 . 25 occurs.

Bei den meisten Anwendungsfällen wird es allerdings vorteilhaft sein, wenn der Antriebskolben 5 zusätzlich zu dem starren und aus einem harten Material bestehenden Kolbenkörper 38 über eine ringförmige Kolbendichtung 46 verfügt, die aus einem gummielastischen Material besteht, das im Folgenden zur Vereinfachung als Elastomermaterial bezeichnet wird. Eine solche Ausgestaltung ist bei allen illustrierten Ausführungsbeispielen umgesetzt. Hier ist die Kolbendichtung 46 bevorzugt von einer Elastomerstruktur 47 gebildet, die an dem Kolbenkörper 38 befestigt ist, insbesondere indem sie durch Spritzgießen auf den Kolbenkörper 38 aufgebracht ist. Die Fertigung erfolgt insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren.In most applications, however, it will be advantageous if the drive piston 5 in addition to the rigid and made of a hard material piston body 38 via an annular piston seal 46 which consists of a rubber-elastic material, which is referred to in the following for simplification as elastomeric material. Such an embodiment is implemented in all illustrated embodiments. Here is the piston seal 46 preferably of an elastomeric structure 47 formed on the piston body 38 is attached, in particular by injection molding on the piston body 38 is applied. The production takes place in particular in a two-component injection molding process.

Die Kolbendichtung 46 hat einen oder mehrere ringförmige Dichtabschnitte 46a, 46b, die koaxial zu der Längsachse 9 angeordnet sind und die gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 14 des Zylinderrohrs 13 anliegen.The piston seal 46 has one or more annular sealing portions 46a . 46b coaxial with the longitudinal axis 9 are arranged and the sliding on the inner peripheral surface 14 of the cylinder tube 13 issue.

Bevorzugt ist die Kolbendichtung 46 in zwei ringförmige Dichtabschnitte 46a, 46b aufgeteilt, die mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind und die im Falle des Vorhandenseins einer Ringnut 44 axial beidseits dieser Ringnut 44 am Kolbenkörper 38 fixiert sind.The piston seal is preferred 46 in two annular sealing sections 46a . 46b split, which are arranged at an axial distance from each other and in the case of the presence of an annular groove 44 axially on both sides of this annular groove 44 on the piston body 38 are fixed.

Zur Aufpralldämpfung in den Hubendlagen ist der Antriebskolben 5 bevorzugt mit mindestens einem aus einem gummielastischen Material bestehenden Aufpralldämpfer 48 ausgestattet. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist dies der Fall. Hier ist für jede Hubrichtung der Antriebseinheit 11 ein Aufpralldämpfer 48 vorhanden, der jeweils an einer der beiden einander axial entgegengesetzt orientierten Stirnflächen des Kolbenkörpers 38 angeordnet ist. Jeder Aufpralldämpfer 48 hat bevorzugt eine zur Längsachse 9 konzentrische Ringstruktur. Bevorzugt setzt sich jeder Aufpralldämpfer 48 aus mehreren Dämpfersegmenten 52 zusammen, die in einer insbesondere regelmäßigen Verteilung rings um die Längsachse 9 herum platziert sind.For impact damping in the stroke end positions of the drive piston 5 preferably with at least one of a rubber elastic material impact damper 48 fitted. This is the case in the illustrated embodiment. Here is for each stroke direction of the drive unit 11 a crash cushion 48 present, in each case at one of the two mutually axially oppositely oriented end faces of the piston body 38 is arranged. Every impact absorber 48 preferably has one to the longitudinal axis 9 concentric ring structure. Preference is given to each impact damper 48 from several damper segments 52 together, in a particular regular distribution around the longitudinal axis 9 are placed around.

Bevorzugt ist jeder Aufpralldämpfer 48 ein einstückiger Bestandteil der bereits erwähnten Elastomerstruktur 47. Die Elastomerstruktur 47 bildet vorzugsweise sowohl die Kolbendichtung 46 als auch den mindestens einen Aufpralldämpfer 48 aus. Als Material empfiehlt sich ein thermoplastisches Elastomer. Alternativ könnten auch Gummi, Fluorkautschuk (FKM) oder andere Elastomere eingesetzt werden.Preferred is each crash cushion 48 an integral part of the already mentioned elastomer structure 47 , The elastomer structure 47 preferably forms both the piston seal 46 as well as the at least one impact absorber 48 out. The recommended material is a thermoplastic elastomer. Alternatively, rubber, fluororubber (FKM) or other elastomers could be used.

