DE19925083A1 - Kolben für einen Arbeitszylinder und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Kolben für einen Arbeitszylinder und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Abstract
Es wird ein Kolben (1) für einen Arbeitszylinder vorgeschlagen, der einen Tragkörper (2) aufweist. Letzterer trägt ein ringförmiges Führungsteil (8), das eine radial orientierte Führungsfläche (12) definiert. An den Tragkörper (2) ist ein Dichtkörper (14) angeformt, der zwei axial beidseits des Führungsteils (8) angeordnete Dichtungsabschnitte (15) definiert, die durch mehrere in Umfangsrichtung des Tragkörpers (2) beabstandet zueinander angeordnete Verbindungsstege (26) des Dichtkörpers (14) einstückig miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstege (26) sich in Aufnahmekanälen (25) erstrecken, die das Führungsteil (8) axial durchsetzen. Ferner wird ein zur Herstellung eines solchen Kolbens besonders geeignetes Verfahren vorgeschlagen.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Arbeitszylin
der.
Fluidbetätigte Arbeitszylinder enthalten regelmäßig einen
Kolben, der durch Fluidbeaufschlagung axial verschiebbar ist
und an dem sich eine Betätigungskraft abgreifen läßt. Im Fal
le der DE-GM 296 157 99 enthält der Kolben einen mehrteiligen
Tragkörper, auf den zwei Dichtringe aufgeknöpft sind und der
ein bandartig dünnes ringförmiges Führungsteil trägt, wobei
sowohl die Dichtungen als auch das Führungsteil zum Zusammen
wirken mit der am zugeordneten Zylinderrohr vorgesehenen
Lauffläche vorgesehen sind. Herstellung und Montage dieses
bekannten Kolbens sind jedoch sehr aufwendig.
Bei einem aus der EP 0 093 859 A2 bekannten Kolben wurde da
her bereits vorgeschlagen, anstelle separater Dichtringe ei
nen einteiligen Dichtkörper vorzusehen, der durch Spritzgie
ßen an den hier wiederum mehrteiligen Tragkörper angeformt
wird. Auf diese Weise entfällt die umständliche Aufknöpfmon
tage einzelner Dichtringe, wobei gleichzeitig ein sicherer
Halt des Dichtungsmaterials gewährleistet wird. Allerdings
ist hier die zur Führung des Kolbens dienende Führungsfläche
vom Material des Dichtkörpers gebildet, das zur Gewährlei
stung der erforderlichen Dichteigenschaften relativ weich
ist, so daß im Betrieb des zugehörigen Arbeitszylinders hohe
Reibkräfte auftreten.
Nun geht zwar aus der DE-AS 29 47 516 bereits ein Kolben her
vor, der über einen einstückigen Dichtkörper verfügt, der er
gänzend mit einem Führungsring ausgestattet ist. Allerdings
ist der Führungsring unmittelbar an die Außenfläche des
Dichtkörpers angesetzt und somit relativ zum Tragkörper ver
hältnismäßig nachgiebig aufgehängt, so daß in manchen Fällen
die notwendige Führungsgenauigkeit nicht erreicht werden
kann. Zudem ist der Dichtkörper hier wiederum als separates
Teil konzipiert, zu dessen Befestigung eine Aufteilung des
Tragkörpers in zwei Hälften unabdingbar ist.
Unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten ist es eine Auf
gabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben für einen Ar
beitszylinder zu schaffen, der bei relativ einfacher Herstel
lung und Montage eine reibungsarme Verschiebeführung des Kol
bens im Betrieb ermöglicht. Darüberhinaus soll ein sich zur
Herstellung eines derartigen Kolbens eignendes Verfahren vor
geschlagen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kolben für einen Ar
beitszylinder, mit einem Tragkörper, der im radial außen lie
genden Bereich ein eine Führungsfläche definierendes ringför
miges Führungsteil und einen bezüglich dem Führungsteil sepa
raten ringförmigen Dichtkörper trägt, wobei der Dichtkörper
an den Tragkörper angeformt ist und zwei axial beidseits des
Führungsteils angeordnete Dichtungsabschnitte aufweist, die
durch mehrere in Umfangsrichtung des Tragkörpers beabstandet
zueinander angeordnete Verbindungsstege des Dichtkörpers ein
stückig miteinander verbunden sind, die sich in Aufnahmekanä
len erstrecken, die das Führungsteil axial durchsetzen.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Dichtkörper sicher
am Tragkörper fixiert ist und gleichzeitig eine Führungsflä
che zur Verfügung gestellt werden kann, deren Beschaffenheit
von derjenigen des Dichtkörpers unabhängig ausgewählt werden
kann, um insgesamt gute Dichteigenschaften mit geringen Rei
bungskräften zu verknüpfen. Das Führungsteil, das als ein
stückiger Bestandteil des Tragkörpers oder als separates Bau
teil realisiert werden kann, erfährt über den Tragkörper eine
radiale Abstützung und gestattet dennoch, durch die einzelnen
Aufnahmekanäle hindurch, eine einstückige Verbindung zwischen
den beidseits des Führungsteils liegenden Dichtungsabschnit
ten des Dichtkörpers, die somit sicher am Tragkörper gehalten
werden. Es liegt somit ein kostengünstiger, betriebssicherer
und mit wenigen Einzelteilen einfach herstellbarer Kolben
vor.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un
teransprüchen hervor.
Die Aufnahmekanäle für die Verbindungsstege des Dichtkörpers
sind zweckmäßigerweise zumindest teilweise in Gestalt nutar
tiger Vertiefungen ausgeführt, die zur radialen Außenseite
des Führungsteils hin offen sind und die die Führungsfläche
des Führungsteils in mehrere in Umfangsrichtung mit Abstand
aufeinanderfolgende Teilflächen unterteilen. Auf diese Weise
ist zwar die Führungsfläche nicht mehr, als zusammenhängende
Ringfläche ausgeführt, gleichwohl bleibt jedoch eine zuver
lässige Führungsfunktion vorhanden, weil die einzelnen
Teilflächen weiterhin über den gesamten Außenumfang des Kol
bens verteilt sind. Da die Aufnahmekanäle nach radial außen
hin offen sind, ist zudem der Anformungsprozeß des Dichtkör
pers relativ einfach.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Aufnahmekanäle sind
diese in Gestalt umfangsseitig geschlossener Durchbrechungen
realisiert, die das Führungsteil in einem Bereich durchset
zen, der radial tiefer liegt als die Führungsfläche des Füh
rungsteils. Auf diese Weise bleibt als Führungsfläche eine
zusammenhängende Ringfläche erhalten und die beiden Dich
tungsabschnitte werden durch die die Durchbrechungen durch
setzenden Verbindungsstege sicher an Ort und Stelle gehalten.
Es versteht sich, daß beide Arten von Aufnahmekanälen auch
gleichzeitig an ein und demselben Kolben vorgesehen sein kön
nen.
Zweckmäßigerweise ist nicht nur der Dichtkörper, sondern auch
das Führungsteil als bezüglich dem Tragkörper separates Teil
ausgeführt und durch ein geeignetes Verfahren an den Tragkör
per angeformt, so daß insbesondere eine stoffschlüssige Ver
bindung erhalten wird. Sowohl zum Anformen des Führungsteils
als auch zum Anformen des Dichtkörpers kommt zweckmäßigerwei
se ein Spritzgießverfahren zum Einsatz. Dabei wird vorzugs
Weise zunächst das Führungsteil an den Tragkörper angeformt,
wonach die Anformung des Dichtkörpers stattfindet, wobei das
Dichtkörpermaterial gleichzeitig an den Tragkörper angeformt
und in die Aufnahmekanäle eingeformt wird. Der Tragkörper
selbst besteht zweckmäßigerweise aus Metall.
Bei einem Kolben, der im Betrieb des zugehörigen Arbeitszy
linders eine Positionserfassung ermöglichen soll, ist in den
Tragkörper zweckmäßigerweise eine koaxial zu diesem angeord
nete ringförmige Ausnehmung integriert, die einen Permanent
magnet aufnimmt. Letzterer kann als Kunststoffteil konzipiert
sein, wobei die permanentmagnetischen Eigenschaften durch
Beigabe permanentmagnetischer Komponenten bzw. Partikel er
zielt werden können und dessen Herstellung durch unmittelbare
Einformung des betreffenden Materials in die ringförmige Aus
nehmung erfolgen kann. Dadurch erübrigt sich eine Untertei
lung des Tragkörpers im Bereich der Ausnehmung, wobei zweck
mäßigerweise vorgesehen ist, daß das ringförmige Führungsteil
den in den Tragkörper eingelassenen Permanentmagnet radial
außen koaxial umschließt.
