DE19715858A1 - Kolben für einen Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Arbeitszylinder, mit zwei separaten Kolbenteilen, die in einem Fügebereich mit einander zugewandten Fügeflächen unter Abdichtung axial anein­ andergesetzt sind, wobei jedes Kolbenteil über ein starres Tragelement mit einem eine mittige Durchbrechung zur Befesti­ gung einer Kolbenstange aufweisenden Zentralabschnitt und einem radial außen an dem Zentralabschnitt angeordneten ringförmigen Tragabschnitt verfügt, und wobei die beiden Kolbenteile im Fü­ gebereich mit ihren Zentralabschnitten aneinanderliegen, wäh­ rend ihre Tragabschnitte axial beabstandet zueinander angeord­ net sind und zwischen sich wenigstens einen Teil einer im Füge­ bereich angeordneten, zur Aufnahme eines ringförmigen Perma­ nentmagneten geeigneten ringförmigen Haltekammer einschließen, deren Begrenzungswand von im Bereich der Tragabschnitte an die Tragelemente angeformten Haltepartien gebildet ist, die außer­ dem in ihrem radial außen liegenden Bereich jeweils eine aus Dichtmaterial mit gummielastischen Eigenschaften bestehende, zur Abdichtung gegenüber einer Kolbenlauffläche dienende Lip­ pendichtung aufweisen.

Ein Kolben dieser Art geht beispielsweise aus der DE 34 04 095 C2 hervor. Dieser besteht aus zwei Kolbenteilen, die in einem Fügebereich aneinanderstoßen und durch Befestigungsmittel der­ art auf einer Kolbenstange fixierbar sind, daß sie eine lösbare Einheit bilden. Im Fügebereich sind in die Haltepartien Halte­ vertiefungen eingeformt, die sich zu einer Haltekammer ergän­ zen, in der ein ringförmiger Permanentmagnet aufgenommen ist, der im Betrieb zur berührungslosen Betätigung eines neben sei­ nem Verlagerungsweg angeordneten Sensors dient. In Umfangsnuten der Haltepartien eingelegte Lippendichtungen dienen im Betrieb zur Abdichtung des Kolbens gegenüber der zylindrischen Kolben­ lauffläche eines Zylindergehäuses. Ein zwischen die Tragele­ mente eingelegter O-Ring verhindert ein unkontrolliertes Hin­ durchströmen des zum Betreiben des Arbeitszylinders verwendeten Druckmediums durch den Fügebereich.

Obgleich sich der bekannte Kolben im Einsatz gut bewährt hat, erscheint eine Verbesserung zum Zwecke einer Verringerung der Herstellungskosten angebracht. Die erforderliche Vielzahl von einzelnen Bestandteilen läßt bei dem bekannten Kolben kaum mehr Spielraum für Kosteneinsparungen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kol­ ben der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfacherem Aufbau kostengünstiger herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 vorgesehen, daß eine jeweilige Lippendichtung und die dieser zugeordnete Haltepartie von Bestandteilen eines einstückigen, aus Dichtmaterial mit gummielastischen Eigen­ schaften bestehenden Elastikkörpers gebildet sind, der an das jeweils zugeordnete Tragelement angeformt ist, wobei die beiden Elastikkörper im Fügebereich an wenigstens einer die mittige Durchbrechung umschließenden und in sich geschlossenen Abdicht­ zone dichtend aneinander anliegen.

Weiterhin liegt ein Kolben vor, der sich aus zwei Kolbenteilen zusammensetzt, die bei entsprechender Ausgestaltung auch ein­ zeln als Kolben eingesetzt werden können. Im Vergleich zum Stand der Technik ist der Aufbau des Kolbens bzw. der einzelnen Kol­ benteile allerdings erheblich vereinfacht und ermöglicht eine Herstellung mit verringertem Kostenaufwand. Die Lippendichtung und die Haltepartie eines jeweiligen Kolbenteils sind zu einem einstückigen Elastikkörper zusammengefaßt, der in einem einzi­ gen Arbeitsgang an das Tragelement angeformt werden kann. Je nach Materialbeschaffenheit kann dies beispielsweise durch Spritzgießen oder durch Aufvulkanisieren erfolgen. Aufgrund der gummielastischen Materialeigenschaften der Haltepartie und der daraus resultierenden Nachgiebigkeit ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Permanentmagnet nicht schon bei geringen Fer­ tigungsungenauigkeiten hohen Druckkräften ausgesetzt ist, die beim Zusammenspannen der Kolbenteile über die Begrenzungswand der Haltekammer auf ihn einwirken. Die Möglichkeit zu einem ge­ wissen Toleranzausgleich ist gegeben. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß die zwischen den beiden Kolben­ teilen erforderliche Abdichtfunktion ebenfalls in die Elastik­ körper integriert ist. Diese liegen im Fügebereich in einer Ab­ dichtzone dichtend aneinander, so daß ohne zusätzlichen Dicht­ ring ein Hindurchströmen von Druckmedium durch den Fügebereich verhindert werden kann.