Gemäß einer in dem Ausschnitt IIIb der 3 illustrierten Modifikation kann zur Bildung der Kolben-Führungsfläche 42 auch ein bezüglich des Kolbenkörpers 38 separater Führungsring 53 als weiterer Bestandteil des Antriebskolbens 5 vorhanden sein. Dieser Führungsring 53 hat eine im Vergleich zu seiner Länge geringere Wandstärke, sodass man ihn auch als Führungshülse bezeichnen könnte. Er umschließt den Kolbenkörper 38 radial außen in koaxialer Weise, wobei er bevorzugt eine in dem Kolbenkörper 38 ausgebildete Ringnut 44 und ein eventuell darin angeordnetes Aktivierungselement 45 radial außen abdeckt. Der Führungsring 53 kann beispielsweise axial zwischen den beiden oben erwähnten ringförmigen Dichtabschnitten 46a, 46b gehalten sein.According to one in the section IIIb of 3 Illustrated modification may be to form the piston guide surface 42 also with respect to the piston body 38 separate guide ring 53 as another component of the drive piston 5 to be available. This guide ring 53 has a lower wall thickness compared to its length, so you could call it a guide sleeve. He encloses the piston body 38 radially outward in a coaxial manner, preferably one in the piston body 38 trained annular groove 44 and an activation element possibly arranged therein 45 radially outside covers. The guide ring 53 For example, axially between the two above-mentioned annular sealing portions 46a . 46b be held.

Eine auf einen separaten Führungsring 53 verzichtende Ausführungsform hat den großen Vorteil, dass ein Aktivierungselement 45, das zu der Innenumfangsfläche 14 beabstandet sein sollte, sehr nahe an diese Innenumfangsfläche 14 herangerückt werden kann. Dadurch lässt sich ein geringer Abstand zu der externen Positionserfassungseinrichtung erzielen, was die Funktionsgenauigkeit begünstigt und insbesondere auch die Möglichkeit schafft, mit Magnetfeldern geringer Stärke zu operieren.One on a separate guide ring 53 dispensing embodiment has the great advantage that an activation element 45 leading to the inner peripheral surface 14 should be spaced, very close to this inner circumferential surface 14 can be brought up. As a result, a small distance to the external position detection device can be achieved, which favors the functional accuracy and in particular also creates the possibility to operate with magnetic fields of low intensity.

Innerhalb der Antriebseinheit 11 sind der Kolbenkörper 38 und die Kolbenstange 8 zweckmäßigerweise zu einer einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit 54 zusammengefasst, wobei sowohl der Kolbenkörper 38 als auch die Kolbenstange 8 und mithin die gesamte Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit 54 aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff bestehen. Die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit 54 lässt sich sehr prozesssicher, äußerst maßhaltig und dennoch kostengünstig durch ein Spritzgießverfahren herstellen.Inside the drive unit 11 are the piston body 38 and the piston rod 8th expediently to a one-piece piston-piston rod assembly 54 summarized, with both the piston body 38 as well as the piston rod 8th and hence the entire piston-body piston rod assembly 54 consist of a carbon fiber reinforced plastic. The piston body piston rod assembly 54 can be very process-reliable, very dimensionally stable and yet inexpensive to produce by an injection molding process.

Hinsichtlich der Kolbenstange 8 wirkt sich der karbonfaserverstärkte Kunststoff nicht nur gewichtssparend aus, sondern beeinflusst auch in positivem Maße die Gleitlagerung der Kolbenstange 8 beim Hindurchtreten durch die erste Abschlusswand 16.Regarding the piston rod 8th The carbon-fiber-reinforced plastic not only has a weight-saving effect but also positively influences the sliding bearing of the piston rod 8th when passing through the first end wall 16 ,

Die Kolbenstange 8 liegt mit ihrer Außenumfangsfläche 23 gleitverschieblich an der die Führungsbohrung 18 begrenzenden Kolbenstangen-Führungsfläche 22 an. Dabei stellt sich zwischen der Außenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 8 und der Kolbenstangen-Führungsfläche 22 ein äußerst reibungsarmer Kontakt ein, der eine besonders leichtgängige und verschleißarme Antriebsbewegung 12 gestattet.The piston rod 8th lies with its outer peripheral surface 23 slidable on the guide bore 18 limiting piston rod guide surface 22 at. It arises between the outer peripheral surface 23 the piston rod 8th and the piston rod guide surface 22 a very low-friction contact, a particularly smooth and low-wear drive movement 12 allowed.