Zweckmäßigerweise beinhalten beide Dichtungsabschnitte des
Dichtkörpers jeweils mindestens eine Dichtlippe für den Kon
takt mit der Lauffläche des zugeordneten Arbeitszylinders.
Auch können einer oder beide Dichtungsabschnitte einen dem
Tragkörper axial vorgelagerten Pufferkörper definieren, der
zur Endlagendämpfung im Betrieb des zugehörigen Arbeitszylin
ders verwendbar ist.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung eines Kol
bens ist vorgesehen, daß man an einen Tragkörper ein ringför
miges Führungsteil anformt, das von mehreren in Umfangsrich
tung des Tragkörpers beabstandet zueinander angeordneten Auf
nahmekanälen axial durchsetzt ist, und daß man an die sich
aus dem Tragkörper und aus dem Führungsteil zusammengesetzte
Baueinheit einen ringförmigen Dichtkörper anformt, der über
axial beidseits des Führungsteils plazierte Dichtungsab
schnitte verfügt, die durch in die Aufnahmekanäle eingeformte
Verbindungsstege integral miteinander verbunden sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich
nung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Kolbens im
Längsschnitt,
Fig. 2 den Kolben aus Fig. 1 in perspektivischer Darstel
lung ohne Abbildung des Dichtkörpers,
Fig. 3 eine Einzeldarstellung des bei dem Kolben aus Fig. 1
vorgesehenen Dichtkörpers,
Fig. 4 den Kolben aus Fig. 1 in perspektivischer Darstel
lung,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kolbens im Längsschnitt,
Fig. 6 den Kolben aus Fig. 5 in perspektivischer Darstel
lung ohne Abbildung des Dichtkörpers,
Fig. 7 den beim Kolben gemäß Fig. 5 vorhandenen Dichtkörper
in perspektivischer Einzeldarstellung, und
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Kolbens aus Fig. 5.
Vorbehaltlich anderslautender Hinweise im einzelnen bezieht
sich die nachfolgende Beschreibung gleichzeitig auf beide
Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 und Fig. 5 bis 8,
wobei einander entsprechende Merkmale mit identischen Bezugs
zeichen versehen sind.
Abgebildet ist jeweils ein Kolben 1 in seiner Gesamtheit oder
in Teildarstellung, der für den Einsatz innerhalb eines nicht
näher dargestellten fluidbetätigten Arbeitszylinders vorgese
hen ist. Ein bevorzugter Anwendungsfall ist dabei das Gebiet
der Pneumatikzylinder.
Im Betrieb ist der Kolben 1 im rohrartigen Gehäuse des zuge
ordneten Arbeitszylinders angeordnet und unterteilt den be
treffenden Innenraum des Zylindergehäuses in zwei Arbeitsräu
me, bezüglich denen nach Bedarf ein fluidisches Druckmedium
zugeführt oder abgeführt wird. Davon abhängig bewegt sich der
Kolben relativ zum Zylindergehäuse in einer axialen Richtung,
wobei er an der von der Innenfläche des Zylindergehäuses de
finierten Lauffläche entlanggleitet. Die Bewegung des Kolbens
läßt sich an einem mit dem Kolben bewegungsgekoppelten, bei
spielsweise am Kolben festgelegten und aus dem Zylindergehäu
se herausgeführten Kraftübertragungsglied abgreifen, das bei
spielweise von einer Kolbenstange gebildet ist.
Der Kolben 1 enthält einen Tragkörper 2, der prinzipiell
mehrteilig aufgebaut sein könnte, vorzugsweise aber wie beim
Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Bauteil besteht. Er
ist zweckmäßigerweise scheibenartig ausgeführt, wobei die
Scheibenebene rechtwinkelig zur Längsachse 3 des Kolbens 1
verläuft.