Zwar geht aus der EP 0 093 859 A2 bereits ein Kolben hervor, bei dem ein Permanentmagnet vollständig von Dichtungsmaterial umhüllt ist, welches auch Dichtlippen bildet. Allerdings be­ steht der Kolben hier aus einer vorgefertigten Baueinheit, die keinen Fügebereich besitzt, an dem sich zwei Kolbenteile unter Einschluß des Permanentmagneten lösbar zusammensetzen lassen. Dementsprechend fehlen auch Angaben über erforderliche Abdicht­ maßnahmen im Fügebereich zwischen zwei Kolbenteilen.

Aus der DE 41 22 481 C2 geht ein Kolben hervor, der über zwei scheibenförmige Kolbenelemente verfügt, zwischen denen ein Dämpfungselement, ein Permanentmagnet und ein Dichtungsring an­ geordnet sind. All diese Bauelemente sind jedoch als Einzel­ teile ausgeführt. Einstückig angeformte Elastikkörper mit der erfindungsgemäßen Mehrfachfunktion sind hier nicht vorhanden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Der in der Abdichtzone zwischen den beiden Kolbenteilen er­ zielte Dichtkontakt resultiert zweckmäßigerweise aus dem Zusam­ menwirken zweier ringförmig in sich geschlossener Dichtpartien, von denen wenigstens eine als Axialvorsprung ausgebildet ist, der beim Zusammenspannen der Kolbenteile verformt wird, so daß sich die Dichtpartien unter Gewährleistung einer sehr guten Ab­ dichtwirkung aneinanderschmiegen können. Bevorzugt ist wenig­ stens eine der Dichtpartien nach Art einer Dichtkante ausgebil­ det.

Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der sich die Ab­ dichtzone radial innerhalb der Haltekammer befindet, wobei sie vorzugsweise im Bereich des radial innen liegenden Wandab­ schnittes der Begrenzungswand der Haltekammer angeordnet ist. Es bietet sich an, die im Übergangsbereich zwischen der Füge­ fläche und dem sich anschließenden Wandabschnitt der Begren­ zungswand einer jeweiligen Haltepartie vorhandene Kante als Dichtpartie auszubilden.

An wenigstens einem und vorzugsweise an beiden axialen Wandab­ schnitten der Begrenzungswand der Haltekammer sind zweckmäßi­ gerweise mehrere in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander an­ geordnete Haltevorsprünge angeformt, die insbesondere eine nop­ penartige Gestalt haben können. Sie ragen axial in die Halte­ kammer hinein und beaufschlagen einen darin angeordneten Perma­ nentmagneten, so daß dieser unter gleichzeitigem Ausgleich von Fertigungstoleranzen spielfrei gehalten wird.

Vorzugsweise ist auch die dem Fügebereich axial entgegenge­ setzte Stirnfläche des Tragabschnittes vom zugeordneten Ela­ stikkörper überzogen, wobei der Elastikkörper in diesem Bereich vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete Erhebungen aufweist, die aufgrund der gummielasti­ schen Materialeigenschaften als Aufprallpuffer wirken können, die den Aufprall des Kolbens auf einem Zylinderdeckel am Ende des Kolbenhubes abschwächen können.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erstreckt sich der ein­ stückige Elastikkörper bis zu der dem Fügebereich axial entge­ gengesetzten Stirnfläche des Zentralabschnittes des zugeordne­ ten Tragelementes und bildet dort eine Dichtpartie, die ge­ eignet ist, mit einer im Bereich der Durchbrechung zu befesti­ genden Kolbenstange oder den zur Befestigung verwendeten Befe­ stigungsmitteln dichtend zusammenzuwirken. Ohne zusätzliche Dichtringe wird hiermit verhindert, daß Druckmedium durch die Durchbrechung hindurch zwischen den vom Kolben abgeteilten Zy­ linderkammern überströmen kann.

Bevorzugt ist in einen jeweiligen Elastikkörper zusätzlich eine Führungsfunktion integriert, indem seine radiale Außenfläche als Führungsfläche ausgebildet ist, die im Betrieb in gleiten­ dem Kontakt mit der Kolbenlauffläche steht.

Eine weitere Kostenreduzierung bei der Herstellung des Kolbens stellt sich ein, wenn die beiden Tragelemente als Tragscheiben ausgebildet sind, wobei wenigstens eine und vorzugsweise beide Tragscheiben eine abgestufte hutähnliche Gestalt mit einem scheibenförmigen gelochten Zentralabschnitt und einem bezüglich diesem Zentralabschnitt durch eine umlaufende Abstufung axial versetzten Tragabschnitt aufweisen. Derart geformte Tragschei­ ben können insbesondere kostengünstig als Stanzbiegeteile her­ gestellt werden. Auf Basis derartiger Tragscheiben aufgebaute Kolbenteile bauen überdies axial besonders kompakt und ermögli­ chen so in vorteilhafter Weise die Verwirklichung sogenannter Kurzhubzylinder.