Dieser Effekt kann noch weiter optimiert werden, wenn die Führungsbohrung 18 gemäß den illustrierten Ausführungsbeispielen - abgesehen von der im Ausschnitt IIIc gezeigten Modifikation - unmittelbar von der aus karbonfaserverstärktem Kunststoff bestehenden ersten Abschlusswand 16 definiert ist. Hier ist mit anderen Worten die Führungsbohrung 18 direkt von einem Abschnitt der einstückigen ersten Abschlusswand 16 gebildet. Gemäß dem illustrierten Ausführungsbeispiel kann die erste Abschlusswand 16 einen integrierten hülsenförmigen Abschnitt 55 aufweisen, der die Führungsbohrung 18 umschließt. Der Begriff „Bohrung“ ist im Zusammenhang mit der Führungsbohrung 18 nicht zwingend als mechanisch eingebrachte Bohrung zu verstehen, sondern ganz allgemein als jegliche bohrungsartige Durchbrechung, wie auch immer sie hergestellt ist. Im Übrigen wird die Führungsbohrung 18 zweckmäßigerweise direkt bei der Urformung der zugeordneten ersten Abschlusswand 16 insbesondere durch Spritzgießen ausgebildet.This effect can be further optimized when the guide bore 18 according to the illustrated embodiments - apart from the modification shown in section IIIc - directly from the existing of carbon fiber reinforced plastic first end wall 16 is defined. In other words, here is the guide hole 18 directly from a section of the one-piece first end wall 16 educated. According to the illustrated embodiment, the first end wall 16 an integrated sleeve-shaped section 55 have the guide bore 18 encloses. The term "bore" is related to the guide bore 18 not necessarily to be understood as a mechanically introduced bore, but quite generally as any bore-like opening, however it is made. Incidentally, the guide bore 18 expediently directly at the original formation of the associated first end wall 16 formed in particular by injection molding.

Die Kolbenstange 8 kann im Übrigen auch als eine sogenannte durchgehende Kolbenstange ausgeführt sein, die sich gleichzeitig durch beide Abschlusswände 16, 17 hindurch erstreckt, wobei dann jede der Abschlusswände 16, 17 mit einer eine Kolbenstangen-Führungsfläche 22 ausbildenden Führungsbohrung 18 versehen ist.The piston rod 8th can also be designed as a so-called continuous piston rod, which at the same time through both end walls 16 . 17 extends through, then each of the end walls 16 . 17 with a piston rod guide surface 22 forming guide bore 18 is provided.

Die von der Kolbenstange 8 durchsetzte erste Abschlusswand 16 trägt zweckmäßigerweise auch noch eine zu der Längsachse 3 koaxial angeordnete Kolbenstangendichtung 56, die gleitverschieblich an der Außenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 8 anliegt. Die Kolbenstangendichtung 56 ist zweckmäßigerweise in einer mit der Führungsbohrung 18 koaxialen Aufnahmenut 57 der ersten Abschlusswand 16 fixiert. Die Kolbenstangendichtung 56 dichtet die sich an die erste Abschlusswand 16 anschließende erste Arbeitskammer 24 im Durchtrittsbereich der Kolbenstange 8 zur Umgebung hin ab. Bevorzugt ist in die Kolbenstangendichtung 56 auch noch eine Abstreiferfunktion integriert, die bei einfahrender Kolbenstange 8 wirksam ist und ein Eindringen von Verunreinigungen ins Innere des Zylindergehäuses 2 verhindert.The of the piston rod 8th enforced first end wall 16 expediently also carries one to the longitudinal axis 3 Coaxially arranged piston rod seal 56 slidable on the outer peripheral surface 23 the piston rod 8th is applied. The piston rod seal 56 is suitably in one with the guide bore 18 coaxial receiving groove 57 the first end wall 16 fixed. The piston rod seal 56 seals the first end wall 16 subsequent first working chamber 24 in the passage area of the piston rod 8th towards the surroundings. Preferred is in the piston rod seal 56 also integrated a scraper function, the retracting piston rod 8th is effective and penetration of contaminants into the interior of the cylinder housing 2 prevented.

Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel kann auf eine Kolbenstangendichtung 56 auch verzichtet werden. Der Arbeitszylinder ist dann kolbenstangendichtungslos ausgebildet. According to an embodiment not illustrated, a piston rod seal can be used 56 also be waived. The working cylinder is then formed piston rod seal.

Gemäß dem im Ausschnitt IIIc der 3 illustrierten Ausführungsbeispiel können die Führungsbohrung 18 und die Kolbenstangen-Führungsfläche 22 auch durch eine bezüglich der ersten Abschlusswand 16 separate Führungsbuchse 58 realisiert sein, die in der ersten Abschlusswand 16 befestigt ist. Die Führungsbuchse 58 ist insbesondere dadurch fixiert, dass sie in die erste Abschlusswand 16 eingepresst oder bei der Spritzgießherstellung der ersten Abschlusswand 16 von dem karbonfaserverstärkten Kunststoff umspritzt worden ist. Die Führungsbuchse 58 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material bestehen. Die Führungsbuchse 58 besteht insbesondere aus Metall, sodass eine Metallagerung der Kolbenstange 8 erfolgt. Die oben erwähnte Kolbenstangendichtung 56 kann wie abgebildet separat ausgebildet oder aber mit der Führungsbuchse 58 zu einer Baueinheit zusammengefasst sein.According to the section IIIc of 3 illustrated embodiment, the guide bore 18 and the piston rod guide surface 22 also by referring to the first end wall 16 separate guide bush 58 be realized in the first end wall 16 is attached. The guide bush 58 is especially fixed by placing it in the first end wall 16 pressed or in the injection molding of the first end wall 16 has been encapsulated by the carbon fiber reinforced plastic. The guide bush 58 can be made of any suitable material. The guide bush 58 consists in particular of metal, so that a metal bearing of the piston rod 8th he follows. The above-mentioned piston rod seal 56 Can be made separately as shown or with the guide bush 58 be combined into a single unit.