An dem Tragkörper 2 sind Verbindungsmittel 4 vorgesehen, die
eine feste Verbindung mit einem Kraftübertragungsteil der
schon erwähnten Art ermöglichen. Es kann sich wie abgebildet
um ein den Tragkörper 2 zentral axial durchsetzendes Loch
handeln, über das sich eine nicht näher gezeigte Kolbenstange
befestigen läßt.
Bevorzugt besteht der Tragkörper 2 aus einem metallischen
Werkstoff. Beim Ausführungsbeispiel ist er aus Aluminiummate
rial hergestellt. Ist der Kolben 1 wie beim Ausführungsbei
spiel dahingehend ausgelegt, daß sich mit seiner Hilfe eine
Positionserfassung auf Basis eines integrierten Permanent
magneten 5 realisieren läßt, empfiehlt sich für den Tragkörper
2 ein unmagnetisches, nicht magnetisierbares Material. Dabei
könnte es sich auch um ein Kunststoffmaterial handeln.
In die radial nach außen weisende Umfangsfläche des Tragkör
pers 2, die nachfolgend als radiale Außenfläche 6 bezeichnet
sei, ist eine konzentrisch angeordnete nutartige Vertiefung
eingelassen, die eine ringförmige Ausnehmung 7 definiert, in
der der ringförmige Permanentmagnet 5 aufgenommen ist. Bevor
zugt ist der Permanentmagnet 5 dadurch hergestellt und mon
tiert, daß sein Material, insbesondere durch ein Spritzgieß
verfahren, unmittelbar in die ringförmige Ausnehmung 7 einge
formt wird. Als Material für den Permanentmagnet 5 kommt hier
vorzugsweise ein mit permanentmagnetischen Komponenten ange
reichertes Kunststoffmaterial in Frage, das sich gießtech
nisch verarbeiten läßt. Durch das direkte Einformen bzw. Ein
spritzen des Permanentmagneten 5 in den Tragkörper 2 ist eine
Magnetintegration möglich, ohne den Tragkörper 2 im Bereich
der ringförmigen Ausnehmung 7 axial zu unterteilen.
Im Betrieb des Kolbens 1 eignet sich das Magnetfeld des Per
manentmagneten 5 zur berührungslosen Betätigung eines geeig
neten Sensors, der regelmäßig außerhalb des den Kolben 1 auf
nehmenden Innenraumes des Arbeitszylinders neben dem Hubweg
des Kolbens 1 in insbesondere verstellbarer Weise installiert
ist. Soll der Kolben 1 hingegen keine derartige Positionser
fassung ermöglichen, entfällt der Permanentmagnet 5 zweckmä
ßigerweise zur Kosteneinsparung, wobei in diesem Falle vorge
sehen sein kann, daß die ringförmige Ausnehmung 7 unbelegt
bleibt oder eine solche Ausnehmung 7 gar nicht erst in den
Tragkörper 2 eingebracht wird.
Im radial außen liegenden Bereich des Tragkörpers 2 ist ein
ringförmiges Führungsteil 8 angeordnet. Es ist koaxial zum
Tragkörper 2 ausgerichtet und definiert eine nach radial au
ßen weisende, vorzugsweise zylinderähnliche Führungsfläche
12, die sich in Umfangsrichtung des Kolbens 1 erstreckt. Im
Betrieb ist der Kolben 1 derart in das Zylindergehäuse des
zugeordneten Arbeitszylinders eingepaßt, daß er mit der Füh
rungsfläche 12 an der den Innenraum des Zylindergehäuses be
grenzenden zylindrischen Lauffläche anliegt und bei seiner
Axialbewegung an dieser Lauffläche entlanggleitet.
Das Führungsteil 8 könnte ein einstückiger Bestandteil des
Tragkörpers 2 sein. Um bei der Materialwahl für die einzelnen
Komponenten die jeweilige Funktion optimal berücksichtigen zu
können, empfiehlt sich jedoch eine Realisierung in Gestalt
separater Bauteile, wie dies beim Ausführungsbeispiel der
Fall ist. Hier ist das Führungsteil 8 als aus Kunststoffmate
rial bestehender Ringkörper ausgebildet, der den Tragkörper 2
an seiner radialen Außenfläche 6 koaxial umschließt. Dabei
kann das Führungsteil 8 die radial nach außen orientierte
Öffnung der ringförmigen Ausnehmung 7 überdecken.