In diesem Zusammenhang hat die abgestufte Formgebung den weite­ ren Vorteil, daß zum einen zwischen den Tragabschnitten ausrei­ chend Einbauraum für den Permanentmagneten zur Verfügung ge­ stellt wird und daß zum anderen die auf der dem Fügebereich axial entgegengesetzten Seite von der Abstufung umgrenzte Ver­ tiefung eines jeweiligen Tragelementes als Zentriervertiefung verwendet werden kann, in der sich im Zusammenhang mit einfach wirkenden Arbeitszylindern eine Rückstellfeder abstützen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Bauform des er­ findungsgemäßen Kolbens einschließlich einer daran festgelegten Kolbenstange, wobei strichpunktiert wei­ tere Bestandteile eines den Kolben enthaltenden bei­ spielsgemäßen Arbeitszylinders angedeutet sind,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Kolbenteils aus Fig. 1 im Bereich des Elastikkörpers,

Fig. 3 eine axiale Draufsicht auf den Kolben aus Fig. 1 mit Blickrichtung gemäß Pfeil III ohne Darstellung der Kolbenstange und des Zylindergehäuses, und

Fig. 4 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch das Kolben­ teil aus Fig. 2 gemäß Schnittlinie IV-IV zur Ver­ deutlichung der Formgebung der Haltevorsprünge.

In Fig. 1 ist, teilweise schematisch strichpunktiert, ein fluidisch und insbesondere pneumatisch betätigbarer Arbeitszy­ linder abgebildet, bei dem es sich vorzugsweise um einen soge­ nannten Kurzhubzylinder handelt, der axial in Richtung der Längsachse 2 über besonders kompakte Abmessungen verfügt.

Der Arbeitszylinder 1 verfügt über ein Zylindergehäuse 3 mit einem rohrförmigen Gehäuseteil 4, das an der rückwärtigen Stirnseite durch einen Abschlußdeckel 5 und an der vorderen Stirnseite durch einen Lagerdeckel 6 abgeschlossen ist. Der La­ gerdeckel 6 hat eine zentrale Durchgangsöffnung 7, in der eine nicht näher dargestellte Führungs- und Dichtungseinrichtung an­ geordnet ist. Diese arbeitet mit einer die Durchgangsöffnung 7 durchsetzenden Kolbenstange 8 zusammen. Die Kolbenstange 8 ist mit ihrem im Innern des Zylindergehäuses 3 angeordneten inneren Endbereich 12 an einem erfindungsgemäßen Kolben 13 befestigt. Dieser unterteilt den Innenraum des Zylindergehäuses 3 unter Abdichtung in zwei axial aufeinanderfolgende Zylinderkammern 14, 15.

In die dem Abschlußdeckel 5 zugeordnete rückseitige Zylinder­ kammer 14 mündet ein das Zylindergehäuse 3 durchsetzender Fluidkanal 16, durch den nach Bedarf ein Betätigungsfluid, ins­ besondere Druckluft, zugeführt und abgeführt werden kann. Die dem Lagerdeckel 6 zugeordnete vordere Zylinderkammer 15 kommu­ niziert über eine Entlüftungsöffnung 17 ständig mit der Umge­ bung. Außerdem ist in der vorderen Zylinderkammer 15 eine bei­ spielsgemäß als Schraubendruckfeder ausgebildete Rückstellfeder 18 angeordnet, die die Kolbenstange 8 mit radialem Abstand ko­ axial umschließt und sich einenends am Lagerdeckel 6 und an­ dernends an dem Kolben 13 abstützt.

Die Fig. 1 zeigt die Grundstellung des Arbeitszylinders 1, in der die Kolbenstange 8 ihre maximal eingefahrene Position ein­ nimmt. Hierbei liegt der Kolben 3 durch die Kraft der Rück­ stellfeder 18 am Abschlußdeckel 5 an. Durch Zufuhr von Betäti­ gungsfluid über den Fluidkanal 16 verlagert sich der Kolben 13 in Richtung zum Lagerdeckel 6, bis er schließlich an diesem zur Anlage gelangt. Dabei wird die Rückstellfeder 18 komprimiert und die Kolbenstange 8 fährt aus dem Zylindergehäuse 3 aus. Die Entlüftungsöffnung 17 gestattet hierbei ein Entweichen der in der vorderen Zylinderkammer 15 enthaltenen Luft. Bei anschlie­ ßender Entlüftung der rückseitigen Zylinderkammer 14 wird der Kolben 13 durch die Rückstellfeder 18 in die Grundstellung zur Anlage am Abschlußdeckel 5 zurückgeschoben.