Bevorzugt ist die Antriebseinheit 11 entlang eines Teils ihrer Länge hohl ausgebildet. Koaxial durch die Antriebseinheit 11 erstreckt sich ein Hohlraum 62, der allerdings nicht durchgehend offen ist, sodass durch die Antriebseinheit 11 hindurch keine Fluidverbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum 4 und der atmosphärischen Umgebung des Zylindergehäuses 2 stattfindet.The drive unit is preferred 11 formed hollow along part of its length. Coaxial through the drive unit 11 a cavity extends 62 , which is not continuously open, so by the drive unit 11 through no fluid connection between the housing interior 4 and the atmospheric environment of the cylinder housing 2 takes place.

Der Hohlraum 62 ist durch eine bevorzugt mit der Kolbenstange 8 einstückige Trennwand 63 in zwei axial aufeinanderfolgende Hohlraumabschnitte 62a, 62b unterteilt, bei denen es sich um einen äußeren Hohlraumabschnitt 62a handelt, der stirnseitig an dem äußeren Endabschnitt 7 ausmündet, und um einen inneren Hohlraumabschnitt 62b, der an der entgegengesetzten, im Gehäuseinnenraum 4 befindlichen Stirnseite der Antriebseinheit 11 ausmündet. Bevorzugt erstreckt sich der mehrteilige Hohlraum 62 ausschließlich in der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit 54. Während der äußere Hohlraumabschnitt 62a sich ausschließlich in der Kolbenstange 8 erstreckt, erstreckt sich der innere Hohlraumabschnitt 62b sowohl in der Kolbenstange 8 als auch durch den Kolbenkörper 38 hindurch. Die Trennwand 63 befindet sich zweckmäßigerweise im Übergangsbereich zwischen dem Abgriffsabschnitt 6, der exemplarisch mit einem Außengewinde versehen ist, und dem sich daran anschließenden Längenabschnitt der Kolbenstange 8.The cavity 62 is by a preferred with the piston rod 8th one-piece partition 63 in two axially successive cavity sections 62a . 62b divided, which is an outer cavity portion 62a acts, the front side at the outer end portion 7 opens out, and to an inner cavity section 62b , which at the opposite, in the housing interior 4 located end face of the drive unit 11 opens. Preferably, the multi-part cavity extends 62 exclusively in the piston body-piston rod assembly 54 , While the outer cavity portion 62a exclusively in the piston rod 8th extends, the inner cavity portion extends 62b both in the piston rod 8th as well as through the piston body 38 therethrough. The partition 63 is expediently in the transition region between the Abgriffsabschnitt 6 , which is exemplified with an external thread, and the adjoining length of the piston rod 8th ,

Die Trennwand 63 könnte auch an einer anderen Längsposition der Antriebseinheit 11 platziert sein. Sie könnte beispielsweise auch unmittelbar an einer der beiden Stirnseiten der Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit 54 vorgesehen sein.The partition 63 could also be at another longitudinal position of the drive unit 11 be placed. You could, for example, directly to one of the two end faces of the piston-piston rod assembly 54 be provided.

Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel kann mit axialem Abstand zu der Trennwand 63 eine weitere Trennwand in dem Hohlraum 62 angeordnet sein, die insbesondere als separate Komponente in den Hohlraum 62 eingesetzt und bevorzugt eingepresst ist. Dadurch können Toträume verringert werden.According to an embodiment not illustrated, with axial distance to the dividing wall 63 another partition in the cavity 62 be arranged, in particular as a separate component in the cavity 62 used and preferably pressed. As a result, dead spaces can be reduced.

Alle bisherigen Erläuterungen gelten auch für die in den 4 und 5 illustrierte modifizierte Ausführungsform einer Antriebseinheit 11 eines fluidbetätigten Arbeitszylinders 1. Dieses in den 4 und 5 illustrierte Ausführungsbeispiel macht darüber hinaus deutlich, dass in die Kolbenstange 8 einstückig mindestens ein bezüglich des Antriebskolbens 5 axial vorstehender Pufferungsfortsatz 64, 65 integriert sein kann, der zur Realisierung mindestens einer fluidischen Endlagendämpfungseinrichtung des Arbeitszylinders 1 dient.All previous explanations also apply to the in the 4 and 5 illustrated modified embodiment of a drive unit 11 a fluid operated working cylinder 1 , This in the 4 and 5 illustrated embodiment also makes it clear that in the piston rod 8th in one piece at least with respect to the drive piston 5 axially protruding buffering extension 64 . 65 can be integrated, for the realization of at least one fluidic end position damping device of the working cylinder 1 serves.