Zweckmäßigerweise ist die axial gemessene Breite des Füh
rungsteils 8 geringer als die entsprechend gemessene Breite
des Tragkörpers 2. Auf diese Weise läßt sich das Führungsteil
8 derart am Außenumfang des Tragkörpers 2 plazieren, daß
letzterer das Führungsteil 8 axial beidseits mit ringförmigen
Randflächen 13 überragt. Beim Ausführungsbeispiel ist zudem
vorgesehen, daß das Führungsteil 8 auf einem geringfügigen
Radialvorsprung des Tragkörpers 12 sitzt, dessen axiale Brei
te insbesondere derjenigen des Führungsteils 8 entspricht.
Es wäre eine Bauform denkbar, bei der das Führungsteil 8
kraftschlüssig auf dem Tragkörper 2 fixiert ist. Es könnte
beispielsweise auf den Tragkörper 2 aufgepreßt sein. Beim
Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, daß das Führungs
teil 8 an den Tragkörper 2 angeformt ist, insbesondere durch
Spritzgießen. Die Gestalt des Führungsteils 8 entsteht also
unmittelbar beim Anspritzen des Kunststoffmaterials an den
beim Ausführungsbeispiel metallischen Tragkörper 2. Befindet
sich radial innerhalb des Führungsteils 8 eine ringförmige
Ausnehmung 7 zur Aufnahme eines Permanentmagneten 5, ist die
axiale Breite des Führungsteils 8 vorzugsweise größer gewählt
als die entsprechend gemessene Breite der nach radial außen
orientierten Öffnung der ringförmigen Ausnehmung 7, so daß
das Führungsteil 8 axial beidseits der ringförmigen Ausneh
mung 7 in festen Kontakt mit dem Tragkörper 2 gelangen kann.
Für das Führungsteil 8 kommt zweckmäßigerweise ein relativ
hartes und verschleißarmes Kunststoffmaterial in Frage, so
daß die von dem Führungsteil 8 definierte Führungsfläche 12
reibungsarm mit der Lauffläche des zugeordneten Arbeitszylin
ders kooperieren kann.
Außer dem Führungsteil 8 trägt der Tragkörper 2 in seinem ra
dial außen liegenden Bereich auch einen ringförmigen Dicht
körper 15, der bezüglich dem Führungsteil 8 und dem Tragkör
per 2 separat ausgebildet ist und aus Material mit gummiela
stischen Eigenschaften besteht. Bevorzugt handelt es sich bei
dem Dichtkörper 14 um einen Kunststoffkörper aus Elastomerma
terial. Letzteres begünstigt in besonderer Weise die Herstel
lung und Anbringung am Tragkörper 2, indem der Dichtkörper 14
an den Tragkörper 2 und an das Führungsteil 8 durch ein ge
eignetes Verfahren angeformt ist. Das Aasformen erfolgt zweck
mäßigerweise durch Spritzgießen, wobei ein stoffschlüssiger
Kontakt zwischen dem Material des Dichtkörpers 14 und den Ma
terialien des Tragkörpers 2 und des Führungsteils 8 herge
stellt wird.
Bei allen hier vorgesehenen Anspritzvorgängen wird zwischen
die aneinander angespritzten Teile zweckmäßigerweise ein ge
eigneter Haftvermittler appliziert.
Der Dichtkörper 14 enthält zwei auf axial entgegengesetzten
Seiten des Führungsteils 8 angeordnete Dichtungsabschnitte
15, die, wie der Dichtkörper 14 in seiner Gesamtheit, koaxial
zum Tragkörper 2 angeordnet sind. Die Dichtungsabschnitte 15
liegen an den beiden radial nach außen orientierten ringför
migen Randflächen 13 der radialen Außenfläche 6 an und sind
zudem über die jeweils zugeordnete umlaufende Kante 16 des
Tragkörpers 2 hinweg nach radial innen gezogen, wobei sie mit
jeweils einer ringscheibenähnlichen Partie 17 an dem sich an
die Kante 16 anschließenden, axial orientierten ringförmigen
Randflächenabschnitt 18 des Tragkörpers 2 anliegen.