Im Innern des Kolbens 13 ist koaxial zur Längsachse 2 ein ring­ förmiger Permanentmagnet 22 angeordnet. Sein Durchmesser ist so gewählt, daß nur ein geringer radialer Abstand zwischen ihm und der radial außen am Kolben 13 angeordneten umlaufenden Füh­ rungsfläche 24 vorliegt, mit der der Kolben 13 gleitend an der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Gehäuseteils 4 anliegt, die eine zylindrische Kolbenlauffläche 23 bildet. Auf diese Weise befindet sich der Permanentmagnet 22 radial in unmittelbarer Nähe der Wand des rohrförmigen Gehäuseteils 4, an oder in wel­ cher ein Sensor 25 angeordnet werden kann, der in an sich be­ kannter Weise durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 22 be­ rührungslos betätigbar ist. Beispielsgemäß sind eine oder meh­ rere längsverlaufende Befestigungsnuten 26 in die Außenfläche des rohrförmigen Gehäuseteils 4 eingebracht, in der bzw. in denen sich jeweils mindestens ein Sensor 25 in einer beliebigen Längsposition festlegen läßt, um bei einer bestimmten Axialpo­ sition des Kolbens 13 anzusprechend und ein weiterverwertbares Sensorsignal zu erzeugen.

Der Kolben 13 umfaßt zwei separate Kolbenteile 27, 27′, die in einem Fügebereich 32 mit einander zugewandten, axial ausgerich­ teten Fügeflächen 28, 28′ axial und unter koaxialer Anordnung lösbar aneinandergesetzt sind.

Der axiale Zusammenhalt der Kolbenteile 27, 27′ ergibt sich durch die Anbringung an der Kolbenstange 8. Jedes Kolbenteil 27, 27′ verfügt über ein starres, zweckmäßigerweise aus Metall bestehendes Tragelement 33, das vorzugsweise nicht magnetisch leitfähig ist. Das Tragelement 33 hat einen Zentralabschnitt 34, der eine mittige Durchbrechung 35 aufweist. Die Kolben­ stange 8 ist an ihrem inneren Endbereich 12 abgestuft und hat einen endseitigen Befestigungsabschnitt 36 reduzierten Durch­ messers, der in etwa dem Durchmesser der mittigen Durchbrechun­ gen 35 entspricht. Die Kolbenteile 27, 27′ sind mit ihrer mit­ tigen Durchbrechung 35 auf den Befestigungsabschnitt 36 aufge­ steckt, wobei das vordere Kolbenteil 27′ an der Stirnfläche 37 des sich an den Befestigungsabschnitt 36 anschließenden Kolben­ stangenabschnittes größeren Durchmessers anliegt. Ein bei­ spielsgemäß von einer Mutter gebildetes Befestigungsmittel 38 ist auf das Ende des Befestigungsabschnittes 36 aufgeschraubt und arbeitet gegen das rückseitige Kolbenteil 27, so daß letzt­ lich beide Kolbenteile 27, 27′ zwischen dem Befestigungsmittel 38 und der Stirnfläche 37 fest eingespannt und zusammengespannt sind.

Die beiden Tragelemente 33 sind vorzugsweise in Gestalt ver­ hältnismäßig dünnwandiger Tragscheiben 42, 42′ ausgebildet. Sie haben beispielsgemäß die aus der Zeichnung ersichtliche abge­ stufte hutähnliche Gestalt mit einem scheibenförmig ausgebilde­ ten Zentralabschnitt 34, der zum Erhalt der Durchbrechung 35 mittig gelocht ist. Am radial außen liegenden Umfangsbereich dieses Zentralabschnittes 34 schließt sich über eine konzentri­ sche umlaufende Abstufung 43 koaxial ein radial nach außen ra­ gender ringscheibenartiger Tragabschnitt 44 an. Die Ebenen des Zentralabschnittes 34 und des Tragabschnittes 44 verlaufen vor­ zugsweise rechtwinkelig zur Längsachse 2 und sind aufgrund der Abstufung 43 einander gegenüber axial versetzt, so daß ein je­ weiliger Tragabschnitt 44 einen größeren axialen Abstand zum Fügebereich 32 aufweist als der Zentralabschnitt 34 des glei­ chen Tragelements 33. Die einstückige Verbindung zwischen dem Zentralabschnitt 34 und dem Tragabschnitt 44 stellt ein bei­ spielsgemäß im wesentlichen hohlzylindrischer Übergangs-Wandab­ schnitt 45 im Bereich der Abstufung 43 her.

Die beiden Kolbenteile 27, 27′ liegen mit ihren Zentralab­ schnitten 34 unmittelbar aneinander an. Hingegen ergibt sich durch die Abstufung 43 eine axiale Beabstandung zwischen den beiden Tragabschnitten 44, so daß sich ein Zwischenraum ergibt, der als Einbauraum zur kompakten Integration des Permanentma­ gneten 22 verwendbar ist.

Der Permanentmagnet 22 ist gekapselt in einer ringförmigen Hal­ tekammer 46 aufgenommen, die im Fügebereich 32 angeordnet ist und mit einem Großteil ihrer radialen Breite in den Zwischen­ raum zwischen den beiden Tragabschnitten 44 eingeschlossen ist, indem sie in diesen Zwischenraum radial hineinragt. Die Begren­ zungswand 47 der Haltekammer 46 ist von zwei aus gummielasti­ schem Material mit Dichteigenschaften bestehenden Elastikkör­ pern 48, 48′ gebildet, die im Bereich des Tragabschnittes 44 an jeweils eines der beiden Tragelemente 33 angeformt sind.