Exemplarisch bildet die Kolbenstange 8 zwei solcher Pufferungsfortsätze 64, 65 aus, die von zwei Längenabschnitten eines inneren Kolbenstangen-Längenabschnittes 66 gebildet sind, deren Außendurchmesser größer ist als derjenige eines sich in Richtung zu dem äußeren Endabschnitt 7 anschließenden äußeren Kolbenstangen-Längenabschnittes 67. Der Antriebskolben 5 sitzt zumindest im Wesentlichen längsmittig auf dem inneren Kolbenstangen-Längenabschnitt 66, von dem er axial beidseits unter Bildung je eines der Pufferungsfortsätze 64, 65 überragt wird. Der gegebenenfalls vorhandene innere Hohlraumabschnitt 62b erstreckt sich zweckmäßigerweise ununterbrochen sowohl entlang des inneren Kolbenstangen-Längenabschnittes 66 als auch entlang des äußeren Kolbenstangen-Längenabschnittes 67.An example is the piston rod 8th two such Pufferungsfortsätze 64 . 65 from two lengths of an inner piston rod length 66 are formed, whose outer diameter is greater than that of a toward the outer end portion 7 subsequent outer piston rod longitudinal section 67 , The drive piston 5 sits at least substantially longitudinally on the inner piston rod longitudinal section 66 of which it is axially on both sides forming one of each Pufferungsfortsätze 64 . 65 is towered over. The optional inner cavity section 62b expediently extends continuously both along the inner piston rod longitudinal section 66 as well as along the outer piston rod longitudinal section 67 ,

Zweckmäßigerweise ist der Kolbenkörper 38 einstückig an den inneren Kolbenstangen-Längenabschnitt 66 angeformt.Conveniently, the piston body 38 integral with the inner piston rod longitudinal section 66 formed.

Jeder Pufferungsfortsatz 64, 65 ist dazu vorgesehen, im Betrieb des Arbeitszylinders 1 bei Erreichen einer Hubendlage einen Abströmquerschnitt für das ausströmende Druckmedium zumindest partiell zu verschließen, sodass ein Gegendruck aufgebaut wird, der eine Verlangsamung der Antriebsbewegung 12 zur Folge hat.Each buffering extension 64 . 65 is intended for operation of the working cylinder 1 to close at least partially a discharge cross section for the outflowing pressure medium when reaching a stroke end position, so that builds up a back pressure will, which slows down the drive movement 12 entails.

Die Pufferungsfortsätze 64, 65 können an ihrem Außenumfang abhängig vom Dämpfungsprinzip glattflächig ausgebildet oder mit Längsnuten 68 versehen sein.The buffering extensions 64 . 65 can be formed on their outer periphery depending on the damping principle smooth surface or with longitudinal grooves 68 be provided.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gleichzeitig alle Komponenten des Arbeitszylinders 1, die hinsichtlich der Möglichkeit einer Herstellung aus karbonfaserverstärktem Kunststoff beschrieben wurden, aus diesem Material bestehen, sodass der Arbeitszylinder 1 zumindest weitestgehend aus diesem karbonfaserverstärkten Kunststoff besteht. Es ist auch vorteilhaft, für alle diese Komponenten den gleichen karbonfaserverstärkten Kunststoff zu verwenden.It is particularly advantageous if at the same time all components of the working cylinder 1 , which have been described in terms of the possibility of production from carbon fiber reinforced plastic, consist of this material, so that the working cylinder 1 at least as far as possible consists of this carbon fiber reinforced plastic. It is also advantageous to use the same carbon fiber reinforced plastic for all these components.

Bevorzugt besteht die Kunststoffmatrix des karbonfaserverstärkten Kunststoffes aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Polyamid-Kunststoffmaterial und dabei zweckmäßigerweise aus Polyamid 6 oder Polyamid 6.6. Im Vergleich zu einem prinzipiell ebenfalls möglichen duroplastischen Kunststoffmaterial hat das thermoplastische Kunststoffmaterial den großen Vorteil einer Verarbeitungsmöglichkeit durch Spritzgießen oder Extrudieren, also zur Nutzung bei Herstellungsverfahren, die bei dem erläuterten Arbeitszylinder bevorzugt zur Anwendung kommen. Vorteilhaft ist auch eine Realisierung der Kunststoffmatrix aus teilaromatischem oder vollaromatischem Polyamid.The plastic matrix of the carbon fiber-reinforced plastic preferably consists of a thermoplastic plastic material, in particular of a polyamide plastic material and expediently of polyamide 6 or polyamide 6.6 , Compared to a thermosetting plastic material that is likewise possible in principle, the thermoplastic material has the great advantage of being able to be processed by injection molding or extrusion, ie for use in production processes which are preferably used in the illustrated working cylinder. Also advantageous is a realization of the plastic matrix of partly aromatic or fully aromatic polyamide.