Jeder Dichtungsabschnitt 15 verfügt in dem dem Führungsteil 8
axial benachbarten Bereich über eine zur Längsachse 3 koaxia
le ringförmige Dichtlippe 22, die bei nicht in einem Arbeits
zylinder montierten Zustand des Kolbens 1 schräg nach radial
außen ragt und dabei die Führungsfläche 12 radial überragt.
Bei der Montage in einem Arbeitszylinder werden die Dichtlip
pen 22 nach radial innen gebogen, so daß ihre äußerste Kante
in axialer Flucht mit der Führungsfläche 12 liegt.
Die Dichtlippen 22 bewirken im Betrieb des Kolbens 1 durch
den Kontakt mit der Lauffläche des zugeordneten Arbeitszylin
ders eine fluiddichte Abtrennung der beiden axial beidseits
des Kolbens 1 liegenden Arbeitsräume.
Die dem Tragkörper 2 axial vorgelagerten ringscheibenähnliche
Partien 17 der Dichtungsabschnitte 15 definieren beim Ausfüh
rungsbeispiel jeweils mehrere gummielastische Pufferkörper
23, die geeignet sind, im Betrieb des Kolbens dessen Endauf
prall an den stirnseitigen Abschlußwänden des Zylindergehäu
ses zu verringern. Handelt es sich um mehrere Pufferkörper
23, die in ringähnlicher Konstellation angeordnet sind und
zwischen denen radial durchgehende Zwischenräume 24 verblei
ben, wird gleichzeitig eine optimale Fluidbeaufschlagung der
betreffenden Kolbenfläche beim Anfahren aus einer Endlage er
reicht.
Um die Wirksamkeit der Führungsfläche 12 nicht zu beeinträch
tigen und um gleichzeitig die beiden Dichtungsabschnitte 15
fest am Tragkörper 2 zu fixieren, ist das Führungsteil 8 von
einer Mehrzahl von Aufnahmekanälen 25 axial durchsetzt, die
mit Abstand zueinander über den Ringumfang des Führungsteils
8 verteilt sind und in denen sich Verbindungsstege 26 des
Dichtkörpers 14 erstrecken, über die die beiderseitigen Dich
tungsabschnitte 15 partiell integral miteinander verbunden
sind.
Mit anderen Worten beinhaltet der Dichtkörper 14 zwei axial
beabstandete ringförmige Dichtungsabschnitte 15 und eine
Mehrzahl sich axial erstreckender Verbindungsstege 26, über
die die Dichtungsabschnitte 15 entlang ihres Umfanges in vor
zugsweise regelmäßigen Abständen einstückig miteinander ver
bunden sind. Der Dichtkörper 14 ist dabei ein einstückiges
Bauteil.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 8 sind die Aufnah
mekanäle 25 in Gestalt nutartiger Vertiefungen ausgeführt,
die zur radialen Außenseite des Führungsteils 8, also zur
Führungsfläche 12 hin offen sind, wobei sie sich über die ge
samte axiale Breite des Führungsteils 8 erstrecken und zu
beiden axial orientierten ringförmigen Seitenflächen 27 des
Führungsteils 8 ausmünden. Somit wird die Führungsfläche 12
durch die Aufnahmekanäle 25 in einzelne streifenförmige
Teilflächen 32 unterteilt, die in Umfangsrichtung des Füh
rungsteils 8 aufeinanderfolgend angeordnet sind und jeweils
eine bogenförmige Erstreckung haben. Die Verbindungsstege 26
überbrücken quasi das Führungsteil 8, wobei sie aufgrund ih
res Verlaufes innerhalb der Aufnahmekanäle 25 die Führungs
fläche 12 nicht beeinträchtigen. Dabei kann wie abgebildet
vorgesehen sein, daß die radial nach außen orientierten Au
ßenflächen 28 der Verbindungsstege 26 bündig in die Teilflä
chen 32 der Führungsfläche 12 übergehen und mit dieser fluch
ten, so daß sich eine kontinuierlich entlang des gesamten Um
fanges des Führungsteils 8 erstreckende Fläche ergibt.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 sind die Aufnah
mekanäle 25 umfangsseitig vollständig geschlossen und als ka
nalartige Durchbrechungen ausgeführt, die radial tiefer lie
gen als die Führungsfläche 12, wobei sie allerdings ebenfalls
zu den beiden axial orientierten ringförmigen Seitenflächen
27 des Führungsteils 8 hin ausmünden. Sie können dabei, wie
aus Fig. 2 ersichtlich, eine rechteckähnliche Querschnitts
kontur haben, die entsprechend dem Durchmesser des Führungs
teils 8 leicht gekrümmt ist, so daß sich eine bogenähnliche
Querschnittsform einstellt. Die axialen Öffnungen haben hier
die Form fensterartiger Ausmündungen.