Ein jeweiliger Elastikkörper 48, 48′, dessen Querschnitt aus Fig. 2 besonders gut ersichtlich ist, bedeckt vorzugsweise sowohl den Tragabschnitt 44 als auch den Übergangswandabschnitt 45 vollständig. Desweiteren erstreckt sich der Elastikkörper 48, 48′ mit einer dünnen Schicht auch über die dem Fügebereich 32 axial entgegengesetzten Stirnflächen 52 der Zentralab­ schnitte 34 bis hin zur zugeordneten mittigen Durchbrechung 35. Die dem Fügebereich 32 zugewandten Stirnflächen 53 der Zentral­ abschnitte 34 sind vorzugsweise unbeschichtet und liegen unmit­ telbar flächig aneinander an.

Der einstückige Elastikkörper vereinigt in sich in vorteilhaf­ ter Weise eine Mehrzahl von Funktionen. So bildet er im Bereich des Tragabschnittes 44 eine Haltepartie 54, wobei die einander zugewandten Flächen der beiden Haltepartien 54 Bestandteile der Fügeflächen 28, 28′ des jeweiligen Kolbenteils 27, 27′ bilden, die unmittelbar aneinander anliegen. In dem dem Tragabschnitt 44 axial benachbarten Bereich, der in radialer Verlängerung au­ ßerhalb des zugeordneten Zentralabschnittes 34 liegt, verfügt jede Haltepartie 54 über eine in die Fügefläche 28, 28′ einge­ lassene ringförmige Haltevertiefung 55, 55′, die konzentrisch zur Längsachse 2 ausgerichtet ist. Im zusammengesetzten Zustand der beiden Kolbenteile 27, 27′ ergänzen sich deren Haltevertie­ fungen 55, 55′ zu der schon erwähnten Haltekammer 46. Somit läßt sich der Permanentmagnet 22 im voneinander getrennten Zu­ stand der Kolbenteile 27, 27′ sehr einfach einsetzen.

Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform verfügt le­ diglich ein Kolbenteil an seiner Haltepartie über eine Halte­ vertiefung, deren axial gemessene Breite dann jedoch der Ge­ samtbreite des Permanentmagneten entspricht, so daß dieser vollständig in der Haltepartie des einen Kolbenteils aufgenom­ men ist. Die Haltepartie des anderen Kolbenteils bildet in die­ sem Falle lediglich einen axialen Wandabschnitt der Begren­ zungswand, ohne selbst eine Vertiefung aufzuweisen. Speziell in diesem Falle kann das Tragelement des keine Haltevertiefung aufweisenden Elastikkörpers eine im wesentlichen ebene und un­ abgestufte Scheibe sein.

Die Haltekammer 46 ist so konturiert, daß der Permanentmagnet 22 spielfrei einsitzt. Geringfügige toleranzbedingte Maßabwei­ chungen werden durch die gummielastische Materialbeschaffenheit in vorteilhafter Weise selbsttätig ausgeglichen. Um diesen To­ leranzausgleich noch wirkungsvoller zu unterstützen, sind bei­ spielsgemäß an den beiden axialen Wandabschnitten 56 der Halte­ kammer 46, die vom Grund der Haltevertiefungen 55, 55′ gebildet sind, jeweils mehrere in Umfangsrichtung bezogen auf die Längs­ achse 2 mit Abstand zueinander angeordnete Haltevorsprünge 57 einstückig angeformt. Diese sind, wie auch aus Fig. 4 hervor­ geht, vorzugsweise noppenartig ausgestaltet und ragen axial ge­ ringfügig in die Haltekammer 46 hinein, wobei sie an den beiden seitlichen Stirnflächen des Permanentmagneten 22 anliegen und diesen beaufschlagen. Somit ist der Permanentmagnet 22 axial zwischen den Haltevorsprüngen 57 der beiden Elastikkörper 48, 48′ eingespannt und in seiner Lage sicher fixiert. Gleichzeitig sind die Haltevorsprünge 57 aufgrund ihrer gummielastischen Ei­ genschaften in der Lage, sich der Gestalt des Permanentmagneten 22 anzupassen, ohne zu starke Kräfte auf den Permanentmagneten 22 auszuüben.

Eine weitere Funktion der Elastikkörper 48, 48′ ist dadurch be­ gründet, daß ihr radial außen angeordneter Bereich als Lippen­ dichtung 58 ausgebildet ist, die im Einsatz in Dichtkontakt mit der Kolbenlauffläche 23 steht. Diese Lippendichtung 58 ist so­ mit einstückig mit der Haltepartie 54 verbunden. Sie umfaßt beispielsgemäß eine ringförmige Dichtlippe 59, die einen axial vom Fügebereich 32 weg und gleichzeitig radial nach außen ge­ richteten Schrägverlauf besitzt, wie es in den Fig. 1 und 2 zum Ausdruck kommt. Im in ein Zylindergehäuse 3 eingebauten Zu­ stand des Kolbens 13 wird eine jeweilige Dichtlippe 59 so weit radial nach innen gebogen, bis ihre äußere Kante mit der Füh­ rungsfläche 24 bündig verläuft, die beim Ausführungsbeispiel ebenfalls unmittelbar von dem Elastikkörper 48, 48′ gebildet ist.