Bei den in die Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern handelt es sich bevorzugt um Kurzfasern, die eine äußerst geringe Faserlänge haben, sodass sie sich sehr gut im Rahmen eines Spritzgießverfahrens oder Extrusionsverfahrens verarbeiten lassen, beispielsweise auf der Basis von Pellets. Die Faserlänge liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm und vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm. Als derzeit optimal wird eine durchschnittliche Faserlänge von 0,3 mm angesehen.The carbon fibers embedded in the plastic matrix are preferably short fibers which have an extremely short fiber length, so that they can be processed very well in an injection molding or extrusion process, for example based on pellets. The fiber length is suitably in the range between 0.05 mm and 1 mm, and preferably in the range of 0.1 mm to 0.4 mm. As currently optimal, an average fiber length of 0.3 mm is considered.

Der prozentuale Gewichtsanteil der Karbonfasern innerhalb des karbonfaserverstärkten Kunststoffes liegt zweckmäßigerweise zwischen 5 und 60 Gewichtsprozent. Vorzugsweise liegt der Anteil der Karbonfasern im Bereich von 40 Gewichtsprozent.The percentage by weight of the carbon fibers within the carbon fiber reinforced plastic is suitably between 5 and 60 weight percent. Preferably, the proportion of carbon fibers is in the range of 40% by weight.

Zweckmäßigerweise werden sämtliche Komponenten des Arbeitszylinders 1, die aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehen, durch Spritzgießen hergestellt.Conveniently, all components of the working cylinder 1 made of a carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix, produced by injection molding.

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Claims (22)