Wie schon beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 8 sind
auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 die Aufnah
mekanäle 25 von dem die Verbindungsstege 26 bildenden Dicht
körpermaterial vorzugsweise vollständig ausgefüllt und stel
len eine integrale Verbindung zwischen den die beiden ring
förmigen Seitenflächen 27 flankierenden Dichtungsabschnitten
15 her. Gleichzeitig definiert die axiale Breite des Füh
rungsteils 8 einen konstant eingehaltenen axialen Abstand
zwischen den beiden Dichtungsabschnitten 15 und insbesondere
deren Dichtlippen 22.
Die Ausführungsform der Fig. 5 bis 8 hat den Vorteil, daß
das Anspritzen des Dichtkörpers 14 im Zusammenhang mit der
zugehörigen Spritzgießform nur einen einzigen Anspritzpunkt
benötigt. Demgegenüber hat die Bauform der Fig. 1 bis 4
den Vorteil, daß eine über den Umfang des Führungsteils 8
vollständig ringförmig in sich geschlossene Führungsfläche 12
verbleibt.
Bei dem beispielsgemäßen Kolben wird die sichere Fixierung
der beiden axialseitigen Dichtungsabschnitte 15 am Tragkörper
2 durch die das Führungsteil 8 durchquerenden Verbindungsste
ge 26 gewährleistet. Die Dichtungsabschnitte 15 werden somit
axial sicher zusammengehalten und können auch bei ungünstigen
Betriebsverhältnissen nicht vom Tragkörper 2 abgelöst werden.
Bei einer bevorzugten Herstellungsweise der abgebildeten Kol
ben 1 wird zunächst ein den Tragkörper 2 bildendes einteili
ges Metallteil bereitgestellt, das als Einlegeteil in die zu
geordnete Gießform eingelegt wird. Anschließend wird der Per
manentmagnet 5 eingespritzt, dann das auch als Führungsband
bezeichenbare ringförmige Führungsteil 8 unter gleichzeitiger
Ausbildung der Aufnahmekanäle 25 aufgespritzt und schließlich
gleichzeitig die beiden Dichtungsabschnitte 15 angespritzt,
die dabei über die gleichzeitig realisierten Verbindungsstege
26 miteinander verbunden werden. Bei dem auf diese Weise er
haltenen Kolben 1 wird ein versehentliches Abknöpfen der
Dichtungsabschnitte 15 verhindert, die die Dichtlippen 22
oder anders ausgestaltete Dichtungszonen definieren. Die Kol
ben 1 können somit auch für große Hublängen eingesetzt wer
den. Aufwendig herstellbare Nuten für eine Schnappverbindung
zwischen Dichtungen und Tragkörper können entfallen. Dement
sprechend lassen sich die Kolben mit relativ kurzer axialer
Baulänge realisieren. Dabei kann auch die Anzahl der Teile
für die Funktionsbaugruppe des Kolbens reduziert werden, wie
auch die Herstellkosten gesenkt werden können. Durch die in
tegrierten Pufferkörper 23 kann die im Betrieb des zugeordne
ten Arbeitszylinders zulässige Stoßkraft bzw. Energie erhöht
werden.