Die Elastikkörper 48, 48′ haben darüberhinaus zweckmäßigerweise auch eine Abdichtfunktion, indem sie verhindern, daß Betäti­ gungsfluid aus dem Bereich der mittigen Durchbrechungen 35 durch den Fügebereich 32 hindurch zwischen den Kolbenteilen 27, 27′ radial nach außen strömt und an der der Zylinderkammer niedrigeren Druckes zugeordneten Dichtlippe 59 vorbei in be­ sagte Zylinderkammer überströmt. Erreicht wird dies durch eine Ausgestaltung der Elastikkörper 48, 48′ derart, daß diese im Fügebereich 32 an wenigstens einer die mittige Durchbrechung 35 umschließenden und in sich geschlossenen Abdichtzone 62 dichtend aneinander anliegen. Beispielsgemäß hat die Abdicht­ zone 62 einen ringförmigen Verlauf und sie befindet sich radial innerhalb der Haltekammer 46 vorzugsweise im Bereich des radial innen liegenden Wandabschnittes 63 der Begrenzungswand 47.

Im Bereich der Abdichtzone 62 ist an jedem Elastikkörper 48, 48′ ein verformbarer Axialvorsprung 64 angeformt, wobei sich die Axialvorsprünge 64 der beiden Kolbenteile 27, 27′ im zusam­ mengesetzten Zustand unter Vorspannung aneinanderschmiegen. Auf diese Weise hat die Abdichtzone 62 eine linienartige Er­ streckung mit guter Abdichtwirkung.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Axialvorsprung 64 nach Art ei­ ner im Querschnitt spitzwinkeligen Dichtkante ausgebildet, die sich an der Übergangskante zwischen der Fügefläche 28, 28′ und der radial innen liegenden Vertiefungsflanke 65 einer jeweili­ gen Haltevertiefung 55, 55′ befindet. Durch die Abdichtzone 62 erübrigt sich die Anordnung eines separaten Dichtringes im Fü­ gebereich 32 zwischen den Kolbenteilen 27, 27′.

An derjenigen Partie eines jeweiligen Elastikkörpers 48, 48′, die die dem Fügebereich 32 axial entgegengesetzte Stirnfläche 66 des Tragabschnittes 44 überzieht, ist mindestens ein Auf­ prallpuffer 67 einstückig angeformt. Beispielsgemäß sind meh­ rere in Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse 2 verteilt und mit Abstand zueinander angeordnete Aufparallpuffer 67 vor­ gesehen, die von einzelnen einstückig angeformten Erhebungen gebildet sind und beispielsgemäß auf einer Kreislinie liegen, wobei sie jeweils einen kreisbogenförmigen Längsverlauf besit­ zen. Die Aufprallpuffer 67 bewirken eine Verringerung der Auf­ prallintensität des Kolbens 13, wenn dieser in den Endlagen seiner Bewegung auf dem Abschlußdeckel 5 oder dem Lagerdeckel 6 aufprallt.

Durch die Beabstandung der Aufprallpuffer 67 ergeben sich zwi­ schen benachbarten Aufprallpuffern 67 vorteilhafterweise Zwi­ schenräume 68, die dem Betätigungsfluid ein Umströmen ermögli­ chen, wenn die Aufprallpuffer 67 an einem der Deckel anliegen. Dadurch steht dem Betätigungsfluid schon zu Beginn einer Hubbe­ wegung eine große Beaufschlagungsfläche des Kolbens 13 zur Ver­ fügung, da sowohl die radial innerhalb als auch die radial au­ ßerhalb der Aufprallpuffer 67 liegenden Bereiche der Kolben­ stirnfläche beaufschlagt werden können.

Auch im Bereich des Zentralabschnittes 34 ist die dem Fügebe­ reich 32 axial entgegengesetzte Stirnfläche 52 einer jeweiligen Tragscheibe 42, 42′ mit dem gummielastischen Dichtmaterial des Elastikkörpers 48, 48′ überzogen. Dieser einen einstückigen Be­ standteil des zugeordneten Elastikkörpers 48, 48′ darstellende Überzug bildet im Umfangsbereich der mittigen Durchbrechung 35 eine Dichtpartie 70. Sie dient zum dichtenden Zusammenwirken mit der Kolbenstange 8 und/oder mit dem Befestigungsmittel 38.