Antriebseinheit für einen fluidbetätigten Arbeitszylinder, mit einem Antriebskolben (5) und einer Kolbenstange (8), wobei der Antriebskolben (5) einen die Kolbenstange (8) radial überragenden Kolbenkörper (38) aufweist, der mit der Kolbenstange (8) zu einer aus Kunststoff bestehenden einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) zusammengefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) einschließlich des Kolbenkörpers (38) und der Kolbenstange (8) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern besteht.Drive unit for a fluid-operated working cylinder, with a drive piston (5) and a piston rod (8), the drive piston (5) having a piston rod (8) radially superior piston body (38) with the piston rod (8) to a plastic existing one-piece piston-body piston rod assembly (54) is summarized, characterized in that the piston body-piston rod assembly (54) including the piston body (38) and the piston rod (8) consists of a carbon fiber reinforced plastic with embedded in a plastic matrix carbon fibers. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach außen weisende Außenumfangsfläche (43) des Kolbenkörpers (38) als eine Kolben-Führungsfläche (42) ausgebildet ist, die zur direkten gleitverschieblichen radialen Abstützung an der Innenumfangsfläche (14) eines Zylinderrohrs (13) eines fluidbetätigten Arbeitszylinders (1) vorgesehen ist.Drive unit to Claim 1 characterized in that the radially outwardly facing outer peripheral surface (43) of the piston body (38) is formed as a piston guide surface (42) for direct sliding radial support on the inner peripheral surface (14) of a cylinder tube (13) of a fluid operated working cylinder (1) is provided. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolbenkörper (38) eine zu seiner radial nach außen weisenden Außenumfangsfläche (43) hin offene Ringnut (44) ausgebildet ist, die zweckmäßigerweise eine Aufnahmenut (44a) für ein zur Positionserfassung verwendbares Aktivierungselement (45) bildet.Drive unit to Claim 1 or 2 , characterized in that in the piston body (38) to its radially outwardly facing outer peripheral surface (43) open towards annular groove (44) is formed, which expediently forms a receiving groove (44a) for a usable for detecting the position activation element (45). Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolbenkörper (38) eine Elastomerstruktur (47) befestigt ist, die eine zur abdichtenden und gleitverschieblichen Anlage an der Innenumfangsfläche (14) eines Zylinderrohrs (13) des fluidbetätigten Arbeitszylinders (1) vorgesehene Kolbendichtung (46) ausbildet und die zweckmäßigerweise auch mindestens einen in einer Hubendlage des Antriebskolbens (5) wirksamen Aufpralldämpfer (48) ausbildet.Drive unit according to one of Claims 1 to 3 characterized in that on the piston body (38) an elastomeric structure (47) is fixed, which forms a sealing and slidable abutment on the inner peripheral surface (14) of a cylinder tube (13) of the fluid operated working cylinder (1) piston seal (46) provided and which expediently also forms at least one impact damper (48) which is effective in a stroke end position of the drive piston (5). Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kolbenstange (8) einstückig mindestens ein bezüglich des Antriebskolbens (5) axial vorstehender, für eine fluidische Endlagendämpfung vorgesehener Pufferungsfortsatz (64, 65) integriert ist und/oder dass die Antriebseinheit (11) über lediglich einen Teil ihrer Länge hohl ausgebildet ist.Drive unit according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that in the piston rod (8) integrally at least one with respect to the drive piston (5) axially projecting, provided for a fluidic cushioning Pufferungsfortsatz (64, 65) is integrated and / or that the drive unit (11) over only a part of their Length is hollow. Fluidbetätigter Arbeitszylinder, mit einem Zylindergehäuse (2), das einen Gehäuseinnenraum (4) definiert, in dem ein Antriebskolben (5) einer außerdem eine Kolbenstange (8) aufweisenden Antriebseinheit (11) linear verschiebbar angeordnet ist, wobei der Antriebskolben (5) einen die Kolbenstange (8) radial überragenden Kolbenkörper (38) aufweist, der mit der Kolbenstange (8) zu einer aus Kunststoff bestehenden einstückigen Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) zusammengefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) einschließlich des Kolbenkörpers (38) und der Kolbenstange (8) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern besteht.Fluid-actuated working cylinder, with a cylinder housing (2) defining a housing interior (4) in which a drive piston (5) of a piston rod (8) further comprising a drive unit (11) is arranged linearly displaceable, wherein the drive piston (5) one Piston rod (8) radially superior piston body (38), which is combined with the piston rod (8) to a one-piece plastic piston rod-piston rod assembly (54), characterized in that the piston-piston rod assembly (54) including of the piston body (38) and the piston rod (8) consists of a carbon fiber reinforced plastic with embedded in a plastic matrix carbon fibers. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (11) gemäß den kennzeichnenden Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 5 ausgebildet ist.Working cylinder after Claim 6 , characterized in that the drive unit (11) according to the characterizing features of one of Claims 2 to 5 is trained. Arbeitszylinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) ein den Gehäuseinnenraum (4) umfangsseitig begrenzendes Zylinderrohr (13) aufweist, das einschließlich seiner den Gehäuseinnenraum (4) unmittelbar radial begrenzenden Innenumfangsfläche (14) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern besteht.Working cylinder after Claim 6 or 7 , characterized in that the cylinder housing (2) has a housing inner space (4) peripherally delimiting cylinder tube (13), including its the housing interior (4) directly radially limiting inner peripheral surface (14) consists of a carbon fiber reinforced plastic with embedded in a plastic matrix carbon fibers , Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) an wenigstens einer Stirnseite des Zylinderrohrs (13) eine den Gehäuseinnenraum (4) axial begrenzende Abschlusswand (16, 17) aufweist.Working cylinder after Claim 8 , characterized in that the cylinder housing (2) on at least one end face of the cylinder tube (13) has a housing inner space (4) axially delimiting end wall (16, 17). Arbeitszylinder nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (2) an beiden Stirnseiten des Zylinderrohrs (13) jeweils eine den Gehäuseinnenraum (4) axial begrenzende Abschlusswand (16, 17) aufweist, wobei mindestens eine der Abschlusswände (16, 17) von der Kolbenstange (8) gleitverschieblich durchsetzt ist.Working cylinder after Claim 8 or 9 , characterized in that the cylinder housing (2) at both end faces of the cylinder tube (13) each one