Claims (17)
1. Kolben für einen Arbeitszylinder, mit einem Tragkörper
(2), der im radial außen liegenden Bereich ein eine Führungs
fläche (12) definierenden ringförmiges Führungsteil (8) und
einen bezüglich dem Führungsteil (8) separaten ringförmigen
Dichtkörper (14) trägt, wobei der Dichtkörper (14) an den
Tragkörper (2) angeformt ist und zwei axial beidseits des
Führungsteils (8) angeordnete Dichtungsabschnitte (15) auf
weist, die durch mehrere in Umfangsrichtung des Tragkörpers
(2) beabstandet zueinander angeordnete Verbindungsstege (26)
des Dichtkörpers (14) einstückig miteinander verbunden sind,
die sich in Aufnahmekanälen (25) erstrecken, die das Füh
rungsteil (8) axial durchsetzen.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmekanäle (25) zumindest teilweise in Gestalt nutartiger
Vertiefungen ausgebildet sind, die radial zur Führungsfläche
(12) hin offen sind und die Führungsfläche (12) in mehrere in
Umfangsrichtung des Führungsteils (8) mit Abstand aufeinan
derfolgende Teilflächen (32) unterteilen.
3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
radial nach außen orientierten Außenflächen (28) der in den
Aufnahmekanälen (25) verlaufenden Verbindungsstege (26) mit
den Teilflächen (32) der Führungsfläche (12) bündig verlau
fen.
4. Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Aufnahmekanäle (25) zumindest teilweise in
Gestalt umfangsseitig geschlossener Durchbrechungen des Füh
rungsteils (8) ausgebildet sind.
5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Aufnahmekanäle (25) von den Verbindungsste
gen (26) vollständig ausgefüllt sind.
6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Führungsteil (8) von einem bezüglich dem
Tragkörper (2) separaten Körper gebildet ist.
7. Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Führungsteil (8) an den Tragkörper (2) angeformt ist, insbe
sondere durch Spritzgießen.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dichtkörper (14) durch Spritzgießen an den
Tragkörper (2) angeformt ist.
9. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Tragkörper (2) aus Metall besteht, vorzugs
weise aus einem nicht magnetisierbaren Material und insbeson
dere aus Aluminiummaterial.
10. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Tragkörper (2) einteilig ausgebildet ist
und vorzugsweise die Gestalt eines zentral gelochten Schei
benkörpers hat.
11. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Tragkörper (2) eine koaxial angeordnete
ringförmige Ausnehmung (7) aufweist, die zur Aufnahme eines
Permanentmagneten (5) vorgesehen ist.
12. Kolben nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
ringförmige Ausnehmung (7) nach Art einer nutartigen Vertie
fung in die radial nach außen orientierte Außenfläche (6) des
Tragkörpers (2) eingelassen ist und von dem ringförmigen Füh
rungsteil (8) koaxial umschlossen ist.
13. Kolben nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Permanentmagnet (5) als Kunststoffteil mit permanent
magnetischen Komponenten ausgeführt ist und insbesondere
durch Spritzgießen in die ringförmige Ausnehmung (7) einge
formt ist.
14. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer oder beide der axial beidseits des
Führungsteils (8) plazierten Dichtungsabschnitte (15) des
Dichtkörpers (14) jeweils mindestens eine Dichtlippe (22) de
finieren.
15. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer oder beide der axial beidseits des
Führungsteils (8) plazierten Dichtungsabschnitte (15) minde
stens einen dem Tragkörper (2) axial vorgelagerten Pufferkör
per (23) definieren.
16. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach einem der
Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man an einen
Tragkörper (2) ein ringförmiges Führungsteil (8) anformt, das
von mehreren in Umfangsrichtung des Tragkörpers (2) beabstan
det zueinander angeordneten Aufnahmekanälen (25) axial durch
setzt ist, und daß man an die sich aus dem Tragkörper (2) und
aus dem Führungsteil (8) zusammensetzende Baueinheit einen
ringförmigen Dichtkörper (14) anformt, der über axial beid
seits des Führungsteils (8) plazierte Dichtungsabschnitte
(15) verfügt, die durch in die Aufnahmekanäle (25) eingeform
te Verbindungsstege (26) integral miteinander verbunden sind.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
man vor dem Anformen des Führungsteils (8) einen Permanent
magneten (5) in eine zur radial nach außen orientierten Außen
fläche (6) des Tragkörpers (2) hin offene ringförmige Ausneh
mung (7) einformt, wobei der Permanentmagnet (5) durch das
anschließend angeformte Führungsteil (8) koaxial überdeckt
wird.
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