Betätigungsfluid, das aus der rückseitigen Zylinderkammer 14 eventuell durch die Gewindeverbindung zwischen dem Befesti­ gungsmittel 38 und dem Befestigungsabschnitt 36 hindurch in den Bereich der mittigen Durchbrechungen 35 gelangt, wird an einem Überströmen in die vordere Zylinderkammer 15 gehindert, da das vordere Kolbenteil 27′ mit der vorgenannten Dichtpartie 70 dichtend an der Stirnfläche 37 des sich an den Befestigungsab­ schnitt 36 anschließenden Kolbenstangenabschnittes anliegt.

Auch das Befestigungsmittel 38 selbst liegt mit Dichtkontakt an der Dichtpartie 70 des von ihm beaufschlagten Kolbenteils 27 an.

Als Material für einen jeweiligen Elastikkörper 48, 48′ emp­ fiehlt sich beispielsweise PU-Material, das im Rahmen eines Spritzgießverfahrens unlösbar angeformt wird, oder NBR-Mate­ rial, das zweckmäßigerweise aufvulkanisiert wird.

Durch die Abstufung 43 verfügt jedes Kolbenteil 27, 27′ auf der dem Fügebereich 32 axial entgegengesetzten Seite über eine um­ fangsseitig von der Abstufung 43 begrenzte Vertiefung 69. Die Vertiefung 69 des von der Rückstellfeder 18 beaufschlagten Kol­ benteils 27′ kann gemäß Fig. 1 zur Aufnahme des zugewandten Endbereiches 72 der Rückstellfeder 18 dienen und diese in der gewünschten Lage fixieren und zentrieren.

Bevorzugt sind die Tragscheiben 42, 42′ als Stanzbiegeteile ausgebildet. In einem kombinierten oder aufeinanderfolgenden Stanz- und Biegevorgang werden sie in die beschriebene Gestalt gebracht. Zweckmäßigerweise werden bei der Herstellung ausge­ hend von der Fügefläche 28, 28′ in den scheibenförmigen Zen­ tralabschnitt 34 mehrere in Umfangsrichtung der betreffenden Tragscheibe verteilt angeordnete Einprägungen 73 eingeformt, die an der entgegengesetzten Stirnfläche 52 jeweils eine punk­ tuelle Erhebung 74 erzeugen. Diese Erhebungen 74 können bei der Anformung des Elastikkörpers 48, 48′ zur Fixierung der jeweili­ gen Tragscheibe in einer Gieß- oder Vulkanisierform dienen. Da­ durch ist es möglich, die Stirnflächen 52, 66 der Tragscheiben 42, 42′, abgesehen vom unmittelbaren Scheitelbereich einer je­ weiligen Erhebung 74, vollständig mit dem Dichtmaterial des Elastikkörpers zu überziehen.

Ein weiterer Vorteil des beispielsgemäßen Kolbens 13 besteht darin, daß sich jedes Kolbenteil 27, 27′ bei Bedarf auch für sich allein als Kolben eines Arbeitszylinders verwenden läßt. Dadurch wird zwar in der Regel der Permanentmagnet entfallen müssen, doch erlaubt dies die Verwirklichung besonders kurz bauender Arbeitszylinder.

Die Kolbenteile 27, 27′ des Ausführungsbeispiels sind identisch und bezüglich dem beispielsgemäß in einer Radialebene verlau­ fenden Fügebereich symmetrisch ausgebildet. Es wäre allerdings auch möglich, asymmetrisch gestaltete Kolbenteile zu verwenden, falls dies aufgrund besonderer Anforderungen an den Arbeitszy­ linder notwendig sein sollte.

Handelt es sich bei den Tragscheiben 42, 42′ um Stanzbiege­ teile, bestehen sie zweckmäßigerweise aus Stahlmaterial. Eine noch bessere Haftung des Elastikkörpers 48, 48′ läßt sich al­ lerdings erzielen, wenn die Tragscheiben 42, 42′ aus Aluminium­ material und dabei insbesondere als Fließpressteile ausgeführt werden. Hier lassen sich auch unterschiedliche Wanddicken ein­ facher realisieren und man kann ggf. erforderliche Unterstüt­ zungsscheiben vor und hinter dem Kolben einspannen. Darüber­ hinaus entfällt das bei ferritischem Stahlmaterial meist erfor­ derliche Nachglühen.

Claims (15)