the housing interior (4) axially delimiting end wall (16, 17), wherein at least one of the end walls (16, 17) of the piston rod (8 ) is slidably interspersed. Arbeitszylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Kolbenstange (8) gleitverschieblich durchsetzte Abschlusswand (16, 17) eine Führungsbohrung (18) aufweist, durch die sich die Kolbenstange (8) hindurch erstreckt und deren Innenumfang eine die Kolbenstange (8) radial abstützende Kolbenstangen-Führungsfläche (22) bildet.Working cylinder after Claim 10 , characterized in that from the piston rod (8) slidably penetrated end wall (16, 17) has a guide bore (18) through which the piston rod (8) extends through and the inner circumference of a piston rod (8) radially supporting piston rod Guide surface (22) forms. Arbeitszylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (18) unmittelbar von der zugeordneten Abschlusswand (16, 17) definiert ist, wobei die Kolbenstangen-Führungsfläche (22) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff der Abschlusswand (16, 17) gebildet ist.Working cylinder after Claim 11 , characterized in that the guide bore (18) is defined directly by the associated end wall (16, 17), wherein the piston rod guide surface (22) made of a carbon fiber reinforced plastic of the end wall (16, 17) is formed. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abschlusswand (16, 17) des Zylindergehäuses (2) einstückig mit dem Zylinderrohr (13) ausgebildet ist.Working cylinder after one of the Claims 9 to 12 , characterized in that at least one end wall (16, 17) of the cylinder housing (2) is formed integrally with the cylinder tube (13). Arbeitszylinder nach Anspruch 13 in Verbindung mit einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Kolbenstange (8) gleitverschieblich durchsetzte Abschlusswand (16, 17) einstückig mit dem Zylinderrohr (13) ausgebildet ist. Working cylinder after Claim 13 in conjunction with one of Claims 10 to 12 , characterized in that the by the piston rod (8) slidably penetrated end wall (16, 17) is formed integrally with the cylinder tube (13). Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine und zweckmäßigerweise jede Abschlusswand (16, 17) aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern besteht.Working cylinder after one of the Claims 9 to 14 , characterized in that at least one and expediently each end wall (16, 17) consists of a carbon fiber reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abschlusswand (16, 17) des Zylindergehäuses (2) als bezüglich des Zylinderrohrs (13) separater Abschlussdeckel (170) ausgebildet ist, der durch Befestigungsmittel (36) an dem Zylinderrohr (13) befestigt ist, wobei die Befestigungsmittel (36) zweckmäßigerweise aus einer Schweißverbindung bestehen, insbesondere einer Ultraschallschweißverbindung oder einer Reibschweißverbindung.Working cylinder after one of the Claims 9 to 15 characterized in that at least one end wall (16, 17) of the cylinder housing (2) is formed with respect to the cylinder tube (13) as a separate end cover (170) secured by fastener means (36) to the cylinder tube (13) Fastening means (36) expediently consist of a welded connection, in particular an ultrasonic welded connection or a friction-welded connection. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abschlusswand (16, 17) des Zylindergehäuses (2) von einem in den Gehäuseinnenraum (4) einmündenden Fluidkanal (26, 27) durchsetzt ist.Working cylinder after one of the Claims 9 to 16 , characterized in that at least one end wall (16, 17) of the cylinder housing (2) from a in the housing interior (4) opening fluid passage (26, 27) is interspersed. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Karbonfasern um Kurzfasern handelt, deren Faserlänge zweckmäßigerweise im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm liegt und vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm liegt, und/oder dass der Anteil der Karbonfasern in dem karbonfaserverstärkten Kunststoff zwischen 5 und 60 Gewichtsprozent liegt und vorzugsweise bei 40 Gewichtsprozent liegt.Drive unit according to one of Claims 1 to 5 and / or working cylinder according to one of Claims 6 to 17 , characterized in that the carbon fibers are short fibers whose fiber length is suitably in the range of 0.05 mm to 1 mm and preferably in the range of 0.1 mm to 0.4 mm, and / or that the proportion the carbon fiber in the carbon fiber reinforced plastic is between 5 and 60 weight percent, and is preferably 40 weight percent. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 18 und/oder Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht, zweckmäßigerweise aus einem Polyamid-Kunststoffmaterial, oder dass die Kunststoffmatrix aus teilaromatischem oder vollaromatischem Polyamid besteht.Drive unit according to one of Claims 1 to 5 or 18 and / or working cylinder according to one of Claims 6 to 18 , characterized in that the plastic matrix consists of a thermoplastic plastic material, expediently of a polyamide plastic material, or that the plastic matrix consists of partly aromatic or fully aromatic polyamide. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 18 oder 19 und/oder Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehende Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) und zweckmäßigerweise jede aus diesem Material bestehende Komponente ein Spritzgußteil ist.Drive unit according to one of Claims 1 to 5 . 18 or 19 and / or working cylinder according to one of Claims 6 to 19 Characterized in that at least composed of a carbon fiber reinforced plastic with embedded in a plastic matrix carbon fibers piston body and piston rod assembly (54) and expediently each consisting of this material component is an injection molded part. Verfahren zur Herstellung einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 18 bis 20 und/oder eines fluidbetätigten Arbeitszylinders nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehende Kolbenkörper-Kolbenstangen-Baueinheit (54) durch Spritzgießen hergestellt wird.Method for producing a drive unit according to one of Claims 1 to 5 and 18 to 20 and / or a fluid-operated working cylinder according to one of Claims 6 to 20 , characterized in that at least the piston body-piston rod assembly (54) consisting of a carbon fiber-reinforced plastic with carbon fibers embedded in a plastic matrix is produced by injection molding. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche aus einem karbonfaserverstärkten Kunststoff mit in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Karbonfasern bestehenden Komponenten des Arbeitszylinders (1) durch Spritzgießen hergestellt werden.Method according to Claim 21 , characterized in that all of a carbon fiber reinforced plastic with embedded in a plastic matrix carbon fibers components of the working cylinder (1) are produced by injection molding.
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