1. Kolben für einen Arbeitszylinder, mit zwei separaten Kol­ benteilen (27, 27′), die in einem Fügebereich (32) mit einander zugewandten Fügeflächen (28, 28′) unter Abdichtung axial lösbar aneinandergesetzt sind, wobei jedes Kolbenteil (27, 27′) über ein starres Tragelement (33) mit einem eine mittige Durchbre­ chung (35) zur Befestigung einer Kolbenstange aufweisenden Zen­ tralabschnitt (34) und einem radial außen an dem Zentralab­ schnitt (34) angeordneten ringförmigen Tragabschnitt (44) ver­ fügt, und wobei die beiden Kolbenteile (27, 27′) im Fügebereich (32) mit ihren Zentralabschnitten (34) aneinanderliegen, wäh­ rend ihre Tragabschnitte (44) axial beabstandet zueinander an­ geordnet sind und zwischen sich wenigstens einen Teil einer im Fügebereich (32) angeordneten, zur Aufnahme eines ringförmigen Permanentmagneten (22) geeigneten ringförmigen Haltekammer (46) einschließen, deren Begrenzungswand (47) von im Bereich der Tragabschnitte (44) an die Tragelemente (33) angeformten Halte­ partien (54) gebildet ist, die außerdem in ihrem radial außen liegenden Bereich jeweils eine aus Dichtmaterial mit gummiela­ stischen Eigenschaften bestehende, zur Abdichtung gegenüber ei­ ner Kolbenlauffläche dienende Lippendichtung (58) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Lippendichtung (58) und die dieser zugeordnete Haltepartie (54) von Bestandteilen eines einstückigen, aus Dichtmaterial mit gummielastischen Ei­ genschaften bestehenden Elastikkörpers (48, 48′) gebildet sind, der an das jeweils zugeordnete Tragelement (33) angeformt ist, wobei die beiden Elastikkörper (48, 48′) im Fügebereich (32) an wenigstens einer die mittige Durchbrechung (35) umschließenden und in sich geschlossenen Abdichtzone (62) dichtend aneinander anliegen.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkontakt zwischen den beiden Elastikkörpern (48, 48′) an der wenigstens einen Abdichtzone (62) durch ringförmig umlau­ fende und aneinander anliegende Dichtpartien der beiden Ela­ stikkörper (48, 48′) hergestellt ist, wobei die Dichtpartie we­ nigstens eines Elastikkörpers (48, 48′) von einem verformbaren Axialvorsprung (64) gebildet ist.

3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Axialvorsprung (64) gebildete Dichtpartie als Dicht­ kante ausgebildet ist.

4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdichtzone (62) zwischen den Elastikkörpern (48, 48′) radial innerhalb der Haltekammer (46) liegt.

5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abdichtzone (62) im Bereich des radial innen liegenden Wandabschnittes (63) der Begrenzungswand (47) der Haltekammer (46) befindet.

6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an wenigstens einem der axialen Wandabschnitte (56) der Begrenzungswand (47) der Haltekammer (46) mehrere in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnete, vorzugs­ weise noppenartig ausgebildete Haltevorsprünge (57) angeformt sind, die axial in die Haltekammer (46) hineinragen und einen in dieser angeordneten Permanentmagneten (22) seitlich beauf­ schlagen können.

7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elastikkörper (48, 48′) die dem Fügebereich (32) axial entgegengesetzte Stirnfläche (52) des Tragabschnit­ tes (44) des zugeordneten Tragelementes (33) bedeckt und dort einen oder mehrere von einstückig angeformten Erhebungen gebil­ dete Aufprallpuffer (67) trägt.

8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elastikkörper (48, 48′) die dem Fügebereich (32) axial entgegengesetzte Stirnfläche (52) des Zentralab­ schnittes (34) des zugeordneten Tragelementes (33) bedeckt und eine Dichtpartie (68) bildet, die zur dichtenden Zusammenarbeit mit einer zu befestigenden Kolbenstange (8) und/oder einem hierzu verwendeten Befestigungsmittel (38) vorgesehen ist.

9. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radiale Außenfläche eines jeweiligen Elastik­ körpers (48, 48′) eine Führungsfläche (24) bildet, die zum gleitenden Kontakt mit einer Kolbenlauffläche (23) vorgesehen ist.

10. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Tragelemente (33) als Tragscheiben (42, 42′) ausgebildet sind, wobei wenigstens eine der Trag­ scheiben (42, 42′) eine abgestufte hutähnliche Gestalt mit ei­ nem scheibenförmigen gelochten Zentralabschnitt (34) und einem bezüglich diesem Zentralabschnitt (34) durch eine umlaufende Abstufung (43) axial versetzten Tragabschnitt (44) aufweist.

11. Kolben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsseitig von der Abstufung (43) begrenzte, dem Fügebereich (32) axial entgegengesetzte Vertiefung (69) der Tragscheibe (42, 42′) eine Zentriervertiefung zur Aufnahme eines Endberei­ ches (72) einer zur Beaufschlagung des Kolbens (13) dienenden Rückstellfeder (18) bildet.

12. Kolben nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheiben (42, 42′) als Stanzbiegeteile oder als fließgepreßte Aluminiumteile ausgebildet sind.

13. Kolben nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fügefläche (28, 28′) des scheibenförmigen Zentralabschnittes (34) mehrere in Umfangsrichtung der Trag­ scheibe (42, 42′) verteilt angeordnete Einprägungen (73) auf­ weist, die auf der axial entgegengesetzten Stirnfläche (52) des Zentralabschnittes (34) Erhebungen (74) hervorrufen, die zur Abstützung der Tragscheibe (42, 42′) beim Anformen des Elastik­ körpers (48, 48′) dienen.

14. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine identische Ausbildung beider Kolbenteile (27, 27′).

15. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens eines der Kolbenteile (27, 27′) für sich allein einen verkürzten Kolben bildet.